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曾国屏，等：UV LED 固化水性 UV 涂料的研究进展

间在十秒以内，涂层便可以实干，生产效率高，满足流 高其物理机械性能、耐寒性、弹性、柔韧性、耐有机溶
水线生产的要求。 剂性、耐水性等性能。
[9]
邓妮 针对 UV 固化水性环氧丙烯酸酯固化膜脆
2 UV LED 固化水性 UV 涂料的研制 性差、柔韧性差等缺陷，首先利用二聚酸与环氧树脂
部分环氧基反应，然后丙烯酸与剩余环氧基反应引入
2.1 水性 UV 固化树脂
不饱和双键， 最后顺丁烯二酸酐与体系中的羟基反
它是可溶解于水中或者在水中稳定乳化、分散的 应，再经有机碱中和，合成了高柔韧性的二聚酸改性
光固化树脂，含有不饱和双键等活泼基团，在紫外光 的 UV 固化水性环氧丙烯酸酯。 衣康酸单体引入到环
照射下可在较短时间内交联固化。 是水性 UV 涂料的 氧树脂中，得到的改性树脂进一步与二聚酸、丙烯酸、
主要成膜物质，是相对分子质量较小的低聚物 。 含氟单体及衣康酸反应，合成了一系列有机氟改性的
[6]
树脂的类型和基本结构组成决定了漆膜的附着 UV 固化水性环氧丙烯酸酯。 研究结果表明：含氟单体
力、耐候性、耐酸碱、耐化学药品等基本性能，平均官 的引入提高了光固化漆膜的耐水性和疏水性。
能度、相对分子质量及其分布、玻璃化转变温度（T g ）、 为增加环氧丙烯酸酯涂料涂膜的柔韧性， 黄劼 [10]
双键密度等对漆膜的硬度、柔韧性、耐磨、断裂伸长率 合成了一种含聚二元醇链段的双酯扩链剂, 然后将其
等物理机械性能有明显影响，双键密度影响涂料的固 引入到常用的环氧丙烯酸酯中, 双酯扩链剂的使用可
化速度和固化效果，树脂的外观颜色、黏度、固含、酸 较好地兼顾稀释及固化效果，然后合成水性聚氨酯并
值、 耐高低温储存稳定性等指标是涂料的直接参数； 以其对环氧丙烯酸酯进行亲水改性。 最后得到聚氨酯
水中溶解性、树脂相容性、贮存稳定性、性价比等是涂 改性的、引入了双酯扩链剂的水性环氧丙烯酸酯预聚
料施工、推广必须考虑的，树脂的各个指标对涂料及 体，树脂的黏度有所降低，漆膜的吸水率较低,柔韧性
涂层的影响不是单一的，在使用时要综合考虑。 好,光泽度高。
水性 UV 树脂按照聚合物化学结构和组成的不同 为提高水性 UV 涂料固化效果和漆膜性能， 闵绍

[11]
主要分为水性聚丙烯酸酯、水性聚酯丙烯酸酯、水性 进 等合成了 UV 固化水性环氧丙烯酸酯和另外一种
环氧丙烯酸酯、水性聚氨酯丙烯酸酯等 4 种类型。 环氧乳液, 将这 2 种乳液按 4∶1 比例混合, 得到了紫
2.1.1 水性环氧丙烯酸酯 外光-热双重固化乳液, 经光-热双重固化成膜后，漆
膜硬度为 3H, 耐水性为 >48 h。
分子结构中含有环氧基、羟基和醚键等基团而具
有优良的物理机械性能、耐化学试剂性能、电绝缘性 2.1.2 水性聚氨酯丙烯酸酯
[7]
能和良好的热稳定性 。 树脂具有固化速率快，漆膜硬 分子中含有不饱和双键和氨基甲酸酯键，结合了
度和拉伸强度大、光泽度高、对多种底材粘附力好、耐 丙烯酸酯和聚氨酯的优点，具有优良的柔韧性、耐磨

化学品性优异、电绝缘性好且品种多样等优点。 性、耐化学性、高抗冲击和拉伸强度，在低极性的基材
水性环氧丙烯酸酯最常用的制备方式先用环氧 表面也有很好的附着力， 广泛应用于木材、 塑料、金
树脂的环氧基开环与丙烯酸的羧基酯化引入双键得 属、玻纤等基材的涂装。 由于聚氨酯丙烯酸酯固化速
到环氧丙烯酸酯，然后利用环氧丙烯酸酯中的羟基与 度较低，在配方中使用时一般作为辅助材料改善涂料
酸酐反应，引入羧基，再用有机胺中和成盐，即得水性 的附着和漆膜的柔韧性。
环氧丙烯酸酯。 在这个过程中，环氧树脂、含羧基单 水性聚氨酯丙烯酸酯是用多异氰酸酯（芳香型和
体、其他功能单体的种类用量对树脂的黏度、固化速 脂肪型）与长链多元醇、带羧基的多元醇反应进行扩
率、漆膜性能有很大的影响。 链，合成以异氰酸根封端的聚氨酯预聚物，再与丙烯
[8]
环氧丙烯酸酯是 UV 固化树脂中用量最大的品种 ， 酸羟基酯的羟基酯化引入双键，最后用有机胺中和成
随着应用的扩展和研究的深入，环氧丙烯酸酯的缺陷 羧酸铵盐，即得水性聚氨酯丙烯酸酯。 多异氰酸酯的
如固化膜的柔性不够，耐老化、抗黄变的性能不好等 选择对最终涂层的性能影响很大，芳香族的硬度等物
问题引发更多人关注。 针对这些问题，国内外的研究 理机械性能好，但耐光照、耐黄变性差，用于室内；脂
主要是对其改性，引入聚氨酯、有机氟、有机硅等以提 肪族的耐黄变性和柔韧性优异。

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