{"id":5028,"date":"2022-02-03T15:19:24","date_gmt":"2022-02-03T15:19:24","guid":{"rendered":"https:\/\/longchangchemical.com\/?p=5028"},"modified":"2026-04-28T10:41:55","modified_gmt":"2026-04-28T10:41:55","slug":"what-is-water-based-uv-resin","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/longchangchemical.com\/it\/what-is-water-based-uv-resin\/","title":{"rendered":"Che cos'\u00e8 la resina UV a base d'acqua?"},"content":{"rendered":"

Che cos'\u00e8 la resina UV a base d'acqua?<\/strong><\/h1>\n

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Quick answer:<\/strong> In most UV systems, photoinitiators are selected by balancing wavelength fit, through-cure, color control, and line speed. Buyers usually compare a blended package instead of one isolated product.<\/p>\n

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Alla fine degli anni '60, la tecnologia di polimerizzazione a raggi ultravioletti (UV) \u00e8 stata sviluppata e applicata all'industria delle resine da rivestimento come nuovo tipo di tecnologia verde. Il mio Paese ha iniziato a entrare nel campo dei rivestimenti fotopolimerizzabili negli anni '70 e negli ultimi anni si \u00e8 sviluppato e applicato rapidamente. La resina UV \u00e8 il componente principale del sistema di fotopolimerizzazione. Si tratta di un oligomero che, dopo essere stato irradiato dalla luce ultravioletta, pu\u00f2 subire cambiamenti fisici e chimici in un breve periodo di tempo e viene rapidamente reticolato e polimerizzato. Dopo l'indurimento del rivestimento UV, le propriet\u00e0 di base del film di rivestimento dipendono in larga misura dal suo principale materiale di formazione del film, la resina UV, e le propriet\u00e0 della resina UV sono determinate dal polimero macromolecolare che costituisce la resina, dalla struttura molecolare, dal peso molecolare e dal peso molecolare del polimero. La densit\u00e0 del doppio legame e la temperatura di transizione vetrosa influiscono sulle propriet\u00e0 della resina. Le resine UV tradizionali a base di olio hanno un peso molecolare elevato e un'alta viscosit\u00e0, e sono insufficienti per il controllo del processo di rivestimento e delle prestazioni del film di vernice. I diluenti reattivi a base di acrilato contengono doppi legami insaturi e hanno una bassa viscosit\u00e0. Aggiunti ai sistemi di polimerizzazione UV, possono ridurre la viscosit\u00e0 della resina, aumentarne la densit\u00e0 di reticolazione e migliorare le propriet\u00e0 della pellicola della resina, per cui sono ampiamente utilizzati. Tuttavia, la maggior parte dei diluenti attivi \u00e8 tossica e irritante per la pelle, le mucose e gli occhi dell'uomo. Inoltre, \u00e8 difficile che i diluenti reagiscano completamente durante l'irradiazione UV e i monomeri residui influiscono direttamente sulle prestazioni a lungo termine del film polimerizzato. prestazioni, il che limita la sua applicazione nei materiali di imballaggio per i prodotti per l'igiene alimentare.<\/p>\n

La resina UV a base d'acqua eredita e sviluppa le caratteristiche delle vernici UV tradizionali e delle vernici a base d'acqua e presenta i vantaggi della sicurezza e della protezione dell'ambiente, del risparmio energetico e dell'alta efficienza, della viscosit\u00e0 regolabile, del rivestimento sottile e del basso costo. In particolare, la resina UV all'acqua \u00e8 una dispersione acquosa ad alto peso molecolare la cui viscosit\u00e0 pu\u00f2 essere regolata dall'acqua, evitando cos\u00ec i danni dei diluenti reattivi e risolvendo la contraddizione tra la durezza e la flessibilit\u00e0 delle vernici UV tradizionali. Negli ultimi dieci anni, questo tipo di rivestimento si \u00e8 sviluppato rapidamente ed \u00e8 diventato una delle principali direzioni dello sviluppo dei rivestimenti.<\/p>\n

1. Tipi di UV a base d'acqua<\/p>\n

Le resine UV a base acquosa si riferiscono a resine UV solubili o disperdibili in acqua, che contengono una certa quantit\u00e0 di gruppi idrofili come gruppi carbossilici, idrossilici, amminici, eterei o ammidici nella molecola, nonch\u00e9 gruppi acrilici, metacrilici o alcheni. Gruppi insaturi come il propile. Attualmente, le resine UV a base acquosa includono principalmente poliacrilato a base acquosa, acrilato poliestere a base acquosa, acrilato epossidico a base acquosa e acrilato poliuretanico a base acquosa.<\/p>\n

\u2460 Poliacrilato a base d'acqua<\/p>\n

Il poliacrilato a base d'acqua \u00e8 economico, ha una buona resistenza all'ingiallimento e una buona adesione a vari substrati, ma ha una bassa resistenza meccanica e durezza e una scarsa resistenza agli acidi e agli alcali. Pertanto, il poliacrilato a base d'acqua non viene generalmente utilizzato come resina principale nelle applicazioni pratiche e viene impiegato solo in combinazione per migliorare alcune propriet\u00e0 di rivestimenti e inchiostri fotocurabili. I poliacrilati a base d'acqua sono generalmente polimerizzati dapprima con acido acrilico e vari acrilati, e parte dei gruppi carbossilici introdotti dall'acido acrilico reagiscono con i gruppi idrossilici dell'idrossietilacrilato o con i gruppi epossidici del glicidilmetacrilato, introducendo cos\u00ec il legame fotoattivo carbonio-carbonato, e quindi salificano il gruppo carbossilico con un'ammina organica.<\/p>\n

\u2461Acrilato di poliestere a base d'acqua<\/p>\n

L'acrilato poliestere a base d'acqua \u00e8 facile da preparare, \u00e8 economico e presenta un film di vernice pieno, una buona brillantezza, una buona morbidezza, ma una scarsa resistenza all'ingiallimento. Generalmente si utilizzano diolo e anidride trimellitica (o dianidride piromellitica). Reazione, reazione di esterificazione con acido acrilico, introduzione del gruppo carbossilico e neutralizzazione con ammina per formare un sale.
\n\u2462Acrilato epossidico a base d'acqua<\/p>\n

L'acrilato epossidico a base acquosa presenta i vantaggi del prezzo contenuto, dell'elevata durezza del film di rivestimento, della buona adesione, dell'elevata lucentezza e della buona resistenza chimica, ma presenta anche i difetti della tradizionale resina epossidica al bisfenolo A, come la fragilit\u00e0 e la scarsa resistenza all'ingiallimento. . Molti studiosi scelgono resine epossidiche alifatiche con eccellenti propriet\u00e0 fisiche e meccaniche e ottime propriet\u00e0 anti-ingiallimento per sostituire le tradizionali resine epossidiche al bisfenolo A come matrice degli acrilati epossidici UV a base acqua, migliorando notevolmente le prestazioni complessive delle resine. Generalmente, l'acido acrilico viene utilizzato per esterificare la resina epossidica per ottenere l'acrilato epossidico (EA), e il gruppo ossidrilico dell'acrilato epossidico viene fatto reagire con un'anidride acida (come l'anidride maleica, l'anidride trimellitica, ecc.) per introdurre un gruppo idrofilo, quindi neutralizzato con un'ammina organica,<\/p>\n

\u2463Acrilato di uretano a base d'acqua<\/p>\n

Il sistema di fotopolimerizzazione del poliuretano acrilato a base acquosa ha attirato molta attenzione grazie alla sua buona resistenza all'usura, alla resistenza chimica, alla resistenza alle basse temperature e alla flessibilit\u00e0. Attualmente \u00e8 la resina UV a base acquosa pi\u00f9 studiata e commercializzata. Si veda la Tabella 1. Negli ultimi anni, alcune aziende straniere, come Bayer, AKZONOBEL, BASF, ecc. hanno fatto grandi passi avanti nel miglioramento delle prestazioni degli acrilati uretanici UV a base acqua. Come ad esempio i primer per autoveicoli, i topcoat e le vernici di finitura.<\/p>\n

Utilizzando il diisocianato come materia prima, il diolo di poliestere o polietere come estensore della catena del segmento morbido, il diolo contenente carbossile (come l'acido dimetilico propionico) come estensore della catena idrofila, l'idrossiacrilato come agente di end-capping, attraverso la policondensazione in pi\u00f9 fasi si pu\u00f2 produrre l'acrilato di uretano polimerizzabile, per poi neutralizzarlo con ammoniaca o ammina organica per formare un sale e ottenere l'acrilato di uretano UV a base d'acqua (WPUA).<\/p>\n

2. Nuovi progressi della resina UV a base d'acqua<\/p>\n

\u2460Sistema iperbrancato<\/p>\n

Come nuovo tipo di polimero, il polimero iperbrancato ha una struttura sferica con un gran numero di gruppi terminali attivi e le catene molecolari non sono aggrovigliate. I polimeri iperramificati presentano i vantaggi della facile solubilit\u00e0, del basso punto di fusione, della bassa viscosit\u00e0 e dell'elevata reattivit\u00e0. Pertanto, i gruppi acrilici e idrofili possono essere introdotti per sintetizzare oligomeri fotocurabili a base acquosa, aprendo una nuova strada per la preparazione di resine UV a base acquosa.
\nAsif et al. hanno utilizzato il poliestere iperbrancato BoltornTMHn ricco di gruppi idrossilici terminali per reagire con l'anidride succinica e il prepolimero IPDI-HEA, quindi neutralizzato con un'ammina organica per formare un sale e ottenere un poliestere iperbranciato a base acquosa (WHPUA) polimerizzabile con i raggi UV, come mostrato nella Figura 3. La ricerca ha dimostrato che la resina ha una rapida velocit\u00e0 di fotopolimerizzazione e buone propriet\u00e0 fisiche. La ricerca mostra che la resina ha una rapida velocit\u00e0 di fotopolimerizzazione e buone propriet\u00e0 fisiche. Con l'aumento del contenuto di segmento duro (IPDIHEA), la temperatura di transizione vetrosa della resina aumenta, cos\u00ec come la durezza e la resistenza alla trazione, ma l'allungamento a rottura diminuisce.<\/p>\n

Su Lin et al. hanno utilizzato anidridi di acidi polibasici ed epossidi monofunzionali come materie prime per preparare dapprima poliesteri iperramificati, che sono stati ulteriormente fatti reagire con i gruppi idrossilici e carbossilici terminali dei polimeri iperramificati introducendo glicidilmetacrilato (GMA) e aggiungendo poi trigliceridi. L'etilammina (TEA) viene neutralizzata in un sale per ottenere un poliestere iperbrancato a base acquosa polimerizzabile con i raggi UV. I risultati mostrano che pi\u00f9 gruppi carbossilici terminali sono presenti nella resina iperbrancata a base d'acqua, migliore \u00e8 la solubilit\u00e0 in acqua; la velocit\u00e0 di polimerizzazione della resina aumenta con l'aumento dei doppi legami terminali.<\/p>\n

\u2461Sistema ibrido organico\/inorganico<\/p>\n

Il sistema ibrido organico\/inorganico polimerizzabile con luce UV a base d'acqua \u00e8 un efficace composito di resina UV a base d'acqua e materiali inorganici. I vantaggi dell'elevata resistenza all'usura e agli agenti atmosferici dei materiali inorganici sono introdotti nella resina per migliorare le prestazioni globali del film polimerizzato. Introducendo particelle inorganiche come nano-SiO2 o montmorillonite nel sistema di polimerizzazione UV mediante metodo di dispersione diretta, metodo sol-gel o metodo di intercalazione, \u00e8 possibile preparare un sistema ibrido organico\/inorganico fotocurabile. I monomeri sono incorporati nelle catene molecolari degli oligomeri UV acquosi.
\nZhan Chuyin et al. hanno utilizzato il di-idrossibutile polidimetilsilossano (PDMS) per introdurre gruppi polisilossanici nel segmento morbido del poliuretano e li hanno opportunamente diluiti con monomeri acrilici per ottenere un'emulsione ibrida organica\/inorganica (Si- PUA). Dopo la polimerizzazione del rivestimento in resina, il film di vernice presenta buone propriet\u00e0 fisiche, elevato angolo di contatto e resistenza all'acqua.<\/p>\n

Liang Hongbo et al. hanno utilizzato come materie prime il poliuretano iperbrancato polidrossi autoprodotto, l'anidride succinica, l'agente di accoppiamento silano KH560, il glicidilmetacrilato (GMA) e l'idrossietil metacrilato per preparare il poliuretano ibrido iperbrancato e la fotopolimerizzazione. Il poliuretano iperbrancato \u00e8 stato poi idrolizzato con l'ortosilicato di etile e il titanato di n-butile in proporzioni diverse per preparare un sol di SiO2\/TiO2 ibrido organico-inorganico di poliuretano iperbrancato fotocurabile. I risultati mostrano che con l'aumento del contenuto inorganico, la durezza del pendolo del rivestimento ibrido aumenta, la rugosit\u00e0 superficiale aumenta e la qualit\u00e0 superficiale del rivestimento ibrido SiO2 \u00e8 migliore di quella del rivestimento ibrido TiO2.<\/p>\n

\u2462Sistema a doppia polimerizzazione<\/p>\n

Per risolvere i problemi legati alla difficile polimerizzazione tridimensionale delle resine UV a base d'acqua e alla difficolt\u00e0 di polimerizzazione di rivestimenti spessi e sistemi colorati, e per migliorare le prestazioni complessive del film di rivestimento, i ricercatori hanno sviluppato un sistema di doppia polimerizzazione che combina la fotopolimerizzazione con altri sistemi di polimerizzazione. La fotopolimerizzazione\/termia, la fotopolimerizzazione\/redox, la fotopolimerizzazione a radicali liberi\/fotopolimerizzazione cationica e la fotopolimerizzazione\/umidit\u00e0 sono sistemi comuni di doppia polimerizzazione e alcuni sistemi sono stati applicati, come l'adesivo protettivo elettronico UV \u00e8 un sistema di doppia polimerizzazione A fotopolimerizzazione\/redox o fotopolimerizzazione\/umidit\u00e0.<\/p>\n

Zeng Fanchu et al. hanno introdotto il monomero funzionale acetoacetossietil metacrilato (AMME) nell'emulsione di acido poliacrilico e hanno introdotto un gruppo fotocurabile attraverso la reazione di addizione di Michael a bassa temperatura per sintetizzare un poliacrilato a base acquosa a polimerizzazione termica e a polimerizzazione UV. Essiccazione a temperatura costante di 60 \u00b0C, 2 \u00d7 5. Sotto l'irradiazione di una lampada al mercurio ad alta pressione da 6 kW, la durezza della resina dopo la formazione del film raggiunge 3H, la resistenza alla pulizia con alcol \u00e8 fino a 158 volte e la resistenza agli alcali \u00e8 fino a 24 ore.<\/p>\n

\u2463Sistema composito acrilato epossidico\/acrilato di poliuretano<\/p>\n

Il rivestimento in acrilato epossidico presenta i vantaggi di elevata durezza, buona adesione, elevata brillantezza e buona resistenza chimica, ma ha scarsa flessibilit\u00e0 ed elevata fragilit\u00e0. L'acrilato poliuretanico a base acquosa ha le caratteristiche di buona resistenza all'abrasione e flessibilit\u00e0, ma scarsa resistenza agli agenti atmosferici. L'efficace composizione delle due resine mediante modifica chimica, miscelazione fisica o ibridazione pu\u00f2 migliorare le prestazioni di una singola resina e sfruttare appieno i vantaggi di entrambe, sviluppando cos\u00ec un sistema di fotopolimerizzazione ad alte prestazioni che combina i vantaggi di entrambe.<\/p>\n

Wang Cundong et al. hanno dapprima utilizzato l'acido acrilico per esterificare il gruppo epossidico della resina epossidica E44 per ottenere l'EA; hanno poi utilizzato TDI, politetraidrofurano diolo (PTMG), DMPA e HEMA per sintetizzare l'acrilato uretanico UV a base d'acqua; mescolando in proporzioni diverse acqua\/etanolo come iniziatore, acrilato poliuretanico anionico a base d'acqua come emulsionante, si \u00e8 ottenuta un'emulsione composita epossiacrilato\/poliuretano acrilato polimerizzabile con i raggi UV mediante emulsionamento. I risultati mostrano che la modifica migliora notevolmente la flessibilit\u00e0 del film di rivestimento, ma ha un effetto minimo su altre propriet\u00e0.<\/p>\n

\u2464 Fotoiniziatore macromolecolare o polimerizzabile<\/p>\n

La maggior parte dei fotoiniziatori \u00e8 costituita da piccole molecole di aril-alchil-chetoni, che non possono essere completamente decomposte dopo la fotopolimerizzazione; le piccole molecole residue o i prodotti della fotolisi migrano sulla superficie del rivestimento, causando ingiallimento o odore, e influiscono sulle prestazioni del film polimerizzato e sulla sua applicazione. . I ricercatori hanno sintetizzato fotoiniziatori polimerizzabili macromolecolari a base d'acqua introducendo gruppi fotoiniziatori, gruppi acrilici e gruppi idrofili in polimeri iperbrancati per superare gli svantaggi dei fotoiniziatori a piccole molecole. Wang Zhansi dell'Universit\u00e0 di Scienza e Tecnologia di Anhui ha dapprima utilizzato acrilato di metile e dietanolammina come materie prime per sintetizzare un monomero MB di tipo AB2 e poi ha reagito con trimetilolpropano (TMP) come nucleo per sintetizzare poliuretano iperbrancato con terminazione idrossilica, L'anidride maleica \u00e8 stata modificata in poliuretano iperramificato contenente gruppi carbossilici terminali e, dopo Z, il fotoiniziatore 1173 \u00e8 stato utilizzato per modificare il poliuretano iperramificato carbossilico terminale per preparare due fotoiniziatori macromolecolari iperramificati polimerizzabili HPAE-1- MA-1173 e HPAE-2-MA-1173. I risultati della ricerca mostrano che l'assorbimento UV del prodotto presenta uno spostamento verso il rosso dell'assorbimento massimo rispetto al 1173, ma il tasso di fotoiniziatore \u00e8 inferiore a quello del fotoiniziatore molecolare 1173.<\/p>\n

3. Applicazione della resina UV a base d'acqua<\/p>\n

Con il miglioramento della consapevolezza della protezione ambientale, negli ultimi anni i sistemi fotocurabili a base d'acqua hanno ricevuto sempre pi\u00f9 attenzione, ma le ricerche sulla loro applicazione sono poche. Attualmente, le resine UV a base d'acqua sono utilizzate principalmente nei rivestimenti e negli inchiostri UV, tra cui la vernice UV a base d'acqua per la carta, la vernice UV a base d'acqua per il legno, la vernice UV a base d'acqua per i metalli, l'inchiostro UV a base d'acqua per la stampa flessografica, l'inchiostro UV a base d'acqua per la rotocalcografia, l'inchiostro a base d'acqua per la serigrafia, ecc. La vernice UV per carta a base d'acqua, che comprende la vernice UV a base d'acqua e il primer UV a base d'acqua, \u00e8 il primo rivestimento UV a base d'acqua applicato, con una brillantezza superiore a 90. Il valore di applicazione delle vernici UV a base d'acqua nell'industria della finitura del legno \u00e8 molto elevato, soprattutto per quanto riguarda il rivestimento del legno formato e del compensato. Pertanto, le vernici UV all'acqua per il legno sono anche le vernici UV all'acqua attualmente pi\u00f9 utilizzate. Attualmente, alcuni prodotti a base di resina UV a base d'acqua sviluppati da alcuni Paesi sviluppati soddisfano i requisiti dei rivestimenti per autoveicoli e sono utilizzati anche in vari rivestimenti per autoveicoli, come primer, finiture e vernici per autoveicoli. Con lo studio approfondito dei sistemi fotocurabili a base acquosa, ci saranno pi\u00f9 tipi di resine UV a base acquosa e i campi di applicazione continueranno ad espandersi.<\/p>\n

4. Conclusioni e prospettive<\/p>\n

La resina UV a base d'acqua \u00e8 ancora in fase di ricerca e sviluppo. Sebbene esistano molti rapporti in letteratura, pochi prodotti sono stati effettivamente immessi sul mercato. Sono prodotti principalmente da paesi sviluppati come l'Europa e gli Stati Uniti, come UCB, ICI, CYTEC, BASF e altre aziende. La resina UV a base acquosa presenta i vantaggi della protezione dell'ambiente, del risparmio energetico, dell'alta efficienza, della viscosit\u00e0 controllabile e dell'eccellente resa del film. Pu\u00f2 tenere conto della durezza e della flessibilit\u00e0 del film polimerizzato e ha un valore applicativo estremamente elevato e ampie prospettive di mercato. Tuttavia, le resine UV a base d'acqua presentano difetti quali scarsa bagnabilit\u00e0 dei substrati, scarsa resistenza all'acqua, scarsa resistenza ai lavaggi e scarsa stabilit\u00e0 allo stoccaggio, nonch\u00e9 residui di fotoiniziatori a piccole molecole e prodotti di fotolisi durante il processo di fotopolimerizzazione, che devono essere ulteriormente migliorati. Pertanto, \u00e8 indispensabile sviluppare una tecnologia di resina UV a base acquosa per superare le attuali carenze della resina UV a base acquosa e sviluppare un sistema di fotopolimerizzazione a base acquosa con prestazioni migliori e un'applicazione pi\u00f9 ampia.<\/p>\n

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A practical selection route for photoinitiator-related projects<\/h2>\n

When technical buyers or formulators screen photoinitiators, the most useful decision frame is usually cure quality plus application fit: which package cures reliably, keeps appearance acceptable, and still works under the lamp, film thickness, and substrate conditions of the actual process.<\/p>\n