Rivestimento UV formulazione: Come selezionare in modo efficiente oligomeri (resine)

Il ruolo degli oligomeri nei rivestimenti UV

Oligomero: Gli oligomeri, noti anche come prepolimeri, sono utilizzati nei rivestimenti fotopolimerizzanti. Negli anni passati venivano tradotti come oligomeri. Le loro caratteristiche salienti sono: piccolo peso molecolare, gruppo di polimerizzazione caratteristico ed elevata viscosità. Gli oligomeri sono il corpo principale e lo scheletro dei rivestimenti fotopolimerizzanti (molte delle proprietà fisiche e chimiche del film di rivestimento).

Caratteristiche della reazione di polimerizzazione UV

La polimerizzazione UV è una reazione di polimerizzazione per addizione tra molecole insature. In base al meccanismo di innesco dell'iniziatore, si distinguono la polimerizzazione a radicali liberi e la polimerizzazione cationica. Tuttavia, la polimerizzazione che abbiamo studiato di più è quella a radicali liberi (questa lezione si basa sulla polimerizzazione a radicali liberi). Questa struttura con legami C-C all'estremità è un legame crociato rigido.

Meccanismo di polimerizzazione

La polimerizzazione radicale ha le seguenti caratteristiche: reazione rapida; grande ritiro; piccola variazione del grado di polimerizzazione; elevato grado di influenza degli inibitori della polimerizzazione (0,01-0,1% dell'inibitore possono arrestare la reazione).

L'effetto più dannoso sui rivestimenti è il ritiro. Secondo le ricerche di W.J. Bailey e altri, se il tempo che intercorre tra la non polimerizzazione dei doppi legami è lungo e una volta che la polimerizzazione avviene per formare legami covalenti, la spaziatura si accorcia, causando una diminuzione del volume. La contrazione di tutti i doppi legami insaturi polimerizzati è pari a 11%.

La complessità delle formulazioni delle vernici UV

1. Esistono molti tipi di monomeri

2. Esistono molti tipi di oligomeri di base (resine). Attualmente, sono classificati in base ai gruppi funzionali in fase di sintesi: PE a base di poliestere insaturo, EA a base epossidica, PUA a base poliuretanica, PEA a base poliestere, amminici, polieteri, siliconi, fosfati e ibridi.

Una breve introduzione alle resine comunemente utilizzate nelle vernici UV, classificate in base alle loro funzioni

Resine dure ad alta Tg

elevata durezza, buona resistenza chimica e rapida velocità di polimerizzazione per la maggior parte dei prodotti.

1. Bisfenolo A standard di tipo EA;

2. PUA ad alta funzione e 2fPUA a basso peso molecolare;

3. Amminoacrilato ad alta funzione;

4. Oligomero di metacrilato.

Resina morbida - piccola Tg

buona flessibilità, bassa velocità di polimerizzazione e bassa densità di reticolazione.

1. Epossidico modificato - acrilato epossidico di olio di soia, ecc;

2. Acrilato di poliestere a catena lunga;

3. PUA con struttura a catena rettilinea e frazione di massa superiore a 1200;

4. Alcuni oligomeri puri di acrilato

Resine polari

Oligomeri che contengono idrogeno attivo o che formano facilmente legami a idrogeno, cambiando la polarità o la tensione superficiale.

1. Acrilato di esteri fosforici

2. Oligomeri di silicone - in particolare

3. oligomeri di acrilato carbossilico

Oligomeri UV a base acquosa

Tipo in emulsione, tipo dispersibile in acqua, tipo solubile in acqua

1. Tipo in poliuretano - il tipo principale;

2. tipo di acrilato epossidico;

3. tipo acrilato di poliestere.

Applicazione di resine non reticolate in UV

Effetto di riempimento, miglioramento della densità di reticolazione, aumento dell'adesione, modifica della flessibilità, miglioramento della bagnabilità e altri effetti ausiliari.

1. resine alchidiche a olio lungo;

2. resine acriliche termoplastiche;

3. resine aldeide-chetone;

4. resine di petrolio, ecc.

Progettazione di una formula di rivestimento UV Come scegliere la resina

Prima di progettare una formula di rivestimento, è necessario avere chiari i seguenti aspetti

1. i tipi di rivestimenti nel processo di verniciatura: identificare primer, finiture e vernici;

2. comprendere le proprietà di base del materiale da rivestire: polarità (tensione superficiale), cristallinità, termoplastico o termoindurente;

Selezione della resina di fondo

1. Requisiti di adesione: Si tratta di una proprietà generale delle resine di fondo. In termini relativi, l'adesione più difficile comprende attualmente

A. vetro - scegliere oligomeri di metacrilato e resine non filmogene e alcune resine polari speciali - sistemi mercapto-silossanici (ma la resistenza all'acqua è attualmente un ostacolo alla formulazione);

B. Metallo: Distinguere i tipi di metallo. Nell'industria delle vernici, il metodo di base per migliorare l'adesione al metallo consiste nel distruggere i legami incrociati. Lo standard internazionale è la fosfatazione. Il metodo UV più comune consiste nel combinare i fosfati con alcuni prodotti acrilici.

C. Plastica (compresa la carta plastificata e altri tipi di verniciatura), che attualmente è una categoria relativamente ampia e particolarmente complessa, soprattutto a causa della complessa struttura della plastica, delle varie forme cristalline e delle diverse tensioni superficiali, che rendono relativamente difficile lavorare con plastiche come BMC, PET e PP. Non esiste una formula unificata che possa essere utilizzata per tutti. In generale, una combinazione di PUA morbido, acrilico puro e alcune resine non filmogene e polari può avere un certo effetto. Tuttavia, è necessario prestare attenzione alla resistenza chimica e all'acqua quando si abbinano le resine in questione.

D. Prodotti in legno oleoso: Attualmente si tratta principalmente di legno di sandalo duro come il kronox, il sandalo rosso, il gelso a stelo verde e il legno di okapi, ecc. L'adesione dell'olio di legno è relativamente difficile. In commercio esistono pochi casi di UV puro in grado di sigillare l'olio. Si può prima sigillare con un PU e poi applicare un primer di adesione UV. L'adesione può essere ottenuta principalmente utilizzando alcune resine polari o monomeri e resine riempitive.

2. Bagnatura: La bagnatura del pigmento e del riempitivo e la bagnatura del substrato sono due funzioni diverse, poiché non è possibile garantire che la tensione superficiale del substrato sia esattamente uguale a quella del pigmento e del riempitivo.

A. La bagnatura del pigmento e del riempitivo può garantire la stabilità di conservazione della vernice e la trasparenza della compatibilità del film; ad esempio, alcuni PUA, PEA e acrilati epossidici di olio di soia hanno questo effetto;

B. La bagnatura del substrato, come le resine amminiche e la PEA, ha un effetto migliore.

3. Flessibilità: legata alla carteggiabilità e all'adesione interstrato.

In genere, per coordinare la flessibilità si utilizzano EA standard, PEA e alcuni monomeri, regolando così la carteggiabilità e l'adesione interstrato.

Attualmente, il mercato offre anche primer indurenti che enfatizzano la durezza: prestare attenzione all'indurimento della resina dura e alla quantità di vernice applicata, altrimenti il film di vernice rischia di scoppiare;

Il mercato richiede anche i cosiddetti primer flessibili: utilizzare resine più flessibili, preferibilmente PUA a base di poliestere. Le resine a base di polietere non sono molto flessibili e hanno un modulo meccanico insufficiente.

Selezione delle resine di finitura

1. pienezza e livellamento

Per ottenere questo risultato, è necessario scegliere una resina e un monomero con una buona compatibilità, migliorare la bagnatura e il livellamento con il primer, aumentare adeguatamente il grado di reticolazione e utilizzare una resina con un indice di rifrazione più elevato.

In genere si utilizzano PUA e resine amminiche ad alta funzionalità, con l'EA standard come resina principale.

2. Durezza (durezza e resistenza all'usura):

Queste due proprietà della pellicola sono strettamente correlate, ma non necessariamente identiche.

Durezza: A parte la tradizionale lavorazione del legno con una pellicola spessa di 80-120Unm e alcuni rivestimenti a spruzzo spessi, gran parte della durezza in questo caso non deriva dalla pellicola stessa, ma da altre fonti. Ad alcune di queste durezze apparenti si dovrebbe prestare sufficiente attenzione, come ad esempio il substrato, il primer, il tatto della superficie, ecc. Un esempio tipico è la finitura a rullo e la spruzzatura sottile, che può essere migliorata utilizzando alcune resine siliconiche o additivi siliconici in aggiunta alle resine di alto livello sopra citate.

Resistenza all'usura: In generale, il PUA è migliore di altre resine. I legami idrogeno forniscono una certa tenacità per aumentare la resistenza all'usura. Tuttavia, la resistenza all'usura dei rivestimenti sottili non può essere risolta dalle resine.

3. Adesione interstrato

Risolvere i problemi di bagnatura, livellamento e corrispondenza della polarità della resina, nonché l'adesione interstrato. In casi particolari, è possibile scegliere alcune resine metacrilate.

4. Resistenza chimica

EA e PUA (poliestere) hanno una buona resistenza chimica, mentre PE e polietere ne hanno meno.

5, resistenza all'ingiallimento

In generale, si ritiene che i PUA alifatici, il polietere acrilato puro, l'acrilico puro e i gruppi amminici abbiano tutti un'ottima resistenza all'ingiallimento. Il primo tipo è il più utilizzato, ma la resistenza all'ingiallimento non è delle migliori. Gli ultimi due tipi sono meno utilizzati perché mancano di alcune proprietà, ma il gruppo amminico ha la migliore resistenza complessiva all'ingiallimento.

6. Tipo opaco

Attualmente sono efficaci alcune resine con un peso molecolare leggermente inferiore o addirittura enorme, e anche alcuni poliuretani sono molto efficaci (attualmente esiste sul mercato un poliuretano bifunzionale con una buona durezza che è competitivo).