수성 UV 레진이란 무엇인가요?

1960년대 후반, 자외선(UV) 경화 기술이 개발되어 코팅 수지 산업에 새로운 유형의 녹색 기술로 적용되었습니다. 최초의 자외선 경화 코팅은 독일 바이엘에서 탄생했으며, 우리나라는 1970년대부터 광경화 코팅 분야에 진출하기 시작해 최근 몇 년간 빠르게 개발 및 적용되고 있습니다. UV 수지는 광경화 시스템의 주요 구성 요소입니다. 자외선을 조사한 후 단시간에 물리적, 화학적 변화를 겪을 수 있는 올리고머로, 빠르게 가교되어 경화됩니다. UV 코팅이 경화된 후 코팅 필름의 기본 특성은 주 필름 형성 재료인 UV 수지에 크게 좌우되며, UV 수지의 특성은 수지를 구성하는 고분자 폴리머, 폴리머의 분자 구조, 분자량, 분자량 등에 의해 결정됩니다. 이중 결합 밀도와 유리 전이 온도는 수지의 특성에 영향을 미칩니다. 기존의 유성 UV 수지는 분자량이 크고 점도가 높아 코팅 공정 및 도막 성능 제어가 불충분합니다. 아크릴레이트 반응성 희석제는 불포화 이중 결합을 포함하고 점도가 낮습니다. UV 경화 시스템에 첨가하면 수지의 점도를 낮추고 수지의 가교 밀도를 높이며 수지의 필름 특성을 향상시킬 수 있으므로 널리 사용됩니다. 그러나 대부분의 활성 희석제는 사람의 피부, 점막, 눈에 독성이 있고 자극적입니다. 또한 자외선 조사 시 희석제가 완전히 반응하기 어렵고 잔류 모노머가 경화된 필름의 장기적인 성능에 직접적인 영향을 미치기 때문에 식품 위생 제품 포장재에 적용하는 데 한계가 있습니다.

수성 UV 수지는 전통적인 UV 코팅과 수성 코팅의 특성을 계승하고 발전시켜 안전 및 환경 보호, 에너지 절약 및 고효율, 점도 조절, 얇은 코팅 코팅 및 저비용의 장점을 가지고 있습니다. 특히 수성 UV 수지는 물로 점도를 조절할 수있는 고 분자량 수성 분산액으로 반응성 희석제의 해를 피하고 기존 UV 코팅의 경도와 유연성 사이의 모순을 해결합니다. 지난 10년 동안 이러한 종류의 코팅은 빠르게 발전하여 코팅 개발의 주요 방향이 되었습니다.

1. 수성 자외선의 종류

수성 UV 레진은 물에 용해되거나 분산 가능하며 분자에 아크릴, 메타크릴로일 또는 알켄 그룹뿐만 아니라 카복실, 하이드록실, 아미노, 에테르 또는 아미드 그룹과 같은 일정량의 친수성 그룹을 포함하는 UV 레진을 말합니다. 프로필과 같은 불포화 그룹. 현재 수성 UV 수지에는 주로 수성 폴리 아크릴레이트, 수성 폴리에스테르 아크릴레이트, 수성 에폭시 아크릴레이트 및 수성 폴리우레탄 아크릴레이트가 포함됩니다.

수성 폴리 아크릴레이트

수성 폴리 아크릴 레이트는 저렴하고 황변 저항성이 우수하며 다양한 기질에 대한 접착력이 우수하지만 기계적 강도와 경도가 낮고 산 및 알칼리 저항성이 낮습니다. 따라서 수성 폴리 아크릴 레이트는 일반적으로 실제 응용 분야에서 주요 수지로 사용되지 않으며 광경화성 코팅 및 잉크의 일부 특성을 개선하기 위해서만 조합하여 사용됩니다. 수성 폴리 아크릴 레이트는 일반적으로 아크릴산과 다양한 아크릴 레이트에 의해 먼저 중합되고 아크릴산에 의해 도입 된 카르복실기의 일부는 하이드 록시 에틸 아크릴 레이트의 수산기 또는 글리시 딜 메타 크릴 레이트의 에폭시기와 반응하여 광활성 탄소-탄소 중탄산염. 결합 한 다음 유기 아민으로 카르복실기를 염화합니다.

수성 폴리에스테르 아크릴레이트 ②수성 폴리에스테르 아크릴레이트

수성 폴리에스테르 아크릴레이트는 준비하기 쉽고 저렴하며 완전한 페인트 필름, 좋은 광택, 좋은 부드러움을 가지고 있지만 황변 저항성이 떨어집니다. 일반적으로 디올과 트리멜리티크 무수물(또는 파이로멜리티크 디안하이드라이드)이 사용됩니다. 반응, 아크릴산과의 에스테르화 반응, 카르복실기 도입, 아민과의 중화 과정을 거쳐 염을 형성합니다.
수성 아크릴산 에폭시

수성 에폭시 아크릴 레이트는 저렴한 가격, 코팅막의 높은 경도, 우수한 접착력, 높은 광택 및 우수한 내 화학성의 장점을 가지고 있지만 취성 및 열악한 황변 저항성과 같은 기존 비스페놀 A 에폭시 수지의 단점도 있습니다. . 많은 학자들은 수성 UV 에폭시 아크릴 레이트의 매트릭스로서 기존의 비스페놀 A 에폭시 수지를 대체하기 위해 우수한 물리적 및 기계적 특성과 우수한 황변 방지 특성을 가진 지방족 에폭시 수지를 선택하여 수지의 전반적인 성능을 크게 향상시킵니다. 일반적으로 아크릴산은 에폭시 수지를 에스테르화하여 에폭시 아크릴 레이트 (EA)를 얻는 데 사용되며 에폭시 아크릴 레이트의 수산기는 산 무수물 (예 : 말레 산 무수물, 트리 멜리 틱 무수물 등)과 반응하여 친수기를 도입 한 다음 유기 아민으로 중화하여 수성 에폭시 아크릴 레이트 수지 (EB)를 얻습니다,

수성 우레탄 아크릴레이트 ④수성 우레탄 아크릴레이트

수성 폴리우레탄 아크릴레이트 광경화 시스템은 우수한 내마모성, 내화학성, 저온 저항성 및 유연성으로 인해 많은 주목을 받고 있습니다. 현재 가장 많이 연구되고 상용화된 수성 UV 레진입니다. 표 1을 참조하십시오. 최근 몇 년 동안 바이엘, 아크조노벨, 바스프 등 일부 외국 기업들은 수성 UV 아크릴레이트의 성능 개선에 큰 성과를 거두었습니다. 자동차 프라이머, 탑코트 및 마감 바니시 등.

디이소시아네이트를 원료로, 폴리에스테르 또는 폴리에테르 디올을 연분절 사슬 연장제로, 카복실 함유 디올(예: 디메틸올 프로피온산)을 친수성 사슬 연장제로, 하이드록시 아크릴레이트를 엔드 캡제로 사용하여 다단계 중축 합을 통해 경화성 우레탄 아크릴레이트를 생산한 다음 암모니아 또는 유기 아민으로 중화하여 염을 형성하여 수성 UV 아크릴레이트(WPUA)를 얻을 수 있습니다.

2. 수성 UV 레진의 새로운 발전

하이퍼 브랜치 시스템

새로운 유형의 폴리머인 초분지 폴리머는 활성 말단이 많은 구형 구조를 가지며 분자 사슬이 얽히지 않습니다. 초분지 중합체는 용해성이 쉽고 융점이 낮으며 점도가 낮고 반응성이 높다는 장점이 있습니다. 따라서 아크릴기와 친수기를 도입하여 수성 광경화성 올리고머를 합성 할 수있어 수성 UV 수지의 제조를위한 새로운 길을 열었습니다. .
Asif 등은 말단 수산기가 풍부한 초분지 폴리 에스테르 BoltornTMHn을 사용하여 숙신산 무수물 및 IPDI-HEA 프리폴리머와 반응시킨 다음 유기 아민으로 중화하여 염을 형성하여 그림 3과 같이 자외선 경화성 수성 초분지 폴리 에스테르(WHPUA)를 얻었습니다. 연구 결과 이 수지는 광경화 속도가 빠르고 물리적 특성이 우수한 것으로 나타났습니다. 경질 세그먼트(IPDIHEA) 함량이 증가함에 따라 수지의 유리 전이 온도가 증가하고 경도와 인장 강도도 증가하지만 파단 연신율은 감소합니다.

Su Lin 등은 폴리염기성 무수물과 단기능성 에폭사이드를 원료로 사용하여 먼저 고분지 폴리에스테르를 제조한 다음 글리시딜 메타크릴레이트(GMA)를 도입하여 고분지 폴리머의 말단 하이드 록실 및 카르복실 그룹과 추가로 반응시킨 후 트리글리세리드를 첨가했습니다. 에틸아민(TEA)을 염으로 중화하여 자외선 경화성 수성 초분지 폴리에스테르를 얻습니다. 결과는 수성 초분지 수지의 말단 카르복실기가 많을수록 수용성이 좋아지고 말단 이중 결합이 증가함에 따라 수지의 경화 속도가 증가한다는 것을 보여줍니다.

유기/무기 하이브리드 시스템 ②유기/무기 하이브리드 시스템

수성 자외선 경화 유기/무기 하이브리드 시스템은 수성 자외선 수지와 무기 재료의 효과적인 합성물입니다. 무기 소재의 높은 내마모성과 높은 내후성의 장점을 수지에 도입하여 경화된 필름의 종합적인 성능을 향상시킵니다. 직접 분산 방법, 졸-겔 방법 또는 인터칼레이션 방법으로 나노-SiO2 또는 몬모릴로나이트와 같은 무기 입자를 UV 경화 시스템에 도입하여 광경화성 유/무기 하이브리드 시스템을 제조할 수 있습니다. 모노머는 수성 UV 올리고머의 분자 사슬에 통합됩니다.
잔 추인 등은 디하이드록시부틸 폴리디메틸실록산(PDMS)을 사용하여 폴리실록산기를 폴리우레탄의 부드러운 부분에 도입하고 아크릴 모노머로 적절히 희석하여 유기/무기 하이브리드 에멀젼(Si- PUA)을 얻었습니다. 수지로 만든 코팅이 경화된 후 페인트 필름은 우수한 물리적 특성, 높은 접촉각 및 내수성을 갖습니다.

량홍보 등은 자체 제작한 폴리하이드록시 고분지 폴리우레탄, 숙신산 무수물, 실란 결합제 KH560, 글리시딜 메타크릴레이트(GMA) 및 하이드록시에틸 메타크릴레이트를 원료로 사용하여 고분지 하이브리드 폴리우레탄과 광경화제를 제조했습니다. 그런 다음 하이퍼 브랜치 폴리우레탄을 에틸 오르토실리케이트와 n-부틸 티탄산염으로 다양한 비율로 가수분해하여 광경화성 하이퍼 브랜치 폴리우레탄의 SiO2/TiO2 유무기 하이브리드 졸을 제조했습니다. 그 결과 무기 함량이 증가함에 따라 하이브리드 코팅의 진자 경도가 증가하고 표면 거칠기가 증가하며 SiO2 하이브리드 코팅의 표면 품질이 TiO2 하이브리드 코팅보다 우수하다는 것을 보여줍니다.

이중 경화 시스템

수성 UV 수지의 3차원 경화가 어렵고 두꺼운 코팅 및 착색 시스템의 경화가 어려운 단점을 해결하고 코팅 필름의 전반적인 성능을 향상시키기 위해 연구자들은 광경화와 기타 경화 시스템을 결합한 이중 경화 시스템을 개발했습니다. 광경화/열 경화, 광경화/레독스 경화, 자유 라디칼 광경화/양이온 광경화 및 광경화/수분 경화가 일반적인 이중 경화 시스템이며, UV 전자 보호 접착제와 같은 일부 시스템이 광경화/레독스 또는 광경화/수분 경화 이중 경화 시스템으로 적용되고 있습니다.

Zeng Fanchu 등은 기능성 단량체 아세토아세톡시에틸 메타크릴레이트(AMME)를 폴리아크릴산 에멀젼에 도입하고 저온에서 마이클 첨가 반응을 통해 광경화성기를 도입하여 열 경화/UV 경화 수성 폴리크릴레이트를 합성했습니다. 60°C, 2 × 5의 일정한 온도에서 건조시킵니다. 6kW 고압 수은 램프 조사 하에서 필름 형성 후 수지의 경도는 3H에 도달하고 알코올 닦기 저항은 최대 158배, 알칼리 저항은 최대 24시간에 이릅니다.

에폭시 아크릴레이트/우레탄 아크릴레이트 복합 시스템 ④에폭시 아크릴레이트/우레탄 아크릴레이트 복합 시스템

에폭시 아크릴레이트 코팅은 높은 경도, 우수한 접착력, 고광택 및 우수한 내화학성의 장점을 가지고 있지만 유연성이 떨어지고 취성이 높다는 단점이 있습니다. 수성 폴리우레탄 아크릴레이트는 내마모성과 유연성이 우수하지만 내후성이 떨어지는 특징이 있습니다. 화학적 개질, 물리적 혼합 또는 혼성화를 통해 두 수지를 효과적으로 배합하면 단일 수지의 성능을 향상시키고 두 수지의 장점을 최대한 활용할 수 있으므로 두 가지 장점을 결합한 고성능 광경화 시스템을 개발할 수 있습니다.

왕 쿤동 외. 먼저 아크릴산을 사용하여 에폭시 수지 E44의 에폭시기를 에스테르화하여 EA를 얻은 다음 TDI, 폴리 테트라 하이드로 푸란 디올 (PTMG), DMPA 및 HEMA를 사용하여 수성 UV 아크릴 레이트 합성; 다른 비율로 혼합, 물 / 에탄올을 개시제로, 물 기반 폴리 우레탄 음이온 성 수성 폴리 우레탄 아크릴 레이트, 유화제로서 유화제로 혼합하여 UV 경화성 아크릴산 / 폴리 우레탄 아크릴 레이트 복합 유화를 얻습니다. 결과는 이러한 변형이 코팅 필름의 유연성을 크게 향상시키지만 다른 특성에는 거의 영향을 미치지 않는다는 것을 보여줍니다.

고분자 또는 중합성 광개시제 ⑤ 광개시제

대부분의 광개시제는 소분자 아릴 알킬 케톤으로 광경화 후 완전히 분해되지 않으며, 잔류 소분자 또는 광분해 생성물이 코팅 표면으로 이동하여 황변 또는 냄새를 유발하여 경화된 필름의 성능과 적용에 영향을 미칩니다. . 연구진은 저분자 광개시제의 단점을 극복하기 위해 광개시기, 아크릴기, 친수기를 고분자 중합체에 도입하여 수성 고분자 중합 가능 광개시제를 합성했습니다. 안후이 과학기술대학의 왕잔시(Wang Zhansi)는 먼저 메틸 아크릴레이트와 디에탄올아민을 원료로 사용하여 반응시켜 AB2형 단량체 MB를 합성한 다음 트리메틸올프로판(TMP)을 코어로 반응시켜 하이드 록실 말단 하이퍼 브랜치 폴리우레탄을 합성했습니다, 그런 다음 말레 산 무수물을 말단 카르복실기를 포함하는 고 분지 폴리 우레탄으로 개질하고 Z 후 광개시제 1173을 사용하여 말단 카르복실 고 분지 폴리 우레탄을 개질하여 두 개의 중합 가능한 고 분지 거대 분자 광개시제 HPAE-1- MA-1173 및 HPAE-2-MA-1173을 제조했습니다. 연구 결과에 따르면 이 제품의 자외선 흡수율은 1173에 비해 최대 흡수율의 적색 이동이 있지만 광개시제 비율은 분자 광개시제 1173보다 낮습니다.

3. 수성 UV 레진 도포

환경 보호에 대한 사람들의 인식이 향상됨에 따라 최근 몇 년 동안 수성 광경화성 시스템이 점점 더 많은 관심을 받고 있지만 그 적용에 대한 연구는 거의 없습니다. 현재 수성 UV 수지는 주로 수성 UV 종이 바니시, 수성 UV 목재 페인트, 수성 UV 금속 페인트, 수성 UV 플 렉소 인쇄 잉크, 수성 UV 그라비어 잉크, 수성 스크린 인쇄 잉크 등 UV 코팅 및 UV 잉크에 사용됩니다. 수성 UV 바니시 및 수성 UV 프라이머를 포함한 수성 UV 종이 바니시는 광택도가 90 이상인 가장 초기에 적용된 수성 UV 코팅입니다. 목재 마감 산업에서 수성 UV 코팅의 적용 가치는 특히 성형 목재 및 합판 코팅에서 매우 높습니다. 따라서 수성 UV 목재 코팅은 현재 가장 일반적으로 사용되는 수성 UV 코팅이기도합니다. 현재 일부 선진국에서 개발 한 일부 수성 UV 수지 제품은 자동차 코팅의 요구 사항을 충족하며 자동차 프라이머, 탑 코트 및 바니시와 같은 다양한 자동차 코팅에도 사용됩니다. 수성 광경화성 시스템에 대한 심도 있는 연구로 수성 UV 수지의 종류가 더 많아지고 적용 분야도 계속 확대될 것입니다.

4. 결론 및 전망

수성 UV 레진은 아직 연구 개발 단계에 있습니다. 관련 문헌 보고는 많지만 실제로 시장에 출시된 제품은 거의 없습니다. 주로 유럽과 미국과 같은 선진국에서 생산되며 UCB, ICI, CYTEC, BASF 및 기타 회사에서 생산합니다. 수성 UV 수지는 환경 보호, 에너지 절약, 고효율, 제어 가능한 점도 및 우수한 필름 성능의 장점을 가지고 있습니다. 경화된 필름의 경도와 유연성을 고려할 수 있으며 응용 가치가 매우 높고 시장 전망이 넓습니다. 하지만 수성 UV 수지는 기질에 대한 습윤성 저하, 내수성 저하, 세척 저항성 저하, 보관 안정성 저하 등의 단점이 있으며, 광경화 과정에서 저분자 광개시제 및 광분해 생성물이 잔류하는 등 개선이 필요한 단점이 있습니다. 따라서 현재 수성 UV 레진의 단점을 극복하고 더 나은 성능과 더 넓은 적용 범위를 가진 수성 광경화 시스템을 개발하기 위한 수성 UV 레진 기술 개발이 필수적입니다.

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광개시제 TPO	CAS 75980-60-8
광개시제 TMO	CAS 270586-78-2
광개시제 PD-01	CAS 579-07-7
광개시제 PBZ	CAS 2128-93-0
광개시제 OXE-02	CAS 478556-66-0
광개시제 OMBB	CAS 606-28-0
광개시제 MPBZ(6012)	CAS 86428-83-3
포토 이니시에이터 MBP	CAS 134-84-9
광개시제 MBF	CAS 15206-55-0
광개시제 LAP	CAS 85073-19-4
광개시제 ITX	CAS 5495-84-1
광개시제 EMK	CAS 90-93-7
광개시제 EHA	CAS 21245-02-3
광개시제 EDB	CAS 10287-53-3
광개시제 DETX	CAS 82799-44-8
광개시제 CQ / 캄포퀴논	CAS 10373-78-1
광개시제 CBP	CAS 134-85-0
광개시제 BP / 벤조페논	CAS 119-61-9
광개시제 BMS	CAS 83846-85-9
포토이니시에이터 938	CAS 61358-25-6
포토이니시에이터 937	CAS 71786-70-4
포토이니시에이터 819 DW	CAS 162881-26-7
광개시제 819	CAS 162881-26-7
광개시제 784	CAS 125051-32-3
광개시제 754	CAS 211510-16-6 442536-99-4
포토이니시에이터 6993	CAS 71449-78-0
포토이니시에이터 6976	CAS 71449-78-0 89452-37-9 108-32-7
광개시제 379	CAS 119344-86-4
광개시제 369	CAS 119313-12-1
광개시제 160	CAS 71868-15-0
광개시제 1206
포토이니시에이터 1173	CAS 7473-98-5