0 前言
紫外光固化涂料是一项快速发展的“绿色”新技术，其优点突出：无或低VOC 排放、节省能源、固化速度快、生产效率高、适合流水线生产、固化温度低、适合涂覆热敏基材等。40 多年来，随着此项技术的发展，光固化涂料已广泛应用于化工、机械、电子、轻工、通讯等领域，不仅在木材、金属、塑料、纸张、皮革上得到大量使用，而且也成功地用于光纤、印刷线路板、电子元器件封装等方面。本文重点介绍了竹木制品用UV 固化辊涂漆的生产工艺。从底/ 面漆涂装效果入手，探讨了填充料和助剂等原材料的选择对漆膜性能的影响，且针对性地分析了漆膜弊病产生的原因与原材料应用的关系。
1 生产工艺
1.1 底、面漆的工艺实验配方（表1、表2）
1.2 原材料
低聚物：6105-80 双酚A 环氧丙烯酸酯，江苏三木公司；707 树脂（聚酯丙烯酸酯），广东中山千叶合成化工厂。
活性稀释剂，也称单体：TP（三丙二醇二丙烯酸酯）、TM（三羟甲基丙烷三丙烯酸酯）、HEMA（甲基丙烯酸羟乙酯）、活性胺等，南通利田化工有限公司、江苏银燕化工有限公司。
光引发剂： 二苯甲酮、1103（2- 羟基-2- 甲基-1-苯基丙酮），常州华钛化学股份有限公司。
颜、填料、助剂等添加剂虽然不是光固化涂料的主要成分，而且在涂料中所占比例很小，但它们对完善涂料的各项性能起着重要作用。气相二氧化硅用于底漆中起触变、防沉的作用，还可防止结块，改善分散性能，以提高其应用性能。微粉化蜡用于面漆中以增强其表面滑爽性和手感，同时防止氧阻聚的发生。
1.3 底、面漆的生产工艺
在生产底漆时，先投入部分单体和润湿分散剂，用于浸泡配方体系中的粉料（如硬脂酸锌、滑石粉、气相二氧化硅，阻聚剂等），浸泡4 h 左右后，缓慢投入低聚物，分散10~20 min，投入光引发剂。中速分散20~30 min，用剩余单体将分散缸内壁周围溅上的漆液和粉料洗落，后加入消泡剂，分散10~20 min 后静置，检验合格后即可灌装。面漆的生产工艺与底漆类似，只不过投入的粉料不同。高光清漆中可加入适量微粉化蜡以提高手感和滑爽性，亚光清漆中加入消光粉，分散时间稍长。
1.4 性能检测
按国家化工行业标准（HG/T 3655—1999）进行性能检测，UV 光固化竹木基底/ 面漆的性能指标见表3。
注：除硬度、光泽和耐磨性3 项使用玻璃板制板外，其余检测项目均在工艺要求材质上检测。
2 涂料施工工艺
竹木专用UV 漆的基本施工工艺流程如下：
用打磨机打磨竹木底材表面，除去毛刺等杂质后，再除去灰尘→辊涂1 道底漆，UV 固化→用打磨机打磨底漆，用空气压缩机吹除表面粉尘，如有必要，可再上1 道底漆→辊涂1~2 道面漆，UV 固化→成品。
施工注意事项：
（1） 竹木制品表面必须无尘，打磨要，并且封底严密，否则会产生麻点等弊病；
（2） 应保持辊涂设备洁净无尘；
（3） 涂料使用前需充分搅匀，以免引起光泽不均匀的现象；
（4） 调节辊子的间距可调整辊漆厚度，辊漆增厚时流平性好，漆膜丰满度高，辊得薄时则漆膜丰满度和光泽会有所下降；
（5） 涂料在冬天施工时可用加热器适当加温，夏天可直接使用；
（6） 底漆必须打磨，打磨后必须除净粉尘，否则会引起层间附着不良；
（7） 用户可根据UV 机的灯管功率自行调节传送带的速度，不宜过快，否则易引起漆膜表面回粘，影响质量。
与传统溶剂型涂料类似，光固化涂料的成膜性能主要取决于低聚物的性能。所以，低聚物种类的选择至关重要。在本文介绍的涂料体系中，主体树脂选择双酚A 环氧丙烯酸预聚体，其分子中含有苯环，故树脂有较高的刚性、强度和热稳定性，同时侧链的羟基有利于极性基材的附着和颜料的润湿。双酚A 环氧丙烯酸酯在低聚物中是光固化速度快的一种，固化膜硬度大、光泽高、耐化学药品性能优异、耐热性和电性能较好，此树脂的主要缺点是固化膜柔性差，脆性高，同时耐光老化和耐黄变性差，不适合户外使用。在高光面漆体系中，为获得高光泽度、高硬度，用它作为主体树脂即可。在底漆体系中，仍以其作为主体树脂，但底漆用于封闭底材，需要很好的润湿性和柔韧性，需选用聚酯丙烯酸酯与之配合改善其总体性能，两者合理匹配才能得到理想效果。而在亚光面漆体系中，聚酯丙烯酸酯的用量可适当增加，从而可以同时降低体系的光泽和粘度，而单体在此体系中所占的比例要尽可能高，因为亚光体系中由于消光粉的介入，整个体系的粘度会上升得很快。在高光体系中，6105-80 用量对漆膜性能的影响见表4。
为赋予底漆良好的打磨性和低成本，需要添加一定量的填充料，常用的填充料多为硬脂酸锌和滑石粉。硬脂酸锌的添加量为2%~4%，有利于底漆的打磨，可以使底漆打磨后手感顺滑；滑石粉一般用1 250目以上的，直接高速分散均匀即可，用量为5%~20%，提供填充性和润湿性。滑石粉的添加量不宜过多，否则易引起漆膜发白和影响漆膜的透明性。现已有用新型的填料——透明粉（用量约10%）来取代滑石粉，这样既保证了底漆有良好的透明度，又综合考虑了产品的成本。底漆中加入了这些填充料后，极易在短时间（5~10 d）内产生沉淀，故必须选用比表面积较大的气相二氧化硅用做防沉剂，用量在0.5% 即可，增稠和防沉效果很好。
消光粉已广泛用于亚光清漆的制备。对于亚光清漆来说，消光的同时不应降低漆膜的透明性，所以漆膜内部的颗粒必须不散射光。因此消光剂的折射率要尽量接近成膜基料的折射率。大多数树脂基料的折射率在1.4~1.6 之间。合成二氧化硅的折射率为1.47，很多填料的折射率也在此附近。除此之外，还要考虑消光粉的消光效率，消光粉的消光效率跟涂料体系的固化速度也有关系，固化速度慢的体系，由于在干燥过程中，消光剂逐步沉入漆膜之中，所形成的表面不平整度太小，以致未能发挥消光作用。使用消光粉时还要注意体系的粘度会上升，粘度上升较快时假增稠现象较明显。在考虑亚光清漆的配方比例时，要注意将主漆料的粘度调至较低，这样终生产出来的油漆粘度才不至于过高。
光固化涂料常用的消泡剂是有机聚合物和有机硅树脂，要通过实验进行筛选，以获得佳的消泡剂品种、用量和合适的添加方法。消泡剂过量易引起漆膜缩孔、失光等弊病。在亚光清漆中，由于消光粉的介入，气泡持久难以消散，这时需要添加强效消泡剂。在此UV 体系中，我们推荐使用BYK 055 和BYK 088，尤其是BYK 088 破泡能力强，投料时后添加，在高剪切力下可以分散均匀。BYK 088 在添加量为0.5% 时消泡效果较为理想。除选择消泡效率高的消泡剂外，保证足够的静置时间也是影响开桶效果的一个重要因素，因为消泡剂的完全效果要在投入体系24 h 后才能
为了增加高光面漆的手感和滑爽性，可以适当添加少量的微粉化蜡，但要注意用量，添加量过多会影响高光清漆的光泽。除此之外，有机硅助剂也可增进涂层表面的平滑性能而不影响其光泽，但同样需控制用量，否则易引起缩孔、缩边等缺陷。这里建议使用微粉化蜡，生产时直接加入，在漆液中易分散。在获得增滑效果的同时，漆膜的流平性、抗划伤性、耐磨性、抗沾污、抗粘连性及易清洁性会获得同步效应。微粉化蜡除了配成浆状物后加入涂料中分散外，也可直接加入涂料中分散，切勿过度研磨。使用高分子蜡对光固化涂料还有提高光固化速度的作用，因为蜡容易迁移至涂料表面，阻隔氧的进入以减少氧阻聚作用。
光固化涂料是一种聚合活性极高的特殊涂料。它的主要成分低聚物和活性稀释剂都是高聚合活性的丙烯酸酯类，另一重要组成光引发剂又是极易产生自由基或阳离子的物质。这样的混合体系极易受外界光、热等影响而发生聚合，必须加入适量的阻聚剂。一般在原材料低聚物中已添加少量阻聚剂，常用的阻聚剂有酚类、醌类、芳胺类、芳烃硝基化合物等。空气中的氧也是很好的阻聚剂，因此在涂料装罐时需留有空间，使它在贮存中让空气发挥氧阻聚作用。而涂料使用过程中一定要克服氧阻聚，从而提高涂料的反应活性。
以上介绍的是基本的清漆辊涂体系，随着光固化技术的不断革新和进步，更多、更复杂的体系不断出现。例如，用于摩托车、电瓶车和汽车上的塑料罩光漆，用于纸张上光的清油，用于制造钱币及其防伪技术的涂料等等，乃至在水性涂料和粉末涂料领域都有很好的发展。而在有些有色体系中，由于颜料的加入，对紫外光存在着吸收与反射、散射作用，使紫外光照射到涂层后，强度发生变化，影响光引发剂的引发效率，从而影响到涂料的光固化速率。这是技术瓶颈之处，目前有2 条解决途径：一是先用传统的有色漆作底，再罩上光固化清漆，许多塑料行业或电瓶车、摩托车行业都采用此种方法。二是选择将透明颜料或染料直接添加到光固化清漆中，采用多道覆盖加深颜色的方法。同时，要考虑选择有较高的吸光波长、较强的吸光性能的光引发剂，例如：ITX 和907 等，这些光引发剂配合特别适用于有色体系的光固化。
