树脂分子链上亲水性基团对水溶性的影响。当树脂分子链上亲水性基团增多时,树脂的水溶性有显著改善。这可以通过引人醚基、以高官能度醇取代树脂的多元醇组分、采用高官能度酸与二元酸混合使用等方法来提高树脂分子链亲水基团的含量。树脂分子量大小及其分布对水溶性及漆膜性能的影响较大。以同类型的树脂来比较,分子量小的,水溶性较好,但漆膜的耐化学药品性差;分子量较大的树脂,漆膜有较好的耐化学药品性,但水溶性较差。因此,在保证树脂能水溶的前提下,尽可能使树脂的分子量大一些,以制得性能较好的漆膜。合成树脂的分子量分布越窄,水溶性越差,但涂膜性能好。分子量分布宽时,分子间的互溶效应增长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,中和剂的品种不同,能明显地影响树脂的水溶性、涂料的储存稳定性、黏度、UV LED固化速率及漆膜的泛黄性。因此,适当选择中和剂也是十分重要的。树脂的品种不同,所用的中和剂也应不同。常温干的水溶性涂料需选用低沸点的中和剂,浅色涂料则选用变色性小的中和剂。通常所用的中和剂应综合几个因素来选择:首先应是可挥发性的,而且价格较便宜,气味较小,对树脂的稳定性好等。从树脂的水溶性来比较,氨水、氢氧化钾、氢氧化钠等中和剂的助溶效果不如乙醇胺好;从漆的稳定性考虑,一般选择叔胺比较好,它不会使聚酯产生胺解反应,缺点是胺的用量比伯胺、仲胺多,变色性大。综上所述,使用混合型的胺比较好。中和剂的用量通常要求足够使树脂的70%以上羧基被中和,树脂水溶液的pH值达到7以上即可。一般控制中和pH值为7.5~8.5,以保持它的水溶液的稳定性。中和剂的用量过多时,会加剧树脂的降解作用,不利于漆液保持稳定。助溶剂的作用是增加树脂在水中的溶解度,同时调节树脂溶液的黏度、提高漆液的稳定性,改善涂膜的流平性和外观。以同一树脂来比较,助溶剂不同,助溶的效果也不同。正确地选择助溶剂的品种或者采用两种助溶剂和增加助溶剂用量对于克服稀释过程中不正常黏度增稠的现象是比较有效的。助溶剂的加入量通常为树脂用量的30%以下。
UV LED固化机可对任何UV光引发剂成分进行紫外光固化。它对UV LED固化体系的灵敏度起决定作用。光引发剂可简单定义为能吸收辐射能,经过化学变化产生具有引发能力活性中间体的那类分子。由于水性UV LED光固化体系所用稀释剂主要是水,其不参加任何反应,必须在光固化之前或光固化过程中去掉。因此在选择引发剂时必须考虑如下原则:低挥发性;在水性高分子介质中相容性好;在水介质中光活性高,引发效率高;安全、无毒。
UV LED光固化水性涂料所用的光引发剂可分为分散型和水溶型两类。分散型光引发剂为油溶性,需借助乳化剂和少量单体才能分散到水性光固化体系中。它们存在相容性问题,影响成膜性能和引发效率。为了克服这一问题,人们在油溶性光引发剂结构中引入阴、阳离子基团或亲水性的非离子基团,开发研究出水溶型光引发剂。
若只由磺化、羧基化或季铵化增强引发剂的水溶性,直接相连或是以一个亚甲基与苯环相连,均会不可避免地降低分子的活性,结果使光引发剂失效。经过探索发现通过氧基—O—和几个亚甲基一(CH2)n一与苯环相隔离,以保持母体的光引发剂性能不变,从而保持了分子的活性。用于水性光固化体系所用的光引发剂有以下几种。①聚硅烷衍生物,这类光引发剂的一个重要特点是抗氧能力强,但其水溶性并不理想,通常以胶体粒子分散于水中。②酰基膦酸盐类,该类光引发剂,引发效率高,热稳定性好,但光稳定性太差,且易受亲核物质进攻而分解。苯环的酰基邻位上导入甲基,增大了酰基的位阻,改善了其稳定性。③金属配合物,水溶性无机盐作为光聚合引发剂的研究早有报道,例如Vn+、Fe2+、Fe3+、Ag+、Cr2+、Ti3+等金属离子的盐类,但其引发活性较低。后来又研究了一些水溶性金属配合物,如[Co(NH3)5X]n+1等,它们光照受激后,配合物均裂产生自由基,可引发聚合,但般要与叔胺类促进剂一起使用,才可有效引发聚合。④硫杂蒽酮衍生物类,这类光引发剂必须在叔胺类化合物作促进剂时才能发生引发,并可防止氧抑制的效应它在近紫外光区的最大吸收波长在380~420nm,且吸收强、峰形宽、夺氢能力强,因此是一种效率较高的光引发剂。⑤二苯甲酮系列,这是近年来研究得最多的水性光引|发剂,主要有阴离子型、阳离子型及非离子型等。⑥羟基苯基酮衍生物,a-羟基苯基酮是一大类很有效的油溶性光引发剂。其中具有代表性的是2-羟基-2-甲基-1-苯丙酮,商品名是 Vanocur1173,应用广泛。由它衍生出的水溶性光引发剂是在苯环对位上引入离子性基团或其它极性基团,它在水溶液中能非常有效地引发聚合。常用的助剂有流平剂、消泡剂、阻聚剂、稳定剂、颜料、填料等。使用助剂时,应考虑它对其它组分的影响。
