中國(guó)新型涂料網(wǎng)訊：
1、引言
1、引言
涂料是由高分子物質(zhì)和配料組成的混合物，并能涂覆在基材表面形成牢固附著連續(xù)涂膜的新型高分子材料。1867年美國(guó)第一個(gè)涂料專利的出現(xiàn)標(biāo)志著涂料科學(xué)與技術(shù)的開始。涂料中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)以氣態(tài)分子的形式在其生產(chǎn)、施工、干燥、固化成膜過程中散發(fā)至空氣中，不僅造成了環(huán)境一定程度的污染，而且對(duì)人體健康也構(gòu)成了威脅。世界各國(guó)為了保護(hù)環(huán)境，也為了保護(hù)地球上人類的生命安全，制定了有關(guān)環(huán)保的法律法規(guī)限制涂料中VOC的含量以及排放。2001年，我國(guó)針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物、甲苯和二甲苯總和、可溶性鎘等10種室內(nèi)裝飾裝修材料有害物質(zhì)，制定了強(qiáng)制性的安全標(biāo)準(zhǔn)以及排放限量。近年來，中國(guó)又進(jìn)一步完善有關(guān)環(huán)保的法律法規(guī)，建立了較為完善的“中國(guó)涂料低污染化發(fā)展安全國(guó)家體系標(biāo)準(zhǔn)”，其中包括涂料中有害物質(zhì)的測(cè)試方法標(biāo)準(zhǔn)(如VOC差值測(cè)定法、VOC氣相色譜測(cè)定法和乳膠漆中VOC的測(cè)定方法等)和涂料中有害物質(zhì)限量產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)(如溶劑型木器涂料中有害物質(zhì)的限量和內(nèi)外墻中有害物質(zhì)限量等)。VOC的重要來源之一就是涂料的主要組成物質(zhì)—分散介質(zhì)和成膜物，鑒于有機(jī)溶劑型涂料的這種缺點(diǎn)，水性樹脂生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展刻不容緩，同時(shí)水性涂料逐步替代有機(jī)溶劑型涂料的前景一片光明。凡是用水作溶劑或者作分散介質(zhì)的涂料，都可稱為水性涂料。水性涂料包括水溶性涂料、水稀釋性涂料、水分散性涂料(乳膠涂料)3種。水溶性涂料是以水溶性樹脂為成膜物，以聚乙烯醇及其各種改性物為代表，除此之外還有水溶醇酸樹脂、水溶環(huán)氧樹脂及無機(jī)高分子水性樹脂等。
2、水性涂料發(fā)展的優(yōu)缺點(diǎn)
2.1水性涂料的發(fā)展優(yōu)勢(shì)
(1)對(duì)環(huán)境友好。
水性涂料從原料來源到生產(chǎn)及使用的全生命周期，均有利于環(huán)境的健康發(fā)展。它不僅在生產(chǎn)過程中將易揮發(fā)的有機(jī)溶劑替代，而且使用時(shí)涂裝工具可用水清洗，也減少了清洗溶劑的消耗。有機(jī)溶劑的生產(chǎn)需要消耗化石原料，在資源緊缺的現(xiàn)階段是對(duì)資源的一大挑戰(zhàn)，水性涂料的出現(xiàn)，解決了這一問題。同時(shí)，溶劑的削減，大大減少了生產(chǎn)及使用過程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放，為改善周邊大氣環(huán)境作出了積極的貢獻(xiàn)。馬春慶等人對(duì)比了不同涂裝體系的VOC排放量，結(jié)果表明“溶劑型中涂+溶劑型色漆+單組份罩光清漆”工藝體系的VOC排放量為120g/m3，而“水性中涂+水性色漆+水性罩光清漆”工藝體系的排放量?jī)H為28g/m3，排放量大幅度降低。另一方面，水性涂料僅采用少量低毒性醇醚類有機(jī)溶劑，有機(jī)溶劑揮發(fā)量減少，極大改善了工作場(chǎng)所的環(huán)境，有利于工作人員的身體健康。
(2)安全性提高
以溶劑中最常見的甲苯和二甲苯為例：甲苯的閃點(diǎn)為4℃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限1.2%～7.0%(體積)；二甲苯閃點(diǎn)29℃，蒸氣能與空氣形成爆炸性混合物，爆炸極限約為1%～7%(體積)。兩者均為易燃物質(zhì)。因此，溶劑型涂料的易燃易爆原料儲(chǔ)存和使用的場(chǎng)所，具有發(fā)生火災(zāi)爆炸事故的風(fēng)險(xiǎn)。而水性涂料的生產(chǎn)和使用，減少了對(duì)易燃易爆原材料的需求，極大地降低了風(fēng)險(xiǎn)。
(3)降低成本
一是對(duì)原料成本的降低。隨著人們對(duì)資源能源的需求日益增大，在世界范圍內(nèi)出現(xiàn)資源能源短缺的問題，導(dǎo)致石油乃至下游產(chǎn)品價(jià)格持續(xù)上漲，作為下游產(chǎn)品的有機(jī)溶劑也不例外。資源價(jià)格的壓力下，以水作為稀釋劑的價(jià)格優(yōu)勢(shì)正得以逐漸顯現(xiàn)。
二是對(duì)環(huán)境成本的降低。傳統(tǒng)的溶劑型涂料生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的有機(jī)廢氣，為了達(dá)到排放要求，企業(yè)需要配置尾氣處理設(shè)施及相關(guān)的配套設(shè)施，并負(fù)擔(dān)日常運(yùn)行及維護(hù)費(fèi)用。水性涂料的有機(jī)廢氣排放很少，為企業(yè)減輕了負(fù)擔(dān)。
三是安全成本的降低。水性涂料以水作為稀釋劑，使之成為更為安全的涂料，從生產(chǎn)到運(yùn)輸再到應(yīng)用中的火災(zāi)隱患較傳統(tǒng)溶劑性涂料大幅降低。對(duì)于管理者來說，安全方面的投入成本也將相應(yīng)的降低。
(4)施工條件及外觀性能
水性涂料由于透氣性比較好，基層內(nèi)部的水蒸氣可以向外擴(kuò)散，不容易起泡，因此在對(duì)基層的要求上，水性涂料施工的基層含水率應(yīng)小于10%，溶劑型涂料施工的基層含水率應(yīng)小于8%。水性涂料對(duì)材質(zhì)表面適應(yīng)性好，涂層附著力強(qiáng)，在潮濕環(huán)境中可直接涂覆施工。通常，溶劑型涂料的涂著固體份高達(dá)60%~70%，而水性涂料的涂著固體份僅為20%~30%，由此可見，水性涂料的平滑性相對(duì)較好。
2.2水性涂料的缺點(diǎn)
雖然水性涂料對(duì)環(huán)境的濕度和基層含水率的要求方面優(yōu)于溶劑型涂料，但在其他方面的適用性不及溶劑型涂料。
(1)因水的表面張力大，難以浸潤(rùn)底材，易產(chǎn)生縮孔，水性涂料對(duì)施工過程中及材質(zhì)表面清潔度要求也較高。
(2)兩種類型的涂料分散介質(zhì)的熔點(diǎn)差異很大，水為0℃，而有機(jī)溶劑的熔點(diǎn)相對(duì)低很多，甲苯為–95℃，二甲苯為–25℃左右。因此，對(duì)于施工溫度，水性涂料施工一般要求在5℃以上，而溶劑型涂料在0℃也可以施工。
(3)噴涂水性涂料對(duì)噴漆室的濕度也有一定的要求，水性涂料在環(huán)境相對(duì)濕度85%以上時(shí)表干緩慢，水溶劑在較飽和濕度環(huán)境下無法正常揮發(fā)，當(dāng)濕度過高(達(dá)到90%以上)時(shí)，在被涂物上的涂膜會(huì)流淌下來。因此需要噴漆室有良好的空氣循環(huán)，保持適當(dāng)?shù)臐穸取?/div>
(4)由于水的蒸發(fā)潛熱大，是一般溶劑的5~7倍，往往需提高烘干溫度或延長(zhǎng)烘干時(shí)間。
(5)雖然水性涂料具有普通溶劑型涂料的防護(hù)與裝飾功能，但是在高裝飾性要求的場(chǎng)合，無法達(dá)到很高的豐滿度，需要溶劑型涂料來實(shí)現(xiàn)。
3、幾種常用水性涂料
3.1環(huán)氧樹脂
環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的物化性能，如良好的附著力，優(yōu)異的耐化學(xué)品性和耐溶劑性，硬度高，耐腐蝕性和熱穩(wěn)定性優(yōu)良，因此，一直引起人們的關(guān)注。水性環(huán)氧樹脂可分為水乳型環(huán)氧脂和水溶型環(huán)氧樹脂2種。其制備方法主要有直接乳化法、相反轉(zhuǎn)法和自乳化法3種。此外，還有人采用纖維素單晶納米材料混合改性法，制成柔韌性和硬度都較好的水性環(huán)氧涂料。
水性環(huán)氧涂料通過環(huán)氧樹脂與固化劑反應(yīng)交聯(lián)成膜，固化劑的性能對(duì)涂膜物化性能影響很大，故水性固化劑的改性研究已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。目前常用的水性環(huán)氧樹脂固化劑主要是3種改性胺類固化劑：(1)36碳鏈二聚酸和多胺縮聚而成的聚酰胺；(2)18碳鏈脂肪酸和多元胺反應(yīng)制得的酰胺化多胺；(3)環(huán)氧樹脂與多元胺制得加成產(chǎn)物。對(duì)于水性環(huán)氧固化劑的合成，一般常用的胺主要包括脂肪族多胺、間苯二胺、曼尼希堿和聚氧乙烯二胺等。由于該類固化劑與環(huán)氧樹脂相容性比較差，故具有適用期短、耐水性差的缺點(diǎn)，所以對(duì)其進(jìn)行改性是首要問題。一般常用的改性方法主要有3種：1)降低伯胺的含量，以降低固化劑的總體反應(yīng)性；2)采用單環(huán)氧化合物或丙烯腈封端；3)通過減壓蒸餾法除去未反應(yīng)的游離胺，并加入有機(jī)酸，以提高其水溶性。石亞軍等人研究了水性環(huán)氧樹脂乳液與固化劑的配比、防銹顏填料配比以及顏填料體積濃度等對(duì)水性環(huán)氧防腐涂料性能的影響。研究結(jié)果表明：采用優(yōu)選的高性能水性雙酚A環(huán)氧乳液和改性的多胺固化劑，當(dāng)水性環(huán)氧乳液和固化劑的質(zhì)量比為2∶1時(shí)，涂料性能最好當(dāng)鐵鈦粉、鐵紅、滑石粉3者的質(zhì)量比為1∶1∶1.5時(shí)，涂料的力學(xué)性能、耐酸堿性、附著力等性能都達(dá)到最好；在保證鐵鈦粉、鐵紅、滑石粉的質(zhì)量比為1∶1∶1.5的前提下，當(dāng)顏填料聚氯乙烯的體積濃度達(dá)47.7%時(shí)，涂料的硬度、附著力等綜合性能達(dá)到最佳。
近幾年，除了對(duì)水性固化劑進(jìn)行大量的研究外，還對(duì)納米材料改性的水性環(huán)氧涂料作了大量研究工作。將納米SiO2、納米TiO2等納米材料用于水性環(huán)氧涂料中，制成水性納米改性環(huán)氧涂料，可使其附著力、耐擦洗性、耐候性、硬度、柔韌性、耐老化性等性能得到很大提高。黃麗等人研究了復(fù)合改性的納米SiO2/環(huán)氧涂料的性能。首先將納米SiO2與溶劑混合，再按一定的配比加入偶聯(lián)劑和超分散劑，制得改性納米SiO2。然后將改性納米SiO2與E-44環(huán)氧樹脂混合，便制得納米SiO2/環(huán)氧復(fù)合涂料。研究結(jié)果表明：改性納米SiO2用量為2%時(shí)，能夠與樹脂基料有效復(fù)合，可使熱分解溫度達(dá)296℃，比純樹脂基料提高了50℃，漆膜的機(jī)械力學(xué)性能也得到很大提高。
3.2聚氨酯
聚氨酯含有強(qiáng)極性異氰酸酯基(—NCO)、—OH以及脲基等，并且聚氨酯分子間能形成氫鍵、存在范德華力作用力和較高的內(nèi)聚力，對(duì)極性塑料表面具有很好的粘接力。對(duì)于非極性塑料(如PE、PP)，除了處理塑料的表面外，也可在聚氨酯樹脂上接枝具有與這些非極性樹脂相似化學(xué)性質(zhì)、表面張力和溶解度參數(shù)的鏈段。
按水性聚氨酯的外觀，分為聚氨酯水溶液、聚氨酯水分散體和聚氨酯乳液。實(shí)際應(yīng)用最多的是聚氨酯乳液及分散液，一般統(tǒng)稱為水性聚氨酯或聚氨酯乳液。按組成分有單、雙組分之分，單組分屬于熱塑性樹脂，聚合物在成膜過程中不發(fā)生交聯(lián)，方便施工；雙組分水性聚氨酯涂料由含有活潑—NCO固化劑組分和含有可與—NCO反應(yīng)的活潑氫(羥基)的水性多元醇組成，施工前將二者混合均勻，成膜過程中發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，涂膜性能好。
3.2.1單組分水性聚氨酯涂料
單組分水性聚氨酯涂料是水性聚氨酯涂料中最常見的一種，也是最常用的，具有高斷裂伸長(zhǎng)率(可達(dá)800%)、適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度(20MPa)和常溫干燥的優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)意義上的單組分水性聚氨酯涂料一般具有較低的相對(duì)分子質(zhì)量或低交聯(lián)度。為進(jìn)一步提高單組分水性聚氨酯涂料的機(jī)械性能和耐化學(xué)品性能，可通過引入反應(yīng)性基團(tuán)進(jìn)行交聯(lián)或使用復(fù)合改性基料的方法來提高涂料性能，選用諸如多元醇、多異氰酸酯和多元胺等多官能團(tuán)化合物合成具有交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水性聚氨酯分散體；添加內(nèi)交聯(lián)劑，如碳化二亞胺、甲亞胺和氮雜環(huán)丙烷類化合物；采用熱活化交聯(lián)和自氧化交聯(lián)等。與環(huán)氧樹脂復(fù)合,將環(huán)氧樹脂較高的支化度引入到聚氨酯主鏈上，可提高乳液涂膜的附著力、干燥速率、涂膜硬度和耐水性。
3.2.2雙組分水性聚氨酯涂料
20世紀(jì)90年代初,Jacobs等成功開發(fā)出能分散于水的多異氰酸酯固化劑，從而使雙組分水性聚氨酯涂料進(jìn)入實(shí)用研究階段，其具有成膜溫度低、附著力強(qiáng)、耐磨性好、硬度高以及耐化學(xué)品性、耐候性好等優(yōu)越性能。為得到表觀和內(nèi)在質(zhì)量均勻的實(shí)用涂料，雙組分聚氨酯水分散體涂料應(yīng)滿足：(1)多元醇體系應(yīng)具有乳化能力，從而保證兩組分混合后，容易把聚氨酯固化劑(特別是未經(jīng)親水改性的固化劑)乳化，具有分散功能，使分散體粒徑盡可能小，以便在水中更好地混合擴(kuò)散；(2)固化劑的黏度要盡可能小，從而減少有機(jī)溶劑的用量，甚至不用有機(jī)溶劑，同時(shí)又能保證與含羥基的組分很好地混合。如應(yīng)用于汽車內(nèi)飾件的涂裝，鑒于單組分水性聚氨酯的附著力更佳，可采用單組分水性聚氨酯制作底漆和中涂，雙組分水性聚氨酯作面漆和罩光漆。
3.3丙烯酸酯
丙烯酸酯乳液以其優(yōu)良的耐候性、耐光性和氣味小等特點(diǎn)，推動(dòng)了丙烯酸酯乳液涂料的飛速發(fā)展，并且采用核殼結(jié)構(gòu)能很好地解決乳液的Tg和最低成膜溫度(MFT)之間的矛盾。目前，根據(jù)加入殼體單體方式的不同，可將丙烯酸酯類乳液聚合的方法分為間歇法、平衡溶脹法、半連續(xù)法和連續(xù)法。影響丙烯酸酯乳液性能的因素有乳化劑、核層/殼層的單體質(zhì)量比和殼層Tg。目前，對(duì)水性丙烯酸酯類涂料的改性有多種方法，例如聚氨酯改性、有機(jī)硅改性、含氟單體改性以及納米材料改性等。
馮利邦等人通過紫外光固化技術(shù)合成了水性聚氨酯-丙烯酸酯涂料，并對(duì)其進(jìn)行了研究。Jin等人通過兩步乳液聚合法合成了一種用于增韌聚甲基丙烯酸甲酯的聚氨酯/聚甲基丙烯酸甲酯核殼結(jié)構(gòu)的丙烯酸酯乳液，結(jié)果顯示：聚合物乳液的柔韌性得到了很大提高。黃志彬等人制備了納米SiO2/聚丙烯酸酯復(fù)合乳液，并對(duì)其性能進(jìn)行研究。潘莉莎等人用有機(jī)硅氧烷對(duì)水性羥基丙烯酸樹脂進(jìn)行改性，制成具有堅(jiān)硬、耐磨、防水、耐劃傷等優(yōu)點(diǎn)的涂料。這是因?yàn)橛袡C(jī)硅氧烷單體中的硅氧烷基團(tuán)在酸催化劑作用下會(huì)發(fā)生水解生成硅醇基，硅醇基不但與丙烯酸分散體的多元醇發(fā)生縮聚反應(yīng)，而且還發(fā)生分子間的相互縮聚，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)涂膜，這樣使有機(jī)硅氧烷改性的水性羥基丙烯酸樹脂涂膜具有堅(jiān)硬、耐磨的特性。研究結(jié)果表明：在配方中選擇較高活性的丙烯酸羥乙酯單體和阻礙性的乙烯基三異丙氧基硅烷單體，選擇酸值為35~50mgKOH/g，羥基含量為3.5%左右，Tg為25℃，中和度為60%，所得樹脂與固化劑具有良好的相容性，配制的雙組分涂料具有優(yōu)異的性能。
3.4醇酸樹脂
醇酸樹脂是一種重要的涂料用樹脂，其單體來源豐富、價(jià)格低、品種多、配方變化大、化學(xué)改性方便，且性能好。水性醇酸樹脂的開發(fā)經(jīng)歷了外乳化和內(nèi)乳化2個(gè)階段，目前主要使用內(nèi)乳化法合成水性醇酸樹脂分散體。所謂內(nèi)乳化法是將聚合物中的羧基或氨基分別用適當(dāng)?shù)膲A或酸中和，使聚合物可分散于水中。雖然水性醇酸樹脂涂料具有良好的涂刷性能和潤(rùn)滑性能，但也存在涂膜干燥緩慢，硬度低，耐水性和耐腐蝕性差，戶外耐候性不佳等缺點(diǎn)，需要通過改性來滿足這些性能要求。目前，人們對(duì)水性醇酸樹脂的改性主要包括物理改性和化學(xué)改性，其中以丙烯酸樹脂、有機(jī)硅樹脂和苯乙烯改性的效果最為顯著。王瑞宏等人用自干型水性丙烯酸改性醇酸樹脂。除了添加水性丙烯酸外，還在醇酸乳液中添加中和劑、催干劑和助溶劑。改性后的水性醇酸樹脂涂料具有良好的保色性、保光性、耐候性、耐久性、耐腐蝕性、快干性及高硬度等，克服了常規(guī)水性醇酸涂料貯存穩(wěn)定性差，干燥速率慢，早期硬度、耐水性和耐溶劑性差等弊病，拓寬了水性醇酸涂料的應(yīng)用領(lǐng)域。
周麗瓊等人研發(fā)了磺酸鹽改性的水性醇酸樹脂，與常規(guī)的水性醇酸樹脂相比，改性后樹脂的水溶性有大幅度提高，降低了助溶劑的用量。水性醇酸樹脂的主鏈含有多元醇與多元酸聚合而成的酯鍵，而酯鍵受到酸、堿(中和劑)的攻擊容易斷裂，所以在合成改性水性醇酸樹脂時(shí)，采用水溶性磺酸鹽預(yù)聚物，可大幅度提高樹脂的水溶性，只需加入少量胺中和劑，即可獲得良好的水溶性，大大減弱了中和劑對(duì)酯鍵的攻擊。經(jīng)改性后的水性醇酸樹脂除水溶性有了大幅度提高外，還具有優(yōu)良的柔韌性、附著力和耐沖擊性。
聚氨酯涂料是綜合性能優(yōu)良的涂料品種。因此，人們希望將聚氨酯的優(yōu)良性能引入醇酸樹脂中，用它改進(jìn)醇酸樹脂的物理機(jī)械性能、耐候性和耐化學(xué)腐蝕性。實(shí)際上，目前已形成產(chǎn)量大、性能介于溶劑型醇酸和雙組分聚氨酯之間的一類涂料，即所謂的氨酯油或單組分聚氨酯涂料，而氨酯油的水性化則是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
3.5水性紫外光固化劑
在傳統(tǒng)紫外光固化涂料(UVCC)簡(jiǎn)稱體系中，常用的丙烯酸酯類活性稀釋劑對(duì)人體有刺激作用,除此以外，在紫外光輻照過程中，許多活性稀釋劑難以完全反應(yīng)，殘留單體不利于固化膜的長(zhǎng)期性能。為了克服了傳統(tǒng)UVCC高硬度和高柔韌性不能兼顧的矛盾，水性UVCC將傳統(tǒng)UVCC固化技術(shù)和水性涂料技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行結(jié)合，開發(fā)出一種極具應(yīng)用前景的新涂料。從組成上來看，水性UVCC是由水性UV樹脂或預(yù)聚體、光引發(fā)劑和各種助劑等組成。
3.5.1光固化樹脂
光固化樹脂決定了整個(gè)涂料的基本性能，一般是指含有親水性基團(tuán)和不飽和官能團(tuán)的預(yù)聚物。常用的親水基團(tuán)有羧基、磺酸基、氨基、醚基或酰胺基等，目前用得最多的親水基團(tuán)是羧基，不飽和基團(tuán)通常采用丙烯酰基、甲基丙烯酰基、烯丙基或乙烯基醚等，官能團(tuán)的種類影響涂料的固化速度。在UV固化過程中，不飽和聚酯最大的缺點(diǎn)是聚合過程的氧阻聚現(xiàn)象特別嚴(yán)重。向偏苯三酸酐引入羧基，然后中和成鹽使樹脂獲得自乳化能力。另外通過在三羥甲基丙烷二烯丙基醚分子鏈末端引入醚鍵和雙鍵，增加抗氧阻聚性能。水性UV超支化低聚物是一種新型的低聚物，因其具有球形或樹枝狀結(jié)構(gòu)，與線型聚合物相比，具有高反應(yīng)活性、易溶解、低熔點(diǎn)和低黏度的優(yōu)點(diǎn)，成了最近研究的熱點(diǎn)。Shi等報(bào)道了由多羥基功能性脂肪族聚酯為核心所組成的水性超支化聚酯(WBHP)，由于其具有良好的水溶性、低黏度，故可以減少稀釋用水，顯示了良好的降黏效果。雙酚A環(huán)氧丙烯酸樹脂的結(jié)構(gòu)中含芳環(huán)和側(cè)位羥基，有利于提高附著力。芳環(huán)結(jié)構(gòu)還賦予樹脂較高的剛性，涂膜較高的硬度、光澤、拉伸強(qiáng)度以及很好的熱穩(wěn)定性和耐化學(xué)品性，缺點(diǎn)是固化膜柔性不足、脆性高，光固化后膜層中殘余的丙烯酸酯基團(tuán)較多，在環(huán)氧丙烯酸酯預(yù)聚物中引入乙烯基可以顯著提高它的附著力、耐黃變性和耐腐蝕性等。
聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物是目前研究和開發(fā)最活躍的體系。聚氨酯丙烯酸酯預(yù)聚物分子中的氨酯鍵使得高聚物分子鏈間能形成多種氫鍵，使涂膜具有耐沖擊性、耐磨性和耐化學(xué)品性等。結(jié)合聚氨酯的綜合性能優(yōu)勢(shì)和聚丙烯酸酯的價(jià)格較低的優(yōu)勢(shì)，采用接枝的辦法解決了在簡(jiǎn)單共混時(shí)可能出現(xiàn)的相分離問題。Chen等合成了一種新型水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯，通過雙羥基丙烯酸酯(PE-DA)和單羥基的HEA引入雙鍵，此種方法制得的PUA分散體一些性能甚至比溶劑型的產(chǎn)品要好。
3.5.2光引發(fā)劑
作為光固化材料的重要組成部分,光引發(fā)劑的作用是吸收一定波長(zhǎng)的光能后產(chǎn)生活潑自由基或陽離子，引發(fā)或催化相應(yīng)的單體或預(yù)聚物的聚合。水性光固化涂料一般只能用自由基型光引發(fā)劑。自由基聚合光引發(fā)劑有裂解型和奪氫型。前者在受光激發(fā)后，分子內(nèi)分解自由基，是單分子光引發(fā)劑，以芳基烷基酮衍生物為主。奪氫型光引發(fā)劑吸收光能，在激發(fā)態(tài)與助引發(fā)劑發(fā)生雙分子作用，產(chǎn)生活性自由基。這類引發(fā)劑主要有二苯甲酮叔胺光引發(fā)體系、硫雜蒽酮叔胺光引發(fā)體系。苯乙酮類光引發(fā)劑為了提高水溶性和易水分散性，主要引進(jìn)一個(gè)側(cè)鏈基到α,α-二甲基-2-羥苯乙酮的苯基上，增加它的親水性或表面活性劑的特性，分子中引進(jìn)十二烷基側(cè)鏈，既能起分散作用，又能降低揮發(fā)性。多官能化的α-羥基酮，在引發(fā)過程中不會(huì)釋放揮發(fā)性的光降解產(chǎn)物，而且不易從固化產(chǎn)物中遷移出來。硫雜蒽酮類水性光引發(fā)劑的水溶性好，具有很強(qiáng)的吸光能力和較高的活性。硫雜蒽酮以叔胺(如三乙醇胺)作為活性供氫體，具有很高的固化速度。
3.5.3助劑
表面活性劑是外乳化型光固化水性涂料的一個(gè)重要組成部分，其中常用作水性涂料表面活性劑的是長(zhǎng)鏈脂肪酸與長(zhǎng)鏈烴磺酸的銨鹽。可聚合表面活性劑除了具有適當(dāng)?shù)幕钚院陀H水性，同時(shí)為了克服小分子表面活性劑的易遷移、易起泡，也可以采用大分子表面活性劑，如一些嵌段共聚物、接枝共聚物等。光固化水性涂料由于其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),可廣泛用作塑料清漆、罩印清漆、光聚合物印刷版等,同時(shí)在木器、塑料涂飾方面有較高應(yīng)用價(jià)值。我國(guó)的水性光固化涂料近10年來得到了迅速發(fā)展,但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比,在品種、質(zhì)量、市場(chǎng)規(guī)模、研發(fā)方面還有差距,需對(duì)引發(fā)效率高、可聚合、可乳化以及高相對(duì)分子質(zhì)量的水性光引發(fā)劑進(jìn)行深入的研究。
4、展望
以水作為稀釋劑的水性涂料較溶劑型涂料VOC含量大幅降低，對(duì)環(huán)境友好，對(duì)施工者、使用者的健康無害，在國(guó)內(nèi)已有不少水性涂料企業(yè)的成功案例。今后，大力開展基礎(chǔ)性研究，降低水性涂料的施工難度、改善使用性能，是水性涂料拓展應(yīng)用領(lǐng)域、大規(guī)模普及應(yīng)用的當(dāng)務(wù)之急。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)政策指引、推廣技術(shù)、轉(zhuǎn)變思想觀念、消除公眾對(duì)水性涂料的偏見及顧慮等相關(guān)工作的重視，也將對(duì)水性涂料的應(yīng)用發(fā)展起到推動(dòng)的作用�？傊诎l(fā)展涂料工業(yè)三原則(無污染，省資源，節(jié)能)和“4E”原則(經(jīng)濟(jì)、效率、生態(tài)、能源)的指導(dǎo)下，水性涂料將有更大的發(fā)展。
