Apa yang dimaksud dengan resin UV berbasis air?
Pada akhir tahun 1960-an, teknologi pengawetan ultraviolet (UV) dikembangkan dan diaplikasikan pada industri resin pelapis sebagai jenis teknologi hijau yang baru. Pelapis yang dapat disembuhkan dengan UV paling awal lahir di Bayer, Jerman. negara saya mulai memasuki bidang pelapis yang dapat disembuhkan dengan foto pada tahun 1970-an, dan telah berkembang dan diterapkan dengan cepat dalam beberapa tahun terakhir. Resin UV adalah komponen utama dari sistem pengawetan cahaya. Ini adalah oligomer yang dapat mengalami perubahan fisik dan kimia dalam waktu singkat setelah disinari oleh sinar ultraviolet, dan dengan cepat terikat silang dan disembuhkan. Setelah lapisan UV diawetkan, sifat dasar film pelapis sangat bergantung pada bahan pembentuk film utamanya - resin UV, dan sifat-sifat resin UV ditentukan oleh polimer makromolekul yang membentuk resin, struktur molekul, berat molekul, dan berat molekul polimer. Kerapatan ikatan rangkap dan suhu transisi gelas akan mempengaruhi sifat resin. Resin UV berbasis minyak tradisional memiliki berat molekul besar dan viskositas tinggi, dan tidak cukup dalam proses pelapisan dan kontrol kinerja film cat. Pengencer reaktif akrilat mengandung ikatan rangkap tak jenuh dan memiliki viskositas rendah. Ketika ditambahkan ke sistem pengawetan UV, mereka dapat mengurangi viskositas resin, meningkatkan kerapatan ikatan silang resin, dan meningkatkan sifat film resin, sehingga banyak digunakan. Namun, sebagian besar pengencer aktif bersifat toksik dan mengiritasi kulit, selaput lendir, dan mata manusia. Selain itu, pengencer sulit untuk bereaksi sepenuhnya selama penyinaran UV, dan monomer sisa akan secara langsung mempengaruhi kinerja jangka panjang dari film yang diawetkan. kinerja, yang membatasi aplikasinya dalam bahan kemasan untuk produk kebersihan makanan.
Resin UV berbasis air mewarisi dan mengembangkan karakteristik pelapis UV tradisional dan pelapis berbasis air, dan memiliki keunggulan keamanan dan perlindungan lingkungan, penghematan energi dan efisiensi tinggi, viskositas yang dapat disesuaikan, lapisan pelapis tipis, dan biaya rendah. Secara khusus, resin UV berbasis air adalah dispersi berbasis air dengan berat molekul tinggi yang viskositasnya dapat disesuaikan dengan air, sehingga menghindari bahaya pengencer reaktif dan menyelesaikan kontradiksi antara kekerasan dan fleksibilitas pelapis UV tradisional. Dalam sepuluh tahun terakhir, pelapisan semacam ini telah berkembang pesat dan telah menjadi arah utama pengembangan pelapisan.
1. Jenis-jenis UV berbasis air
Resin UV berbasis air mengacu pada resin UV yang larut atau dapat terdispersi dalam air, dan mengandung sejumlah gugus hidrofilik seperti gugus karboksil, hidroksil, amino, eter, atau amida dalam molekul, serta gugus akril, metakril, atau alkena. Gugus tak jenuh seperti propil. Saat ini, resin UV yang ditularkan melalui air terutama mencakup poliakrilat yang ditularkan melalui air, poliester akrilat yang ditularkan melalui air, epoksi akrilat yang ditularkan melalui air, dan poliuretan akrilat yang ditularkan melalui air.
â‘ Poliakrilat berbasis air
Poliakrilat berbasis air murah, memiliki ketahanan menguning yang baik, dan memiliki daya rekat yang baik pada berbagai substrat, tetapi memiliki kekuatan dan kekerasan mekanis yang rendah, serta ketahanan asam dan alkali yang buruk. Oleh karena itu, poliakrilat berbasis air umumnya tidak digunakan sebagai resin utama dalam aplikasi praktis, dan hanya digunakan dalam kombinasi untuk meningkatkan beberapa sifat pelapis dan tinta yang dapat dipotret. Poliakrilat berbasis air umumnya dipolimerisasi pertama kali oleh asam akrilat dan berbagai akrilat, dan bagian dari gugus karboksil yang diperkenalkan oleh asam akrilat bereaksi dengan gugus hidroksil hidroksietil akrilat atau gugus epoksi glisidil metakrilat, sehingga memperkenalkan karbon-karbon karbon bikarbonat fotoaktif. ikatan, dan kemudian garamkan gugus karboksil dengan amina organik.
â‘¡Akrilat poliester berbasis air
Akrilik poliester berbasis air mudah disiapkan, murah, dan memiliki lapisan cat penuh, kilap yang baik, kelembutan yang baik, tetapi ketahanan menguning yang buruk. Umumnya, diol dan trimetilena anhidrida (atau piromelitilena dianhidrida) digunakan. Reaksi, reaksi esterifikasi dengan asam akrilat, pemasukan gugus karboksil, dan netralisasi dengan amina untuk membentuk garam.
â‘¢Epoksi akrilat berbasis air
Epoksi akrilat yang ditularkan melalui air memiliki keunggulan harga rendah, kekerasan film pelapis yang tinggi, daya rekat yang baik, kilap tinggi, dan ketahanan kimiawi yang baik, tetapi juga memiliki kekurangan resin epoksi bisphenol A tradisional seperti kerapuhan dan ketahanan menguning yang buruk. . Banyak ahli memilih resin epoksi alifatik dengan sifat fisik dan mekanik yang sangat baik dan sifat anti-menguning yang sangat baik untuk menggantikan resin epoksi bisphenol A tradisional sebagai matriks akrilat epoksi UV yang ditularkan melalui air, yang sangat meningkatkan kinerja resin secara keseluruhan. Umumnya, asam akrilat digunakan untuk mengesterifikasi resin epoksi untuk mendapatkan epoksi akrilat (EA), dan gugus hidroksil dalam epoksi akrilat direaksikan dengan anhidrida asam (seperti anhidrida maleat, anhidrida trimetil, dll.) Untuk memperkenalkan gugus hidrofilik, dan kemudian dinetralkan dengan amina organik,
â‘£Uretan akrilat berbasis air
Sistem pengawetan ringan poliuretan akrilat yang ditularkan melalui air telah menarik banyak perhatian karena ketahanan aus yang baik, ketahanan terhadap bahan kimia, ketahanan terhadap suhu rendah, dan fleksibilitasnya. Saat ini resin UV yang ditularkan melalui air merupakan resin UV yang paling banyak diteliti dan dikomersialkan. Lihat Tabel 1. Dalam beberapa tahun terakhir, beberapa perusahaan asing, seperti Bayer, AKZONOBEL, BASF, dll., Telah membuat terobosan besar dalam peningkatan kinerja akrilat UV uretan berbasis air. Seperti cat dasar otomotif, lapisan atas dan pernis akhir.
Menggunakan diisosianat sebagai bahan baku, poliester atau polieter diol sebagai pemanjang rantai segmen lunak, diol yang mengandung karboksil (seperti asam dimetilol propionat) sebagai pemanjang rantai hidrofilik, hidroksi akrilat sebagai bahan penutup ujung, melalui polikondensasi multi-langkah dapat menghasilkan uretan akrilat yang dapat disembuhkan, dan kemudian menetralkannya dengan amonia atau amina organik untuk membentuk garam guna mendapatkan uretan akrilat UV (WPUA) berbahan dasar air.
2. Kemajuan baru dari resin UV berbasis air
â‘ Sistem bercabang banyak
Sebagai jenis polimer baru, polimer bercabang memiliki struktur bola dengan sejumlah besar gugus ujung aktif, dan rantai molekulnya tidak terjerat. Polimer bercabang memiliki keunggulan kelarutan yang mudah, titik leleh yang rendah, viskositas yang rendah, dan reaktivitas yang tinggi. Oleh karena itu, gugus akril dan gugus hidrofilik dapat diperkenalkan untuk mensintesis oligomer yang dapat difoto berbasis air, yang membuka cara baru untuk persiapan resin UV berbasis air.
Asif dkk. menggunakan poliester bercabang banyak BoltornTMHn yang kaya akan gugus hidroksil terminal untuk bereaksi dengan anhidrida suksinat dan prapolimer IPDI-HEA, dan kemudian dinetralkan dengan amina organik untuk membentuk garam guna mendapatkan poliester bercabang banyak berbasis air yang dapat disembuhkan dengan sinar UV (WHPUA), seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3. Penelitian menunjukkan bahwa resin memiliki tingkat fotokuring yang cepat dan sifat fisik yang baik. Dengan meningkatnya kandungan segmen keras (IPDIHEA), suhu transisi gelas resin meningkat, dan kekerasan serta kekuatan tarik juga meningkat, tetapi perpanjangan putus menurun.
Su Lin dkk. menggunakan anhidrida asam polibasa dan epoksida monofungsional sebagai bahan baku untuk membuat poliester bercabang banyak, yang selanjutnya direaksikan dengan gugus hidroksil dan karboksil akhir polimer bercabang banyak dengan memasukkan glisilid metakrilat (GMA), lalu menambahkan trigliserida. Ethylamine (TEA) dinetralkan menjadi garam untuk mendapatkan poliester bercabang berbasis air yang dapat disembuhkan dengan UV. Hasilnya menunjukkan bahwa semakin banyak gugus karboksil terminal dalam resin bercabang banyak berbasis air, semakin baik kelarutannya dalam air; laju pengawetan resin meningkat dengan meningkatnya ikatan rangkap terminal.
â‘¡Sistem hibrida organik/anorganik
Sistem hibrida organik/anorganik yang dapat disembuhkan dengan sinar UV berbasis air adalah komposit yang efektif dari resin UV berbasis air dan bahan anorganik. Keuntungan dari ketahanan aus yang tinggi dan ketahanan cuaca yang tinggi dari bahan anorganik dimasukkan ke dalam resin untuk meningkatkan kinerja komprehensif film yang diawetkan. Dengan memasukkan partikel anorganik seperti nano-SiO2 atau montmorillonite ke dalam sistem pengawetan UV dengan metode dispersi langsung, metode sol-gel atau metode interkalasi, sistem hibrida organik / anorganik yang dapat difoto dapat dibuat. Monomer digabungkan ke dalam rantai molekul oligomer UV berair.
Zhan Chuyin dkk. menggunakan di-hidroksibutil polidimetilsiloksan (PDMS) untuk memasukkan gugus polisiloksan ke dalam segmen lunak poliuretan, dan mengencerkannya secara tepat dengan monomer akrilik untuk mendapatkan emulsi hibrida organik/anorganik (Si- PUA). Setelah lapisan berbahan resin diawetkan, film cat memiliki sifat fisik yang baik, sudut kontak yang tinggi dan tahan air.
Liang Hongbo dkk. menggunakan poliuretan bercabang polihidroksi buatan sendiri, anhidrida suksinat, zat penghubung silan KH560, glisilid metakrilat (GMA), dan hidroksietil metakrilat sebagai bahan baku untuk membuat poliuretan hibrida bercabang dan pengawetan ringan. Poliuretan bercabang banyak kemudian dihidrolisis dengan etil ortosilikat dan n-butil titanat dalam proporsi yang berbeda untuk membuat larutan hibrida organik-anorganik SiO2 / TiO2 dari poliuretan bercabang banyak yang dapat dipotret. Hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan meningkatnya kandungan anorganik, kekerasan pendulum lapisan hibrida meningkat, kekasaran permukaan meningkat, dan kualitas permukaan lapisan hibrida SiO2 lebih baik daripada lapisan hibrida TiO2.
â‘¢Sistem pengawetan ganda
Untuk mengatasi kekurangan pengawetan tiga dimensi yang sulit pada resin UV berbasis air dan pengawetan yang sulit pada pelapis tebal dan sistem berwarna, serta untuk meningkatkan kinerja film pelapis secara keseluruhan, para peneliti telah mengembangkan sistem pengawetan ganda yang menggabungkan pengawetan ringan dan sistem pengawetan lainnya. Pengeringan cahaya / pengeringan termal, pengeringan fotokopi / pengeringan redoks, pengeringan fotokopi radikal bebas / pengeringan fotokopi kationik, dan pengeringan fotokopi / pengeringan kelembapan adalah sistem pengeringan ganda yang umum, dan beberapa sistem telah diterapkan, seperti perekat pelindung elektronik UV adalah sistem pengeringan ganda pengawetan cahaya / redoks atau pengawetan ringan / pengawetan kelembapan.
Zeng Fanchu dkk. memperkenalkan monomer fungsional asetoasetoksietil metakrilat (AMME) ke dalam emulsi asam poliakrilat, dan memperkenalkan gugus yang dapat disembuhkan melalui reaksi adisi Michael pada suhu rendah untuk mensintesis poliakrilat yang dapat disembuhkan secara termal / UV curing waterborne polyacrylate. Keringkan pada suhu konstan 60 ° C, 2 × 5. Di bawah iradiasi lampu merkuri bertekanan tinggi 6 kW, kekerasan resin setelah pembentukan film mencapai 3H, ketahanan terhadap penyeka alkohol hingga 158 kali, dan ketahanan alkali hingga 24 jam.
â‘£Sistem komposit epoksi akrilat/uretan akrilat
Lapisan epoksi akrilat memiliki keunggulan kekerasan tinggi, daya rekat yang baik, kilap tinggi, dan ketahanan kimiawi yang baik, tetapi memiliki fleksibilitas yang buruk dan kerapuhan yang tinggi. Akrilat poliuretan yang ditularkan melalui air memiliki karakteristik ketahanan abrasi dan fleksibilitas yang baik, tetapi ketahanan terhadap cuaca yang buruk. Peracikan efektif dari dua resin dengan modifikasi kimiawi, pencampuran fisik atau hibridisasi dapat meningkatkan performa resin tunggal dan memberikan keuntungan penuh pada keunggulan keduanya, sehingga mengembangkan sistem pemotretan berkinerja tinggi yang menggabungkan keunggulan keduanya.
Wang Cundong et al. pertama kali menggunakan asam akrilat untuk mengesterifikasi gugus epoksi dalam resin epoksi E44 untuk mendapatkan EA; kemudian menggunakan TDI, polytetrahydrofuran diol (PTMG), DMPA dan HEMA untuk mensintesis UV uretan akrilat berbasis air; Pencampuran dalam proporsi yang berbeda, air / etanol sebagai inisiator, poliuretan anionik poliuretan berbasis air berbasis air sebagai pengemulsi, emulsi komposit epoksi akrilat / poliuretan akrilat yang dapat disembuhkan dengan UV diperoleh dengan emulsifikasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa modifikasi ini sangat meningkatkan fleksibilitas film pelapis, tetapi memiliki sedikit efek pada properti lainnya.
⑤ Inisiator foto makromolekul atau yang dapat dipolimerisasi
Sebagian besar inisiator foto adalah molekul kecil aril alkil keton, yang tidak dapat sepenuhnya terurai setelah pengawetan ringan, dan sisa molekul kecil atau produk fotolisis akan berpindah ke permukaan lapisan, menyebabkan kekuningan atau bau, yang memengaruhi kinerja film yang diawetkan dan aplikasinya. . Para peneliti mensintesis fotoinisiator polimerisasi makromolekul berbasis air dengan memasukkan gugus fotoinisiator, gugus akril, dan gugus hidrofilik ke dalam polimer bercabang banyak untuk mengatasi kelemahan fotoinisiator molekul kecil. Wang Zhansi dari Universitas Sains dan Teknologi Anhui pertama kali menggunakan metil akrilat dan dietanolamina sebagai bahan baku untuk bereaksi untuk mensintesis monomer tipe AB2 MB, dan kemudian bereaksi dengan trimetilolpropana (TMP) sebagai inti untuk mensintesis poliuretan bercabang berpemotongan hidroksil, dan kemudian menggunakan maleat anhidrida dimodifikasi menjadi poliuretan bercabang yang mengandung gugus karboksil terminal, dan setelah Z, inisiator foto 1173 digunakan untuk memodifikasi poliuretan bercabang karboksil terminal untuk menyiapkan dua inisiator foto makromolekul bercabang bercabang yang dapat dipolimerisasi HPAE-1 - MA-1173 dan HPAE-2-MA-1173. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penyerapan UV produk memiliki pergeseran merah dari penyerapan maksimum dibandingkan dengan 1173, tetapi tingkat fotoinisiator lebih rendah daripada fotoinisiator molekuler 1173.
3. Aplikasi resin UV berbasis air
Dengan meningkatnya kesadaran masyarakat akan perlindungan lingkungan, sistem fotokursi berbasis air telah menerima lebih banyak perhatian dalam beberapa tahun terakhir, tetapi hanya ada sedikit penelitian tentang aplikasinya. Saat ini, resin UV berbasis air terutama digunakan dalam pelapis UV dan tinta UV, termasuk pernis kertas UV berbasis air, cat kayu UV berbasis air, cat logam UV berbasis air, tinta cetak flexo UV berbasis air, tinta gravure UV berbasis air, tinta sablon berbasis air, dll. Pernis kertas UV berbahan dasar air, termasuk pernis UV berbahan dasar air dan primer UV berbahan dasar air, merupakan pelapis UV berbahan dasar air yang paling awal diaplikasikan, dengan tingkat kilap lebih dari 90. Nilai aplikasi pelapis UV berbahan dasar air pada industri finishing kayu sangat tinggi, terutama pada pelapisan kayu dan kayu lapis yang dibentuk. Oleh karena itu, pelapis kayu UV berbahan dasar air juga merupakan pelapis UV berbahan dasar air yang paling umum digunakan saat ini. Saat ini, beberapa produk resin UV berbasis air yang dikembangkan oleh beberapa negara maju memenuhi persyaratan pelapis otomotif, dan juga digunakan dalam berbagai pelapis otomotif, seperti cat dasar otomotif, lapisan atas, dan pernis. Dengan studi mendalam tentang sistem fotokursi berbasis air, akan ada lebih banyak jenis resin UV berbasis air, dan bidang aplikasinya akan terus berkembang.
4. Kesimpulan dan Prospek
Resin UV berbasis air masih dalam tahap penelitian dan pengembangan. Meskipun ada banyak laporan literatur yang relevan, namun hanya sedikit produk yang benar-benar dimasukkan ke pasar. Mereka terutama diproduksi oleh negara-negara maju seperti Eropa dan Amerika Serikat, seperti UCB, ICI, CYTEC, BASF dan perusahaan lainnya. Resin UV yang ditularkan melalui air memiliki keunggulan perlindungan lingkungan, hemat energi, efisiensi tinggi, viskositas yang dapat dikontrol, dan kinerja film yang sangat baik. Ini dapat memperhitungkan kekerasan dan fleksibilitas film yang diawetkan, dan memiliki nilai aplikasi yang sangat tinggi dan prospek pasar yang luas. Namun, resin UV berbasis air memiliki cacat seperti keterbasahan yang buruk pada substrat, ketahanan air yang buruk, ketahanan pencucian yang buruk, dan stabilitas penyimpanan yang buruk, serta sisa fotoinisiator molekul kecil dan produk fotolisis selama proses pemotretan, yang perlu ditingkatkan lebih lanjut. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengembangkan teknologi resin UV berbasis air untuk mengatasi kekurangan resin UV berbasis air saat ini dan mengembangkan sistem pemotretan berbasis air dengan kinerja yang lebih baik dan aplikasi yang lebih luas.
Hubungi Kami Sekarang!
Jika Anda membutuhkan Harga, silakan isi informasi kontak Anda di formulir di bawah ini, kami biasanya akan menghubungi Anda dalam waktu 24 jam. Anda juga bisa mengirim email kepada saya info@longchangchemical.com selama jam kerja (8:30 pagi hingga 6:00 sore UTC+8 Senin-Sabtu) atau gunakan obrolan langsung situs web untuk mendapatkan balasan secepatnya.