水性UV涂料

水性UV涂料（精选六篇）

水性UV涂料 篇1

在涂料行业,VOC排量的限制越来越严格,同时客户和涂料生产工人的健康安全也成为了各个企业所要重点考虑的问题。因此,不但在涂料的使用终端,涂料的生产过程的环保性能也应纳入考虑之中。UV固化涂料在性能方面可以达到极好的耐化学腐蚀性、满意的柔顺性等优异的性能,但其粘度过大和活性稀释剂的刺激性和毒性问题使得其在环保方面的优势有所削弱。现有的水性涂料虽然在环保方面比较出色,但是使用性能较差,特别是在外观和硬度等方面急需改进。因此结合二者长处的水性UV涂料的研究成为目前涂料行业的热门研究领域。

相对于传统UV固化涂料,水性UV涂料具有明显的优势,主要表现在以下几个方面[1~5]:(1)水是最廉价安全的稀释剂,可用水和增稠剂方便地调节和控制流变性,使得涂料可用于各种涂装方式,如辊涂、淋涂和喷涂等;(2)避免了有机活性稀释剂的使用,解决VOC及施工毒性的问题,保护了工程人员;(3)避免因活性稀释剂引起的固化收缩,可用于非吸收性表面,如塑料的涂布;(4)不燃烧,安全;(5)设备易清洗。

1 水性UV涂料的发展历程

水性UV涂料是由水性的低聚物、光引发剂、助剂和水组成的。就乳化方式来说,水性UV的发展经过了三个阶段:

(1)第一代外乳化产品。外加表面活性剂(乳化剂)和高剪切力可以弥补传统UV固化树脂的水分散性。

(2)第二代非离子型自乳化稳定产品。为了避免使用外加表面乳化剂,聚合物中引入了聚乙二醇等亲水结构。但是由于聚合物骨架上有亲水性结构,与传统UV固化树脂相比,这类产品表现出很低的耐化学药品性和耐水性。

(3)第三代离子型自乳化稳定产品。自乳化体系可以通过在聚合物骨架上引入阴离子或阳离子基团来实现,在与相反离子中和后赋予整个聚合物水溶性。这类产品具有很好的乳化性能,同时具有很好的剪切稳定性。

2 国内外水性低聚物的研究进展

2.1 聚氨酯丙烯酸酯

2.1.1 自乳化阴离子型PUA

(1)羧酸型自乳化PUA

采用DMPA作为二醇组分之一与二异氰酸酯反应生成半封闭体,再用HEMA等活性单体封端,最后用胺或氨水中和即可。这是最常用的方法,得到的树脂具有较好的自乳化性能[6~9]。国内采用此方法的也较多。如周小群[10]以聚醚二元醇、甲苯二异氰酸酯、羟乙基丙烯酸酯和二羟甲基丙酸等为原料,采用分步法合成了自乳化型水性光敏PUA。安徽大学的沈效峰等[11]以TDI(80P20)、聚醚多元醇、二元醇扩链剂、DMPA、HEA等原料,合成了一种紫外光固化水性PUA乳液。

(2)磺酸型自乳化PUA

磺酸型PUA的报道不多,Garratt等[12]以带磺酸钠基团的聚酯二元醇与二异氰酸酯和单羟基丙烯酸酯反应得到PUA。磺酸盐的强离子特性使合成的PUA很容易分散于水中,而不需挥发性胺类中和剂和有机共溶剂。

2.1.2 自乳化阳离子型PUA

阳离子型PUA可选择的离子化基团范围较窄,一般在主链中引入叔胺基团,然后季胺盐化,从而达到聚氨酯丙烯酸可在水中稳定分散甚至水溶的目的。这方面的工作较少,Kim等[13,14]以IPDI、PTMG、N-甲基二乙醇胺和HEMA为原料合成了一种紫外光交联型阳离子水性PUA。

2.1.3 自乳化非离子型PUA

非离子型一般以PEG为亲水基团。Meixner等[15]报道一种自乳化非离子型聚氨酯丙烯酸酯,可以用于木器涂料。Kim等[16~20]对聚乙二醇(PEG)改性聚氨酯丙烯酸酯(PMUA)自乳化体系进行了详细的研究。

2.2 不饱和聚酯

不饱和聚酯是通过传统的多元醇和多元酸缩聚反应得到的。为了达到一定的亲水性,必须利用带有亲水基团或链段的单体参与反应。目前使用较多的有聚乙二醇和苯四酸等[21]。

Dvorchak等人[22]报道了一种以烯丙基醚为UV固化基团的非离子型自乳化不饱和聚酯。该树脂加水进行乳化后,其涂层经过预干后可采用光引发剂Darcour1173等进行UV固化,可用于清漆及颜料体系。Lewarchik等人[23]采用新戊二醇、环己烷二甲醇和邻苯二甲酸酐及DMPA等反应,制备了水性不饱和光敏聚酯。总体上来说,UV固化水性不饱和聚酯涂料的固化速度慢,综合性能也不及其它水性UV涂料,所以较多地应用于中低档次的涂饰中。

2.3 聚丙烯酸酯

UV固化水性聚丙烯酸酯体系相比于PUA体系,具有价廉、易制备、光泽度高等优点。多数用HEMA或丙烯酸缩水甘油酯和其它丙烯酸酯单体共聚,引入羟基或者环氧基团,以便最后引入丙烯酰基[24,25]。

Wood[26]研究了几种分别含有丙烯酰基、甲基丙烯酰基或烯丙基等侧基的聚丙烯酸酯体系的光固化速率。研究表明,固化速率的由大到小分别为烯丙基、甲基丙烯酰基、丙烯酰基。Schlarb等[27]指出,共聚物中丙烯酸的不均匀分布更加有利,甚至可以用含丙烯酸较多的共聚物作为一种无皂乳化剂使用。杨小毛等[28]以丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸及HEMA合成了具有羟基和所及侧基的丙烯酸共聚物,再用HEMA半封闭的TDI和上述共聚物进行接枝改性,经胺中和后水性化,可得到较为稳定的自乳化光敏性乳液。

2.4 聚酯丙烯酸酯

聚酯丙烯酸酯是由端羟基聚酯与丙烯酸酯化或由端羧基聚酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应而得。

Loutz等[29]报道了以不同多元醇和多元酸合成的聚酯丙烯酸酯。其研究结果表明,要获得好的水溶性,亲水基团含量需不低于6~7%,当分子量在640~3000左右,固化产物具有较好的耐溶剂性和耐水性,但是粘度对水的敏感性不强。Over beek等[30]指出,树脂分散于水中时控制粘度的助剂可用反应性稀释剂来替代。用这种方法可制备不含VOC地水分散体。

在国内,张洁等[31]先以季戊四醇、邻苯二甲酸酐和HEMA合成了聚酯丙烯酸酯,然后减压蒸除甲苯,以二甲基乙醇胺、TEA为中和剂,加水稀释,可以得到聚酯丙烯酸酯水性UV乳液,其固含80%,具有长期的储存稳定性。

2.5 环氧丙烯酸酯

在国内,刑宏龙等[32]以双酚A环氧树脂、环氧大豆油、丙烯酸和马来酸酐合成了具有羧基的环氧丙烯酸酯低聚物,经胺中和后,可得自乳化水性UV树脂。白湘云等[33]则采用环氧丙烯酸树脂与偏苯三酸酐合成了不同羧基含量的水溶性UV树脂。唐熏等[34]利用环氧丙烯酸酯和顺酐反应,合成了水性环氧丙烯酸酯。

3 水性UV涂料研究难点

水性UV涂料与一般水性涂料一样,存在以下一些难题[35]:(1)水的高气化热(40.6k J/mol),使得预干燥不仅消耗能量而且费时,对于铁质基材还有瞬时锈蚀问题存在;(2)水的高表面张力,带来对基材和颜料的浸润性差,容易引起涂布不均匀的问题;(3)体系的稳定性较差,乳液长时间存放容易沉淀,且对p H值比较敏感;(4)基于运输和储存的要求,需要在体系中加入防冻剂、防腐剂等,使得配方变得复杂。以上问题需要在合成方法和工艺上寻求突破,例如改变干燥方法、采用多重固化工艺等等手段来解决。

4 结语

水性UV漆由于其生态和毒性原因(喷涂漆无溶剂,没有皮肤和眼睛刺激性)在涂料工业领域有很好的应用前景。从技术角度来看,通过与水性丙烯酸酯、聚氨酯或醇酸树脂的结合可以得到与基材良好的粘接性、易消光、柔顺性等优点。就应用来说,UV固化水性涂料可用作家具木器漆、塑料清漆、罩印清漆、光聚合物印刷版、丝网印刷油墨、凹版及平板印刷油墨等。从社会效益和经济效益上看,随着今后人们环保意识的增强和国家对环境的重视,绿色环保将成为将来化工行业的主要发展方向之一,而水性涂料等一些列环保型产品将逐渐被人们所接受,而水性UV涂料在这一方面具有无与伦比的优势。因此,水性UV涂料的研究发展,将是未来涂料发展的重要方向之一,具有广阔的前景。

摘要：水性涂料结合UV光固化技术是一个较新的技术领域。与传统的油性UV光固化涂料相比,水性UV涂料具有更加环保、安全、对基材漆膜附着力好及其粘度低等优点。因此,水性UV在涂料工业领域有着很好的应用前景。本文对水性UV涂料的发展历史及发展动向作了详细的介绍。

uv涂料的选购技巧及注意事项 篇2

使用中应注意因100%固体份导致的施工困难，视线性固化的问题，附着力的问题，涂料与底材匹配问题。而且需要广泛范围的化学，小心毒性对皮肤的刺激性，日常使用中应注意远离火源。在施工范围内，不宜吸烟。施工时注意空气流通，并配戴保护面罩。如沾染皮肤，应立即用清水或已稀释的硼酸冲洗至少10分钟，并请医生治疗。贮存于阴凉干爽的地方。

uv涂料的施工工艺

uv涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度，连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。施工工艺，uv腻子漆，uv固化腻子用于表面平滑度较差的木材，漆作用是填充底材小孔及微细缺陷，密封底材表面，使随后涂装的装饰性涂料不会被吸入而引起的不平整。uv腻子漆固化速度快、加工物件表面干爽、可降低砂磨操作的次数，提高了产品的竞争力。uv底漆，uv底漆用于较为光滑平整的木材表面。涂装工艺主要包括刷涂、喷涂或淋涂等几种法。

新型喷墨印刷水性UV油墨 篇3

市场上现有的喷墨墨水按载体的不同，主要分为水性、溶剂型、热熔型、能量固化型几种。水性喷墨墨水以水为载体，具有墨色稳定、着色力强、色彩饱和度高，对喷墨头和耗材损害小、对人体及环境均无污染的优点，但是干燥速度慢，印品光泽度差；溶剂型喷墨墨水易挥发，对环境造成污染；热熔型喷墨墨水目前主要应用于纸板包装领域，有一定的局限性；能量固化型喷墨墨水没有挥发性有机物质、低耗能、快速固化，为喷墨装置带来的最大优势是不会喷头固化，但是能量固化型喷墨墨水的柔韧性、黏结性较逊色于传统墨水。水性UV喷墨墨水结合上述水性喷墨墨水和能量固化型喷墨墨水的全部优点，是喷墨墨水的新秀及应用趋势，因此，研发高质量的水性UV喷墨墨水具有重要的应用价值。

目前，喷墨印刷水性UV墨水仍处在研究阶段，我国还没有开发出性能优良的喷墨印刷水性UV墨水。国外的公司和学者已取得用于研发阶段的研究成果，但是进口的墨水价格昂贵，阻碍我国喷墨印刷行业及相关行业的发展。长期以来，喷墨墨水都是和打印设备配套使用，大多数设备生产厂家要求生产商在打印时使用原装墨水，这也是造成我国喷墨墨水研究进展缓慢的原因。

基本组成

该专利制备的一种喷墨印刷水性UV油墨，按重量百分比由以下组分组成：60%～80%的基料树脂，0.3%～6%的光引发剂，6%～20%的色料，7%～19%的助剂，2%～8%的稀释剂，以上各组分的重量百分比总和为100%。其中：基料树脂为可UV固化的水性聚氨酯和聚乙烯醇混合乳液；助剂为消泡剂、表面活性剂、光稳定剂、流平剂和光增感剂；稀释剂为去离子水和乙醇按质量比为3∶2的混合物。助剂中，各组分占喷墨印刷水性UV油墨总质量的百分比为消泡剂0.1%～1%、表面活性剂0.1%～5%、光稳定剂1%～8%、流平剂0.05%～1%和光增感剂0.2%～4%。消泡剂为矿物油及硬脂酸酯混合物或疏水改性有机硅及矿物油为主要成分的消泡剂；表面活性剂为烷基羧酸盐、醇磺酸酯盐或烷基磺酸盐中的任意一种；光稳定剂为2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮或双（1，2，2，6，6-五甲基-4-哌啶）癸二酸酯中的任意一种；流平剂为磷酸酯改性丙烯酸树脂或改性聚硅氧烷；光增感剂为三乙醇胺或N-N-二甲氨基苯甲酸酯。色料为直接染料、活性染料或颜料中的任意一种光引发剂为2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦、2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的任意一种，或是质量比为2∶1的2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦和2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮的混合物，或者是质量比为3∶1的2-甲基-1-（4-甲硫基苯基）-2-吗啉-1-丙酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的混合物。

制备方法

步骤1：制备聚乙烯醇溶液。按质量百分比分别称取去离子水90%～95%，聚乙烯醇5%～10%，边搅拌边将聚乙烯醇缓缓加入20℃～25℃冷水中使之充分溶胀、分散，并使挥发性物质逸出，然后升温到90℃～95℃加速搅拌，待聚乙烯醇完全溶解，保温2～2.5小时，得到质量分数为5%～10%的聚乙烯醇溶液。

步骤2：制备基料树脂。将聚丁二醇和二羟甲基丙酸加入反应器，在55℃～65℃下搅拌30～40分钟至二羟甲基丙酸溶解，在干燥氮气的保护下依次加入异佛尔酮二异氰酸酯，在75℃～85℃下反应2～2.5小时；加入三羟甲基丙烷使预聚物交联，在75℃～85℃反应3～3.5小时，制备得到聚氨酯聚合物；然后降温至40℃～50℃，缓慢加入丙酮和三乙胺，搅拌20～30分钟；接着加入去离子水，在40℃～50℃下高速搅拌使其乳化分解；最后加入乙二胺，搅拌30～40分钟，减压除去丙酮，得到水性聚氨酯乳液。

将水性聚氨酯乳液和步骤1制备得到的聚乙烯醇溶液搅拌混合30～60分钟，得到可UV固化的水性聚氨酯和聚乙烯醇混合乳液，即基料树脂。

步骤3：按质量百分比分别称取步骤2制得的基料树脂60%～80%，光引发剂0.3%～6%，色料6%～20%，助剂7%～19%，稀释剂2%～8%，以上各组分的质量百分比之和为100%；其中助剂为消泡剂、表面活性剂、光稳定剂、流平剂和光增感剂组成的混合物。

步骤4：将步骤3中称取的基料树脂加入反应容器中，控制温度为40℃～50℃，缓慢加入光引发剂并搅拌，直至完全溶解，即制得混合溶液。

步骤5：将步骤3中称取的色料和稀释剂充分混合后，加入步骤4制备得到的混合溶液中，搅拌均匀，然后加入助剂，充分混合搅拌，即得到喷墨印刷水性UV墨水。

特点及应用

1.本配方选择水性聚氨酯和聚乙烯醇树脂混合乳液为连结料，在柔韧性、成膜性、附着力和环保性等性能方面明显优势。

2.本配方的喷墨印刷水性UV油墨安全无污染、生产效率高、印刷质量优异、色饱和度、色强度明显优于普通油墨，设备易清洗，有利用环境保护。

水性UV涂料 篇4

1 材料与方法

1.1 原料

在当前实验中, 均使用分析纯试剂, 即未通过深入处理可直接使用的试剂。选用UVWC (PUA未改进剂。UVWC的红外光谱如以下图1所示:其波数=3343cm-1时, 则为N-H伸缩振动;波数=波数1724cm-1, 为羰基特征吸收峰, 而波数=1530cm-1, 则为酰胺Ⅱ带的N-H弯曲振动, 说明产物中具有大量的氨基甲酸酯键;波数=1670cm-1, 可出现C-C双键的特征吸收峰。此外, -CH的特征吸收峰处有2930cm-1和1462cm-1。同时也能够观察到位于1049cm-1、1120cm-1的C-O伸缩振动以及位于1256cm-1的N-C-O伸缩振动。

1.2 制备涂层

将基板进行预处理, 利用砂纸打磨, 并将油除掉, 涂底漆, 通过烘箱将其烘干。于UVWC中加入适量的碳酸钙, 尽量将Ca CO3/UVWC的质量比控制在1:300~1:6左右, 也就是将0.01~0.50g的碳酸钙加入3.00g UVWC中, 其比值>1:6, 这样碳酸钙不会分散, 若比值过小, 则难以充分发挥改善性能的作用。然后搅拌混合均匀, 并将其体系放入室温下进行1小时的超声。之后通过马达和压力喷射 (参照标准98PSI, Japan) , 沉积在100mm×100mm×5mm的木质基板上, 大约有60μm的涂层厚度;最后在UV固化机内, 把所得涂层实行辐射且固化成膜, 为了达到更好的效果, 则将UV灯盏数和干燥固化时间进行有效控制, 即干燥固化时间约为20~40分钟, UV灯盏数为1~3盏即可。

1.3 方法

根据GB/T1732-93, 涂层抗冲击强度可通过漆膜冲击力实验仪进行测量;而涂层附着力可依据GB/T1720-89且利用漆膜附着力实验仪进行测量;对于涂层硬度, 可通过GB6739-86涂膜硬度铅笔测定法进行测定;涂膜光泽度可由BGD512-60°型光泽度仪进行测试。此外, 在NEXUS-670光谱仪中进行测试傅里叶转变红外光谱 (FT-IR) 。样品200~1000nm波段的光谱性质可选用UV-3600型UVVis-NI R分光光度计进行表征。

此外, 在UVWC改性过程中, 存在多种影响因素, 即Ca CO3的量、UV灯盏数、干燥时间, 正交实验将上述三个因素进行进一步优化之后, 能够获得更好的涂层力学性能。各种不同因素对涂层力学性能产生一定的影响, 同时可以利用3因素2水平L4 (23) 正交试验给予验证。在具体正交实验过程中, 将Ca CO3/UVWC的质量比 (A) 控制在1:30~1:6;同时以20~40min为干燥时间 (B) ;1~3盏为UV灯盏数 (C) 。每个因素可设两个水平, 即因素A是1:30、1:6;因素B是20min、40min;因素C是3盏、1盏。

2 结果

2.1 正交试验结果

在正交试验过程中, 将三个因素对UVWC附着力产生的极差R值进行比较后, 可知其附着力没有受到UV灯盏数 (因素C) 的影响, 因此, 以节能角度而言, 则可选择1盏UV灯。而因素A及因素B对其附着力可产生影响。试验结果优化显示:1:6为Ca CO3/UVWC的质量比, 20min为干燥时间, 1盏为UV灯盏数。此外, 从表1中可看出, 样品1、2、4的UV固化水性木器涂层附着力均劣势于样品3, 详细数据如下表1所示:

2.2 独立试验结果

2.2.1 Ca CO3对UV固化水性木器涂层力学性能产生的影响

独立试验的主要目的是研究碳酸钙的关键作用。将UVWC干燥时间设置为20分钟, 采用1盏UV灯, 通过改变Ca CO3/UVWC的质量比来研究碳酸钙对UVWC力学性能的影响, 即0、1:300、1:60、1:30、1:15、1:10、1:6等变化。经试验发现, UVWC的硬度可受到Ca CO3/UVWC质量比的影响, 当Ca CO3/UVWC的质量比由0变化至1:10时, UVWC的硬度就由1H上升到3H。然而, 这时候, 未添加Ca CO3的涂层硬度相对添加Ca CO3的涂层硬度, 处于劣势。但是, 涂层硬度随着Ca CO3/UVWC的质量比增加而逐渐减少。此外, 如果大量使用碳酸钙, 则会使其粒子间发生团聚, 并且分布不均或粒径大, 从而导致其成为应力集中点, 使硬度降低。由此可知, 只有充分应用滑石粉, 才能够将UVWC硬度进行有效提高。当Ca CO3/UVWC的质量比在1:30~1:10之间时, 其硬度可达到最大, 即为3H。

附着力随着Ca CO3/UVWC的质量比不断增加而增加, 即从原来的2级增加至1级。当Ca CO3/UVWC的质量比增加到1:6时, 其附着力没有太大的变化, 这是因为涂层内聚力及机械连锁随着碳酸钙粒子数的增加而提高, 进而使附着力出现增加现象。为了全面了解和掌握涂层的疲劳行为, 则需要进行测试附着力, 同时深入研究涂层的耐冲击性能, 目的是考查涂层表面的动态加载能力。经过研究发现, 当Ca CO3/UVWC的质量比由0变化到1:30时, 冲击强度也从10 (kg·cm) 变为50 (kg·cm) 。将Ca CO3/UVWC的质量比继续增加, 则能够确保UVWC具有良好的抗冲击性能, 不仅如此, 也无涂层断裂, 这足以说明附着力的良好性, 为涂层具有较高抗冲击性提供有力保障。

2.2.2 Ca CO3对UV固化水性木器涂层光学性能影响

如图2所示:光泽度可受到Ca CO3/UVWC质量比的影响。UVWC的光泽度与Ca CO3/UVWC质量比之间呈反比的关系, 即Ca CO3/UVWC质量比增大, 则UVWC的光泽度就低。当Ca CO3/UVWC的质量比由0变化为1:6时, UVWC的光泽度就降低为3.3%。此外, Ca CO3在UV固化木器涂料中属于一种不溶物, 在Ca CO3/UVWC质量比逐渐增加的情况下, 碳酸钙极易聚集, 从而增加涂层表面的粗糙度, 将UV固化木器涂层的光泽度进行降低。据GB/T3324—2008《木家具通用技术标准》, 当亚光的光泽度值小于35%时, 则为亚光光泽度。然而, 根据图3所示:UV固化木器涂层在Ca CO3/UVWC的质量比>1:30时, 具有亚光光泽度。

Ca CO3改性后UVWC的UV-Vis光谱如图3所示。在固化中, 涂层吸收一定量的紫外光, 即约200~360nm左右, 说明Ca CO3改性UVWC之后, 其所得涂层依然是通过吸收紫外光而固化的。

以Ca CO3为改性剂, 从而制备出良好的UVWC, 即光泽度低、力学性能较佳。在很大程度上, Ca CO3/UVWC的质量比可直接决定UVWC的力学性能及光泽度。当Ca CO3/UVWC的质量比为1:30~1:10的时候, 其有20min的干燥时间, 1盏中压UV灯, 3H的硬度, 50 (kg·cm) 的冲击强度, 1级的附着力。当Ca CO3/UVWC的质量比大于1:30时, 则其光泽度小于35%, 即属于亚光的光泽度。当Ca CO3/UVWC质量比于1:30~1:10之间时, 则UV固化木器涂层的力学性能及亚光光泽度相对比较好, 由此可见, UV固化木器涂层在工业中具有广泛的应用前景。

结语

综上所述, UV固化水性涂料作为一种新的木器涂料, 还未得到广泛的应用。为了进一步的了解有关方面的知识, 本文就UV固化水性木器涂料的性能以影响因素进行了分析, 并结合一系列具体的试验研究, 所得结果对推动UV固化水性木器涂料的使用提供了有力的帮助, 相信UV固化水性木器涂料在不久将会得到广泛的应用。

摘要：木器涂料是用于木器制品表面的起装饰与保护作用的涂料。本文就UV固化水性木器涂料的性能以影响因素进行了分析, 通过结合一系列具体的试验研究, 详细介绍了试验研究所使用的材料和方法, 对所得的结果作了系统深入的分析, 并概述了最后的结论, 以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。

关键词：UV,水性木器涂料,性能,影响因素

参考文献

[1]陈建华.新型UV固化木器涂料的合成及性能研究[J].化工时刊, 2011 (04) .

N公司水性UV研发项目的风险识别 篇5

1 N公司水性UV涂料项目概述

1.1 N公司水性UV涂料项目介绍

随着环保意识的越来越深, 水性涂料已越来越受到重视, 但传统的水性漆与油性相比存在着, 干燥时间受气候影响较大, 漆膜性能较差等特点, 目前N公司“3+7刷新生活”项目进展非常顺利, 越来越多的家庭享受了N公司的刷新服务, 使家庭面貌焕然一新, 但目前公司的刷新产品只有墙面配套产品, 产品比较单一, 当家庭墙面翻新以后, 存在着地板依旧无法翻新的情况, 使整个环境看起来不协调, 如果使用传统的油性涂料会产生高VOC, 高刺激性气味, 严重影响着居民的身体健康, 因此为了配合公司刷新生活战略, 适应家庭重涂地板翻新, 需开发出一种环保型, 高性能的涂料, 在这样的环境下, 水性UV涂料的研发显得尤为重要。但目前在中国市场没有水性UV涂料用于家庭装修, 仅在欧洲有成功的案例, 但欧洲居民的生活习惯, 施工习惯以及气候均与国内存在着巨大的差异, 因此N公司水性UV涂料作为新技术从欧洲引入中国, 在中国是一个全新的项目, 在技术, 市场, 施工等方面均存在着巨大的挑战, 因此对该项目的风险管理显的尤为重要。

1.2 水性UV涂料研发项目特点:

1.2.1 属于小型研发类项目, 受影响的主要是质量和时间, 对成本影响比较少。

1.2.2 属于国内新技术, 有相似的经验可以借鉴和参考, 但技术上的不确定性比较多。

1.2.3 注重实际经验及突破性技术相结合。

2 N公司水性UV项目风险识别方法和工具

化工研发项目不但具有高风险性, 而且其风险具有高度的隐蔽性, 该特性使风险管理和风险识别更加困难。在绝大多数情况下, 我么只能看到风险已经发生造成的后果, 而无法预知风险的本质。项目管理者往往被风险的表象所迷惑, 无法对风险进行深入理解和有效管理。为了深入理解风险的本质, 需要进行风险识别[2]。

风险识别的方法和工具很多, 包括常用的SWOT分析法, WBS工作分解法, 历史数据法, 故障树分析法, 情景分析法, 头脑风暴法, 德菲尔法, 流程图法, 核对图法等[3]。

通过对很多风险识别方法和工具的总和比较, 筛选出适合N公司水性UV研发项目的风险管理识别方法。

2.1 研发项目风险识别方法的比较

基于N公司水性UV的项目特点, 我们对水性UV研发项目的风险识别方法进行了分析比较。 (如表1)

2.2 水性UV项目研发风险识别方法分析

■-----很适合○----比较合适▲-----不适合

根据上图表分析可得出适合水性UV研发项目风险识别的方法为头脑风暴法、工作分解法, 和历史数据法。

3 N公司水性UV研发项目风险识别过程

3.1 头脑风暴法识别研发项目风险情况:

通过各技术人员的集思广益及热情的讨论, 识别出了N公司水性UV涂料研发项目中主要存在着的风险, 并把这些风险整理为技术风险, 市场风险, 进度风险, 费用风险, 管理风险和政策风险这几类风险。

表3为技术风险识别的部分示例。

3.2 利用WBS结构分解法识别风险

根据以上WBS分解研发过程, 我们可以分别识别在设计阶段, 开发阶段, 验证阶段, 生产阶段和上市阶段发生的风险。 (如图1)

下表为设计阶段风险识别的部分示例:

3.3 收集历史数据, 项目失败原因及风险数据收集

总结N公司10年来共计30个项目研发失败的原因, 从中找出引起项目失败的风险, 并对这些风险加以归类成技术风险, 市场风险, 进度风险, 费用风险, 管理风险和政策风险这几类。

4 N公司水性UV研发项目风险识别的结果

总结以上3个方法识别出的风险, 我们可以得到在N公司水性UV研发项目中可能产生的风险如下:

4.1 技术风险

—设计的技术风险:目标的设定

—试验的技术风险:原材料之间未知反应, 产品的加速试验, 产品的储存, 实验参数设定

—工艺的技术风险:工艺无法生产化

—原料的技术风险:原材料不稳定, 原材料断货无替代品

—设备的技术风险:仪器检测的精确性, 设备的可操作性

—施工的技术风险:施工人员习惯的影响, 施工环境的影响

—质量的技术风险:质量把控指标的合理性

—政策的技术风险:执行标准的变更

—市场的技术风险:竞品的变化及客户需求的变化

—管理的技术风险:公司流程的复杂, 人员离职, 调岗, 胜任能力的不足

4.2 市场风险

——竞品变化的市场风险:竞品更新换代

——政策变化的市场风险:新的执行标准出台

——替代品出现的市场风险:新技术、新产品出现

4.3 进度风险

——原料的进度风险:进口原材料供货周期长

——技术的进度风险:技术瓶颈导致进度延后

——管理的进度风险:人员离职, 调岗, 胜任能力不足

——市场的进度风险:市场目标发生变化

4.4 费用风险

——研发费用的风险:研发费用超过预算

——产品成本的费用风险:产品成本超过目标

——原材料波动涨价的风险:配方成本波动超标

4.5 管理风险

——人员离职, 调岗的管理风险:重新换人研发项目

——人员胜任能力的管理风险:操作误差, 效率低下

——部门间合作的管理风险:进度拖延, 相互题皮球

4.6政策风险

——国家标准的政策风险:标准变更

——环境保护的政策风险:新原材料产品的升级, 导致性能的下降

5 结语

长久以来, 对涂料研发项目乃至化工行业鲜有项目管理及项目风险管理的研究, 但随着竞争的激烈及产业的升级, 越来越多的化工研发项目需用到风险管理来提供研发成功率, 本文通过分析了N公司水性UV研发项目的特点以及比较不同的风险识别方法的应用情况, 找到了适合N公司水性UV研发项目的风险识别方法, 从而识别出了风险因素, 并对这些风险因素加以归类和总结, 形成了公司内的风险管理数据库的一部分。

参考文献

[1]韩永奇.2013年中国涂料发展趋[J].上海建材2013 (3) :42-44.

[2]王燕.化工新材料科研项目风险管理分析[D].上海:上海交通大学, 2008:17.

UV固化涂料研究进展 篇6

关键词：UV固化,涂料

随着世界环保法规的日益完善,环保要求的日益提高,传统的溶剂型涂料因为挥发性有机物(VOC,Volatile Organic Compound)的排放受到了极大的冲击,其市场份额正迅速缩小,而具有环保特性的紫外光固化涂料(UVCC,Ultraviolet Curable Coating)由于环保节能,涂层性能优,不需要高温、应用范围广泛,成为了广大涂料工作者的研究热点[1]。尤其随着UV固化涂料的商品化应用,UV固化涂料取得了迅速的发展,并保持12%~15%的年增长速度[2],成为涂料工业中的一支重要生力军。

本文综合国内外UV固化涂料的研究现状,对UV固化涂料组成、固化原理进行了叙述,并详细介绍了几种主要UV固化涂料的研究进展。

1 UV固化涂料的组成

光固化涂料由光敏树脂(低聚物)、活性稀释剂(单体)、光引发剂和各类添加剂(颜、填料、消泡剂等)组成。其中低聚物是UV固化涂料的基料树脂,作为骨架在整个体系中占有相当大的比例,对整个体系的性能,如硬度、柔韧性、附着力、光学性能、耐久性及耐老化性能等起着决定性作用。

2 UV固化原理

紫外光固化需要依靠光引发剂产生自由基或阳离子引发聚合,交联反应通过不饱和双键进行,在UV辐射下,液态UV材料中的光引发剂被激发,产生自由基或阳离子,引发材料中带不饱和双键的化合物(聚合物、预聚物和单体)发生聚合反应,交联成网状固化膜。UV自由基固化基本原理如图1所示[3]。

3 UV固化涂料分类

3.1 不饱和聚酯

不饱和聚酯(UPE,unsaturated polyester)是最早用于光固化材料的低聚物,1968年拜耳公司开发的第一代光固化材料就是不饱和聚酯与苯乙烯组成的光固化涂料,用于木器涂装。但是苯乙烯有较大的毒性、易挥发、易燃易爆,限制了它的使用。因此,有必要采用分子设计等手段对不饱和聚酯体系进行改性。陈建山[4]等采用熔融缩聚法制备了光敏不饱和聚酯树脂,研究表明,所制得的树脂具有较高的玻璃化温度(54 ℃),可满足紫外光固化粉末涂料的要求。滕菁[5]采用相转移法将丙烯酸双键引入聚酯分子的两端,也合成了具有光敏性的不饱和聚酯。通过研究固化膜的硬度、冲击强度及附着力等性能发现,合成的树脂同样满足光固化粉末涂料的要求。高青雨,李小红等[6,7]用环氧树脂与不饱和聚酯反应,形成UP-PEP-UP型嵌段共聚物,并加入活性单体,制成改性感光树脂。研究结果表明,改性后的感光不饱和聚酯树脂的耐碱性大大提高,表面硬度由2 H提高到4 H,固化体积收缩率由7%下降到0.8%,对底材的附着力明显增加,且热失重率降低了6.8%,扩展了它在许多方面的用途。此外,通过选用苯乙烯以外的合适的活性稀释剂,如丙烯酸酯类,也可以对不饱和聚酯体系进行改性[8]。

3.2 环氧丙烯酸酯

环氧丙烯酸酯(EA,epoxy acrylate)是目前应用最广泛、用量最大的光固化低聚物,它是由环氧树脂和(甲基)丙烯酸在催化剂作用下开环酯化制得。按结构类型不同,可分为双酚A环氧丙烯酸酯、酚醛EA、环氧化油丙烯酸酯和改性EA,其中以双酚A型环氧丙烯酸酯最为常用,用量也最大。但是该类树脂存在粘度高、光固化速度慢,力学性能差等缺点,很少单独用在光固化涂料中。因此国内外对EA的众多研究都集中在对其改性上面[9,10]。魏无际等[11]通过以一缩二乙二醇二缩水甘油醚(DGDE)与丙烯酸为原料,合成了紫外光固化环氧丙烯酸(ADGDE) 齐聚物。研究结果表明,ADGDE 颜色浅、黏度仅为双酚A型AEP的1/1000、光固化速度得到了很大提高。谢幕华等[12]在用环氧改性丙烯酸齐聚物配制的涂料中添加一定量双酚A 型环氧丙烯酸酯(EA)或添加一定量的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)提高了此涂料固化膜的硬度和耐磨性,改善了固化膜的表面状态。赖文忠等[13]以松节油为主要原料与顺酐、环氧氯丙烷及丙烯酸反应,合成一种新型萜烯马来酐(TMA)环氧丙烯酸酯。经添加光敏剂、活性稀释剂等构成一种新型紫外光固化光敏树脂。该树脂固化膜具有优良的耐水、耐油及耐化学酸蚀性能并且附着力强、光泽度好。田志高等[14]通过先对环氧树脂进行改性,降低其粘度,再用丙烯酸酯化制得低粘度环氧丙烯酸酯预聚体,以此预聚体配制的涂料固化后既有丙烯酸涂料透明度高、光泽丰满、附着力强等优点又耐一般酸碱和有机溶剂。夏泽斌等[15]采用自制的4-甲基丙烯酰氧β-丙氧甲酰胺基甲苯2-异氰酸酯中的异氰酸酯基与自制环氧丙烯酸双酯中羟基反应制得了改性树脂,该树脂柔韧性显著提高,且涂膜硬度大,光泽度高,附着力强。解一军[16]等开发了一种用半酯法合成环氧丙烯酸酯型光敏涂料的方法。该法首先使顺丁烯二酸轩与丙烯酸羟乙酯进行开环反应制得半酯化合物,然后使之和环氧树脂或环氧大豆油反应,制得光敏预聚物。以其配制的光固化涂料柔韧性提高。

3.3 聚氨酯丙烯酸酯

聚氨酯丙烯酸酯(PUA,polyurethane acrylate)是又一种重要的光固化低聚物,它是用二异氰酸酯、长链二醇和丙烯酸羟基酯经两步反应合成。由于原料有多种结构可选择,通过分子设计可以合成设定性能的低聚物,因此是目前研究较多的低聚物,广泛用在光固化涂料、油墨、胶粘剂中。PH.BARBEAU[17]等研究了不同硬段条件下合成的PUA的微相结构发现,以2,4-TDI硬段合成的PUA,分子间氢键度较大,而使得硬段与软段混合程度较大;而2,6-TDI型的PUA,由于2,6-TDI结构对称,使得硬段-硬段间的结合更加紧密,硬段-软段间的氢键度下降,两相具有较好的分离。B.K.KIM等[18]以不同的二异氰酸酯、不同的聚醚二元醇和丙烯酸羟基酯为原料,合成了可UV固化的PUA预聚物,并研究了硬段类型、软段类型、软段长度等因素下PUA固化膜的微观相行为。杨春海[19]等采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)制备了可光固化的聚氨酯丙烯酸酯聚体,研究了制备过程的条件,选择了活性稀释单体配制成涂膜固化,对其一些物理性能行了测试研究。陈一虹等[20]以2,4-甲苯二异氰酸酯、聚乙二醇、丙烯酸羟乙酯为原料合成了聚型聚氨酯丙烯酸酯,探讨了合成温度、溶剂含量、催化剂含量、聚醚二醇分子质量和单投料比对聚醚型聚氨酯丙烯酸酯的分子质量及固化膜性能的影响。

3.4 水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯

近年来,水性涂料的环保优势已经日益受到重视,而且其极易调节的低粘度使之适合于喷涂,已成为涂料发展的主要方向之一。在这种情况下,紫外光固化水性涂料应运而生,水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯的研究迅速成为国内外学者的研究热点。JIANWEN YANG等[21]以二异氰酸酯、聚乙二醇、二羟甲基丙酸和丙烯酸羟基酯为原料合成了UV固化水性涂料用的扩链型PUA离聚物,此扩链型PUA比传统PUA具有更好的光聚合活性。杨小毛[22]以丙烯酸丁酯、苯乙烯、丙烯酸及甲基丙烯酸-β-羟乙酯共聚合成了具有羟基和羧基侧基的丙烯酸共聚物,再用甲苯二异氰酸酯与甲基丙烯酸-β-羟乙酯的半加成物对上述丙烯酸树脂进行接枝改性,经胺中和后水性化,获得了稳定的自乳化光敏树脂水分散体系。李红强[23]采用分步加料法,以甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚乙二醇(PEG)、二羟甲基丙酸(DMPA)以及甲基丙烯酸β-羟乙酯(HEMA)为原料合成了光固化水性聚氨酯丙烯酸酯(PUA)预聚体。王浩[24]采用1H NMR (核磁共振) 分析了异氰酸酯基参与副反应的程度, 采用动态光散射技术分析了影响聚氨酯分散体粒径的因素, 进而研究了丙烯酸酯基含量对紫外光固化涂层性能的影响。唐薰[25]采用甲苯二异氰酸酯、双羟基化合物、二羟烷基羧酸和甲基丙烯酸羟乙酯合成了UV固化的水性阴离子型聚氨酯丙烯酸酯。

4 结 语