發(fā)布時間：2016-07-18 08:57:45　點擊瀏覽：次

    UV樹脂也稱為UV低聚物，是構(gòu)成UV涂膜最為重要的材料，它們在紫外光照射條件下，通過光引發(fā)劑分子的激活后交聯(lián)成不同致密度的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使得UV涂層具有各類不同的物理力學(xué)性能，如：高硬度，高柔軟，較佳的底材結(jié)合性，低的黃性能，高的耐候性能等，UV涂料工程師往往會根據(jù)他所需要獲取的涂膜性能來綜合篩選出合適的UV低聚物。
    常用的UV低聚物從分子結(jié)構(gòu)上來進(jìn)行區(qū)分，我們可以將其歸納為：環(huán)氧丙烯酸酯低聚物，聚氨酯丙烯酸酯低聚物，氨基丙烯酸酯低聚物，聚酯丙烯酸酯低聚物，純丙烯酸酯低聚物及其他特殊結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯低聚物等。在培訓(xùn)資料冊中，我們是通過結(jié)構(gòu)劃分的原則來對常用的UV低聚物產(chǎn)品進(jìn)行理論講解和性能簡述，尋找出支持其性能表現(xiàn)的理論依據(jù)，從而加深市場營銷人員對公司產(chǎn)品的理解。需要指出的是，UV低聚物在同一結(jié)構(gòu)類別中也可以分為各類不同官能度的產(chǎn)品，官能團(tuán)的個數(shù)不同，所形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)致密性也就不一致。官能團(tuán)是指的樹脂中能發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)的活性基團(tuán)，單一分子中，官能官個數(shù)越多，固化后所形成的涂膜便會越致密，也越容易獲取更加高硬度的漆膜，但與此同時，因為交聯(lián)基團(tuán)個數(shù)的增加，在低聚物固化的過程中所產(chǎn)生的收縮力也會隨之加大，這樣容易導(dǎo)致涂層在干燥過程中出現(xiàn)應(yīng)力釋放受阻或附著力下降等情況。 
     UV涂料配方師在對涂層的綜合性能進(jìn)行設(shè)定后，需要根據(jù)不同結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的低聚物性能來篩選出合適的產(chǎn)品進(jìn)行配比搭配，從而獲得性能平衡的涂層，完成對UV涂層配方的設(shè)計工作。對不同結(jié)構(gòu)和不同官能團(tuán)的UV低聚物性能的了解程度，成為了相關(guān)從業(yè)人員最為基本的專業(yè)素養(yǎng)，我們做為UV低聚物的生產(chǎn)人員和營銷人員，需要從低聚物的具體性能或結(jié)構(gòu)上進(jìn)行理解和學(xué)習(xí)，并以此來對涂料從業(yè)人員進(jìn)行產(chǎn)品介紹及應(yīng)用推薦，以便他們能快速明晰我司產(chǎn)品在結(jié)構(gòu)上的差異性，從而做到最優(yōu)化篩選。更應(yīng)該從整體上掌握各類UV樹脂在不同UV涂層中的推薦理由，來幫助涂料工程師解決不同的問題。下面將就不同結(jié)構(gòu)的UV低聚物進(jìn)行分類講解，方便快速清晰的了解其特點。 
一． 環(huán)氧丙烯酸酯低聚物 
      環(huán)氧丙烯酸酯低聚物（簡稱為“EA”）是目前應(yīng)用最為廣泛、用量最大的光固化低聚物，最為常見的是由雙酚A型環(huán)氧樹脂(128環(huán)氧)和丙烯酸酯化而制得，也有用酚醛環(huán)氧樹脂和丙烯酸酯化的產(chǎn)品，這類產(chǎn)品會具有更加高的耐熱性。環(huán)氧丙烯酸酯低聚物物最為顯著的特點是，具有較快的固化速度和較高的成膜硬度，同時光澤和豐滿度都相對比較優(yōu)異，價格也是相對低廉，成為很多UV配方中不可或缺的一種低聚物材料。 
      UV固化領(lǐng)域中最先使用的雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯樹脂是由雙酚A環(huán)氧（128環(huán)氧）和丙烯酸在催化劑作用下經(jīng)過開環(huán)酯化而制得的。這樣制得的低聚物我們習(xí)慣稱之為“標(biāo)準(zhǔn)雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯低聚物”，它合成后因為粘度比較大，為迎合下游客戶易施工的特點，生產(chǎn)廠家在出廠前往往加入一定量的活性單體來進(jìn)行稀釋，最為常用的便是加入TPGDA單體，市場上經(jīng)常見到的產(chǎn)品有如臺灣長興的：621A-80，江蘇三木6105D-80等。它也是最為重要的基礎(chǔ)光固化材料，所表現(xiàn)出的成膜特點是，高硬度，高光澤，快速固化，耐熱性和耐化學(xué)品性好等。與此同時這類低聚物也有著一些結(jié)構(gòu)性帶來的成膜缺陷，如：剛性結(jié)構(gòu)所導(dǎo)致的固化后脆性大，成膜后漆膜易黃變等。 
      在實際使用過程中，合成工程師根據(jù)EA樹脂的分子特性，通過調(diào)整不同酯化物的結(jié)構(gòu)來到達(dá)某些性能優(yōu)化的目的，下面根據(jù)市場上常見的改性環(huán)氧合成技術(shù)來進(jìn)行理論分析和性能闡述，以便市場推廣中有理論解說的依據(jù)。 
     1． 通過含羥基的丙烯酯和酸酐進(jìn)行初次反應(yīng)后再與雙酚A型環(huán)氧進(jìn)行開環(huán)酯化，這樣的合成線路可以增加環(huán)氧丙烯酯低聚物的分子量，所制取的改性環(huán)氧丙烯酸酯低聚物有著比“標(biāo)準(zhǔn)雙酚A型環(huán)氧丙烯酸酯低聚物”更加好的柔韌性，在成膜的過程中降低了脆性，同時隨著分子量的增加，樹脂中雙鍵和色變基團(tuán)的分布密度也大幅度降低，便能獲取具有更好抗過機(jī)黃變特點的改性環(huán)氧產(chǎn)品。所以我們經(jīng)常在市面上見到一些具有低黃變的改性環(huán)氧樹脂，大多的情況下都是通過此類合成路線生成。它們都保留了雙酚A環(huán)氧樹脂的苯環(huán)和側(cè)鏈羥基的結(jié)構(gòu)特點，在改性后也都有保留著EA樹脂所具有熱穩(wěn)定性和較好顏料親和性等特點。 
     我司的DAY-158環(huán)氧樹脂是用特殊結(jié)構(gòu)的丙烯酯所生成的大分子酸來對雙酚A環(huán)氧樹脂進(jìn)行改性，它具有比一般改性環(huán)氧更加大的分子量和更加優(yōu)異的成膜柔軟性，是通過引入了高彈性的丙烯酸酯結(jié)構(gòu)后的EA樹脂，它具有更加優(yōu)秀的附著力，這樣所呈現(xiàn)出的成膜特點是：柔軟且具有一定的延展性（一般的改性環(huán)氧樹脂可以達(dá)到較好的柔軟度，但大多不具備可延伸的特性），耐熱和極強(qiáng)的黏附性。 
    2． 通過含有環(huán)氧基團(tuán)的低粘度材料來部分替換“128環(huán)氧樹脂”后和丙烯酸或大分子酸進(jìn)行開環(huán)酯化，如市場上常見的環(huán)氧氯丙烷或某些環(huán)氧稀釋劑。所制取的改性環(huán)氧樹脂也有效的降低了苯環(huán)等剛性結(jié)構(gòu)的密度，能獲得較佳的成膜柔性和低收縮等特點。因部分“128環(huán)氧樹脂”被取代，這類低聚物會有著較低的初始粘度和較好的抗過機(jī)黃變能力。同時隨著鹵素基團(tuán)的增加，在一定的固化速率的保證下，它能提現(xiàn)出比“標(biāo)準(zhǔn)雙酚A環(huán)氧樹脂”更加優(yōu)異的附著性。總體上而言，這類改性EA樹脂因其有著較低的使用成本和較為優(yōu)秀的成膜力學(xué)性能，是木器、紙張制品領(lǐng)域UV涂料或油墨廣泛使用的基礎(chǔ)材料。需要指出的是，在合成過程中也有利用這類含有環(huán)氧基團(tuán)的低粘度材料來全部取代128環(huán)氧進(jìn)行開環(huán)酯化反應(yīng)，這樣得到的產(chǎn)物會具有更加小的粘度和更低的使用成本，是木器UV底涂甚至面涂中常用的材料。綜上所需，通過此類方法進(jìn)行改性的EA樹脂在總體上都具有較好的柔韌性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)型EA樹脂的脆性大的缺陷，同時也可以通過不同羥基酯化材料和不同結(jié)構(gòu)的酸酐來組合搭配，生成出具有優(yōu)秀抗過機(jī)黃變和快速固化的改性EA產(chǎn)品。但不能回避的是，雙酚A型結(jié)構(gòu)的存在使得樹脂一些固有的性能弊端無法彌補(bǔ)，如：耐候和持久耐黃能力等。同時因為設(shè)計過程中會有不同材料的聯(lián)合反應(yīng)，使得此類改性EA所制取的最終產(chǎn)物不夠單一，極易導(dǎo)致低聚物分子量分布太寬，這樣的結(jié)果是很多對漆膜有著高外觀要求領(lǐng)域所不能接受的，如：易產(chǎn)生表面針孔和固化長時間放置后涂膜表面硬度有下降趨勢等。在這樣的情況下我們就需要建議客戶考慮用到一些PUA結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品去做協(xié)調(diào)，因為相比之下它們會有著更加均一的分子結(jié)構(gòu)和更高的雙鍵轉(zhuǎn)化率等。 
     3． 用長鏈脂肪酸與部分“128環(huán)氧樹脂”進(jìn)行酯化，提高低聚物的分子量和主鏈段長度，從而改善EA的樹脂的柔軟度。此類改性的EA樹脂有利于顏料的潤濕性，增大了樹脂對各類無機(jī)顏填料的包裹能力，從而使得顏填料的功能性在涂料中得到有效釋放。因其使用的長鏈脂肪酸的分子量相對較大，這類改性EA往往會具有比標(biāo)準(zhǔn)雙酚A環(huán)氧樹脂更加高的初始粘度，合成工程師需要根據(jù)期望得到的樹脂粘度來調(diào)整材料間的配比。在實際使用過程中，高粘度的樹脂會增加活性單體的使用量，大量的活性單體在樹脂中添加會影響或遮蔽到樹脂某些性能，如低官能度單體稀釋后會降低樹脂成膜豐滿性或降低固化能力等。所以說，高粘度和相對較慢的固化性能這些弊端，使得此類樹脂應(yīng)用逐漸被第2點方式改性的EA樹脂所取代。但此類樹脂有著更低的鹵素含量和更加優(yōu)秀的顏料潤濕性，在某些UV印刷油墨行業(yè)里面還是做為主要成膜物材料。 
     4． 酸酐與環(huán)氧丙烯酸酯側(cè)鏈上的羥基進(jìn)行反應(yīng)，生成帶羧基結(jié)構(gòu)的改性EA樹脂。分子中的羧基能有效提高樹脂與基材間的附著性，在大部分的應(yīng)用中，它們往往是做為功能性材料的添加來使用，因其高酸值的羧基結(jié)構(gòu)，樹脂的耐水性和穩(wěn)定性會受到一定的影響，在一般的UV涂料中不會被廣泛采用。但這類結(jié)構(gòu)可做為堿溶性光固化材料應(yīng)用到光成像或堿褪型保護(hù)涂層領(lǐng)域。 
     5． 先利用少量的伯胺類材料與“128環(huán)氧樹脂”中的環(huán)氧基進(jìn)行部分縮合，然后再進(jìn)行丙烯酸酯化，生成胺改性的EA樹脂。這類結(jié)構(gòu)設(shè)計的初衷是增強(qiáng)EA樹脂在光固化激發(fā)態(tài)中自由基的抗氧猝死能力，從而有效的提高整個UV涂層的表面固化性。做為氫供體材料在UV固化中使用，相對其他經(jīng)過邁克爾加成反應(yīng)所得到的胺類單體而言，它會具有更加低的遷移性。需要指出的是，這類改性EA也會使其脆性下降，同時顏料潤濕性將得到提高。 
     6． 酚醛環(huán)氧樹脂進(jìn)行丙烯酸酯化，市場上應(yīng)用到這類產(chǎn)品大多是出于對固化膜有較高的耐熱及耐化學(xué)品等性能的要求為目的，因為它有著比傳統(tǒng)的雙酚A型結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂更加高的苯環(huán)密度，使得其成膜后的剛性和耐熱性極大提升，固化膜的硬度及電性能均遠(yuǎn)高于雙酚A類的產(chǎn)品。也需要說明的是，這類低聚物大多為多官能度產(chǎn)物，而雙酚A結(jié)構(gòu)的環(huán)氧樹脂大多都是二官能度的產(chǎn)品，從這個角度來說，酚醛類UV低聚物的光活性會得到大幅提高，容易形成交聯(lián)密度更高的光固化涂層。但酚醛類環(huán)氧的原材料價格較高，另外合成后產(chǎn)物的色澤較深，它一般出現(xiàn)在一些高力學(xué)性能要求的UV油墨或涂料層，如：光固化阻焊油墨、耐高溫型UV涂層等。 
     7． 對含有環(huán)氧基團(tuán)的植物油進(jìn)行環(huán)氧基的開環(huán)酯化，制取環(huán)氧化油丙烯酸酯低聚物，如：環(huán)氧大豆油/環(huán)氧蓖麻油等進(jìn)行的丙烯酸酯化產(chǎn)物。這類UV低聚物具有極佳的顏料潤濕性和較好的流平能力，同時具有無鹵和低鹵素含量的特點，皮膚刺激性低，是早期UV木器和UV紙張涂料中最為常見的成膜物之一。我們可以按第1條的方式進(jìn)行多種酯化開環(huán)反應(yīng)，獲取不同分子結(jié)構(gòu)的改性環(huán)氧大豆油丙烯酸酯低聚物，從而獲取不同性能值的產(chǎn)品。需要注意的是，環(huán)氧大豆油類的UV低聚物在涂料配方中的的使用大多情況下是利用其低廉的使用成本、較佳的顏料潤濕和流平等特性，但它們普遍存在一些成膜性能的缺陷，如：固化速度慢，成膜物性較差等，所以在大多數(shù)的UV配方中需要和其他反應(yīng)活性高的低聚物進(jìn)行搭配，來改善成膜后的力學(xué)性能。 
     8． 其他功能性基團(tuán)改性的環(huán)氧丙烯酸酯低聚物，除開以上幾種常見的改性EA樹脂外，還有一些出于功能性考慮而進(jìn)行的特殊基團(tuán)接枝改性的EA樹脂，如：1）.為提高EA樹脂對金屬基材附著，先對雙酚A環(huán)氧進(jìn)行丙烯酸的半酯化，然后再用磷酸對部分沒有開環(huán)的環(huán)氧基團(tuán)進(jìn)行酯化接枝，生成磷酸改性的EA樹脂；2）.為提高環(huán)氧樹脂的耐候性和耐污性，可以將帶有羥基的有機(jī)硅氧烷和環(huán)氧基進(jìn)行縮合，然后再將其進(jìn)行丙烯酸酯化，制取有機(jī)硅改性的EA樹脂。 
     在市場推廣過程中，我們需要詳細(xì)記錄客戶提出的具體性能要求，并在已有的產(chǎn)品類別中及時準(zhǔn)確的篩選出合適的型號推薦給客戶，若遇到有特殊性能要求的需求信息，應(yīng)及時和合成技術(shù)人員進(jìn)行反饋，從合成技術(shù)的角度來最終判定所推薦的產(chǎn)品型號。