杉木線材涂料的研制

杉木線材涂料的研制

0光固化涂料在家具領(lǐng)域的應(yīng)用20世紀(jì)60年代初，德國(guó)拜耳公司成功開發(fā)了光固化器材料?，F(xiàn)在UV技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,尤其是以其優(yōu)異的表面性能和高固化速度、低污染、節(jié)能等特點(diǎn),成為環(huán)境友好技術(shù),應(yīng)用范圍從原來的地板涂料、木器涂料到現(xiàn)在的油墨和塑料涂料、摩托車涂料、汽車涂料以及更先進(jìn)的光纖/光纜、光盤、太陽膜、平板顯示器功能性膜等。正因?yàn)榻陙碜贤夤夤袒苛显诩揖哳I(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,對(duì)光固化涂料的要求越來越高。從簡(jiǎn)單基材的透明紫外光固化涂料轉(zhuǎn)型為多種含油脂較重基材的光固化木器涂料。在國(guó)內(nèi),家具UV光固化涂料應(yīng)用也得到越來越多家具企業(yè)的青睞,因市場(chǎng)的需求UV光固化木器涂料在迅速發(fā)展。隨著光固化涂料的開發(fā)應(yīng)用,如何提高其與各種基材的附著力成為光固化涂料配方設(shè)計(jì)的關(guān)鍵,特別是含油脂重的木制基材較為困難。一方面光固化涂料固化速度快,且丙烯酸酯類單體聚合時(shí)體積收縮過大,使固化時(shí)涂膜產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力來不及釋放;另一方面柚木基材與涂料之間的物理化學(xué)作用的形成較為困難。一般來說,通過添加附著力促進(jìn)劑來改善光固化涂料在柚木基材上的附著力。但對(duì)于含油脂重的柚木基材,還是需要綜合考慮各種因素對(duì)附著力的影響。展辰公司近期通過結(jié)合市場(chǎng)需求和生產(chǎn)實(shí)踐以不同的配比及各類型的樹脂為預(yù)聚物,通過它們與單體和引發(fā)劑的配合,并加入本試驗(yàn)室合成的磷酸酯附著力促進(jìn)劑,配制成不同的底漆,研究了促進(jìn)劑的用量、固化條件及樹脂類等因素對(duì)涂膜在柚木基材上附著力的影響,最終得到了比較理想的柚木基材配方。1試驗(yàn)部分1.1脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的合成(1)樹脂:環(huán)氧丙烯酸酯:JD6080自制的雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯;線性高分子聚丙烯酸酯1200;JD6090:自制的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯;2-羥基乙基甲基丙烯酸酯磷酸樹脂UV7424;(2)單體:乙氧基化二縮三丙二醇二丙烯酸酯(EO-TPGDA);(3)光引發(fā)劑:1173、184、BP;(4)助劑:消泡劑BYK-8800、分散劑BYK-164;(5)防沉劑:氣相二氧化硅;(6)粉料:滑石粉、透明粉。1.2測(cè)試設(shè)備攪拌、分散機(jī);UV輥涂機(jī);百格刀;30cm×40cm柚木基材;線棒涂布器;紫外光固化機(jī)(1伽燈3汞燈)。1.3底漆與高分子聚合物類活性單體將樹脂、單體、光引發(fā)劑及其他組分按照一定比例混合、攪拌均勻。選用30cm×40cm的柚木基材,先用300#砂紙把表面毛刺去除干凈,然后將底漆用25μm線棒涂布器均勻涂在基材上,用紫外光固化機(jī)照射,固化成膜,檢測(cè)附著力。底漆配方:自制的雙酚A環(huán)氧樹脂JD6080和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯JD6090與線性高分子聚丙烯酸酯1200等樹脂占總量60%(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同);磷酸樹脂占總量2%;EO-TPGDA為活性單體,占總質(zhì)量的15%;1173、184、BP為光引發(fā)劑,占總質(zhì)量的5%;氣相二氧化硅,占總質(zhì)量的0.4%;滑石粉,占總質(zhì)量的10%;透明粉,占總質(zhì)量的9%。1.4性能試驗(yàn)1.4.1固速表干時(shí)間:使用指觸法。1.4.2涂層配件按照GB/T9286方法,通過劃格(1mm間距)試驗(yàn)的方法判定涂膜的附著力。2結(jié)果與討論本試驗(yàn)所用柚木基材底漆的基本配方如表1所示。2.1固化成膜的附著樹脂是光固化體系中比例最大的組分之一,是光固化涂料配方的基本組成,構(gòu)成了固化產(chǎn)品的基本骨架。固化后產(chǎn)品的基本性能,例如硬度、柔韌性、附著力、光澤、耐老化性等,主要由低聚物樹脂決定,同時(shí)通過活性稀釋劑及其助劑也可以對(duì)產(chǎn)品最終性能進(jìn)行調(diào)整。本試驗(yàn)采用自制的雙酚A環(huán)氧樹脂JD6080與脂肪族聚氨酯丙烯酸酯JD6090和線性高分子聚丙烯酸酯1200等樹脂復(fù)配,對(duì)各體系固化膜的附著力進(jìn)行了考察。柚木基材透明底所用的基本配方見表2。選用聚氨酯丙烯酸酯JD6090與JD6080及外購線性高分子聚丙烯酸酯1200樹脂復(fù)配組成光固化配方,其固化成膜附著力測(cè)試結(jié)果如表3。從表3可以看到環(huán)氧樹脂JD6080與脂肪族聚氨酯丙烯酸酯JD6090和線性高分子聚丙烯酸酯1200等樹脂復(fù)配具有較好的附著力性能,因此選定JD6080、JD6090、1200等作為配方樹脂。2.2附著促進(jìn)劑的選擇附著力促進(jìn)劑能起到連接基材和涂層的橋梁作用,俗稱“分子橋”。涂料配方加入一定量的附著力促進(jìn)劑可以有效地提高涂層間的附著力。但附著力促進(jìn)劑加入量過多,會(huì)降低體系的相容性,附著力反而變差。本試驗(yàn)選用磷酸酯作為附著力促進(jìn)劑,磷酸酯用量對(duì)涂膜性能的影響如表4所示。從表4的數(shù)據(jù)可以看到,附著力促進(jìn)劑為1%時(shí),固化膜的附著力及相容性均為最佳,可以達(dá)到良好的效果。因此,選定磷酸酯用量為1%。2.3稀釋劑的稀釋活性稀釋劑主要作用是溶解UV涂料中的固體組分,調(diào)節(jié)體系黏度。UV涂料中的稀釋劑不是一般涂料使用的揮發(fā)性有機(jī)溶劑,而是直接參與固化成膜過程具有反應(yīng)能力的無揮發(fā)性溶劑。活性稀釋劑就化學(xué)結(jié)構(gòu)而言,一般是分子量不大而分子內(nèi)含有可聚合官能團(tuán)的一類單體,成膜后成為涂膜的一部分。稀釋單體選擇主要是對(duì)于粉料的潤(rùn)濕分散性及溶解力的選擇。按照表1用JD6080、JD6090、1200搭配用EO-TPGDA單體進(jìn)行試驗(yàn),檢測(cè)相關(guān)的施工黏度及成膜后的附著力,具體結(jié)果見表5。從上面所測(cè)的兩個(gè)指標(biāo)黏度及附著力的數(shù)據(jù)結(jié)果,實(shí)際上驗(yàn)證了單體與粉料潤(rùn)濕分散的性能,可以看出乙氧基化的單體潤(rùn)濕性能好,也比較適合作光固化家具涂料的稀釋活性單體,對(duì)于粉料潤(rùn)濕分散和固化過程的結(jié)果具有重要作用。3附著劑磷酸酯類(1)通過對(duì)不同樹脂復(fù)配體系的考察,最終選定環(huán)氧樹脂JD6080與聚氨酯丙烯酸酯JD6090和線性高分子聚丙烯酸酯1200等樹脂,能夠獲得較好的附著力性能。(2)加入1%的附著力促進(jìn)劑磷酸酯有利于提高涂膜性能,附著力促進(jìn)劑加入量太