紫外光固化柚木基材底漆的研制
□ 彭钧浪，刘志刚，罗先平，周靖洋，周 庚，孙 倩
(北京展辰化工有限公司，北京 101105)
0 前 言
紫外光(UV)固化木器涂料技术在涂料行业的应用，始自20世纪60年代初德国拜耳公司成功开发光固化木器涂料。现在UV技术得到了突飞猛进的发展，尤其是以其优异的表面性能和高固化速度、低污染、节能等特点，成为环境友好技术，应用范围从原来的地板涂料、木器涂料到现在的油墨和塑料涂料、摩托车涂料、汽车涂料以及更先进的光纤/光缆、光盘、太阳膜、平板显示器功能性膜等。正因为近年来紫外光固化涂料在家具领域的广泛应用，对光固化涂料的要求越来越高。从简单基材的透明紫外光固化涂料转型为多种含油脂较重基材的光固化木器涂料。在国内，家具UV光固化涂料应用也得到越来越多家具企业的青睐，因市场的需求UV光固化木器涂料在迅速发展。
随着光固化涂料的开发应用，如何提高其与各种基材的附着力成为光固化涂料配方设计的关键，特别是含油脂重的木制基材较为困难。一方面光固化涂料固化速度快，且丙烯酸酯类单体聚合时体积收缩过大，使固化时涂膜产生的内应力来不及释放；另一方面柚木基材与涂料之间的物理化学作用的形成较为困难。一般来说，通过添加附着力促进剂来改善光固化涂料在柚木基材上的附着力。但对于含油脂重的柚木基材，还是需要综合考虑各种因素对附着力的影响。展辰公司近期通过结合市场需求和生产实践以不同的配比及各类型的树脂为预聚物，通过它们与单体和引发剂的配合，并加入本试验室合成的磷酸酯附着力促进剂，配制成不同的底漆，研究了促进剂的用量、固化条件及树脂类等因素对涂膜在柚木基材上附着力的影响，终得到了比较理想的柚木基材配方。
1 试验部分
1.1 试验材料
(1)树脂：环氧丙烯酸酯：JD6080自制的双酚A环氧丙烯酸酯；线性高分子聚丙烯酸酯1200；JD6090：自制的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯；2-羟基乙基甲基丙烯酸酯磷酸树脂UV7424；
(2)单体：乙氧基化二缩三丙二醇二丙烯酸酯（EO-TPGDA）；
(3)光引发剂：1173、184、BP；
(4)助剂：消泡剂BYK-8800、分散剂BYK-164；
(5)防沉剂：气相二氧化硅；
(6)粉料：滑石粉、透明粉。
1.2 试验设备
搅拌、分散机；UV辊涂机；百格刀；30 cm×40 cm柚木基材；线棒涂布器；紫外光固化机(1伽灯3汞灯)。
1.3 涂膜的制备
将树脂、单体、光引发剂及其他组分按照一定比例混合、搅拌均匀。选用30 cm×40 cm的柚木基材，先用300#砂纸把表面毛刺去除干净，然后将底漆用25μm线棒涂布器均匀涂在基材上，用紫外光固化机照射，固化成膜，检测附着力。底漆配方：自制的双酚A环氧树脂JD6080和脂肪族聚氨酯丙烯酸酯JD6090与线性高分子聚丙烯酸酯1200等树脂占总量60%(质量分数，下同)；磷酸树脂占总量2%；EO-TPGDA为活性单体，占总质量的15%；1173、184、BP为光引发剂，占总质量的5%；气相二氧化硅，占总质量的0.4%；滑石粉，占总质量的10%；透明粉，占总质量的9%。
1.4 性能测试
1.4.1 固化速度
表干时间：使用指触法。
1.4.2 涂层附着力
按照GB/T9286方法，通过划格(1 mm间距)试验的方法判定涂膜的附着力。
2 结果与讨论
本试验所用柚木基材底漆的基本配方如表1所示。
2.1 树脂的选择对附着力的影响
树脂是光固化体系中比例大的组分之一，是光固化涂料配方的基本组成，构成了固化产品的基本骨架。固化后产品的基本性能，例如硬度、柔韧性、附着力、光泽、耐老化性等，主要由低聚物树脂决定，同时通过活性稀释剂及其助剂也可以对产品终性能进行调整。本试验采用自制的双酚A环氧树脂JD6080与脂肪族聚氨酯丙烯酸酯JD6090和线性高分子聚丙烯酸酯1200等树脂复配，对各体系固化膜的附着力进行了考察。柚木基材透明底所用的基本配方见表2。
选用聚氨酯丙烯酸酯JD6090与JD6080及外购线性高分子聚丙烯酸酯1200树脂复配组成光固化配方，其固化成膜附着力测试结果如表3。
从表3可以看到环氧树脂JD6080与脂肪族聚氨酯丙烯酸酯JD6090和线性高分子聚丙烯酸酯1200等树脂复配具有较好的附着力性能，因此选定JD6080、JD6090、1200等作为配方树脂。
2.2 附着力促进剂对涂膜性能的影响
附着力促进剂能起到连接基材和涂层的桥梁作用，俗称“分子桥”。涂料配方加入一定量的附着力促进剂可以有效地提高涂层间的附着力。但附着力促进剂加入量过多，会降低体系的相容性，附着力反而变差。本试验选用磷酸酯作为附着力促进剂，磷酸酯用量对涂膜性能的影响如表4所示。
从表4的数据可以看到，附着力促进剂为1%时，固化膜的附着力及相容性均为佳，可以达到良好的效果。因此，选定磷酸酯用量为1%。
2.3 稀释单体的选择对附着力影响
活性稀释剂主要作用是溶解UV涂料中的固体组分，调节体系黏度。UV涂料中的稀释剂不是一般涂料使用的挥发性有机溶剂，而是直接参与固化成膜过程具有反应能力的无挥发性溶剂。活性稀释剂
就化学结构而言，一般是分子量不大而分子内含有可聚合官能团的一类单体，成膜后成为涂膜的一部分。稀释单体选择主要是对于粉料的润湿分散性及溶解力的选择。按照表1用JD6080、JD6090、1200搭配用EO-TPGDA单体进行试验，检测相关的施工黏度及成膜后的附着力，具体结果见表5。
从上面所测的两个指标黏度及附着力的数据结果，实际上验证了单体与粉料润湿分散的性能，可以看出乙氧基化的单体润湿性能好，也比较适合作光固化家具涂料的稀释活性单体，对于粉料润湿分散和固化过程的结果具有重要作用。
3 结 论
(1)通过对不同树脂复配体系的考察，终选定环氧树脂JD6080与聚氨酯丙烯酸酯JD6090和线性高分子聚丙烯酸酯1200等树脂，能够获得较好的附着力性能。
(2)加入1%的附着力促进剂磷酸酯有利于提高涂膜性能，附着力促进剂加入量太少或过多都会降低涂膜性能。
(3)稀释单体选择主要是对于粉料的润湿分散性及溶解力的选择上起到了一定作用，实际上也验证了单体与粉料润湿分散的性能，可以看出乙氧基化的单体润湿性能好，也比较适合作光固化家具涂料的稀释活性单体，同时也能够获得较好的附着力性能。
