Vernis UV formulation : Comment sélectionner efficacement oligomères (résines)
Le rôle des oligomères dans les vernis UV
Oligomère : Les oligomères, également connus sous le nom de prépolymères, sont utilisés dans les revêtements photopolymérisables. Auparavant, ils étaient traduits par oligomères. Leurs principales caractéristiques sont : un faible poids moléculaire, un groupe de polymérisation caractéristique et une viscosité élevée. Les oligomères constituent le corps principal et le squelette des revêtements photopolymérisables (nombre des propriétés physiques et chimiques du film de revêtement).
Caractéristiques de la réaction de durcissement aux UV
Le durcissement par UV est une réaction de polymérisation par addition entre molécules insaturées. Selon le mécanisme d'initiation de l'initiateur, on distingue la polymérisation radicalaire et la polymérisation cationique. Cependant, la polymérisation que nous avons le plus étudiée est la polymérisation radicalaire (ce cours est basé sur la polymérisation radicalaire). Cette structure avec des liaisons transversales C-C à l'extrémité est une liaison transversale rigide.
Mécanisme de polymérisation
La polymérisation radicalaire présente les caractéristiques suivantes : réaction rapide, rétrécissement important, faible variation du degré de polymérisation et forte influence des inhibiteurs de polymérisation (0,01-0,1% d'inhibiteur peut arrêter la réaction).
L'effet le plus néfaste sur les revêtements est le rétrécissement. D'après les recherches de W.J. Bailey et d'autres chercheurs, si le temps entre la dépolymérisation des doubles liaisons est long et que la polymérisation se produit pour former des liaisons covalentes, l'espacement est raccourci, ce qui entraîne une diminution du volume. Le retrait de toutes les doubles liaisons polymérisées insaturées est aussi élevé que 11%.
La complexité des formulations de vernis UV
1. Il existe de nombreux types de monomères
2. Il existe de nombreux types d'oligomères de base (résines). Actuellement, ils sont classés en fonction des groupes fonctionnels lors de la synthèse : PE à base de polyester insaturé, EA à base d'époxy, PUA à base de polyuréthane, PEA à base de polyester, amino, polyéther, silicone, phosphate et hybrides.
Brève introduction aux résines couramment utilisées dans les vernis UV, classées selon leurs fonctions.
Résines dures - Tg élevé
dureté élevée, une bonne résistance chimique et une vitesse de durcissement rapide pour la plupart des produits de l'Union européenne.
1. Bisphénol A standard de type EA ;
2. PUA à haute fonction et 2fPUA à faible poids moléculaire ;
3. Acrylate aminé à haute fonction ;
4. Oligomère de méthacrylate.
Résine souple - faible Tg
bonne flexibilité, faible vitesse de durcissement et faible densité de réticulation.
1. Epoxy modifié - époxy acrylate d'huile de soja, etc ;
2. Polyester acrylique à longue chaîne ;
3. PUA avec une structure en chaîne droite et une fraction de masse supérieure à 1200 ;
4. Quelques oligomères d'acrylate purs
Résines polaires
Oligomères contenant de l'hydrogène actif ou formant facilement des liaisons hydrogène, modifiant la polarité ou la tension superficielle
1. Phosphate ester acrylique
2. Oligomères de silicone - en particulier
3. oligomères d'acrylate de carboxyle
Oligomères UV en phase aqueuse
Type d'émulsion, type dispersible dans l'eau, type soluble dans l'eau
1. le type polyuréthane - le type principal ;
2. Type époxy-acrylate ;
3. Type d'acrylate de polyester.
Application des résines non réticulantes dans le domaine des UV
Effet de remplissage, amélioration de la densité de réticulation, augmentation de l'adhérence, modification de la flexibilité, amélioration de la mouillabilité et autres effets auxiliaires
1. résines alkydes à huile longue ;
2. les résines acryliques thermoplastiques ;
3. résines aldéhyde-cétone ;
4. résines de pétrole, etc.
Conception d'une formule de vernis UV Comment choisir une résine
Avant de mettre au point une formule de revêtement, il convient d'être clair sur les points suivants
1. les types de revêtements dans le processus de revêtement - identifier les apprêts, les couches de finition et les peintures ;
2. comprendre les propriétés de base du matériau à revêtir - polarité (tension superficielle), cristallinité, thermoplastique ou thermodurcissable ;
Sélection de la résine d'apprêt
1. Exigences en matière d'adhérence : Il s'agit de la propriété générale des résines d'apprêt. Relativement parlant, l'adhésion la plus difficile est actuellement la suivante
A. verre - choisir des oligomères de méthacrylate et des résines non filmogènes et certaines résines polaires spéciales - systèmes mercapto-siloxanes (mais la résistance à l'eau est actuellement un obstacle à la formulation) ;
B. Le métal : Distinguer les différents types de métaux. Dans l'industrie de la peinture, la méthode de base pour améliorer l'adhérence sur le métal consiste à détruire les liaisons transversales. La norme internationale est la phosphatation. La méthode UV la plus courante consiste à combiner les phosphates avec certains acryliques.
C. Les matières plastiques (y compris le papier plastifié et d'autres types de peintures), qui constituent actuellement une catégorie relativement importante et particulièrement complexe, principalement en raison de la structure complexe des matières plastiques, des différentes formes cristallines et des différentes tensions de surface, ce qui rend relativement difficile le travail avec des matières plastiques telles que le BMC, le PET et le PP. Il n'existe pas de formule unifiée utilisable pour tous. D'une manière générale, une combinaison de PUA souple, d'acrylique pur et de certaines résines non filmogènes et résines polaires peut avoir un certain effet. Toutefois, il convient de prêter attention à la résistance chimique et à la résistance à l'eau lors de la sélection des résines appropriées.
D. Produits du bois gras : Actuellement, il s'agit principalement de bois de santal dur comme le kronox, le bois de santal rouge, le mûrier à tige verte et le bois d'okapi, etc. L'adhérence de l'huile de bois est relativement difficile. Il existe peu de cas d'UV pur sur le marché qui peuvent sceller l'huile. Vous pouvez d'abord l'étanchéifier avec du PU, puis appliquer un primaire d'adhérence UV. L'adhésion peut être obtenue principalement en utilisant des résines polaires ou des monomères et des résines de remplissage.
2. Mouillage : Le mouillage du pigment et de la charge et le mouillage du substrat sont deux fonctions différentes, car il n'est pas possible de garantir que la tension superficielle du substrat est exactement la même que celle du pigment et de la charge.
A. Le mouillage du pigment et de la charge peut assurer la stabilité de stockage de la peinture et la transparence de la compatibilité du film ; par exemple, certains PUA, PEA et acrylates époxydiques d'huile de soja ont cet effet ;
B. Le mouillage du substrat, tel que les résines aminées et la PEA, a un meilleur effet.
3. Flexibilité : liée à la ponçabilité et à l'adhérence entre les couches.
En général, l'EA standard, certains PEA et certains monomères sont utilisés pour coordonner la flexibilité, ajustant ainsi la ponçabilité et l'adhérence entre les couches.
Actuellement, le marché propose également des apprêts durcisseurs qui mettent l'accent sur la dureté - attention au durcissement de la résine dure et à la quantité de revêtement appliquée, sinon le film de peinture risque d'éclater ;
Le marché exige également des apprêts dits flexibles - utiliser des résines plus flexibles, de préférence des PUA à base de polyester. Les résines à base de polyéther ne sont pas très flexibles et ont un module mécanique insuffisant.
Sélection de résines pour couche de finition
1. la plénitude et le nivellement
Pour ce faire, il faut choisir une résine et un monomère ayant une bonne compatibilité, améliorer le mouillage et le nivellement avec le primaire, augmenter de manière appropriée le degré de réticulation et utiliser une résine ayant un indice de réfraction plus élevé.
En général, on utilise des PUA et des résines aminées à haute fonctionnalité, l'EA standard étant la résine principale.
2. Ténacité (dureté et résistance à l'usure) :
Ces deux propriétés des films sont étroitement liées, mais pas nécessairement identiques.
Dureté : Hormis le travail du bois traditionnel avec un film épais de 80-120Unm et certains revêtements épais pulvérisés, une grande partie de la dureté dans ce cas ne provient pas du film lui-même, mais d'autres sources. Il convient d'accorder suffisamment d'attention à certains éléments de cette dureté apparente, tels que le support, l'apprêt, le toucher de la surface, etc. Un exemple typique est la finition au rouleau et la pulvérisation fine, qui peuvent être améliorées par l'utilisation de résines silicones ou d'additifs silicones en plus des résines de haut niveau susmentionnées.
Résistance à l'usure : En général, la PUA est meilleure que les autres résines. Les liaisons hydrogène apportent une certaine ténacité qui augmente la résistance à l'usure. Cependant, la résistance à l'usure des revêtements fins ne peut être résolue par les résines.
3. Adhésion entre les couches
Résoudre les problèmes de mouillage, de nivellement et de polarité de la résine, et l'adhérence entre les couches peut être résolue. Dans des cas particuliers, certaines résines méthacrylates peuvent être sélectionnées.
4. Résistance aux produits chimiques
L'EA et le PUA (polyester) ont une bonne résistance chimique, tandis que le PE et le polyéther en ont une moins bonne.
5, résistance au jaunissement
En règle générale, on estime actuellement que les PUA aliphatiques, les polyéther-acrylates purs, les acryliques purs et les groupes amino ont tous une très bonne résistance au jaunissement. Le premier type est le plus couramment utilisé, mais la résistance au jaunissement n'est pas la meilleure. Les deux derniers types sont moins utilisés parce qu'ils manquent de certaines propriétés, mais le groupe amino a la meilleure résistance globale au jaunissement.
6. Type de mat
Actuellement, certaines résines ayant un poids moléculaire légèrement inférieur ou même très élevé sont efficaces, et certains polyuréthanes sont également très efficaces (actuellement, il existe sur le marché un polyuréthane bifonctionnel de bonne dureté qui est compétitif).