UV-coating formulering: Hoe selecteer je efficiënt oligomeren (harsen)

De rol van oligomeren in UV-coatings

Oligomeer: Oligomeren, ook bekend als prepolymeren, worden gebruikt in lichtuithardende coatings. Vroeger werden ze vertaald als oligomeren. Hun belangrijkste kenmerken zijn: klein moleculair gewicht, karakteristieke polymerisatiegroep en hoge viscositeit. Oligomeren vormen de hoofdmassa en het skelet van lichtuithardende coatings (veel van de fysische en chemische eigenschappen van de coatingfilm).

Kenmerken van UV-uithardingsreactie

UV-uitharding is een additiepolymerisatiereactie tussen onverzadigde moleculen. Afhankelijk van het initiatiemechanisme van de initiator zijn er vrije radicale polymerisatie en kationische polymerisatie. De polymerisatie die we het meest hebben bestudeerd is echter de vrije radicale polymerisatie (deze lezing is gebaseerd op vrije radicale polymerisatie). Deze structuur met C-C crosslinks aan het uiteinde is een stijve crosslink.

Polymerisatiemechanisme

Radicale polymerisatie heeft de volgende kenmerken: snelle reactie, grote krimp, kleine verandering in polymerisatiegraad en een grote invloed van polymerisatieremmers (0,01-0,1% van de remmer kan de reactie stoppen).

Het meest schadelijke effect op coatings is krimp. Volgens onderzoek door W.J. Bailey en anderen wordt de afstand tussen de dubbele bindingen korter als de tijd tussen de unpolymerisatie van dubbele bindingen lang is en er eenmaal polymerisatie optreedt om covalente bindingen te vormen, waardoor het volume afneemt. De krimp van alle onverzadigde gepolymeriseerde dubbele bindingen is zo hoog als 11%.

De complexiteit van UV-coatingformules

1. Er zijn veel soorten monomeren

2. Er zijn veel soorten basisoligomeren (harsen). Momenteel worden ze ingedeeld volgens de functionele groepen tijdens de synthese: onverzadigd PE op polyesterbasis, EA op epoxybasis, PUA op polyurethaanbasis, PEA op polyesterbasis, aminobasis, polyetherbasis, siliconenbasis, fosfaatbasis en hybride types.

Een korte inleiding tot de vaak gebruikte harsen in UV-coatings, ingedeeld volgens hun functies

Harde harsen-hoge Tg

hoge hardheid, goede chemische weerstand en snelle uithardingssnelheid voor de meeste

1. Standaard bisfenol A type EA;

2. PUA met hoge functie en 2fPUA met klein molecuulgewicht;

3. Aminoacrylaat met hoge functie;

4. Methacrylaat oligomeer.

Zachte hars-kleine Tg

goede flexibiliteit, lage uithardingssnelheid en lage vernettingsdichtheid.

1. Gemodificeerde epoxy - epoxy sojaolie acrylaat, enz;

2. Polyesteracrylaat met lange keten;

3. PUA met een rechte-ketenstructuur en een massafractie van meer dan 1200;

4. Sommige zuivere acrylaatoligomeren

Polaire harsen

Oligomeren die actieve waterstof bevatten of gemakkelijk waterstofbruggen vormen, waardoor de polariteit of oppervlaktespanning verandert

1. Fosfaatesteracrylaat

2. Siliconenoligomeren - vooral

3. carboxylacrylaatoligomeren

UV-oligomeren op waterbasis

Emulsietype, waterdispergeerbaar type, in water oplosbaar type

1. Polyurethaan type - het belangrijkste type;

2. type epoxyacrylaat;

3. Type polyesteracrylaat.

Toepassing van niet-crosslinking harsen in UV

Vullend effect, verbetering van de crosslinkdichtheid, vergroting van de adhesie, verandering van flexibiliteit, verbetering van de bevochtigbaarheid en andere bijkomende effecten

1. alkydharsen met lange olie;

2. thermoplastische acrylaatharsen;

3. aldehyde-ketonharsen;

4. petroleumharsen, enz.

Een UV-coatingformule ontwerpen Hoe een hars kiezen

Voordat je een coatingformule ontwerpt, moet je duidelijk zijn over

1. de soorten coatings in het coatingproces - primers, aflakken en verven identificeren;

2. de basiseigenschappen van het te coaten materiaal begrijpen - polariteit (oppervlaktespanning), kristalliniteit, thermoplastisch of thermohardend;

Keuze van primerhars

1. Hechtingseisen: Dit is de algemene eigenschap van primerharsen. Relatief gezien omvat de moeilijkere hechting momenteel

A. glas - kies voor methacrylaatoligomeren en niet-filmvormende harsen en sommige speciale polaire harsen - mercaptosiloxaansystemen (maar waterbestendigheid is momenteel een belemmering voor de formulering);

B. Metaal: Maak een onderscheid tussen de soorten metaal. In de verfindustrie is de basismethode om de hechting op metaal te verbeteren het vernietigen van de crosslinks. De internationale standaard is fosfateren. De meest gebruikte UV-methode is om fosfaten te combineren met sommige acrylaten.

C. Kunststoffen (inclusief geplastificeerd papier en andere soorten verfafwerkingen), wat momenteel een relatief grote en bijzonder complexe categorie is, voornamelijk vanwege de complexe structuur van kunststoffen, verschillende kristalvormen en verschillende oppervlaktespanningen, waardoor het relatief moeilijk is om met kunststoffen zoals BMC, PET en PP te werken. Er is geen uniforme formule die voor iedereen kan worden gebruikt. Over het algemeen kan een combinatie van zachte PUA, pure acryl en sommige niet-filmvormende harsen en polaire harsen een bepaald effect hebben. Er moet echter aandacht worden besteed aan de chemische en waterbestendigheid bij het combineren van de relevante harsen.

D. Oliehoudende houtproducten: Op dit moment is het vooral hard sandelhout zoals kronox, rood sandelhout, groensteelmulberry en okapihout, enz. De hechting van houtolie is relatief moeilijk. Er zijn maar weinig gevallen van pure UV op de markt die de olie kunnen afdichten. Je kunt het eerst afdichten met PU en dan een UV-hechtprimer aanbrengen. De hechting kan voornamelijk worden bereikt door gebruik te maken van sommige polaire harsen of monomeren en vulharsen.

2. Bevochtiging: Het bevochtigen van het pigment en de vulstof en het bevochtigen van het substraat zijn twee verschillende functies, omdat niet gegarandeerd kan worden dat de oppervlaktespanning van het substraat precies dezelfde is als die van het pigment en de vulstof.

A. Het bevochtigen van het pigment en de vulstof kan de opslagstabiliteit van de verf en de transparantie van de filmcompatibiliteit garanderen, bijvoorbeeld sommige PUA's, PEA's en epoxy sojaolie-acrylaten hebben dit effect;

B. Het bevochtigen van het substraat, zoals aminoharsen en PEA, heeft een beter effect.

3. Flexibiliteit: gerelateerd aan schuurbaarheid en hechting tussen de lagen.

Over het algemeen worden standaard EA en sommige PEA en monomeren gebruikt om de flexibiliteit te coördineren en zo de schuurbaarheid en tussenlaaghechting aan te passen.

Momenteel zijn er ook uithardende primers op de markt die de hardheid benadrukken - let op de uitharding van de harde hars en de hoeveelheid coating die wordt aangebracht, anders zal de verflaag waarschijnlijk barsten;

De markt vraagt ook om zogenaamde flexibele primers - gebruik flexibelere harsen, bij voorkeur PUA's op polyesterbasis. Harsen op basis van polyether zijn niet erg flexibel en hebben onvoldoende mechanische modulus.

Selectie van aflakharsen

1. volheid en nivellering

Om dit te bereiken moet je een hars en monomeer kiezen met een goede compatibiliteit, de bevochtiging en nivellering met de primer verbeteren, de vernettingsgraad op de juiste manier verhogen en een hars met een hogere brekingsindex gebruiken.

Over het algemeen worden hoogfunctionele PUA's en aminoharsen gebruikt, met standaard EA als belangrijkste hars.

2. Taaiheid (hardheid en slijtvastheid):

Deze twee filmeigenschappen zijn nauw verwant, maar niet noodzakelijk identiek.

Hardheid: Afgezien van het traditionele houtwerk met een dikke film van 80-120Unm en sommige dikke spuitcoatings, komt een groot deel van de hardheid in dit geval niet van de film zelf, maar van andere bronnen. Een deel van deze schijnbare hardheid moet voldoende aandacht krijgen, zoals de ondergrond, de primer, het oppervlakgevoel, enz. Een typisch voorbeeld is rolfinish en dunne spray, die verbeterd kan worden door naast de eerder genoemde harsen met een hoge hardheid ook siliconenharsen of siliconenadditieven te gebruiken.

Slijtvastheid: Over het algemeen is PUA beter dan andere harsen. Waterstofbruggen zorgen voor enige taaiheid om de slijtvastheid te verhogen. De slijtvastheid van dunne coatings kan echter niet worden opgelost door harsen.

3. Adhesie tussen de lagen

Los de problemen van bevochtiging, nivellering en harspolariteit op en los de hechting tussen de lagen op. In speciale gevallen kunnen sommige methacrylaatharsen worden geselecteerd.

4. Chemische weerstand

EA en PUA (polyester) hebben een goede chemische weerstand, terwijl PE en polyether dat minder hebben.

5, vergelende weerstand

Over het algemeen wordt momenteel aangenomen dat alifatisch PUA, zuiver polyetheracrylaat, zuiver acrylaat en aminogroepen allemaal zeer goed bestand zijn tegen vergelen. Het eerste type wordt het meest gebruikt, maar de vergelingsbestendigheid is niet de beste. De laatste twee soorten worden minder vaak gebruikt omdat ze bepaalde eigenschappen missen, maar de aminogroep heeft de beste algemene weerstand tegen vergeling.

6. Mat type

Momenteel zijn sommige harsen met een iets lager moleculair gewicht of zelfs enorme harsen effectief, en sommige polyurethanen zijn ook zeer effectief (momenteel is er een concurrerend polyurethaan met twee functies en een goede hardheid op de markt).