超净味UV辊涂透明底漆的研究与应用

陈升旭

（山东仕全兴新材料有限公司，泰安）

摘要：针对净味UV辊涂透明底漆，从UV树脂、单体和光引发剂选择和工艺选择等方面进行探讨，通过实验论证以及辊涂设备的应用测试，验证了其在家具厂大批量应用的可行性。

关键词：净味；UV；木器漆；底漆。

前言

木器漆是指用于木制品上的一类树脂漆，有聚酯、聚氨酯漆等，可分为水性和油性。其中UV漆就属于油性木器漆。人类生产和使用油漆的历史可以上溯到石器时代。从已发现的大量考古资料证实，在距今7000年前的原始社会，人类就已使用野兽的油脂、树汁与天然颜料等配制原始的涂饰物质，用羽毛、树枝等进行绘画，以达到装饰的目的。随着人类社会的进步，木器漆普遍应用于家具、地板、门窗上，起到了装饰和保护作用。随着人民生活提高和环保理念的盛行，气味逐渐成为了人们选择木器漆和家具的首要选择之一。市面上常见的UV木器涂料主要以环氧丙烯酸树脂为主体，辅以聚酯丙烯酸酯和各类单体，因辊涂UV漆不含有机溶剂，所以相比于其他品种的木器漆，UV漆具有使用时挥发少，固化迅速的优点。但因UV使用的原料酸值较高，使用途中会产生刺激性气味，严重影响使用效果，故本人首先通过对UV漆使用原料的筛选，选择刺激性较小的UV树脂，其中UV树脂种类主要包含：环氧丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯等，其次选用干燥后无残留的活性稀释剂和光引发剂，另外UV木器涂料固化后剩余光引发剂等物质也会产生气味。因此，本文研究了超净味UV木器辊涂透明底漆，在辊涂涂装条件下，相较于普通UV辊涂透明底漆，由于其使用了低酸值原料，配合低气味原料和光引发剂的配方体系，在保证不影响成膜性能的前提下，气味也得到了大大的改善，能满足高档家具、地板、门窗产品的使用，在保证了涂装效果和低气味的同时，提高了品质。

1 实验部分

1.1 实验主要原材料

主树脂：标准环氧丙烯酸酯；改性环氧丙烯酸酯。

单体：二丙二醇二丙烯酸酯DPGDA、二缩三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA.

光引发剂：二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化磷；2-经基-2-甲基-1-苯基 -1-丙酮；

4-氯二苯甲酮 （4-Chloro-Benzophenone）；活性胺。

填料：滑石粉，透明粉。

助剂：消泡剂、分散剂、气相二氧化硅。

1.2 实验仪器及设备

实验室用高速分散机、恒温热储箱； 

电子天平，辊涂机、刮板细度仪、粘度计、UV固化机；

密闭式正方体容器；实验用板材。

1.3基础参考配方与工艺（见表1）

表1基础配方

1.4性能检测结果及检测方法

按照上述表1中的配方配制好样漆，使用辊涂机进行涂装，在40cm*60cm的实木板上涂装2-3遍直至完全填充。依据国标相关标准进行检测，结果如表2

表2 涂料相关性能检测结果

涂膜气味检测方法：因国标对木器漆气味并没有检测标准所以这里使用企业标准进行检测。

1，选择对照样品-净味辊涂透明底漆，两组样品分别辊涂密闭式正方体容器内壁六个面并组装密封，每隔2小时揭开顶盖对比闻嗅。

2，选择对照样品-净味辊涂透明底漆，两组样品分别辊涂40cm*60cm实木板材各10张，辊涂完成后堆叠存放，隔夜对比闻嗅。

3，选择对照样品-净味辊涂透明底漆，两组样品分别辊涂40cm*60cm实木板材各2张，分别使用320目砂纸打磨后对比闻嗅。

2结果与讨论

2.1 树脂的选择

选用UV树脂的性能参数如表3

表3

注：以上评级中D为最差，A为最优

聚氨酯为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯,粘度，硬度，干燥速度，气味等各项物理性能优越但因其价格略高，易消光，通常使用在面漆中，在此配方中暂不考虑使用；

标准环氧硬度较高，干燥速度最快，柔韧性较差价格适中是UV木器漆中最常使用的树脂之一，复配其他树脂使用；

改性环氧硬度、价格、表面干燥速度、柔韧性均适中，综合性能最优，复配其他树脂使用；

聚酯单价最便宜，但是硬度、表面干燥速度均较差，在此配方中主要气味最大，属于底漆中最常用的树脂之一，但不考虑添加。

通过以上数据得知，标准环氧价格适中，物理性能之中，而改性环氧具有较为均衡的性能，故将其混拼使用来作为主要成膜物质。

2.2 单体的选择

由于超净味UV木器辊涂透明底漆的对味道要求极高，虽明确了主体树脂，但单体的选择也尤为重要。例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），分子量大，且固化快，但是其开稀能力极差，太高的干燥速度和硬度也会影响底漆的打磨性，不做考虑；单官单体甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)虽开稀能力很强，但其干燥速率较慢影响底漆打磨，味道相比于两官单体较大也不做考虑。故本研究主要筛选两官能度单体。

根据前文筛选好的改性环氧和标准环氧的搭配，按照表1的基础配方，除单体外，其他原料的种类和添加量保持一致做单体的筛选实验和测试（见表4）：

表4 不同单体的性能对比

注：以上评级中D为最差，A为最优

实验所用4款两官单体分别为不同厂家的TPGDA和DPGDA.

    从以上实验可以得出，1#和2#分别是某厂家的DPGDA和TPGDA，DPGDA气味明显小于其他单体，实验复配TPGDA使用，降低价格的同时减小体系的气味。

2.3 填料选择

由于此涂料是底漆，需要添加填料来增加油漆的填充性并改善打磨性。UV底漆常用填料为滑石粉和透明粉，但因各种矿藏的不同，填料的物理性能也有变化，故需对滑石粉和透明粉进行筛选；

根据前文筛选好的原料，按照基础配方，对填料进行筛选实验和测试（见表5和表6）：

表5滑石粉性能对比

注：以上评级中D为最差，A为最优

从以上实验可以得出，3款1250目滑石粉对比透明性好，吸油量小，细度等各项物理性能，1号产品相对更好。

表6透明分性能对比

注：以上评级中D为最差，A为最优

从以上实验可以得出，2款无尘粉对比透明性好，吸油量小，细度等各项物理性能，1号产品相对更好。

2.4光引发剂选择

UV涂料中光引发剂是必不可少的。常用的引发剂为自由基光引发剂。

根据前文筛选好的原料，按照基础配方，对常用自由基光引发剂。

二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化磷；2-经基-2-甲基-1-苯基 -1-丙酮；

4-氯二苯甲酮 （4-Chloro-Benzophenone）；活性胺等

进行筛选实验和测试（见表7）；

表7不同光引发剂方案对比

注：以上评级中D为最差，A为最优

从以上实验可以得出，1号为CBP，有表格得知，气味最小但需配合活性胺使用。2号为184，各项性能优异，比1号CBP的综合干燥性能更好。可使体系得到良好综合性能，使体系内气味更小。

3 实验结果对比

    实验选择对照实验。

对照组为常用净味透明底漆，常用标准环氧和聚酯作为主体树脂，引发剂多为1173复配BP。

    干燥速率对比，按照表1的基础配方，对常用透明底漆实验和测试（见表8）：

表8 干燥速率对比

气味对比：实验采取对照试验。

分别开桶直接对比气味，因每个人对气味的敏感程度不同，味型敏感度不同，拟找五人盲测对比。实验结果见表9

表9开桶气味对比

注：以上评级中1为最差，5为最优

从以上实验可以得出，全员一致认为1#油漆湿膜气味明显较小。

干膜味道测试进行对照测试，以前文提到的实验方法进行筛选实验和测试（见表10和表11）

表10 封闭空间干膜气味测试

注：以上评级中D为最差，A为最优

表11 开放空间干膜气味测试

注：以上评级中D为最差，A为最优

从以上实验可以得出，不管是开放空间还是封闭空间超净味透明底漆的味道明显低于普通UV底漆。

4 结语

UV辊涂底漆本身不含有机溶剂，挥发极低，并且干燥极快。本身湿膜和干燥途中几乎不会挥发出味道。合理搭配配方的成膜物质控制引发剂的种类和添加量，即可使配方净味。此配方经过实验选取标准环氧和改性环氧作为主体树脂，选怎TPGDA和DPGDA复配。光引发剂选用CBP和184，严格控制光引发剂的添加量，保证干燥后不残留。

该配方不仅解决了冬季低温油漆加热散发气味的问题，还可以使用在高档实木家具，木门，木窗等材质上，干膜味道极低，可供内销，出口。

参考文献

⑴ 金养智  光固化材料性能剂应用手册          化学工业出版社  

⑵ 陈用烈 杨建文 曾兆华 光固化涂料及应用    化学工业出版社