返回頂部
返回首頁
返回首頁
歡迎訪問  中國牛涂網   | 今天是   
中國牛涂網全新改版進行中!
31选7联合36选7混合图
home 您現在的位置: 首頁 >家裝材料>技術中心 > 詳細信息
一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑
2019年08月10日    閱讀量:921    新聞來源:中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站  |  投稿

0 引言

光學玻璃、光學塑料和其他高分子透明材料至今已經成熟地應用于日常生活和各種工業領域,如房屋窗戶、浴室玻璃鏡、眼鏡片、汽車擋風玻璃及燈罩、農用塑料大棚、食品包裝袋等。

在實際應用中,這些透明材料常會出現一個比較嚴重的問題,即當它們在高溫、高濕或者材料隔開的兩側溫差較大的環境下使用時,水汽常常會在材料表面聚集,并以微小水珠的形式析出形成水霧,顯著降低透明材料的透光率,影響視線。如果一側溫度過低,材料表面還會結霜,這就給生產和生活帶來諸多不便,甚至引起重大損失涂料在線coatingol.com

因此材料的防霧顯得非常重要,而在材料表面附著一層防霧涂層則是最為有效的方法[1-2]。通過涂層可改變材料表面的親水性,親水性的表面能使水在其表面鋪展成均勻的水膜,從而不發生光的折射和反射。自20 世紀70年代起,國外許多公司和研究機構開始進行防霧涂料的開發,特別是日本公司在20 世紀90 年代出現很多專利,發明了各種各樣的防霧涂料,其中以親水防霧涂料為主。

親水防霧涂料通常包含兩種組分:(1) 主體樹脂,提供成膜物質,同時賦予一定的親水性;(2) 表面活性劑,降低材料表面張力和對水的接觸角。按涂料的干燥成膜方式,可將防霧涂料分成非UV 固化防霧涂料和UV 固化防霧涂料兩類,相比傳統的非UV 防霧涂料,UV 固化涂料是近年開發的新型防霧涂料[3-4],其優勢在于工藝本身快速、節能、環保、高效。本實驗采用具有親水性的聚醚樹脂合成含雙鍵的低聚物,并以自制的含雙鍵活性表面活性劑為主體,加入適量活性稀釋劑、光引發劑及助劑配制成涂料,最后經UV固化成膜。經測試,制得的涂膜具有優異、持久的防霧性。


1 實驗

1.1 實驗原料及儀器

1.1.1 原料

甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA) 、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI):工業級;聚乙二醇(200)二丙烯酸酯[PEG(200)DA,EM224]、三羥甲基三丙烯酸酯(TMPTA,EM231)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA,EM235)、二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA,EM265):工業級,長興化工工業股份有限公司;聚醚二元醇(PEG600、PEG800、N210 和N220):工業級;活性表面活性劑A:自制;甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨:工業品;光引發劑1103、1104 和二苯甲酮(1020):工業級,常州華鈦化學股份有限公司。

1.1.2 實驗儀器

光固化機UV-102 型:歐石曼科技發展有限公司;UV能量計,UV-INTEGRATOR 型;SFJ-400D 磨砂分散攪拌多用機:上海現代環境工程技術有限公司;QUV 人工加速老化機、CCT/600 鹽霧箱:翁開爾(上海)國際貿易有限公司。

1.2 實驗過程

1.2.1 試驗方法基本原理及反應式

親水性活性低聚物的合成首先選用親水性的聚醚樹脂,以IPDI 進行擴鏈,然后用含羥基的單官能單體或者多官能單體進行封端以引入雙鍵,使其在UV 固化過程中可以交聯反應。在表面活性劑方面,選用普通的含羥基非離子表面活性劑并對其進行改性,使其含有能參與UV 固化的雙鍵,使涂膜具有持久防霧性。聚醚型聚氨酯低聚物的合成分成兩步,第一步采用聚醚與IPDI 進行擴鏈反應,然后再用含羥基單體進行封端。所采用的聚醚樹脂(聚乙二醇)有不同相對分子質量的牌號可選,試驗選擇了4 種不同相對分子質量范圍,數均相對分子質量分別是600、800、1 000 和2 000。含羥基的活性可選單體有丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯和季戊四醇三丙烯酸酯,本實驗合成中優選了甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)和季戊四醇三丙烯酸酯(EM235)作為封端單體,兩種單體按不同物質的量比例使用分別合成得到2 官能、4 官能和6 官能低聚物,HEMA∶EM235 分別為1∶0、1∶1、0∶1(當量比)。

反應過程如下:

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

1.2.2 反應型表面活性劑的合成

采用異氰酸酯單體將含羥基丙烯酸單體引入到含有羥基的表面活性劑的一端,制備得到活性表面活性劑A。

1.3 防霧涂料及其涂膜的制備

基礎配方見表1。

防霧涂料基礎配方

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

將合成的樹脂和反應型表面活性劑以及活性單體、光引發劑,按配方要求配漆后用混合溶劑調整黏度至100mPa·s 以下,涂-4 杯黏度12 s 左右,在透明聚碳酸酯(PC)塑料板基材上噴涂,涂膜施工方式為空氣噴涂,噴涂施工空氣壓力為4~6 kg。檢測涂膜厚度約為10~15 μm。將已噴涂的底材置于60~70 ℃烘箱預烘5 min 后取出,在UV 固化機下固化能量600~800 mJ/cm2。

1.4 檢測方法

實驗中檢測項目按國標標準進行測定。鉛筆硬度:GB/T6739—2006,(刮破法);劃格附著測試(間距1 mm):GB/T9286—1998;人工加速老化實驗:GB/T 1865—1997;濕熱實驗:GB/T 1740—2007,溫度47 ℃,相對濕度95%,240 h 后室溫干燥1 h 觀察涂膜外觀。本試驗中防霧涂料的光學性能是根據涂層試樣在溫差50 ℃溫熱水杯上保持15 s,肉眼測試霧化/透光性而加

以評價的。具體的評價標準見圖1。

防霧涂料

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

若涂層完全霧化,透光度極低,被認定該涂料無防霧功能,評價為1;若涂層完全霧化,能見度為零,透光性弱,評價為2;若涂層部分霧化,能見度弱,評價為4;若涂層部分霧化,形成不連續的水膜,評價為6;若涂層部分形成不連續的水膜,大部分透光,評價為8;如涂層完全不霧化,保持涂層通體透明,則涂料的防霧功能評價為10。


2 結果與討論

2.1 聚醚型聚氨酯樹脂的結構設計

為了提高涂膜的親水性,選擇主鏈為聚醚親水性鏈段的聚醚型聚氨酯丙烯酸酯低聚物為主體樹脂,聚醚樹脂鏈段的長度和官能度對樹脂性能都有一定影響。實驗中設計了不同單體加量,合成具有不同官能度和相對分子質量的活性低聚物。

2.1.1 聚醚型聚氨酯樹脂官能度的確定

選用聚醚為原料對IPDI 進行擴鏈后,可以選擇不同用量的多能度活性單體PETA 和單官能度活性單體HEMA,反應產物具有不同的官能度,直接影響樹脂的固化性能。本實驗選擇用單體HEMA 和PETA 分別對IPDI 和聚醚210 半加成物進行封端,分別合成了2 官能度、4 官能度和6 官能度的樹脂,比較了樹脂的固化性能,見表2。

不同官能度樹脂的性能

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

隨著樹脂官能度的提高,樹脂交聯更加致密,涂膜硬度也明顯提高。但是6 官能度樹脂的涂膜在PC 基材上的附著力會出現下降趨勢,涂膜容易從破損處與底材分離,涂膜的裝飾保護性變差。2 官能度樹脂涂膜在浸水實驗后,涂膜表面會出現泛白現象,可能是低官能樹脂交聯度不高,涂膜不致密,導致浸水后,水更容易滲透入涂膜內部。綜合考慮涂膜物理性能和實際需要,最終選擇以4 官能度的樹脂為主體樹脂結構。

2.1.2 擴鏈用聚醚樹脂相對分子質量的確定

本實驗選取了4 個不同聚醚鏈段相對分子質量的原料,分別是PEG600、PEG800、聚醚N210 和聚醚N220,按照4 官能低聚物的合成配比制得4 種樹脂,分別用光引發劑配漆后固化(固化條件參照表2 所示),對其涂膜進行綜合的性能比較,見表3。

不同相對分子質量聚醚得到的樹脂性能

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

隨著聚醚相對分子質量的增加,樹脂相對分子質量也同等增加,涂膜的柔韌性更好,表面硬度下降。用聚醚N220合成的樹脂7,配漆后涂膜的硬度較差,在進行一段時間的浸水試驗后,出現了明顯的泛白現象。樹脂4、5 和6的綜合性能較好,但是樹脂4 的涂膜硬度更高,附著力和耐水性也很好,所以實驗最終選擇用PEG600 合成的樹脂4為主體樹脂。

2.2 活性表面活性劑的用量選擇

要提高涂膜的防霧性,除了選擇合適的親水性樹脂,還需要進一步降低涂膜與水的接觸角,使液態水滴在涂膜表面很快鋪展開來,形成連續的水膜。實驗中考慮添加表面活性劑組分來降低涂膜的水接觸角。同時為了增加涂膜的耐水性,又對表面活性劑進行了改性,引入雙鍵使這類成分在涂膜中長久保持,不容易被水溶解損失。實驗選擇了不同的活性表面活性劑加入量,參照表1 配方進行配漆評價涂膜防霧性。

表面活性劑對涂膜防霧性的影響

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

從表4 可以看出,隨著親水成分的增加,涂膜的防霧性也變好,但用量超過一定程度時,涂膜的耐水性會變得很差,涂膜容易吸水泛白、起皺,附著力失去。這個泛白現象可能是因為親水性組分到一定程度后,涂膜整體交聯度下降,涂膜致密性變弱,從而影響了涂膜的耐水性能。而且,親水性單體甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(METAC)對防霧性能的影響強于表面活性劑A,所以選擇5 號配方比例,即表面活性劑A 加量10%,METAC 加量6%。

2.3 活性稀釋劑用量的影響

UV 涂料中加入的活性稀釋劑可以降低涂料黏度,調節涂膜的硬度、柔韌性和附著力。低官能度的活性稀釋劑(PEG(200)DA)雙鍵密度為0.65 mol/100 g,具有較低的黏度,提供良好的韌性和流平性;高官能度的活性稀釋劑(DPHA)雙鍵密度為1.04 mol/100 g,提高了涂膜硬度和耐水性。改變活性稀釋劑的加量,對涂膜硬度、附著力和耐水性都會有一定影響(見表5)。

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

活性稀釋劑用量對涂膜性能的影響

配方各組分用量參照表1 所示,其中表面活性劑A 加量10%、METAC 加量6%,活性稀釋劑總用量不變,增減部分通過調整TMPTA 的加量維持不變。隨著軟單體PEG(200)DA 用量增加,涂膜硬度下降,耐水性變差;增加DPHA 的用量,涂膜硬度提高,耐水性很好,但是涂膜脆性變大,涂膜耐老化性能下降。通過比對老化試驗和耐濕熱試驗結果,最終配方選擇PEG(200)DA 的加量為10%、DPHA的加量為5%,涂膜的綜合性能較佳。


2.4 光引發劑的影響

常用的光引發劑2- 羥基-2- 甲基-1-苯基丙酮(1103)和1-羥基環己基苯 基 甲 酮(1104)的吸收峰為330nm,二苯甲酮(1020)的吸收峰為254 nm。常溫下1103 為液體,而1104 和1020 為固體,使用不如1103 方便。但是將1104 和1020 按1∶1 進行混合,混合物在常溫下是液體,很容易分散到涂料中。

引發劑用量對固化時間的影響

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

從圖2 中可以觀察到,混合光引發劑具有最快的固化速度。將兩種吸收不同光譜能量的引發劑復配使用,充分利用了紫外光輻照能量,提高了能量利用效率,縮短了固化時間,能起到節能、經濟的效果。隨著光引發劑用量的增加,光固化速度達到極致,再增加其用量對涂膜固化速度影響不大。從成本和性能的綜合考慮,選擇光引發劑用量為4%~5%。

3 涂膜的性能

綜合上述影響因素,分別選取各組分的最佳用量:50%聚醚聚氨酯低聚物、15%三羥甲基丙烯酸三丙烯酸酯、4%光引發劑1104 和1020(1∶1)的混合物及少量助劑配成涂料,噴板后紫外光固化成膜,測試涂膜性能如表6 所示。

UV 固化防霧涂料性能

一種親水防霧UV涂料的開發,合成了一種含有不飽和雙鍵的聚醚型聚氨酯活性低聚物和活性表面活性劑 中國牛涂網-涂料,化工,機械,建材,行業資訊門戶網站

4 結語

本實驗選取自制聚氨酯丙烯酸酯低聚物和改性表面活性劑,配合適量的活性稀釋劑及親水單體,加入光引發劑和助劑配成UV 防霧涂料。其涂膜保持了優異的防霧性,同時具有良好的耐水性和表面硬度,適用于透明基材的防霧保護。


標簽:行業資訊原料動態建材百科產品資訊建材應用市場評論技術中心家裝材料成品材料建筑基材建筑施工涂料油漆建筑材料
免責聲明: 本文僅代表作者本人觀點,與中國建材網無關。本網對文中陳述、觀點判斷保持中立,不對所包含內容的準確性、可靠性或完整性提供任何明示或暗示的保證。請讀者僅作參考,并請自行承擔全部責任。本網轉載自其它媒體的信息,轉載目的在于傳遞更多信息,并不代表本網贊同其觀點和對其真實性負責。如因作品內容、版權和其它問題需要同本網聯系的,請在一周內進行,以便我們及時處理。客服郵箱:[email protected] | 客服QQ:23341571
相關文章HOT
今日頭條Show更多
    熱點排行Hot
      微信關注WeChat
      掃描二維碼,獲取手機版最新資訊 中國牛涂網 您還可以直接微信掃描打開
      全站地圖

      深圳網絡警察報警平臺 深圳網絡警
      察報警平臺

      公共信息安全網絡監察 公共信息安
      全網絡監察

      經營性網站備案信息 經營性網站
      備案信息

      中國互聯網舉報中心 中國互聯網
      舉報中心

      中國文明網傳播文明 中國文明網
      傳播文明

      深圳市市場監督管理局企業主體身份公示 工商網監
      電子標識

      体彩31选7走势图