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陳升旭

（山東仕全興新材料有限公司，泰安）

摘要：針對(duì)凈味UV輥涂透明底漆，從UV樹(shù)脂、單體和光引發(fā)劑選擇和工藝選擇等方面進(jìn)行探討，通過(guò)實(shí)驗(yàn)論證以及輥涂設(shè)備的應(yīng)用測(cè)試，驗(yàn)證了其在家具廠大批量應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：凈味；UV；木器漆；底漆。

前言

木器漆是指用于木制品上的一類樹(shù)脂漆，有聚酯、聚氨酯漆等，可分為水性和油性。其中UV漆就屬于油性木器漆。人類生產(chǎn)和使用油漆的歷史可以上溯到石器時(shí)代。從已發(fā)現(xiàn)的大量考古資料證實(shí)，在距今7000年前的原始社會(huì)，人類就已使用野獸的油脂、樹(shù)汁與天然顏料等配制原始的涂飾物質(zhì)，用羽毛、樹(shù)枝等進(jìn)行繪畫，以達(dá)到裝飾的目的。隨著人類社會(huì)的進(jìn)步，木器漆普遍應(yīng)用于家具、地板、門窗上，起到了裝飾和保護(hù)作用。隨著人民生活提高和環(huán)保理念的盛行，氣味逐漸成為了人們選擇木器漆和家具的首要選擇之一。市面上常見(jiàn)的UV木器涂料主要以環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂為主體，輔以聚酯丙烯酸酯和各類單體，因輥涂UV漆不含有機(jī)溶劑，所以相比于其他品種的木器漆，UV漆具有使用時(shí)揮發(fā)少，固化迅速的優(yōu)點(diǎn)。但因UV使用的原料酸值較高，使用途中會(huì)產(chǎn)生刺激性氣味，嚴(yán)重影響使用效果，故本人首先通過(guò)對(duì)UV漆使用原料的篩選，選擇刺激性較小的UV樹(shù)脂，其中UV樹(shù)脂種類主要包含：環(huán)氧丙烯酸酯、改性環(huán)氧丙烯酸酯等，其次選用干燥后無(wú)殘留的活性稀釋劑和光引發(fā)劑，另外UV木器涂料固化后剩余光引發(fā)劑等物質(zhì)也會(huì)產(chǎn)生氣味。因此，本文研究了超凈味UV木器輥涂透明底漆，在輥涂涂裝條件下，相較于普通UV輥涂透明底漆，由于其使用了低酸值原料，配合低氣味原料和光引發(fā)劑的配方體系，在保證不影響成膜性能的前提下，氣味也得到了大大的改善，能滿足高檔家具、地板、門窗產(chǎn)品的使用，在保證了涂裝效果和低氣味的同時(shí)，提高了品質(zhì)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)主要原材料

主樹(shù)脂：標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧丙烯酸酯；改性環(huán)氧丙烯酸酯。

單體：二丙二醇二丙烯酸酯DPGDA、二縮三丙二醇二丙烯酸酯TPGDA.

光引發(fā)劑：二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化磷；2-經(jīng)基-2-甲基-1-苯基 -1-丙酮；

4-氯二苯甲酮 （4-Chloro-Benzophenone）；活性胺。

填料：滑石粉，透明粉。

助劑：消泡劑、分散劑、氣相二氧化硅。

1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備

實(shí)驗(yàn)室用高速分散機(jī)、恒溫?zé)醿?chǔ)箱； 

電子天平，輥涂機(jī)、刮板細(xì)度儀、粘度計(jì)、UV固化機(jī)；

密閉式正方體容器；實(shí)驗(yàn)用板材。

1.3基礎(chǔ)參考配方與工藝（見(jiàn)表1）

表1基礎(chǔ)配方

1.4性能檢測(cè)結(jié)果及檢測(cè)方法

按照上述表1中的配方配制好樣漆，使用輥涂機(jī)進(jìn)行涂裝，在40cm*60cm的實(shí)木板上涂裝2-3遍直至完全填充。依據(jù)國(guó)標(biāo)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表2

表2 涂料相關(guān)性能檢測(cè)結(jié)果

涂膜氣味檢測(cè)方法：因國(guó)標(biāo)對(duì)木器漆氣味并沒(méi)有檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)所以這里使用企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測(cè)。

1，選擇對(duì)照樣品-凈味輥涂透明底漆，兩組樣品分別輥涂密閉式正方體容器內(nèi)壁六個(gè)面并組裝密封，每隔2小時(shí)揭開(kāi)頂蓋對(duì)比聞嗅。

2，選擇對(duì)照樣品-凈味輥涂透明底漆，兩組樣品分別輥涂40cm*60cm實(shí)木板材各10張，輥涂完成后堆疊存放，隔夜對(duì)比聞嗅。

3，選擇對(duì)照樣品-凈味輥涂透明底漆，兩組樣品分別輥涂40cm*60cm實(shí)木板材各2張，分別使用320目砂紙打磨后對(duì)比聞嗅。

2結(jié)果與討論

2.1 樹(shù)脂的選擇

選用UV樹(shù)脂的性能參數(shù)如表3

表3

注：以上評(píng)級(jí)中D為最差，A為最優(yōu)

 

聚氨酯為脂肪族聚氨酯丙烯酸酯,粘度，硬度，干燥速度，氣味等各項(xiàng)物理性能優(yōu)越但因其價(jià)格略高，易消光，通常使用在面漆中，在此配方中暫不考慮使用；

標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧硬度較高，干燥速度最快，柔韌性較差價(jià)格適中是UV木器漆中最常使用的樹(shù)脂之一，復(fù)配其他樹(shù)脂使用；

改性環(huán)氧硬度、價(jià)格、表面干燥速度、柔韌性均適中，綜合性能最優(yōu)，復(fù)配其他樹(shù)脂使用；

聚酯單價(jià)最便宜，但是硬度、表面干燥速度均較差，在此配方中主要?dú)馕蹲畲螅瑢儆诘灼嶂凶畛Ｓ玫臉?shù)脂之一，但不考慮添加。

通過(guò)以上數(shù)據(jù)得知，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧價(jià)格適中，物理性能之中，而改性環(huán)氧具有較為均衡的性能，故將其混拼使用來(lái)作為主要成膜物質(zhì)。

2.2 單體的選擇

由于超凈味UV木器輥涂透明底漆的對(duì)味道要求極高，雖明確了主體樹(shù)脂，但單體的選擇也尤為重要。例如三羥甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），分子量大，且固化快，但是其開(kāi)稀能力極差，太高的干燥速度和硬度也會(huì)影響底漆的打磨性，不做考慮；單官單體甲基丙烯酸羥乙酯(HEMA)雖開(kāi)稀能力很強(qiáng)，但其干燥速率較慢影響底漆打磨，味道相比于兩官單體較大也不做考慮。故本研究主要篩選兩官能度單體。

根據(jù)前文篩選好的改性環(huán)氧和標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧的搭配，按照表1的基礎(chǔ)配方，除單體外，其他原料的種類和添加量保持一致做單體的篩選實(shí)驗(yàn)和測(cè)試（見(jiàn)表4）：

表4 不同單體的性能對(duì)比

注：以上評(píng)級(jí)中D為最差，A為最優(yōu)

實(shí)驗(yàn)所用4款兩官單體分別為不同廠家的TPGDA和DPGDA.

    從以上實(shí)驗(yàn)可以得出，1#和2#分別是某廠家的DPGDA和TPGDA，DPGDA氣味明顯小于其他單體，實(shí)驗(yàn)復(fù)配TPGDA使用，降低價(jià)格的同時(shí)減小體系的氣味。

2.3 填料選擇

由于此涂料是底漆，需要添加填料來(lái)增加油漆的填充性并改善打磨性。UV底漆常用填料為滑石粉和透明粉，但因各種礦藏的不同，填料的物理性能也有變化，故需對(duì)滑石粉和透明粉進(jìn)行篩選；

根據(jù)前文篩選好的原料，按照基礎(chǔ)配方，對(duì)填料進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)和測(cè)試（見(jiàn)表5和表6）：

表5滑石粉性能對(duì)比

注：以上評(píng)級(jí)中D為最差，A為最優(yōu)

從以上實(shí)驗(yàn)可以得出，3款1250目滑石粉對(duì)比透明性好，吸油量小，細(xì)度等各項(xiàng)物理性能，1號(hào)產(chǎn)品相對(duì)更好。

表6透明分性能對(duì)比

注：以上評(píng)級(jí)中D為最差，A為最優(yōu)

從以上實(shí)驗(yàn)可以得出，2款無(wú)塵粉對(duì)比透明性好，吸油量小，細(xì)度等各項(xiàng)物理性能，1號(hào)產(chǎn)品相對(duì)更好。

2.4光引發(fā)劑選擇

UV涂料中光引發(fā)劑是必不可少的。常用的引發(fā)劑為自由基光引發(fā)劑。

根據(jù)前文篩選好的原料，按照基礎(chǔ)配方，對(duì)常用自由基光引發(fā)劑。

二苯基-(2,4,6-三甲基苯甲酰)氧化磷；2-經(jīng)基-2-甲基-1-苯基 -1-丙酮；

4-氯二苯甲酮 （4-Chloro-Benzophenone）；活性胺等

進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)和測(cè)試（見(jiàn)表7）；

表7不同光引發(fā)劑方案對(duì)比

注：以上評(píng)級(jí)中D為最差，A為最優(yōu)

從以上實(shí)驗(yàn)可以得出，1號(hào)為CBP，有表格得知，氣味最小但需配合活性胺使用。2號(hào)為184，各項(xiàng)性能優(yōu)異，比1號(hào)CBP的綜合干燥性能更好。可使體系得到良好綜合性能，使體系內(nèi)氣味更小。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比

    實(shí)驗(yàn)選擇對(duì)照實(shí)驗(yàn)。

對(duì)照組為常用凈味透明底漆，常用標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧和聚酯作為主體樹(shù)脂，引發(fā)劑多為1173復(fù)配BP。

    干燥速率對(duì)比，按照表1的基礎(chǔ)配方，對(duì)常用透明底漆實(shí)驗(yàn)和測(cè)試（見(jiàn)表8）：

表8 干燥速率對(duì)比

氣味對(duì)比：實(shí)驗(yàn)采取對(duì)照試驗(yàn)。

分別開(kāi)桶直接對(duì)比氣味，因每個(gè)人對(duì)氣味的敏感程度不同，味型敏感度不同，擬找五人盲測(cè)對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表9

表9開(kāi)桶氣味對(duì)比

注：以上評(píng)級(jí)中1為最差，5為最優(yōu)

從以上實(shí)驗(yàn)可以得出，全員一致認(rèn)為1#油漆濕膜氣味明顯較小。

干膜味道測(cè)試進(jìn)行對(duì)照測(cè)試，以前文提到的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行篩選實(shí)驗(yàn)和測(cè)試（見(jiàn)表10和表11）

表10 封閉空間干膜氣味測(cè)試

注：以上評(píng)級(jí)中D為最差，A為最優(yōu)

表11 開(kāi)放空間干膜氣味測(cè)試

注：以上評(píng)級(jí)中D為最差，A為最優(yōu)

從以上實(shí)驗(yàn)可以得出，不管是開(kāi)放空間還是封閉空間超凈味透明底漆的味道明顯低于普通UV底漆。

4 結(jié)語(yǔ)

UV輥涂底漆本身不含有機(jī)溶劑，揮發(fā)極低，并且干燥極快。本身濕膜和干燥途中幾乎不會(huì)揮發(fā)出味道。合理搭配配方的成膜物質(zhì)控制引發(fā)劑的種類和添加量，即可使配方凈味。此配方經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)選取標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧和改性環(huán)氧作為主體樹(shù)脂，選怎TPGDA和DPGDA復(fù)配。光引發(fā)劑選用CBP和184，嚴(yán)格控制光引發(fā)劑的添加量，保證干燥后不殘留。

該配方不僅解決了冬季低溫油漆加熱散發(fā)氣味的問(wèn)題，還可以使用在高檔實(shí)木家具，木門，木窗等材質(zhì)上，干膜味道極低，可供內(nèi)銷，出口。

 

參考文獻(xiàn)

⑴ 金養(yǎng)智  光固化材料性能劑應(yīng)用手冊(cè)          化學(xué)工業(yè)出版社  

⑵ 陳用烈 楊建文 曾兆華 光固化涂料及應(yīng)用    化學(xué)工業(yè)出版社