樹脂分子鏈上親水性基團(tuán)對(duì)水溶性的影響。當(dāng)樹脂分子鏈上親水性基團(tuán)增多時(shí),樹脂的水溶性有顯著改善。這可以通過引人醚基、以高官能度醇取代樹脂的多元醇組分、采用高官能度酸與二元酸混合使用等方法來提高樹脂分子鏈親水基團(tuán)的含量。樹脂分子量大小及其分布對(duì)水溶性及漆膜性能的影響較大。以同類型的樹脂來比較,分子量小的,水溶性較好,但漆膜的耐化學(xué)藥品性差;分子量較大的樹脂,漆膜有較好的耐化學(xué)藥品性,但水溶性較差。因此,在保證樹脂能水溶的前提下,盡可能使樹脂的分子量大一些,以制得性能較好的漆膜。合成樹脂的分子量分布越窄,水溶性越差,但涂膜性能好。分子量分布寬時(shí),分子間的互溶效應(yīng)增長有利于水溶性的改善,但往往不易得到有良好性能的涂膜。另外,中和劑的品種不同,能明顯地影響樹脂的水溶性、涂料的儲(chǔ)存穩(wěn)定性、黏度、UV LED固化速率及漆膜的泛黃性。因此,適當(dāng)選擇中和劑也是十分重要的。樹脂的品種不同,所用的中和劑也應(yīng)不同。常溫干的水溶性涂料需選用低沸點(diǎn)的中和劑,淺色涂料則選用變色性小的中和劑。通常所用的中和劑應(yīng)綜合幾個(gè)因素來選擇:首先應(yīng)是可揮發(fā)性的,而且價(jià)格較便宜,氣味較小,對(duì)樹脂的穩(wěn)定性好等。從樹脂的水溶性來比較,氨水、氫氧化鉀、氫氧化鈉等中和劑的助溶效果不如乙醇胺好;從漆的穩(wěn)定性考慮,一般選擇叔胺比較好,它不會(huì)使聚酯產(chǎn)生胺解反應(yīng),缺點(diǎn)是胺的用量比伯胺、仲胺多,變色性大。綜上所述,使用混合型的胺比較好。中和劑的用量通常要求足夠使樹脂的70%以上羧基被中和,樹脂水溶液的pH值達(dá)到7以上即可。一般控制中和pH值為7.5~8.5,以保持它的水溶液的穩(wěn)定性。中和劑的用量過多時(shí),會(huì)加劇樹脂的降解作用,不利于漆液保持穩(wěn)定。助溶劑的作用是增加樹脂在水中的溶解度,同時(shí)調(diào)節(jié)樹脂溶液的黏度、提高漆液的穩(wěn)定性,改善涂膜的流平性和外觀。以同一樹脂來比較,助溶劑不同,助溶的效果也不同。正確地選擇助溶劑的品種或者采用兩種助溶劑和增加助溶劑用量對(duì)于克服稀釋過程中不正常黏度增稠的現(xiàn)象是比較有效的。助溶劑的加入量通常為樹脂用量的30%以下。
UV LED固化機(jī)可對(duì)任何UV光引發(fā)劑成分進(jìn)行紫外光固化。它對(duì)UV LED固化體系的靈敏度起決定作用。光引發(fā)劑可簡單定義為能吸收輻射能,經(jīng)過化學(xué)變化產(chǎn)生具有引發(fā)能力活性中間體的那類分子。由于水性UV LED光固化體系所用稀釋劑主要是水,其不參加任何反應(yīng),必須在光固化之前或光固化過程中去掉。因此在選擇引發(fā)劑時(shí)必須考慮如下原則:低揮發(fā)性;在水性高分子介質(zhì)中相容性好;在水介質(zhì)中光活性高,引發(fā)效率高;安全、無毒。
UV LED光固化水性涂料所用的光引發(fā)劑可分為分散型和水溶型兩類。分散型光引發(fā)劑為油溶性,需借助乳化劑和少量單體才能分散到水性光固化體系中。它們存在相容性問題,影響成膜性能和引發(fā)效率。為了克服這一問題,人們在油溶性光引發(fā)劑結(jié)構(gòu)中引入陰、陽離子基團(tuán)或親水性的非離子基團(tuán),開發(fā)研究出水溶型光引發(fā)劑。
若只由磺化、羧基化或季銨化增強(qiáng)引發(fā)劑的水溶性,直接相連或是以一個(gè)亞甲基與苯環(huán)相連,均會(huì)不可避免地降低分子的活性,結(jié)果使光引發(fā)劑失效。經(jīng)過探索發(fā)現(xiàn)通過氧基—O—和幾個(gè)亞甲基一(CH2)n一與苯環(huán)相隔離,以保持母體的光引發(fā)劑性能不變,從而保持了分子的活性。用于水性光固化體系所用的光引發(fā)劑有以下幾種。①聚硅烷衍生物,這類光引發(fā)劑的一個(gè)重要特點(diǎn)是抗氧能力強(qiáng),但其水溶性并不理想,通常以膠體粒子分散于水中。②酰基膦酸鹽類,該類光引發(fā)劑,引發(fā)效率高,熱穩(wěn)定性好,但光穩(wěn)定性太差,且易受親核物質(zhì)進(jìn)攻而分解。苯環(huán)的?；徫簧蠈?dǎo)入甲基,增大了?；奈蛔?改善了其穩(wěn)定性。③金屬配合物,水溶性無機(jī)鹽作為光聚合引發(fā)劑的研究早有報(bào)道,例如Vn+、Fe2+、Fe3+、Ag+、Cr2+、Ti3+等金屬離子的鹽類,但其引發(fā)活性較低。后來又研究了一些水溶性金屬配合物,如[Co(NH3)5X]n+1等,它們光照受激后,配合物均裂產(chǎn)生自由基,可引發(fā)聚合,但般要與叔胺類促進(jìn)劑一起使用,才可有效引發(fā)聚合。④硫雜蒽酮衍生物類,這類光引發(fā)劑必須在叔胺類化合物作促進(jìn)劑時(shí)才能發(fā)生引發(fā),并可防止氧抑制的效應(yīng)它在近紫外光區(qū)的最大吸收波長在380~420nm,且吸收強(qiáng)、峰形寬、奪氫能力強(qiáng),因此是一種效率較高的光引發(fā)劑。⑤二苯甲酮系列,這是近年來研究得最多的水性光引|發(fā)劑,主要有陰離子型、陽離子型及非離子型等。⑥羥基苯基酮衍生物,a-羥基苯基酮是一大類很有效的油溶性光引發(fā)劑。其中具有代表性的是2-羥基-2-甲基-1-苯丙酮,商品名是 Vanocur1173,應(yīng)用廣泛。由它衍生出的水溶性光引發(fā)劑是在苯環(huán)對(duì)位上引入離子性基團(tuán)或其它極性基團(tuán),它在水溶液中能非常有效地引發(fā)聚合。常用的助劑有流平劑、消泡劑、阻聚劑、穩(wěn)定劑、顏料、填料等。使用助劑時(shí),應(yīng)考慮它對(duì)其它組分的影響。
