紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料研究进展

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1、化学推进剂与高分子材料2014年第12卷第3期ChemicalPropellants&PolymericMaterials·1··专论与综述·紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料研究进展1,21鲍利红，吕宗月(1.北京服装学院材料科学与工程学院，北京100029；2.北京市服装材料研发与评价重点实验室，北京100029）摘要：从紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯（UV–PUA）涂料的固化原理着手，重点介绍了这种涂料近年来的一些发展状况。综述了几种新型紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料——水分散型、双重固化型和改性型的研究进展，改性型包括有

2、机硅/有机氟改性、纳米改性和超支化聚合改性等。对未来紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料的研发方向提出了几点建议。关键词：紫外光固化；聚氨酯–丙烯酸酯；涂料中图分类号：TQ323.8文献标识码：A文章编号：1672–2191(2014)03–0001–04紫外光（UV）固化涂料自20世纪60年代初由成活性中心，活性中心与树脂中不饱和双键作用，德国拜耳公司开发以来，因其固化速度快、成膜使双键打开，发生连锁聚合反应，从而相互交联性能好、不用或少用溶剂等优点，被广泛应用于成膜。固化过程示意图如图1所示。纸张、木器、金属、塑料等工业领

3、域。我国对于紫外光固化涂料的研究始于20世纪70年代初，光源近年来随着人们环境保护意识的增强，对此类产品的需求也越来越大。聚氨酯–丙烯酸酯（PUA）兼具聚氨酯和丙烯酸酯两类材料的特性，是一种综合性能优良的高分[1]子材料。20世纪60年代末美国率先研制出以丙烯酸酯为固化体系的二代光固化涂料，随后开固化前发了光固化聚氨酯–丙烯酸酯感光树脂。20世纪90年代这类光固化树脂得到高速发展，并逐渐由固化后活性稀释剂型向水分散型发展，同时出现了高固图1UV固化PUA涂料固化成膜示意图含量、双重固化、粉末型、多功能改良型等新型Fig.

4、1Diagrammaticsketchforcuringfilm-formingUV固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料。ofUV-curablePUAcoatings1紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料组成和固2新型紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料化原理2.1水分散型UV固化PUA涂料紫外光固化聚氨酯–丙烯酸酯涂料由不饱和传统的UV固化涂料通常使用丙烯酸酯类、树脂（通常由端基为—NCO的聚氨酯低聚物与羟缩水甘油类和多羟基聚酯或聚醚作为活性稀释剂。基丙烯酸酯反应得到）、活性稀释剂、光引发剂及它们具有调节黏度、加快固化速度、提高成膜性其他特

5、殊助剂组成。近几年随着水性涂料的发展，能等作用，但是这些活性稀释单体可能会对环境活性稀释剂已经少用或不用。其固化过程实际上及人体健康造成危害，此外在反应过程中难以完是聚合交联过程，当紫外光源照射到光固化PUA全反应，固化后残留的单体会影响固化产品的卫涂料上后，光引发剂首先吸收能量而被激活，形生安全性能，这就促进了UV固化涂料向水分散收稿日期:2014–01–20基金项目:国家自然科学基金青年基金(21304004)作者简介:鲍利红(1978–)，女，博士，副教授，从事功能高分子材料的研发。电子信箱:blh332@163.

6、com化学推进剂与高分子材料·2·ChemicalPropellants&PolymericMaterials2014年第12卷第3期型发展。的低聚物。所得涂膜具有优异的表面光泽、硬度、水分散型UV固化PUA涂料是以水为溶剂的附着力及柔韧性，突出的耐黄变等特点。[7]新型环保涂料，对环境无污染，近年来随着环保吕健汶等制备了硅氧烷改性聚氨酯–丙烯意识的增强，得到了迅猛发展。酸酯超支化低聚物，然后将其同活性稀释剂、助[2]XuJicheng等制备了丙烯酸羟乙酯封端的剂、光引发剂和一定的溶剂混合作为涂料。这种含水性聚氨酯–丙烯

7、酸酯乳液WPUA，然后将其与有Si–PUA低聚物的涂料不但能实现紫外光–热双丙烯酸丁酯（BA）、二缩三丙二醇二丙烯酸酯（TP-固化，还可以进一步潮气固化，通过多重固化使GDA）和光引发剂Darocur1173混合作为UV固其涂膜硬度提高、附着力增强，并具有更佳的耐化涂料，研究了涂膜的各项性能。结果发现：涂水、耐化学试剂、耐磨擦能力。[8]膜的硬度和抗张强度随着m（BA）∶m（TPGDA）增ChristianDecker等制备了水性双重固化大而降低；DSC分析显示涂膜均具有很好的热性聚氨酯–丙烯酸酯低聚物，此低聚物链中引入

8、了可能；制备的UV–WPUA涂膜对金属材料具有优异进行双重固化的基团如羟基、羧基、封闭异氰酸的保护性。酯基和丙烯酸酯双键。由于异氰酸酯基在水分散[3]XuHeping等利用甲基丙烯酸羟乙酯液中被保护起来，所以室温下该单组分制剂可稳（HEMA）封端的水性聚氨酯–丙烯酸酯低聚物与定存在。若有光引发剂存在，并暴露在短波UV