幾種新型UV固化涂料的研究進展

于國玲，劉云凡，王學克

（1.南陽農業職業學院，河南南陽 473000；2.鄧州市環境保護局，河南鄧州 474150；3.南陽市水性環保涂料工程技術研究中心，河南南陽 473000；4.南陽臥龍漆業有限公司，河南南陽 473000）

0 引言

UV固化涂料，因具有優異的施工性能和快速固化性能越來越受到用戶的認可。UV固化涂料的固含量高，不含揮發性有機化合物（VOC），能耗少而且對環境污染較小。隨著人們環保意識的增強，UV固化涂料的應用范圍也在不斷擴大。近年來，我國UV固化涂料的產量和質量都有了很大提高，對UV固化涂料的研究也取得了一定的進展［1-4］。

1 幾種新型UV固化涂料的研究進展

1.1 有機溶劑木質素基環氧丙烯酸酯Olbea涂料

木質素是由多種活性官能團和大量苯環組成的高分子物質，用于涂料生產具有環保和可再生性。Ru Yan等［5］以環氧丙烯酸酯（EA）和工業級有機溶劑木質素為原料，采用熱固化和紫外光（UV）固化兩種方法制備了有機溶劑木質素基環氧丙烯酸酯（Olbea）涂料，通過對UV固化涂層和雙重固化涂層的表征和性能測定，結果表明，雙重固化涂層比紫外光固化涂層的交聯度高，耐化學品性和機械性能更好。

1.2 PET膜用UV固化涂料

霍翠等［6］以PET薄膜為基材，復配低聚物和活性稀釋劑TMPTA（三羥甲基丙烷三丙烯酸酯）為主要原料，添加復配光引發劑制備了PET膜用高耐候性和高透光率的UV固化涂料。通過對涂膜的表征和性能測定，結果表明，當m［BP（二苯甲酮）］∶m（Irgacure 184）=1∶2；m（聚氨酯丙烯酸酯）∶m（復合光引發劑）∶m（活性稀釋劑）∶m（環氧丙烯酸酯）=10∶3∶15∶20時，涂層的可見光透過率為98%，其柔韌性、附著力和硬度等綜合性能較好。

1.3 UV固化超支化PUA/SiO2雜化涂料

曹洪濤等［7］以甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷為改性劑，以正硅酸乙酯為無機前驅體，在鹽酸催化下合成了改性硅溶膠，然后以季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）為活性稀釋劑，以自制的超支化PUA為低聚物，制得UV固化超支化PUA/SiO2雜化涂料。當改性硅溶膠用量為單體總質量的16%時，雜化涂層的鉛筆硬度為4H，柔韌性為2 mm，附著力為1級。且涂層的耐腐蝕性、耐溶劑性、熱穩定性及耐磨性均較好。

1.4 木器用紫外光固化涂料

彭曉瑞等［8］在楓木表面將紫外光（UV）固化涂料制成不同厚度的涂膜，采用4種UV輻射能量在相同照射時間和照射高度下固化，研究了不同紫外光輻射能量對涂層附著力和硬度的影響。結果表明，輻射能量對UV固化涂層的附著力和硬度的影響均較大。隨著輻射能量的增大，UV固化涂層的附著力和硬度呈現先增大后減小的趨勢，當輻射能量為650 mJ/cm2時，UV固化涂層的性能相對最好，涂膜鉛筆硬度為HB，附著力為1級。

1.5 UV固化環氧/SiO2雜化涂料

商丹等［9］先以甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯為基料，制得不同物質的量比的二氧化硅溶膠，再將其與環氧丙烯酸酯樹脂和活性稀釋劑混合，制備UV固化雜化涂料。通過對涂膜的表征和性能測定，結果表明，二氧化硅的添加使UV固化涂層的力學性能和熱穩定性得到顯著提高。當二氧化硅溶膠的質量分數為50%時，UV固化涂層的耐磨系數為0.060 6 g/100 r，鉛筆硬度可達6H，且具有較好的阻燃性。

1.6 疏水耐沾污多官能度有機硅UV固化涂料

柳紅霞等［10］先將甲基乙烯基二氯硅烷和端基含氫硅油經硅氫加成制得氯封端的有機硅預聚物，然后和丙烯酸-β-羥乙酯醇解制得可UV固化的多官能度有機硅低聚物，進一步制得UV固化有機硅耐污涂料，46 s即可固化，涂膜鉛筆硬度為3H，力學性能較好。通過對固化涂層的性能測定和表征，結果表明，當催化劑的質量分數為0.4%，反應溫度為85 ℃，n（甲基乙烯基二氯硅烷）∶n（端基含氫硅油）=2∶1時，端基含氫硅油的轉化率可達98%。當有機硅低聚物的質量分數為1.2%時，涂膜的水接觸角為110°，疏水性顯著，耐沾污性能優良。

1.7 長臂多官能度大分子UV固化涂料

楊永登等［11］先用聚乙二醇（PEG 400）、水溶性光敏引發劑（Irgacure 2959）和異佛爾酮二異氰酸酯（IPDI）反應制得端異氰酸酯預聚體，然后與雙季戊四醇和乙氧基化季戊四醇反應，得到2種多官能度長臂大分子光引發劑（MPIs），并用這兩種長臂大分子光引發劑配制出一系列UV固化涂料。通過對光引發固化涂層的表征和性能測定，結果表明，隨著光引發劑用量的增加，光引發速度提高；MPIs引發光固化聚合后涂膜性能優異，MPIs的引發效率稍高于Irgacure 2959。

1.8 紫外光固化稀土高分子復合涂層

稀土具有優異的電、光、磁性，曾澤等［12］用不飽和有機羧酸配體與稀土銪離子進行配位，合成了稀土高分子配合物（Eu-MAA和Eu-EB），然后用其配制出稀土高分子復合紫外光固化涂料。通過對固化涂層的性能測定和表征，結果表明，添加稀土氧化鋱或氧化銪后，涂層的光聚合效率顯著提高；稀土高分子復合紫外光固化涂層的固化時間只有7～9 s，涂層硬度可達到6H。

1.9 納米氧化錫銻/UV固化水性聚氨酯隔熱涂料

項尚林等［13］先用DMPA（2，2-二羥甲基丙酸）、聚酯二元醇、IPDI（異佛爾酮二異氰酸酯）和丙烯酸酯制備出水性聚氨酯丙烯酸酯預聚體（PUA），然后將其與改性納米氧化錫銻（ATO）一起乳化制得納米ATO/UV固化水性聚氨酯涂料。通過對固化涂層的性能測定和表征，結果表明，隨著納米ATO用量的增加，涂層的紅外光和可見光透過率均降低；當納米ATO的質量分數為9%時，涂層的紅外光屏蔽率為79.69%，具有優異的隔熱性能，可用于隔熱玻璃的涂覆。

1.10 側胺基水性聚氨酯UV固化陰極電泳涂料

潘小堅［14］首先用二乙胺與雙酚A二縮水甘油醚和1，4-丁二醇二縮水甘油醚反應，得到兩種側叔胺基親水單體DDDOD（7，12-二氧-3，16-二氮-3，16-二乙基-5，14-十八二醇）和MPDP（1，1’-［（1-甲基亞乙基）雙（4，1-亞苯基氧基）］雙［3-（二乙基氨基）-2-丙醇］）。通過比較聚氨酯分散體的分散性，結果表明，單體的親水性順序為：叔胺基在側鏈＞叔胺基在主鏈；DDDOD＞MPDP＞N-甲基二乙醇胺。然后以聚己內酯二元醇1000、DDDOD、異佛爾酮二異氰酸酯等為原料合成聚氨酯，以環氧丙烯酸酯基單體為UV固化單體，制備出含側胺基的水性聚氨酯UV固化陰極電泳涂料。通過對固化涂層的性能測定和表征，結果表明，以環氧丙烯酸酯為UV固化單體時，涂膜的綜合性能較好；隨其用量增加，分散體的Zeta電位變小、粒徑增大、涂膜的吸水率降低，硬度增大；與傳統的陰極電泳涂料相比，UV固化陰極電泳涂料不僅節能，而且可用于熱敏性基材和異形材的涂飾，應用范圍更廣。

1.11 全氟聚醚改性UV固化丙烯酸酯涂料

謝小娜等［15］用丙烯酰氯和全氟聚醚醇制得含氟丙烯酸酯，用甲基丙烯酸羥乙酯、全氟聚醚醇和IPDI制得含氟聚氨酯丙烯酸酯，然后將含氟丙烯酸酯與含氟聚氨酯丙烯酸酯分別加入環氧丙烯酸酯體系和聚氨酯丙烯酸酯體系中，制備了一系列全氟聚醚改性UV固化涂料。通過對固化涂層的性能測定和表征，結果表明，經過全氟聚醚醇改性后，涂層的耐化學品性、疏水性能得到明顯提高。

1.12 UV-潮氣固化雜化涂料

張濤［16］將UV體系添加到鈦酸正丁酯水解液中制備出UV-潮氣固化雜化涂料。鈦酸正丁酯吸收潮氣后產生無機相，涂膜的硬度、耐刮擦性和折射率增加。研究表明，當m（丁酮）∶m（異丙醇）=1∶1時，鈦酸正丁酯的水解反應平穩進行；固化順序不影響涂膜的硬度、韌性和透光性，先UV固化再潮氣固化，涂膜的耐刮擦性有一定改善，鈦酸正丁酯的質量分數為17.47%時，涂膜折射率為1.555 5、硬度為2H、光澤度193 Gs、透光率90%、耐刮擦性優良?？蓮V泛應用于家電、手機觸屏、醫療器械和液晶顯示等領域。

2 結語

UV固化涂料的研究雖然取得了一定的進展，但仍存在一定的不足：異型工件的光照死角固化慢；水性UV固化涂料的穩定性不及溶劑型涂料；涂膜的耐水性和防凍性能仍需改善。盡管如此，UV固化涂料的發展方向依然是水性涂料。活性稀釋劑的選擇；用納米材料和氟、硅化合物對低聚物進行改性；對新型光引發劑和多重固化技術的研究將是今后的發展方向［17-21］。