漆谷(北京)科技集团有限公司 关存洲
摘要：针对高耐磨全哑UV漆，从UV树脂、单体、光引发剂，哑粉,耐磨粉等选择方面进行探讨，通过实验论证应用测试，验证了在木器漆应用的可行性。
关键词：高耐磨；光泽；净味；
前言
高耐磨全哑净味UV漆现有用于PVC地板，实木地板及家具表面上的油漆很多不够耐磨以及硬度不够，导致地板在铺装之后，上面很容易把涂料磨穿，影响了整体的美感； 为了可克服这个问题，有的把油漆的涂布量放大来增加耐磨和硬度，这样会导致整体成本增加。还有的是向油漆中添加一些硬质的粉体，但这种做法往往会导致涂装后板面模糊不清晰。高耐磨光固化UV漆涂装之后增加了耐磨度,抗刮性好同时不影响涂装后的整体透明度。哑光，耐磨也是近几年在市场上反响很好的饰面效果，实现饰面哑光，耐磨效果，通过消光粉与UV哑光树脂配合应用，UV面漆加入环氧丙烯酸酯会导致面漆光泽较高，难以做到全哑，添加无机消光粉做成的UV面漆有高哑的的饰面，无机消光粉有明显的增稠作用，面漆粘度会变大，影响面漆的流动性，不利于漆膜的流平。为了保持UV面漆的低粘度，主体树脂会换成低分子量的树脂增加单体的用量，这样会导致成型后的UV面漆耐磨效果下降，使用了耐的UV哑光树脂、活性稀释剂和光引发剂和合理搭配的配方体系，在保证漆膜光泽做到全哑前提下，耐磨变性得到了保障，能满足机械化施工程度较高的家具、地板、保证了涂装效果。
1 实验部分
1.1 实验主要原材料
主树脂：改性环氧丙烯酸酯A，长兴6215-100；聚酯改性丙烯酸酯B，长兴6316 ；聚氨酯丙烯酸酯C，FSP5098 润奥
单体：1,6己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)、长兴；
光引发剂：1-羟基-环已基-苯基 甲酮（TR-184）、2-羟基-2-甲基苯 基 丙酮（TR-1173）、苯甲酰甲酸甲酯（TR-MBF）4-苯基二本甲酮（TR-4-PBZ）强力、双建
消光粉料：GRACE RAD2105 OK500格雷斯、德固赛；
助剂：消泡剂、分散剂、气相二氧化硅，迪高、毕克、德固萨
1.2 实验仪器及设备
实验室用高速分散机，上海沐軒实业有限公司
电子天平，上海精科实验仪器有限公司；
滚涂机、刮板细度仪、粘度计、UV固化机、耐磨测试仪，卡尔弗昆山)有限公司、广州标格达精密仪器有限公司。
1.3参考配方与工艺（见表1）
表1基础配方
序号 |
实验材料 |
质量比/％ |
工艺 |
1 |
UV树脂 |
35.00 |
将1-2置于合适备料容中，中速分散10min |
2 |
单体 |
31.00 |
|
3 |
光引发剂 |
5.00 |
搅拌中依次加入4.5.7.8.9，高速分散30min
|
4 |
消泡剂 |
0.10 |
|
5 |
分散剂 |
3.2 |
|
6 |
流平剂 |
0.2 |
低速搅拌中加入3，低速搅拌10min 后进行成品细度检测，最终品控标准细度≤30μm， |
7 |
耐磨粉 |
10.00 |
|
8 |
消光粉 |
15.00 |
|
9 |
气相二氧化硅 |
0.50 |
|
合计 |
100 |
||
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，使用滚涂机（卡尔弗辊涂设备）进行涂装，在实木板上，涂膜面漆流平通过光固化机固化（卡尔弗辊涂设备），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
检测项目 |
检测结果 |
检测标准 |
容器中状态 |
均匀无硬块 |
GB/T1792-1979 |
涂膜外观 |
粘稠液体 |
目测 |
不挥发物含量/％ |
99.9 |
GB/T1725-2007 |
储存稳定性 /50℃，7d |
无硬沉 |
GB/T6753-1986 |
粘度/25℃ |
1200mpa.s |
GB/T9269-2009 |
固化速度 |
完全固化 |
GBT 1728-1979 |
光泽 |
5° |
GB/T9754-2007 |
耐磨度 |
≤0.15/100r |
GB/T20238-2006 |
硬度 |
2H |
ASTM D3363 |
细度 |
30um |
GB/T1724-1979 |
涂膜耐磨检测方法：将高耐磨全哑净味UV漆通过辊涂机涂装实木基材上，将PVC地板样品割成110mm组偶有，正中留孔8mm。则需提前称量试样原始重量，将剪裁好的试样按要求放置试验台上，保持试样平整，将压紧螺帽及垫片旋紧，在计算器上设置设定圈数。达到预定圈数后取出试样使用精确到0.1mg的天平分别对实验前后试样称重，计算重量损失百分比。
2结果与讨论
2.1 树脂的选择
UV树脂的性能参数如表3
表3
树脂类型 |
改性环氧丙烯酸酯A |
聚酯丙烯酸酯B |
聚氨酯丙烯酸酯C |
官能度 |
2 |
2 |
6 |
固含 |
≧99 |
≧98 |
≧99 |
粘度/25℃ |
35000cps |
20000cps |
600cps |
漆膜硬度 |
2 |
3 |
6 |
表面干燥速度 |
5 |
3 |
2 |
漆膜耐磨度 |
差 |
良 |
优 |
固化后气味 |
2 |
3 |
4 |
聚氨酯（c）为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，其粘度较低和表面干燥速度快、硬度高综合性能好，聚酯丙烯酸酯(B)硬度适中，表面干燥速度适中，硬度较高。 改性环氧（A）粘度偏高，固化速度表面干燥速度和硬度略差。通过以上表格中的数据可知，聚酯丙烯酸酯（C）硬度及耐磨最优，固化速度最快。而改性环氧丙烯酸酯(A)具有韧性的性能，故将改性环氧丙烯酸酯A与聚氨酯丙烯酸酯B其1:2混拼使用来作为主要成膜物质。
2.2 单体的选择
由于高耐磨全哑净味UV漆的对耐磨要求极高，在明确主体树脂同时，需要筛选单体耐磨性能，单官能度单体开稀能力很强，但是固化速度很慢，而多官能度单体，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），且固化快，能提高漆膜硬度，两官能度单体开稀能力强且固化速度适中，是UV木器涂料中常用单体。
表4
方案 |
TPGDA |
TMPTA |
HDDA |
粘度 |
35 |
70 |
25 |
色度apha |
100 |
100 |
100 |
光泽 |
35° |
36° |
28° |
表面干燥速度 |
3.5 |
3 |
3.5 |
表面张力 |
33 |
35 |
36 |
附着力 |
1级 |
1级 |
1级 |
50℃热储7天的稳定性 |
正常 |
正常 |
正常 |
从表4可以得出，TMPTA固化速度最快，可以提高漆膜硬度提高漆膜交联度。三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)其粘度，固化速度适中但其单价便宜，1,6己二醇二丙烯酸酯（HDDA）粘度小其稀释强，提高漆膜附着力，从综合性能考虑、选用TMPTA和HDDA杂而两个单体搭配应用，其降低了漆膜粘度，提高漆膜流平性及耐磨性能。
2.3 消光粉选择
高耐磨全哑净味UV漆需要较低光泽特点，需要加入消光粉来降低光泽。UV涂料常用消光粉为消光粉RAD2105，其消光粉吸油量低，消光效果好，对油漆粘度影响不大，透明性好。德固赛OK-500,OK-520其消光粉吸油量高，消光效果优秀，且它对体系的粘度跟流动性能影响大，很容易分散，抗刮性能好，粒径越粗，其吸油量变小，触变变小，但是面漆表面效果差，粒径越细，其吸油量变大，触变变大，故需对消光粉进行筛选；
按照表1的基础配方，对消光粉进行筛选实验和测试（见表5和表6）：
表5消光粉实验
方案 |
质量比W/％ |
||||
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
|
RAD2105 |
10 |
10 |
/ |
2 |
5 |
OK500 |
/ |
5 |
10 |
10 |
/ |
OK520 |
5 |
/ |
5 |
3 |
10 |
表6消光粉方案的性能对比
方案 |
1# |
2# |
3# |
4# |
5# |
粘度mpa.S |
1500 |
1200 |
2000 |
1800 |
1600 |
流平性 |
4 |
4 |
4 |
4 |
4 |
表面效果 |
平整光滑 |
平整光滑 |
平整光滑 |
平整光滑 |
平整光滑 |
透明性 |
好 |
好 |
好 |
好 |
好 |
光泽 |
7° |
5° |
10° |
8° |
9° |
耐磨 |
一般 |
优异 |
一般 |
略好 |
一般 |
附着力 |
1级 |
1级 |
1级 |
1级 |
1级 |
50℃热储7天的稳定性 |
正常 |
正常 |
正常 |
正常 |
正常 |
从以上实验可以得出，3#实验方案油漆粘度大，粘度大会导致漆膜流平性能，2#实验方案油漆粘度小其光泽低，0K500消光粉与RAD21205消光粉搭配应用比较透明性好，吸油量小光泽低，耐磨性能优异。即方案2#，其可兼顾漆膜透明性、消光性和优异漆膜效果。
2.4耐磨粉选择
高耐磨全哑净味UV漆需要高耐磨特点，需要加入耐磨粉来提高漆膜的耐磨度。UV涂料常用杭州微微耐磨粉为MAR40，其粒径大，对油漆漆膜细腻手感影响大。矽比科minex7磨粉吸油量适中，对油漆漆膜手感适中。矽比科SB-925耐磨粉且它对体系的粘度跟流动性能影响很小，很容易分散，抗刮性能好，耐磨好，粒径细，其吸油量变小，触变变小，耐磨粉需求手感细腻和耐磨度兼并，故需对耐磨粉进行筛选；
按照表1的基础配方，对消光粉进行筛选实验和测试（见表7和表8）：
表7耐磨粉实验
方案 |
1# |
2# |
3# |
MAR40 |
10 |
/ |
/ |
Minex7 |
/ |
10 |
/ |
SB-925 |
/ |
/ |
10 |
表8耐磨粉方案的性能对比
方案 |
1# |
2# |
3# |
粘度mpa.S |
2000 |
1600 |
1200 |
流平性 |
3 |
4 |
4 |
表面效果 |
表面辊印 |
平整光滑 |
手感细腻 |
透明性 |
一般 |
好 |
优异 |
光泽 |
8° |
7° |
5° |
耐磨 |
一般 |
好 |
优异 |
附着力 |
1级 |
1级 |
1级 |
50℃热储7天的稳定性 |
有沉淀 |
正常 |
正常 |
从以上实验可以得出，1#实验方案油漆粘度大，粘度大会导致漆膜流平性能，2#实验方案油漆粘度适中，3#方案油漆粘度小，油漆流平性好，手感细腻，耐磨度优异。即方案3#其可兼顾漆膜透明性、消漆膜表面效果和优异漆膜耐磨效果。
2.5光引发剂选择
UV涂料中常用光引发剂为自由基光引发剂，自由基光引发剂又可分为裂解型自由基光引发剂和夺氢型自由基光引发剂。本研究主要筛选光引发剂净味性能。
根据前文筛选好的原料，按照表1的基础配方，对常用裂解型自由基光引发剂1-羟基-环已基-苯基 甲酮（TR-184）、2-羟基-2-甲基苯-基 丙酮（TP-1173）、4-苯基二苯甲酮(TR-4-PBZ)苯佳酰甲酸甲酯（TR-MBF）
表9光引发剂的筛选实验
表8光引发剂的筛选实验
方案 |
质量比W/％ |
|||
1# |
2# |
3# |
4# |
|
TR-184 |
5.00 |
/ |
/ |
/ |
TR-1173 |
/ |
5.00 |
/ |
/ |
TR-MBF |
/ |
/ |
5.00 |
/ |
TR-4-PBZ |
/ |
/ |
/ |
5.00 |
表10不同光引发剂方案的性能对比
方案 |
1# |
2# |
3# |
4# |
粘度 |
1500 |
1600 |
2000 |
1200 |
表面干燥速度 |
5 |
4 |
4.5 |
3 |
光泽 |
6° |
6° |
7° |
5° |
透明性 |
4 |
4 |
4 |
4 |
耐磨度 |
3.5 |
5.7 |
2.5 |
2.1 |
附着力 |
1级 |
1级 |
1级 |
1级 |
气味 |
低 |
稍大 |
略低 |
净味 |
50℃热储7天的稳定性 |
正常 |
正常 |
正常 |
正常 |
从以上实验可以得出，使用TR-4-PBZ表面干燥速度快，且漆膜气味更低，可以做到净味效果可使体系得到良好综合性能。
3 结语
高耐磨全哑净味UV漆合理搭配聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、1,6己二醇二丙烯酸酯（HDDA）和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）1059光引发剂，利用其性能互补来达到合适粘度、耐磨、净味性能；使用适量的OK500消光粉RAD2105消光粉达到透明性与消光性平衡，选用矽比科SB-925耐磨粉且它对体系的粘度跟流动性能影响很小，很容易分散，抗刮性能好，耐磨好，手感细腻，其吸油量变小从而制备出高耐磨，光泽极哑性能优异、固化速度快、透明性优异高耐磨全哑净味UV漆，结合辊涂涂装设备满足机械化施工程度较高的家具、地板领域应用。
参考文献
⑵ 魏杰，金养智，光固化涂料 化学工业出版社 2005 第012220号
⑵ 聂俊 光聚合技术与应用，化学工业出版社 2008，第119614号
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