環(huán)保抗開(kāi)裂UV 噴涂白底漆的研制

石教龍

（上海巴德士化工新材料有限公司，上海 201512）

引言

近年來(lái)，隨著國(guó)家安全環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)格，家具漆市場(chǎng)上傳統(tǒng)PU 漆、NC 漆、PE 漆逐漸退出，由UV 漆、水性木器漆取代之。UV 漆技術(shù)在日新月異的快速發(fā)展，從過(guò)去的單一的UV 輥涂發(fā)展為機(jī)械化的真空噴涂、往復(fù)式噴涂等。但目前木器市場(chǎng)上噴涂UV白底漆，尤其是往復(fù)式機(jī)械噴涂的UV 白底漆出現(xiàn)漆膜開(kāi)裂嚴(yán)重現(xiàn)象。我公司采取無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂與磷酸改性丙烯酸酯協(xié)同增效提高漆膜的附著力，1，6-已二醇二丙烯酸酯增加白底漆分子交聯(lián)和立體化；將3 種光引發(fā)劑聯(lián)用增強(qiáng)UV 固化后分子穩(wěn)定性。耐沖擊性測(cè)試中漆膜50 cm/kg 無(wú)開(kāi)裂脫離，附著力（畫格間區(qū)2 mm）為1 級(jí)，彎曲性測(cè)試2 mm 無(wú)裂痕跡?？归_(kāi)裂性能優(yōu)異，解決了目前木器市場(chǎng)上UV 噴涂白底漆易開(kāi)裂的難題。

1 試驗(yàn)部分

1.1 主要原材料

無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、聚酯丙烯酸酯預(yù)聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物、1，6-已二醇二丙烯酸酯、磷酸改性丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、184光引發(fā)劑、GR-TPO 光引發(fā)劑、GR-XBPO 光引發(fā)劑、金紅石型鈦白粉，均為國(guó)產(chǎn)。

1.2 主要實(shí)驗(yàn)儀器

BGD750/1 高速分散機(jī)、刮板細(xì)度計(jì)（0 μm～100 μm）、漆膜沖擊器、漆膜附著力劃格器、漆膜柔韌性測(cè)試儀，廣州標(biāo)格達(dá)；MH74 13*2/D/K 自動(dòng)往復(fù)式噴涂機(jī)，廣東博碩；地質(zhì)儀器NDJ-1 型旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)，上海昌吉；NK-2 號(hào)鹽田杯，日本鹽田杯；BGD856 UV光加速老化試驗(yàn)機(jī)，Biuged 實(shí)驗(yàn)室儀器有限公司；分光測(cè)色計(jì)CM-700d，日本株式會(huì)社；電熱鼓風(fēng)干燥箱，上海一恒科學(xué)儀器有限公司。

1.3 執(zhí)行指標(biāo)

本研究環(huán)保抗開(kāi)裂UV 白底漆性能要求符合GB18581—2020 木器涂料中有害物質(zhì)限量國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和HG/T3655—2012 紫外光（UV）固化木器涂料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。本研究產(chǎn)品性能要求指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 產(chǎn)品性能指標(biāo)

1.4 環(huán)?？归_(kāi)裂UV 噴涂白底漆的研制

環(huán)保UV 噴涂白底漆的配方見(jiàn)表2。

表2 環(huán)保UV 噴涂白底漆配方

按表2 材料分別配制A 組分和B 組分，制作工藝如下：

A 組分的制作工藝：在干凈的缸里分別投入一定量的無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、聚酯丙烯酸酯預(yù)聚物、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物、1，6-已二醇二丙烯酸酯、磷酸改性丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯，開(kāi)啟分散機(jī)，轉(zhuǎn)速800 r/min～1 000 r/min 攪拌5 min～10 min，充分?jǐn)嚢杈鶆?；轉(zhuǎn)速500 r/min～600 r/min 低速攪拌下，分別緩慢投入184 光引發(fā)劑、GR-TPO 光引發(fā)劑、GR-XBPO 光引發(fā)劑。中速1 000 r/min～1 200 r/min 攪拌10 min～15 min，光引發(fā)劑充分溶解；低速500 r/min～600 r/min 攪拌下分別投入分散劑、流變助劑、基材潤(rùn)濕劑、消泡劑、流平劑、氣相二氧化硅，高速1 200 r/min～1 500 r/min 高速分散5 min～10 min，低速500 r/min～600 r/min 攪拌下，分別緩慢投入金紅石型鈦白粉、滑石粉、硬脂酸鋅，用少量1，6-已二醇二丙烯酸酯洗邊，高速分散15 min～20 min，細(xì)度≤45μm，用少量二丙二醇二丙烯酸酯調(diào)黏度至4 000 mPa·s～5 000 mPa·s/（25 ℃）備用。

B 組分的制作工藝：在干凈的缸里分別投入一定量的1，6-己二醇二丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯，開(kāi)啟分散機(jī)，低速500 r/min～600 r/min 攪拌5 min～10 min 備用。

1.5 噴涂UV 白底漆板的制備

紅橡實(shí)木（40 cm×60 cm）40 塊輥涂好UV 膩?zhàn)樱ㄊ褂脮r(shí)打磨符合要求），15 mm×7 mmm 馬口鐵片120 片使用時(shí)用無(wú)水乙醇擦干凈晾干。取上述A 組分10 份、B 組分1 份～2 份混合，充分?jǐn)嚢杈鶆?，鹽田-2杯測(cè)16 s～18 s，廣東博碩MH74 13*2/D/K 自動(dòng)往復(fù)式噴涂機(jī)噴涂，噴完后進(jìn)烘道，烘道長(zhǎng)24 m，烘道溫度25℃，經(jīng)過(guò)烘道時(shí)間6 min，出烘道進(jìn)固化區(qū)，固化區(qū)固化能650 mJ/cm2，固化區(qū)側(cè)邊兩邊每邊一支汞燈，固化區(qū)底一支汞燈，固化區(qū)頂兩支鎵燈一支汞燈。紅橡實(shí)木（40 cm×60 cm）板噴2 遍（中間充分打磨）漆膜厚度150 μm，馬口鐵片噴1 遍漆膜厚度100 μm。

2 結(jié)果與討論

2.1 無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、磷酸改性丙烯酸酯添加量對(duì)漆膜性能的影響

根據(jù)表3 配方變動(dòng)無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、磷酸改性丙烯酸酯的添加量，其他原材料不變，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂的添加量8%～14%最合適，磷酸改性丙烯酸酯的添加量1.5%～2.5%合適。

表3 無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、磷酸改性丙烯酸酯添加量對(duì)漆膜性能的影響

2.2 光引發(fā)劑添加量對(duì)漆膜性能的影響

根據(jù)表4 配方，固定無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂的添加量為12%，變動(dòng)引發(fā)劑的用量和配比，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

表4 引發(fā)劑添加量對(duì)漆膜性能影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用單一光引發(fā)劑漆膜易開(kāi)裂，3 種光引發(fā)劑同時(shí)共同使用，184 光引發(fā)劑添加量1.5%～2%，GR-TPO 光引發(fā)劑添加量1.2%～1.5%，GR-XBPO 光引發(fā)劑添加量0.6%～0.8%最合適。

2.3 活性單體1，6-已二醇二丙烯酸酯、活性單體二丙二醇二丙烯酸酯對(duì)漆膜性能的影響

根據(jù)下頁(yè)表5 配方，固定無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂的添加量為12%，引發(fā)劑的用量184 光引發(fā)劑添加量2%，GR-TPO 光引發(fā)劑添加量1.2%，GR-XBPO 光引發(fā)劑添加量0.7%，測(cè)試活性單體對(duì)漆膜性能的影響。

表5 活性單體1，6-已二醇二丙烯酸酯、活性單體二丙二醇二丙烯酸酯對(duì)漆膜性能的影響

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，1，6-已二醇二丙烯酸酯與二丙二醇二丙烯酸酯之比為1∶1～1∶1.2 漆膜性能最佳。

2.4 UV 噴涂白底漆配方及測(cè)試結(jié)果

根據(jù)2.1～2.3 的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，制作3 支UV 噴涂白底漆配方見(jiàn)表6，其性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表7。

表6 UV 噴涂白底漆配方%

表7 性能測(cè)試結(jié)果

UV 噴涂白底1、UV 噴涂白底2、UV 噴涂白底3采用UV 往復(fù)式機(jī)械噴涂，噴涂的環(huán)境為密閉噴涂。實(shí)木板噴涂的次數(shù)為2 次。噴涂時(shí)第一次噴涂的噴涂量為100 g/m2～110 g/m2，第二次噴涂的噴涂量?jī)?yōu)選為130 g/m2～140 g/m2。漆霧不會(huì)飄到空氣中去，對(duì)環(huán)境有保護(hù)作用，同時(shí)未落到噴涂表面上的霧化的白底漆，回落到噴涂設(shè)備的噴室的溝槽內(nèi)，再通過(guò)溝槽出口流到漆桶內(nèi)，可以提高白底漆利用率，防止白底漆浪費(fèi)。苯未檢出，甲苯與二甲苯（含乙基苯）總含量為零，VOC 和重金屬含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)GB 18581—2020，柔韌性好、附著力好、抗開(kāi)裂，漆膜性能符合HG/T 3655—2012 紫外光（UV）固化木器涂料行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。由此可見(jiàn)，UV 噴涂白底1、UV 噴涂白底2、UV 噴涂白底3 適合UV 往復(fù)式機(jī)械噴涂、環(huán)保抗開(kāi)裂。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)在UV 漆都是機(jī)械化施工，UV 噴涂比UV 滾涂漆膜厚得多，難干易開(kāi)裂，尤其是UV 白底漆和UV白面漆。這是UV 漆行業(yè)目前的難點(diǎn)。通過(guò)無(wú)苯熱塑性丙烯酸樹(shù)脂、磷酸改性丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯解決UV 白底開(kāi)裂問(wèn)題。184 光引發(fā)劑1.5%～2.5%、GR-TPO 光引發(fā)劑0.8%～1.2%、GR-XBPO 光引發(fā)劑0.6%～0.8%、三種光引發(fā)劑的搭配使用，提高UV 固化性，防止不干導(dǎo)致漆膜開(kāi)裂現(xiàn)象。