UV-Beschichtung Formulierung: Wie man effizient auswählt Oligomere (Harze)

Die Rolle von Oligomeren in UV-Beschichtungen

Oligomer: Oligomere, auch bekannt als Präpolymere, werden in lichthärtenden Beschichtungen verwendet. In früheren Jahren wurden sie als Oligomere bezeichnet. Ihre wichtigsten Merkmale sind: kleines Molekulargewicht, charakteristische Polymerisationsgruppe und hohe Viskosität. Oligomere sind der Hauptkörper und das Gerüst von lichthärtenden Beschichtungen (viele der physikalischen und chemischen Eigenschaften des Beschichtungsfilms).

Merkmale der UV-Härtungsreaktion

Die UV-Härtung ist eine Additionspolymerisationsreaktion zwischen ungesättigten Molekülen. Je nach Auslösemechanismus des Initiators gibt es die radikalische Polymerisation und die kationische Polymerisation. Die Polymerisation, die wir am meisten untersucht haben, ist jedoch die radikalische Polymerisation (diese Vorlesung basiert auf der radikalischen Polymerisation). Diese Struktur mit C-C-Vernetzungen am Ende ist eine starre Vernetzung.

Polymerisationsmechanismus

Die radikalische Polymerisation zeichnet sich durch folgende Merkmale aus: schnelle Reaktion, große Schrumpfung, geringe Änderung des Polymerisationsgrades und starker Einfluss von Polymerisationsinhibitoren (0,01-0,1% des Inhibitors können die Reaktion stoppen).

Die nachteiligste Auswirkung auf Beschichtungen ist die Schrumpfung. Nach Untersuchungen von W.J. Bailey und anderen wird der Abstand zwischen der Entpolymerisierung von Doppelbindungen und der Polymerisation zu kovalenten Bindungen verkürzt, was zu einer Volumenverringerung führt, wenn die Zeitspanne zwischen der Entpolymerisierung der Doppelbindungen lang ist. Die Schrumpfung aller ungesättigten polymerisierten Doppelbindungen ist so hoch wie 11%.

Die Komplexität von UV-Lackformulierungen

1. Es gibt viele Arten von Monomeren

2. Es gibt viele Arten von Basis-Oligomeren (Harzen). Derzeit werden sie nach den funktionellen Gruppen bei der Synthese eingeteilt: ungesättigtes PE auf Polyesterbasis, EA auf Epoxidbasis, PUA auf Polyurethanbasis, PEA auf Polyesterbasis, Amino-, Polyether-, Silikon- und Phosphatbasis sowie Hybridtypen.

Eine kurze Einführung in die üblicherweise in UV-Lacken verwendeten Harze, klassifiziert nach ihren Funktionen

Harte Harze - hohe Tg

hohe Härte, gute chemische Beständigkeit und schnelle Aushärtungsgeschwindigkeit für die meisten

1. Standard Bisphenol A Typ EA;

2. Hochfunktions-PUA und 2fPUA mit geringem Molekulargewicht;

3. Hochfunktionelles Aminoacrylat;

4. Methacrylat-Oligomer.

Weiches Harz-kleine Tg

gute Flexibilität, niedrige Aushärtegeschwindigkeit und geringe Vernetzungsdichte.

1. Modifiziertes Epoxid - Epoxid-Sojabohnenöl-Acrylat, usw.;

2. Langkettiges Polyesteracrylat;

3. PUA mit einer geradkettigen Struktur und einem Massenanteil von mehr als 1200;

4. Einige reine Acrylatoligomere

Polare Harze

Oligomere, die aktiven Wasserstoff enthalten oder leicht Wasserstoffbrücken bilden, die Polarität oder Oberflächenspannung verändern

1. Phosphat-Ester-Acrylat

2. Silicon-Oligomere - insbesondere

3. Carboxyacrylat-Oligomere

UV-Oligomere auf Wasserbasis

Emulsionstyp, wasserdispergierbarer Typ, wasserlöslicher Typ

1. Polyurethan-Typ - der Haupttyp;

2. Epoxid-Acrylat-Typ;

3. Polyester-Acrylat-Typ.

Anwendung von nicht vernetzenden Harzen im UV-Bereich

Fülleffekt, Verbesserung der Vernetzungsdichte, Erhöhung der Adhäsion, Veränderung der Flexibilität, Verbesserung der Benetzbarkeit und andere Hilfseffekte

1. langölige Alkydharze;

2. thermoplastische Acrylatharze;

3. Aldehyd-Keton-Harze;

4. Petroleumharze usw.

Entwicklung einer UV-Lackformel Auswahl eines Harzes

Bevor Sie eine Beschichtungsformel entwerfen, sollten Sie sich über Folgendes im Klaren sein

1. die Arten von Beschichtungen im Beschichtungsprozess - identifizieren Sie Grundierungen, Decklacke und Anstriche;

2. die grundlegenden Eigenschaften des zu beschichtenden Materials kennen - Polarität (Oberflächenspannung), Kristallinität, thermoplastisch oder duroplastisch;

Auswahl des Grundierharzes

1. Anforderungen an die Adhäsion: Dies ist die allgemeine Eigenschaft von Grundierharzen. Relativ gesehen, umfasst die schwierigere Haftung derzeit

A. Glas - wählen Sie Methacrylat-Oligomere und nicht filmbildende Harze und einige spezielle polare Harze - Mercapto-Siloxan-Systeme (aber die Wasserbeständigkeit ist derzeit ein Hindernis für die Formulierung);

B. Metall: Unterscheiden Sie zwischen den verschiedenen Metallarten. In der Lackindustrie besteht die grundlegende Methode zur Verbesserung der Haftung auf Metall darin, die Vernetzungen zu zerstören. Der internationale Standard ist die Phosphatierung. Die gängigste UV-Methode ist die Kombination von Phosphaten mit einigen Acrylaten.

C. Kunststoffe (einschließlich plastifiziertes Papier und andere Arten von Anstrichen), die derzeit eine relativ große und besonders komplexe Kategorie darstellen, vor allem aufgrund der komplexen Struktur von Kunststoffen, verschiedener kristalliner Formen und unterschiedlicher Oberflächenspannungen, was die Arbeit mit Kunststoffen wie BMC, PET und PP relativ schwierig macht. Es gibt keine einheitliche Formel, die für alle verwendet werden kann. Im Allgemeinen kann eine Kombination aus weichem PUA, reinem Acryl und einigen nicht filmbildenden Harzen und polaren Harzen eine gewisse Wirkung erzielen. Bei der Abstimmung der entsprechenden Harze sollte jedoch auf die Chemikalien- und Wasserbeständigkeit geachtet werden.

D. Ölhaltige Holzprodukte: Derzeit handelt es sich hauptsächlich um hartes Sandelholz wie Kronox, rotes Sandelholz, grünstämmiges Maulbeerholz, Okapi-Holz usw. Die Anhaftung von Holzöl ist relativ schwierig. Es gibt nur wenige reine UV-Produkte auf dem Markt, die das Öl versiegeln können. Sie können es zunächst mit PU versiegeln und dann eine UV-Haftgrundierung auftragen. Die Haftung kann hauptsächlich durch die Verwendung einiger polarer Harze oder Monomere und Füllharze erreicht werden.

2. Benetzung: Die Benetzung des Pigments und des Füllstoffs und die Benetzung des Substrats sind zwei verschiedene Funktionen, da nicht garantiert werden kann, dass die Oberflächenspannung des Substrats genau die gleiche ist wie die des Pigments und des Füllstoffs.

A. Die Benetzung des Pigments und des Füllstoffs kann die Lagerstabilität der Farbe und die Transparenz der Filmkompatibilität gewährleisten, z. B. haben einige PUAs, PEAs und Epoxid-Sojabohnenöl-Acrylate diesen Effekt;

B. Die Benetzung des Substrats, wie Aminoharze und PEA, hat eine bessere Wirkung.

3. Flexibilität: hängt mit der Schleifbarkeit und der Zwischenschichthaftung zusammen.

Im Allgemeinen werden Standard-EA und einige PEA sowie einige Monomere verwendet, um die Flexibilität zu koordinieren und dadurch die Schleifbarkeit und die Haftung zwischen den Schichten einzustellen.

Derzeit gibt es auf dem Markt auch härtende Grundierungen, bei denen die Härte im Vordergrund steht - achten Sie auf die Aushärtung des harten Harzes und die Menge der aufgetragenen Beschichtung, da sonst der Lackfilm zu platzen droht;

Der Markt erfordert auch so genannte flexible Grundierungen - verwenden Sie flexiblere Harze, vorzugsweise PUAs auf Polyesterbasis. Harze auf Polyetherbasis sind nicht sehr flexibel und haben ein unzureichendes mechanisches Modul.

Auswahl der Decklackharze

1. Fülle und Nivellierung

Um dies zu erreichen, müssen Sie ein Harz und ein Monomer mit guter Kompatibilität wählen, die Benetzung und Nivellierung mit dem Primer verbessern, den Vernetzungsgrad angemessen erhöhen und ein Harz mit einem höheren Brechungsindex verwenden.

Im Allgemeinen werden hochfunktionelle PUAs und Aminoharze verwendet, wobei Standard-EA das Hauptharz ist.

2. Zähigkeit (Härte und Verschleißfestigkeit):

Diese beiden Filmeigenschaften sind eng miteinander verbunden, aber nicht unbedingt identisch.

Härte: Abgesehen von den traditionellen Holzarbeiten mit einer dicken Schicht von 80-120Unm und einigen dicken Spritzbeschichtungen stammt ein großer Teil der Härte in diesem Fall nicht von der Schicht selbst, sondern von anderen Quellen. Einem Teil dieser scheinbaren Härte sollte ausreichend Aufmerksamkeit geschenkt werden, z. B. dem Untergrund, der Grundierung, der Haptik usw. Ein typisches Beispiel sind Walzenlacke und dünne Spritzschichten, die durch die Verwendung einiger Siliconharze oder Siliconadditive zusätzlich zu den vorgenannten hochrangigen Harzen verbessert werden können.

Abriebfestigkeit: Im Allgemeinen ist PUA besser als andere Harze. Wasserstoffbrücken sorgen für eine gewisse Zähigkeit, die die Verschleißfestigkeit erhöht. Die Verschleißfestigkeit von dünnen Beschichtungen kann jedoch nicht durch Harze gelöst werden.

3. Zwischenschicht-Haftung

Lösen Sie die Probleme der Benetzung, des Nivellierens und der Anpassung der Harzpolarität, und die Haftung zwischen den Schichten kann gelöst werden. In besonderen Fällen können einige Methacrylatharze ausgewählt werden.

4. Chemische Beständigkeit

EA und PUA (Polyester) haben eine gute chemische Beständigkeit, während PE und Polyether weniger beständig sind.

5, Vergilbungsbeständigkeit

Im Allgemeinen geht man derzeit davon aus, dass aliphatische PUA, reines Polyetheracrylat, reines Acrylat und Aminogruppen alle eine sehr gute Vergilbungsbeständigkeit aufweisen. Der erste Typ wird am häufigsten verwendet, aber die Vergilbungsbeständigkeit ist nicht die beste. Die beiden letztgenannten Typen werden weniger häufig verwendet, weil ihnen bestimmte Eigenschaften fehlen, aber die Aminogruppe weist insgesamt die beste Vergilbungsbeständigkeit auf.

6. Matte Art

Gegenwärtig sind einige Harze mit einem etwas geringeren Molekulargewicht oder sogar mit einem sehr hohen Molekulargewicht wirksam, und einige Polyurethane sind ebenfalls sehr wirksam (gegenwärtig ist ein zweifunktionelles Polyurethan mit guter Härte auf dem Markt, das wettbewerbsfähig ist).