UV固化水性聚氨酯树脂的合成与固化研究(3)
自乳化型UV固化水性聚氨酯是在疏水的聚氨酯主链上引入亲水基团, 然后分散于水中得到的。根据引入亲水基团不同, 可以分为离子型和非离子型。
把离子基引入树脂骨架中,然后用反离子中和分子链上的离子,这样得到的树脂具有很好的自乳化性能。由于在水中可形成的颗粒很小,故保存时间较长,同时又具有非常好的剪切稳定性, 因此它也是目前研究最多的体系。离子型可分为阴离子型和阳离子型: 阴离子型: 阴离子体系主要有磺酸盐类、磷酸盐类和羧酸盐类。阳离子型: 一般在主链中引入叔胺基团,然后季铵盐化,使其具有水溶性或水分散性。
把非离子型亲水链段引入树脂(如聚已二醇) 中, 使树脂可以自行稳定分散在水中。由于树脂本身就具有亲水性, 因而不需外加乳化剂也能稳定的分散, 且体系对pH 也不会很敏感。但分子链上所带的非离子亲水基团在光固化后不会消除, 因此这类涂料相对于传统的光固化涂料来说固化膜的耐水和耐化学性较差。
高固含量的水溶性光固化体系固含量可达90%以上，体系中的少量水分可用以降低体系的黏度。低固含量的水溶性光固化体系目前主要用于印刷工艺。水分散性光固化涂料体系主要是指乳液分散体系(包括外乳化型和自乳化型)，有时也指水溶胶分散体系，基料树脂上带少量亲水基团(离子型或非离子型)。相对于水溶性光固化涂料，乳液型光固化涂料固化膜的耐水性较强，应用前景较好。
对含有MFAs的水性光固化涂料，通过仔细选择和设计各组分，能够得到所期望的固化膜性能。采用MFAs与某些廉价的基料树脂(如官能化的丙烯酸树脂乳液)配用，往往能改善涂膜性能，同时可降低产品成本。MFAs的相对分子质量较小时，其挥发性高，刺激性强，一旦在体系中用量较大时，则水性光固化涂料的低VOC优势将丧失，可以考虑选用某些低挥发性或低毒性的MFAs。
1.2. 水性聚氨酯丙烯酸酯树脂的特点
[5] 与传统溶剂型UV光固化涂料技术相比，水性光固化涂料主要有如下优点：(1) 不必借助活性稀释单体来调节黏度，可解决VOC及毒性、刺激性的问题；(2) 可以配制成黏度较低的体系，可用水或增稠剂、流变助剂等调节涂料的黏度和控制流变性能，便于喷涂、幕涂、滚涂、淋涂等多种涂装工艺；(3) 以水为稀释剂可降低固化膜的收缩率，有利于提高固化膜对底材的黏附性，可用于非吸收性底材如塑料的涂布；(4) 易于得到光固化前的无粘性干膜保证固化膜的光洁度，简化了防尘操作；且固化前涂层已可指触，可堆放和修理，干膜的机械刮伤也易于修补；(5) 可得到超簿型固化膜；(6) 涂装设备、容器、工具等易于用水清洗；(7) 具有阻燃性，大大降低了火灾的危险；(8) 光固化水性涂料由于其体系的黏度与预聚物的相对分子质量无关(只与固含量有关)，且不必加入低分子的活性稀释剂，从而解决了传统光固化涂料不能兼顾硬度和柔韧性这两者的问题。
1.3. 水性紫外固化聚氨酯丙烯酸酯树脂的固化发展
[6]紫外光固化技术与涂料的结合，成功开发了紫外光固化涂料，它具有许多传统涂料无法比拟的优点：能量利用率高，适用热敏基材，无污染，成膜速度快，涂膜综合性能优异等，是新一代绿色化工产品。被誉为二十一世纪可持续发展的绿色工业技术。
目前大多数研究只是针对树脂的配方，很少有人研究紫外光固化的过程，在一些期刊网站上也很少看到有关于水性聚氨酯树脂固化条件的研究。固化条件对于树脂的性能影响十分重要，因为只有通过紫外光的照射，聚氨酯丙烯酸乳液中分子链通过光引发剂引发后，才能交联成型，成型之后才能变成坚韧的薄膜。光引发剂的种类和波段不同，对薄膜的性能影响也不同，而且照射时间的长短对固化的性能也有很大的影响。所以本文着重对水性聚氨酯树脂的固化条件进行了论述 。