Mi az a vízbázisú UV-gyanta?
Az 1960-as évek végén fejlesztették ki és alkalmazták az ultraibolya (UV) keményítési technológiát a bevonógyanta-iparban, mint újfajta zöld technológiát. A legkorábbi UV-keményedő bevonatok a németországi Bayerben születtek. hazám az 1970-es években kezdett belépni a fénykeményedő bevonatok területére, és az elmúlt években gyorsan fejlődött és alkalmazásra került. Az UV gyanta a fénykeményítő rendszer fő összetevője. Ez egy oligomer, amely az ultraibolya fénnyel való besugárzás után rövid idő alatt fizikai és kémiai változásokon megy keresztül, és gyorsan térhálósodik és keményedik. Az UV-bevonat kikeményedése után a bevonófilm alapvető tulajdonságai nagymértékben függnek a fő filmképző anyagától - az UV-gyantától -, és az UV-gyanta tulajdonságait a gyantát alkotó makromolekuláris polimer, a polimer molekulaszerkezete, molekulatömege és molekulatömege határozza meg. A kettős kötéssűrűség és az üvegesedési hőmérséklet befolyásolja a gyanta tulajdonságait. A hagyományos olajalapú UV-gyanták nagy molekulatömegűek és nagy viszkozitásúak, és nem elegendőek a bevonási folyamat és a festékfilm teljesítményének szabályozásában. Az akrilát reaktív hígítószerek telítetlen kettős kötéseket tartalmaznak és alacsony viszkozitásúak. Az UV-keményítő rendszerekhez hozzáadva csökkenthetik a gyanta viszkozitását, növelhetik a gyanta térhálósodási sűrűségét és javíthatják a gyanta filmtulajdonságait, ezért széles körben használják őket. A legtöbb aktív hígító azonban mérgező és irritáló az emberi bőrre, nyálkahártyára és szemre. Ezenkívül a hígítószerek nehezen reagálnak teljesen az UV-sugárzás során, és a maradék monomerek közvetlenül befolyásolják a kikeményített film hosszú távú teljesítményét. teljesítményét, ami korlátozza az élelmiszer-higiéniai termékek csomagolóanyagaiban való alkalmazását.
A vízbázisú UV-gyanta a hagyományos UV-bevonatok és a vízbázisú bevonatok jellemzőit örökli és fejleszti, és előnyei a biztonság és a környezetvédelem, az energiatakarékosság és a nagy hatékonyság, az állítható viszkozitás, a vékony bevonatbevonat és az alacsony költség. Különösen a vízbázisú UV-gyanta egy nagy molekulatömegű, vízbázisú diszperzió, amelynek viszkozitása vízzel állítható, ezáltal elkerülhető a reaktív hígítószerek ártalma, és feloldja a hagyományos UV-bevonatok keménysége és rugalmassága közötti ellentmondást. Az elmúlt tíz évben ez a fajta bevonat gyorsan fejlődött, és a bevonatfejlesztés egyik fő irányává vált.
1. A vízbázisú UV festékek típusai
A vízbázisú UV-gyanták olyan UV-gyantákra vonatkoznak, amelyek vízben oldódnak vagy diszpergálhatók, és a molekulában bizonyos mennyiségű hidrofil csoportot, például karboxil-, hidroxil-, amino-, éter- vagy amidcsoportokat, valamint akril-, metakrilil- vagy alkéncsoportokat tartalmaznak. Telítetlen csoportok, mint például a propil. Jelenleg a vízbázisú UV-gyanták közé elsősorban a vízbázisú poliakrilát, a vízbázisú poliészter-akrilát, a vízbázisú epoxi-akrilát és a vízbázisú poliuretán-akrilát tartozik.
①Vizes alapú poliakrilát
A vízbázisú poliakrilát olcsó, jó sárgulásállósággal rendelkezik, és jól tapad a különböző hordozókon, de alacsony mechanikai szilárdsággal és keménységgel, valamint gyenge sav- és lúgállósággal rendelkezik. Ezért a vízbázisú poliakrilátot a gyakorlati alkalmazásokban általában nem használják fő gyantaként, és csak kombinációban használják a fényre keményedő bevonatok és tinták egyes tulajdonságainak javítására. A vízbázisú poliakrilátokat általában először akrilsavval és különböző akrilátokkal polimerizálják, és az akrilsav által bevezetett karboxilcsoportok egy része reakcióba lép a hidroxietil-akrilát hidroxilcsoportjaival vagy a glicidil-metakrilát epoxicsoportjaival, ezáltal fotoaktív szén-szén-bikarbonát kötést vezetnek be, majd a karboxilcsoportot szerves aminnal sózzák.
②Vizes alapú poliészter akrilát
A vízbázisú poliészter-akrilát könnyen elkészíthető, olcsó, és teljes festékfilmmel, jó fényességgel, jó lágysággal, de gyenge sárgulásállósággal rendelkezik. Általában diolt és trimellites anhidridet (vagy piromellites dianhidridet) használnak. Reakció, észteresítési reakció akrilsavval, karboxilcsoport bevezetése, és semlegesítés aminnal só képződéséhez.
③Vizes alapú epoxi akrilát
A vízbázisú epoxiakrilát előnye az alacsony ár, a bevonófilm nagy keménysége, a jó tapadás, a magas fényesség és a jó kémiai ellenállás, de a hagyományos biszfenol-A epoxigyanta hiányosságai, mint például a törékenység és a gyenge sárgulási ellenállás. . Sok tudós választja a kiváló fizikai és mechanikai tulajdonságokkal és kiváló sárgulásgátló tulajdonságokkal rendelkező alifás epoxigyantákat a hagyományos biszfenol-A epoxigyanták helyettesítésére, mint a vízbázisú UV epoxi akrilátok mátrixát, ami nagymértékben javítja a gyanták általános teljesítményét. Általában akrilsavat használnak az epoxigyanta észteresítésére, hogy epoxiakrilátot (EA) kapjanak, és az epoxiakrilátban lévő hidroxilcsoportot savas anhidriddel (például maleinsav-anhidriddel, trimellitesav-anhidriddel stb.) reagáltatják a hidrofil csoport bevezetése érdekében, majd szerves aminnal semlegesítik Megkapjuk a vízalapú epoxiakrilát gyantát (EB),
④Vízbázisú uretán-akrilát
A vízbázisú poliuretán-akrilát fénykeményedő rendszer nagy figyelmet keltett jó kopásállósága, vegyszerállósága, alacsony hőmérsékleti ellenállása és rugalmassága miatt. Jelenleg ez a leginkább kutatott és forgalmazott vízbázisú UV-gyanta. Lásd az 1. táblázatot. Az elmúlt években néhány külföldi vállalat, mint például a Bayer, az AKZONOBEL, a BASF stb. nagy áttörést ért el a vízbázisú UV-uretán-akrilátok teljesítményének javításában. Ilyen például az autóipari alapozók, fedőlakkok és fényező lakkok.
A diizocianátot nyersanyagként, a poliészter- vagy poliéterdiolt lágy szegmensű lánchosszabbítóként, a karboxil-tartalmú diolt (pl. dimetilol-propionsav) hidrofil lánchosszabbítóként, a hidroxi-akrilátot végzárószerként használva többlépcsős polikondenzációval előállítható a keményíthető uretán-akrilát, majd ammóniával vagy szerves aminnal semlegesítve sót képez, hogy vízalapú UV-uretán-akrilátot (WPUA) kapjunk.
2. A vízbázisú UV-gyanta új fejlődése
①Hyperbranched rendszer
A hiperelágazó polimer, mint új típusú polimer, gömb alakú szerkezettel rendelkezik, nagyszámú aktív végcsoporttal, és a molekulaláncok nincsenek összefonódva. A hiperelágazó polimerek előnye a könnyű oldhatóság, az alacsony olvadáspont, az alacsony viszkozitás és a nagy reaktivitás. Ezért az akrilcsoportok és a hidrofil csoportok bevezethetők a vízalapú fényre keményedő oligomerek szintéziséhez, ami új utat nyit a vízalapú UV-gyanták előállításához. .
Asif és munkatársai a terminális hidroxilcsoportokban gazdag hiperelágazó poliésztert BoltornTMHn-t használták a szukcinil-anhidriddel és az IPDI-HEA prepolimerrel való reakcióhoz, majd szerves aminnal semlegesítették, hogy sót képezzenek, hogy UV-kezelhető vízalapú hiperelágazó poliésztert (WHPUA) kapjanak, amint az a 3. ábrán látható. A kutatás azt mutatja, hogy a gyanta gyors fénykeményedési sebességgel és jó fizikai tulajdonságokkal rendelkezik. A kemény szegmens (IPDIHEA) tartalom növelésével a gyanta üvegesedési hőmérséklete nő, és a keménység és a szakítószilárdság is nő, de a szakadási nyúlás csökken.
Su Lin és munkatársai polibázisú savanhidrideket és monofunkciós epoxidokat használtak nyersanyagként, hogy először hiperelágazó poliésztereket állítsanak elő, amelyeket glicidil-metakrilát (GMA) bevezetésével tovább reagáltattak a hiperelágazó polimerek terminális hidroxil- és karboxilcsoportjaival, majd triglicerideket adtak hozzá. Az etil-amint (TEA) sókká semlegesítették, hogy UV-keményíthető, vízbázisú hiperelágazó poliésztert kapjanak. Az eredmények azt mutatják, hogy minél több terminális karboxilcsoport van a vízbázisú hiperelágazó gyantában, annál jobb a vízoldhatóság; a gyanta keményedési sebessége a terminális kettős kötések számának növekedésével nő.
②Organikus/szervetlen hibrid rendszer
A vízalapú UV-fényben keményíthető szerves/szervetlen hibrid rendszer vízalapú UV-gyanta és szervetlen anyagok hatékony kompozitja. A szervetlen anyagok magas kopásállóságának és időjárásállóságának előnyeit a gyantába beépítve javítják a kikeményített film átfogó teljesítményét. A szervetlen részecskék, például nano-SiO2 vagy montmorillonit közvetlen diszperziós módszerrel, szol-gél módszerrel vagy interkalációs módszerrel történő bevezetésével az UV-hárító rendszerbe a fényre keményedő szerves/szervetlen hibrid rendszer előállítható. A monomerek beépülnek a vizes UV-oligomerek molekulaláncaiba.
Zhan Chuyin és munkatársai di-hidroxibutil-polidimetil-sziloxánt (PDMS) használtak a poliuretán lágy szegmensébe polisziloxáncsoportok bevezetésére, és ezeket megfelelően hígították akril-monomerekkel, hogy szerves/szervetlen hibrid emulziót (Si- PUA) kapjanak. A gyantából készült bevonat kikeményedése után a festékfilm jó fizikai tulajdonságokkal, nagy érintkezési szöggel és vízállósággal rendelkezik.
Liang Hongbo és munkatársai saját készítésű polihidroxi-hiperelágazó poliuretánt, szukcinil-anhidridet, KH560 szilánkapcsolószert, glicidil-metakrilátot (GMA) és hidroxietil-metakrilátot használtak nyersanyagként hiperelágazó hibrid poliuretán előállításához és fénykeményítéshez. A hiperelágazó poliuretánt ezután különböző arányban etil-ortoszilikáttal és n-butil-titanáttal hidrolizálták, hogy a SiO2/TiO2 szerves-szervetlen hibrid szolból fényre keményíthető hiperelágazó poliuretánt állítsanak elő. Az eredmények azt mutatják, hogy a szervetlen tartalom növelésével a hibrid bevonat lengőkeménysége nő, a felületi érdesség nő, és a SiO2 hibrid bevonat felületi minősége jobb, mint a TiO2 hibrid bevonaté.
③Dupla gyógyító rendszer
A vízbázisú UV-gyanták nehéz háromdimenziós kikeményedésének, valamint a vastag bevonatok és színes rendszerek nehéz kikeményedésének hiányosságainak megoldására, valamint a bevonófilm általános teljesítményének javítására a kutatók olyan kettős kikeményedési rendszert fejlesztettek ki, amely a fénykeményítést és más kikeményedési rendszereket kombinálja. A fénykeményedés/termikus keményítés, a fotokeményedés/redox-keményítés, a szabadgyökös fotokeményedés/kationos fotokeményítés és a fotokeményedés/nedvességkeményítés gyakori kettős keményítési rendszerek, és néhány rendszert alkalmaztak, például az UV elektronikus védőragasztó egy A fénykeményedés/redox vagy fénykeményedés/nedvességkeményítés kettős keményítési rendszer.
Zeng Fanchu és munkatársai funkcionális monomert, acetoacetoxi-etil-metakrilátot (AMME) vezettek be a poliakrilsav emulzióba, és alacsony hőmérsékleten Michael-addíciós reakcióval fényrehozható csoportot vezettek be, hogy termikusan keményedő/UV-keményedő vizes poliakrilátot szintetizáljanak. Állandó 60 °C-os hőmérsékleten szárítottuk, 2 × 5. Egy 6 kW-os nagynyomású higanylámpa besugárzása alatt a gyanta keménysége a filmképződés után eléri a 3H-t, az alkoholos törléssel szembeni ellenállás akár 158-szoros, a lúgállóság pedig akár 24 óra.
④Epoxi akrilát/uretán akrilát kompozit rendszer
Az epoxi akrilát bevonat előnye a nagy keménység, a jó tapadás, a magas fényesség és a jó kémiai ellenállás, de gyenge rugalmassággal és nagyfokú törékenységgel rendelkezik. A vízbázisú poliuretán-akrilátnak a jó kopásállóság és rugalmasság, de gyenge időjárásállóság a jellemzője. A két gyanta hatékony vegyítése kémiai módosítással, fizikai keveréssel vagy hibridizációval javíthatja az egyetlen gyanta teljesítményét, és teljes mértékben kihasználhatja mindkét gyanta előnyeit, ezáltal olyan nagy teljesítményű fényre keményedő rendszert hozhat létre, amely egyesíti a két gyanta előnyeit.
Wang Cundong et al. először akrilsavat használtak az epoxigyanta E44 epoxigyanta epoxicsoportjának észteresítésére, hogy EA-t kapjanak; majd TDI-t, politetrahidrofurán diolt (PTMG), DMPA-t és HEMA-t használtak vízbázisú UV-uretán-akrilát szintéziséhez; különböző arányban keverve, víz/etanol mint iniciátor, vízbázisú poliuretán anionos vízbázisú poliuretán-akrilát mint emulgeálószer, emulgeálással UV-hógyítható epoxi-akrilát/poliuretán-akrilát kompozit emulziót kaptak. Az eredmények azt mutatják, hogy a módosítás nagymértékben javítja a bevonófilm rugalmasságát, de kevés hatással van más tulajdonságokra.
⑤ Makromolekuláris vagy polimerizálható fotoiniciátor
A legtöbb fotoiniciátor arilalkil-ketonok kis molekulái, amelyek a fénykeményedés után nem bomlanak le teljesen, és a maradék kis molekulák vagy fotolízis termékek a bevonat felületére vándorolnak, sárgulást vagy szagot okozva, befolyásolva a kikeményített film teljesítményét és alkalmazását. . A kutatók vízbázisú makromolekuláris polimerizálható fotoiniciátorokat szintetizáltak úgy, hogy fotoiniciáló csoportokat, akrilcsoportokat és hidrofil csoportokat vezettek be a hiperelágazó polimerekbe, hogy leküzdjék a kismolekulájú fotoiniciátorok hátrányait. Wang Zhansi, az Anhui Tudományos és Technológiai Egyetem munkatársa először metil-akrilátot és dietanolamint használt nyersanyagként, hogy reagáljon egy AB2-típusú MB monomer szintéziséhez, majd trimetilolpropánnal (TMP) mint maggal reagáltatott, hogy hidroxil végződésű hiperelágazó poliuretánt szintetizáljon, majd a felhasznált maleinsav-anhidridet terminális karboxilcsoportokat tartalmazó hiperelágazó poliuretánná módosították, és Z után az 1173-as fotoiniciátort használták a terminális karboxil hiperelágazó poliuretán módosítására, hogy két polimerizálható hiperelágazó makromolekuláris fotoiniciátor, a HPAE-1- MA-1173 és a HPAE-2-MA-1173 előállításához. A kutatási eredmények azt mutatják, hogy a termék UV-abszorpciójában az abszorpciós maximum vörös eltolódása figyelhető meg az 1173-hoz képest, de a fotoiniciátor sebessége alacsonyabb, mint az 1173 molekuláris fotoiniciátoré.
3. Vízbázisú UV-gyanta alkalmazása
Az emberek környezetvédelmi tudatosságának javulásával a vízalapú fényre keményedő rendszerek egyre nagyobb figyelmet kaptak az elmúlt években, de kevés kutatás foglalkozik alkalmazásukkal. Jelenleg a vízbázisú UV gyantákat elsősorban UV bevonatokban és UV festékekben használják, beleértve a vízbázisú UV papírlakkot, vízbázisú UV fa festéket, vízbázisú UV fémfestéket, vízbázisú UV flexo nyomdafestéket, vízbázisú UV mélynyomó festéket, vízbázisú szitanyomó festéket stb. A vízbázisú UV-papírlakk, beleértve a vízbázisú UV-lakkot és a vízbázisú UV-alapozót, a legkorábban alkalmazott vízbázisú UV-bevonat, amelynek fényessége meghaladja a 90-et. A vízbázisú UV-lakkok alkalmazási értéke a fakezelő iparban nagyon magas, különösen a formázott fa és a rétegelt lemez bevonatánál. Ezért a vízbázisú UV-falakkok jelenleg a leggyakrabban használt vízbázisú UV-falakkok. Jelenleg néhány fejlett ország által kifejlesztett néhány vízbázisú UV-gyanta termék megfelel az autóipari bevonatok követelményeinek, és azokat különböző autóipari bevonatokban, például autóipari alapozókban, fedőlakkokban és lakkokban is használják. A vízbázisú fényre keményedő rendszerek alapos tanulmányozásával többféle vízbázisú UV-gyanta lesz, és az alkalmazási területek tovább bővülnek.
4. Következtetés és kilátások
A vízbázisú UV-gyanta még mindig a kutatás és fejlesztés szakaszában van. Bár számos vonatkozó szakirodalmi jelentés létezik, kevés termék került ténylegesen forgalomba. Ezeket főként a fejlett országokban, például Európában és az Egyesült Államokban gyártják, például az UCB, ICI, CYTEC, BASF és más vállalatok. A vízbázisú UV-gyanta előnyei a környezetvédelem, az energiatakarékosság, a nagy hatékonyság, a szabályozható viszkozitás és a kiváló filmteljesítmény. Figyelembe tudja venni a kikeményített film keménységét és rugalmasságát, és rendkívül magas alkalmazási értékkel és széleskörű piaci kilátásokkal rendelkezik. A vízbázisú UV-gyantáknak azonban olyan hibái vannak, mint a szubsztrátokkal való gyenge nedvesíthetőség, a gyenge vízállóság, a gyenge mosásállóság és a gyenge tárolási stabilitás, valamint a fotovulkanizálás során visszamaradó kis molekulájú fotoiniciátorok és fotolízis termékek, amelyeket tovább kell javítani. Ezért elengedhetetlen a vízbázisú UV-gyanta technológia fejlesztése a vízbázisú UV-gyanta jelenlegi hiányosságainak kiküszöbölése és egy jobb teljesítményű és szélesebb körben alkalmazható, vízbázisú fénykeményítő rendszer kifejlesztése érdekében.
Lépjen kapcsolatba velünk most!
Ha szüksége van Price-ra, kérjük, töltse ki elérhetőségét az alábbi űrlapon, általában 24 órán belül felvesszük Önnel a kapcsolatot. Ön is küldhet nekem e-mailt info@longchangchemical.com munkaidőben ( 8:30-18:00 UTC+8 H.-Szombat ) vagy használja a weboldal élő chatjét, hogy azonnali választ kapjon.