樹(shù)脂分子鏈上親水性基團(tuán)對(duì)水溶性的影響。當(dāng)樹(shù)脂分子鏈上親水性基團(tuán)增多時(shí),樹(shù)脂的水溶性有顯著改善。這可以通過(guò)引人醚基、以高官能度醇取代樹(shù)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(lái)提高樹(shù)脂分子鏈親水基團(tuán)的含量。樹(shù)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(lèi)型的樹(shù)脂來(lái)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(shù)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(shù)脂能水溶的前提下,盡可能使樹(shù)脂的分子量大一些,以制得性能較好的漆膜。合成樹(shù)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(zhǎng)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(shù)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(shù)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(lái)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(shù)脂的穩(wěn)定性好等。從樹(shù)脂的水溶性來(lái)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(shù)脂的70%以上羧基被中和,樹(shù)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(guò)多時(shí),會(huì)加劇樹(shù)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(shù)脂在水中的溶解度,同時(shí)調(diào)節(jié)樹(shù)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(shù)脂來(lái)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(guò)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(shù)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(jiǎn)單定義為能吸收輻射能,經(jīng)過(guò)化學(xué)變化產(chǎn)生具有引發(fā)能力活性中間體的那類(lèi)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(guò)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(wú)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(lèi)。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(wèn)題,影響成膜性能和引發(fā)效率。為了克服這一問(wèn)題,人們?cè)谟腿苄怨庖l(fā)劑結(jié)構(gòu)中引入陰、陽(yáng)離子基團(tuán)或親水性的非離子基團(tuán),開(kāi)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(guò)探索發(fā)現(xiàn)通過(guò)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(lèi)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(lèi),該類(lèi)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)的酰基鄰位上導(dǎo)入甲基,增大了酰基的位阻,改善了其穩(wěn)定性。③金屬配合物,水溶性無(wú)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(lèi),但其引發(fā)活性較低。后來(lái)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(lèi)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(lèi),這類(lèi)光引發(fā)劑必須在叔胺類(lèi)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(zhǎng)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(lái)研究得最多的水性光引|發(fā)劑,主要有陰離子型、陽(yáng)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(lèi)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。
