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水性UV樹脂新進展

2023-03-25

　　1 超支化體系

　　作為一種新型聚合物，超支化聚合物呈球形結構，擁有大量的活性端基，分子鏈間不纏繞。超支化聚合物具有易溶解、低熔點、低黏度、高反應活性等優(yōu)點，因此可以引入丙烯?；鶊F和親水基團，合成水性光固化低聚物，為水性UV樹脂的制備開辟一條新途徑。

　　Asif等人采用富含端羥基的超支化聚酯 BoltornTMHn與琥珀酸酐和IPDI HEA預聚體反應，最后用有機胺中和成鹽，得到可UV固化的水性超支化聚酯(WHPUA)。研究表明，樹脂的光固化速率迅速，物理性能較好，隨著硬段(IPDI HEA)含量的增加，樹脂的玻璃化溫度提高，硬度和拉伸強度也隨之提高，但斷裂伸長率下降。

　　蘇林等以多元酸酐和單官能團環(huán)氧化物為原料，先制得超支化聚酯，通過引入甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)與超支化聚合物的端羥基和羧基進一步反應，最后加入三乙胺(TEA)中和成鹽，得到可UV固化的水性超支化聚酯。結果表明，水性超支化樹脂末端羧基含量越多，水溶性越好；樹脂的固化速率隨著末端雙鍵的增多而加快。

　　2 有機/無機雜化體系

　　水性UV光固化有機/無機雜化體系是水性UV樹脂和無機材料的有效復合，將無機材料的高耐磨性、高耐候性等優(yōu)點引入樹脂當中，提高固化膜的綜合性能。通過直接分散法、溶膠凝膠法或插層法等在UV固化體系中引入納米SiO2[38]或蒙脫土等無機粒子，即能制得光固化有機/無機雜化體系，此外還可以將有機硅單體引入到水性UV低聚物分子鏈中。

　　ZhanChuyin等采用二端羥丁基聚二甲基硅氧烷(PDMS)在聚氨酯軟鏈段中引入聚硅氧烷基團，并用丙烯酸單體適當稀釋，得到有機/無機雜化乳液(Si PUA)。樹脂配成涂料經(jīng)固化后，漆膜物理性能良好，并且具有高的接觸角和耐水性。

　　梁紅波等以自制的多羥基超支化聚氨酯、丁二酸酐、硅烷偶聯(lián)劑KH560、甲基丙烯酸縮水甘油酯(GMA)和甲基丙烯酸羥乙酯等為原料，制得超支化雜化聚氨酯和光固化超支化聚氨酯，然后按照不同比例與正硅酸乙酯和鈦酸正丁酯共混水解，制得了光固化超支化聚氨酯的SiO2/TiO2有機無機雜化溶膠。結果表明，隨著無機物含量的增加，雜化涂層的擺桿硬度增大，表面粗糙度變大，SiO2雜化涂層的表面質量比TiO2雜化涂層好。

　　3 雙重固化體系

　　為了解決水性UV樹脂三維固化難、對厚涂層和有色體系固化難的缺點，并提高涂膜的綜合性能，研究者們開發(fā)研究了光固化與其他固化體系相結合的雙重固化體系。光固化/熱固化、光固化/氧化還原固化、自由基光固化/陽離子光固化和光固化/濕固化等是目前常見的雙重固化體系，并有部分體系已經(jīng)得到應用，如UV電子保護膠是一種光固化/氧化還原或光固化/濕固化雙重固化體系。曾凡初等在聚丙烯酸乳液中引入功能單體乙酰乙酸基甲基丙烯酸乙酯(AMME)，并在低溫下通過邁克爾加成反應引入光固化基團，合成熱固化/UV固化水性聚丙烯酸酯。在60益的恒溫干燥、5.6kW的高壓汞燈照射的條件下，樹脂成膜后硬度達3H，耐酒精擦拭達158次，耐堿性達24h。

　　4 環(huán)氧丙烯酸酯/聚氨酯丙烯酸酯復合體系

　　環(huán)氧丙烯酸酯涂膜具有硬度高、附著力好、光澤度高和耐化學藥品性好的優(yōu)點，但柔韌性差，脆性大。水性聚氨酯丙烯酸酯具有耐磨性良好、柔韌性好等特點，但耐候性差。采用化學改性、物理共混或雜化的方法將兩種樹脂有效復合，可以改善單一樹脂的性能，發(fā)揮二者的優(yōu)勢，從而研制出兼具二者優(yōu)點的高性能光固化體系。

　　汪存東等人先用丙烯酸將環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基酯化得到EA；然后用TDI、聚四氫呋喃二醇(PTMG)、DMPA和HEMA合成了水性UV聚氨酯丙烯酸酯；最后將兩者按不同比例混合，水/乙醇作為引發(fā)劑，水性聚氨酯陰離子型水性聚氨酯丙烯酸酯為乳化劑，經(jīng)乳化得到紫外光固化環(huán)氧丙烯酸酯/聚氨酯丙烯酸酯復合乳液。結果表明，改性使涂膜的柔韌性得到很大的改善，而對其它的性能影響較小。

　　5 大分子或可聚合型光引發(fā)劑

　　多數(shù)光引發(fā)劑為芳基烷基酮類小分子，光固化后不能完全分解，殘留小分子或光解產(chǎn)物會遷移到涂層表面，引起黃變或臭味，影響固化膜的性能及其應用。研究者通過在超支化聚合物中引入光引發(fā)基團、丙烯?；鶊F和親水基團，合成了水性大分子可聚合光引發(fā)劑，克服小分子光引發(fā)劑的弊病。安徽理工大學的王戰(zhàn)思等先以丙烯酸甲酯和二乙醇胺為原料，反應合成一種AB2型單體MB，再與作為核心的三羥甲基丙烷(TMP)反應合成端羥基超支化聚胺酯，然后用馬來酸酐改性成含有端羧基的超支化聚胺酯，最后采用光引發(fā)劑1173對端羧基超支化聚胺酯進行封端改性，制備出兩種可聚合超支化大分子光引發(fā)劑HPAE 1173。

　　研究結果表明，產(chǎn)物的紫外吸收較1173產(chǎn)生最大吸收紅移，但是光引發(fā)速率較小分子光引發(fā)劑1173慢。