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紫外光(UV)固化树脂结构解析和性能阐述
发布时间:2015-06-06 09:11:21 点击浏览:
         为使得客户在初次接触“太亚(UV)科技”公司生产的UV固化树脂材料时有更加清晰的产品性能界定,从而有效的筛选出符合期望性能需求的材料,完成对各类紫外光固化涂层的设计,研发部门对我司销售的部分UV树脂做出了结构和性能的一般性解析。通过对比式描述来帮助客户快速了解产品的性能优势点,提供出综合性的涂层解决方案,更加便捷的建立起产品合作的桥梁。
         因篇幅较长,现将本文内容做以下归纳,以便您快速搜寻到所感兴趣的UV涂层解决方案。
一. 真空电镀的UV底涂
二. 延伸性UV固化弹性体
三. UV美甲光疗胶领域
四. 高强度UV弹性体(UV橡胶油研发型材料)
五. 特种环氧丙烯酸树脂
六. 韧性型PUA材料

七. 其他类部分产品


一.真空电镀的底涂树脂
     DAY-021、DAY-423和DAY-429DX是我司三款大分子型的2官PUA树脂。极性分子结构,是应用在真空电镀UV底涂中的高性价比产品。均为用于提高底涂上镀性和促进涂层丰满的大分子量树脂。前者DAY-021为纯脂肪结构,具有突出的上镀和柔软性,和大多数塑胶基材具有好的密着性。后者DAY-423和DAY-429DX为芳香类结构产品,降低了使用成本,提高了固化速度,同时成膜的延伸性能并未受到大的遮蔽,依然具有较高的延伸性能。它们在真空电镀UV底涂中的一般性用法和日本合成UV3000B类似,促进和镀层的结合性,提供与基材的附着性,类似市场上同类产品,产品在设计时突出较低的初始粘度性能,具有更容易调整的流平性。
     需要注意的是几款树脂的固化速度都相对比较慢,DAY-423和DAY-429DX目前主要应用在化妆品、酒瓶包装等领域,以降低成本为主要目的,它们的润湿性能会相对DAY-021差一点,若是出现润湿性差的情况下,可适当的加入少量低张力的单体来调整如:长兴公司EM2251类产品,它们具有较低的表面张力,从而能帮助涂层润湿能力的提高,DAY-021因为是脂肪类的PUA结构,它的润湿性会好于DAY-423和DAY-429DX,同时在对比与基材附着力的测试中,DAY-021的附着力会好于另外两支产品,但三者之间对镀层咬合的能力并没有较大的差距。另外在耐水煮的性能方面,三者的性能都属于中等,主要的原因是固化速度慢引起,在底涂适当的添加6官的脂肪PUA树脂对其耐水煮的性能有一定帮助。需要指出的是DAY-429DX具有更加大的分子量,它的初始粘度相对于DAY-423更高,同等使用量的前提下更容易获取遮盖力强的底涂,同时DAY-429DX成膜的延伸性最为优异,属于高弹性聚氨酯,在底涂中对韧性的帮助会更加明显,在做好协调搭配后可适用于软质基材的电镀底涂设计。
     我司耐水煮性能优异的上镀性底涂树脂可以选择DAY-020,这支产品是手机等高端3C产品电镀UV底涂中经常性使用的一款产品,主要的特点是固化速度快,和基材的附着力好,耐水煮性能优异,属于快速固化的上镀性树脂,但价格会高很多,导致使用成本上升。另外DAY-158是一支耐水煮性能突出的产品,在结构上属于己内酯改性的特种环氧,众所周知,己内酯结构具有优秀的耐热和耐老化性,此款产品保证了环氧结构的赋予的成膜特点,也极大的改善了它的柔韧性和耐热性,从而使得应用领域拓宽。之前大多用在3C产品的电镀底涂中,用于提升附着和耐水煮,同时对底涂的遮盖能力的提高有帮助。另外DAY-158大分子量的特点,在底涂中能有效的降低收缩,促进涂层和底材的附着力。目前它主要的应用领域在PC车灯的电镀UV底涂中,提供上镀性,其具有比2官上镀性聚氨酯更加优秀的耐热性,能够帮助UV底涂应对130℃耐热2个小时的测试。
     在大面积工件的电镀UV底涂的设计过程中,聚酯丙烯酸酯会被经常性用到,因其有着非常好基材润湿流平能力,能使得生产出的UV底涂具有优秀的流平外观,尤其是在面积大的工件上作用显得更加突出。同时聚酯产品和塑胶基材的附着力也相对比较好,大多的厂家把其设计成3-4官的结构,使得它的固化速度也会相对比较快,这样更能生产出固化需求能量比较低的底漆。在手机电镀的底涂中,固化能量大多在600mj以上,而化妆品盒方面的UV底涂更多的是低能量固化,如:200mj左右或以下的固化环境等,这样需要UV底漆具有快速固化的性能,同时具备优秀的上镀性,固然聚酯类产品在此类领域中被大量应用到。目前市场上聚酯类产品应用比较多的如:长兴6316等这类产品,他们大多提供的3-4官的聚酯产品,价格相对偏高。我司针对聚酯丙烯酸酯类产品在UV底涂中应用的方向,推出了DAY-431A的三官能度聚氨酯产品,它具有与聚酯类产品对等的良好的流平能力、快速固化及良好的上镀性能,能与2官上镀性聚氨酯搭配设计出流平优异的底涂产品,同时它的成膜韧性比较好,脆性相对聚酯要低很多,这样能使得底涂的脆性降低,更加有利于镀层的稳定。在特大面积的UV底涂配方设计取代中,如果是直接替换聚酯类产品,DAY-431A的流平性还是相对弱一些,在此同时可以适当在底涂中添加少量的低表面张力单体来进一步提高润湿性,从而促进流平。在与聚酯类产品的价格对比中,DAY-431A有更大的优势,固然从可以从性价比的角度出发推荐给客户使用。我们注意到,在华南市场的大部分电镀UV底漆中,仍大量应用到改性环氧类产品,DAY-431A在使用过程中具有更加突出的流平性和镀层稳定性,加之化妆品UV电镀的线体固化能量远低于手机等3C电镀品,在大量使用改性环氧树脂设计的化妆品电镀UV底涂的配方中,镀层的稳定性没有这种用纯PUA的设计体系好。


二.延伸性UV固化弹性体

      DAY-029C系列产品为高延伸性聚氨酯树脂,具有较高的断裂伸长率,适合对涂膜韧性及弹性要求高的涂层,如家具木皮UV层(腻子及底漆)、高冲压型UV临时保护涂层等。同时此类树脂属于长直链结构,固化过程的收缩率极低,对大部分塑胶基材具有好的附着能力,也可做为高粘结性的成膜物应用于UV胶黏剂的配方体系,需要指出的是,由于树脂双键密度相对较小,对成膜的干燥速度构成了一定影响,这个系列的产品在应用中需要有较高的固化能量,以保证成膜物性的完全释放。在出厂前,可根据客户的施工要求来添加不同配比的活性单体(建议主要以IBOA单体为主,IBOA的加入对树脂延伸性的施展具有一定的帮助性)。目前DAY-029C主要应用在金属层的临时保护涂层中,也就是碱褪性临时保护UV层等。也有应用在其他需要高延伸保护的UV涂层设计中,它的延伸率在我司的所有树脂中是最高的。其他两款型号为DAY-029G和DAY-029AE,前者是全树脂份产品,后者是含有15HEMA(日本三菱)的产品,同属于脂肪结构的高延伸性PUA材料,客户可以根据配方的需要进行筛选。在市场同类型产品中,以上几款材料具有更加高的性价比,能有效的帮助配方师在制取延伸性的UV涂层时控制成本。
在弹性木皮的弹性底中,我们在大力推荐DAY-429DX型号,它具有延伸性高,价格低的特点, DAY-429DX中不含有任何的单体和溶剂,是全组分树脂,同时为了适应家具行业的环保要求,它不含有机锡等任何重金属成分,非常适用在对成本压力大的弹性腻子和底涂中。为适应客户的施工性需要,公司也有用15HEMA(国产)稀释的产品,型号是:DAY-429E,和用15IBOA稀释的产品,型号是:DAY-429D。稀释后的树脂粘度就小了很多,便于客户施工。
特别需要推荐的是我司新推出的几款快速固化的高延伸性聚氨酯产品,型号分别是DAY-729和DAY-729G,前者属于芳香类结构,后者则是脂肪族类的产品。它们均属于快速固化的高延伸性聚氨酯材料,延续了传统型产品的高延伸性和低应用成本的特点,保持了树脂成膜后较高的断裂伸长率,并有效的提高低聚物活性自由基在光固化过程中抗氧阻聚的能力,从而使得树脂在成膜后有着优秀的表层固化和实干性能,从结构上化解了弹性UV固化低聚物存在的固化和物性平衡的矛盾,易化了UV配方师在高柔涂层设计过程中的难度。


三.美甲光疗胶用树脂

     DAY-025X和DAY-020是客户在美甲光疗胶领域中经常性应用的产品,前者可用于设计免洗封层和一步胶产品,后者则是一款与指甲附着力优秀的低官PUA树脂。DAY-025X具有优异的固化性能和成膜韧性,在传统的低官能度的聚氨酯丙烯酸酯类树脂中,绝大多数的产品都会因为双键密度的稀疏而导致交联速度非常缓慢,这样无法在美甲光疗胶这种低能量固化场合中应用。同时综合到美甲胶对韧性的要求,通过高官能度材料对交联速度的提高渠道无法进行,同时双键密度的局部提高会导致成膜时放热量的加剧,容易使客人在美甲时产生灼伤感,固然在大多情况下只能考虑低官能的固化材料来进行配方设计。DAY-025X树脂在具有低官快速固化性能的同时,能提供非常好的柔韧性和成膜光泽,使得工程师对封层或延长胶的设计更加容易进行,需要指出的是,此款材料分子的柔顺性使得树脂具有较低的粘度,能有效的提高涂布胶油时对气泡的破除。单一的聚氨酯分子材料,在成膜后的残留气味非常低。DAY-020因其优良的附着力,大多数的情况下被用来改善底胶或一步胶对指甲的附着性,但其固干燥较慢,需通过搭配方式完善固化性能,以保证附着力的完全释放。需要指出的是,以上两支产品均属于极低皮肤刺激性产品。


四.高强度UV弹性树脂(UV橡胶油研发型材料)

    DAY-0212和DAY-712同属于高强度的UV弹性体,弹性模量非常高。均具有快速固化和可延伸性的特点,成膜定型好,回弹缓慢,可剥性佳,同时具有较高的成膜丰满度和抗老化能力,DAY-0212更多的推荐可于UV型可剥蓝胶的主体树脂和高耐刮的UV涂层。DAY-712可做为UV橡胶油的研发树脂,提供延伸和自修复性能,同时需要指出的是,DAY-712与玻璃、陶瓷等无机基材上的附着力佳,且抗刮性优异,可以搭配对应的硅氧烷偶联剂完成玻璃及无机基材的UV保护涂层的研发。


五.特种改性环氧树脂

     DAY-158 是一款大分子型的特种环氧类UV树脂产品。优异的成膜韧性和突出的粘附性能是它的主要特点。环氧结构的材料都具有优异的耐化学品和耐热性能,但大多数用于UV固化的环氧类改性材料也都会存在脆性大柔性不足,耐候性不够及盖点率低等问题。主要原因是环氧类材料的分子量相对较小,在丙烯酸改性合成中,分子量控制不均匀或改性链段的不稳定性原因都有可能导致这样的性能弊端。在一般性的酸酐类改性环氧是可以获取相对好的柔顺性能,但接枝材料的缺陷无法有效的解决此类改性环氧的耐候性和附着性问题,同时更多的时候由于酸酐类改性环氧分子量分布宽等因素极易导致成膜后出现干膜回粘的问题发生,某些应用场合便不利于使用。DAY-158型的特种环氧为己内酯改性的大分子型环氧,具有比一般性改性环氧更加突出的耐候性能,在UV涂层的设计中能提供非常优异的耐水煮性能,单一大分子树脂提高了底涂的丰满性和遮盖力,在PVD底涂中应用使得镀层效果更加优异。同时此款树脂成膜非常柔软,和金属及塑胶基材的结合性优异,能够巩固PVD底涂的层间附着和底层附着的作用。


六.韧性型PUA树脂

     DAY-025和DAY-026是我司两款脂肪类二官PUA树脂。非常快速的固化速度和优异的成膜硬度是这类产品的共同特点。由于官能度和结构的限制,大多数低官能度的PUA型树脂的交联速度是比较慢的,这样可以获取更加柔软或具有弹性的成膜性能。但为了获取坚韧性的涂膜,更多的场合需要用到这类具有优异固化速率和成膜硬度的低官能度的PUA材料,因为它们具有与高官度材料有对等的成膜速度,但因为低官能结构的缘故使得成膜时的收缩率变得更小,这样能在有效的获取坚韧性涂膜的同时减少对附着力的影响。PUA结构的材料是具有软硬段结合的分子构造,从而能在涂膜中能提供优异的耐磨损性能,需要指出的是,DAY-025的耐碱性及耐化性非常好,可以提高涂层的耐盐雾性能,DAY-0210是在其基础上改性的产品,具有更加快的固化速度,同时耐化性和耐磨性比DAY-025会更加突出,但柔韧度相对稍弱一点。DAY-0211也是属于韧性非常好的2官聚氨酯,它目前主要推广在高耐冲压的UV涂层中使用。


七.其他树脂

     1.DAY-331 是我司一款应用在UV固化体系中的主体型氨基树脂,由于其具有优异的快速流平性能,可做为配方骨架型材料使用在各类对流平和过机黄变要求较高的UV涂层中。相对于其他氨基类改性丙烯酸酯,独特的低气味及低脆性也是此款树脂的应用点所在,同时具备氨基类材料固有的低黄变性特点。在市场应用的反馈过程中,大多数使用者在选择与之配伍的其他UV材料中更加趋向于脂肪类的PUA结构,这样可利用此款氨基树脂低价性的特点,在有效的控制配方材料成本的前提下实现快速流平低黄UV涂层的配方设计工作。
     2.DAY-391 是一款具有9个光固化官能度以上分子结构的特种氨基改性丙烯酸树脂,属于紫外光固化树脂市场中硬度和固化速度最为突出的氨基类材料。不同于常规的氨基改性丙烯酸酯的是,此款高官氨基树脂具有更加高的成膜硬度和更加低的固化能量需求,分子量的增大,也弥补了常规氨基丰满度和亮度不够的性能盲点,在市场中往往用于低价替换传统高官型UV树脂,充分利用其流平的特点获取更加突出的高硬涂层。在此类树脂的应用中,需要注意的是处理好高双键密度固化时引发的应力释放,调节配方对收缩应力释放的能力,防止漆膜脆性而导致的干膜稳定性。一般做为功能性添加的过程中,此类材料不会有太高的配方添加量。同时需要强调的是,这类高官树脂由于其较小的分子量和高密度双键分布等特点,特别适应用于UV哑光涂层,促进涂层整体的消光能力而提高干燥速度和硬度。
     3.DAY-100 是和金属层提供附着性的纯丙树脂,溶剂型产品。和铝材、不锈钢、镀锌板、马口铁等金属有非常好的粘附性,因本身固化慢的缺点,此款材料在大多数情况下是需要和高官能度或具有快速固化性能的UV材料一同使用,从而来提高整个涂层的硬度和耐磨性指标。需要指出的是,此款材料具有好的颜料润湿性和耐水煮性能,也可调制成市场上常见到的应用在金属领域的混拼性UV树脂使用,具体的调制配方可以参考产品的TDS资料,市场上大多数做电镀面或金属附着力方面的UV树脂都属于混合性的产品,这类产品在出厂前就已经将各方面的性能调整得比较均衡,如附着力、固化速度、硬度、耐磨等,都会比DAY-100有更加明显的优势,但DAY-100是一支纯的树脂,我们始终相信,纯的树脂具有更加灵活的使用性与更加好的相容性,它可以根据成本要求来搭配6官脂肪PUA或者是DAY-391这样的低成本硬度树脂,这样对成本控制更加轻松一点。在现在的化妆品面或者是其他低成本的面漆中,一般都建议用DAY-100这类产品,搭配DAY-391或其他硬度型材料来进行设计,用DAY-100提供附着力,DAY-391来提高速度和硬度,单体方面使用HEMA或IBOA等,也可以少量复配一点DPHA或6官脂肪PUA类更加提升物性。至于DAY-100与DAY-391这类树脂在配方中的具体搭配量,工程师可以根据自身情况灵活调整。若是对面涂有较高的耐水煮要求,可以用DAY-100搭配耐水煮性好的6官能度脂肪PUA来完成。
     4.DAY-431A是一类具有良好自流平能力的3-4官型PUA树脂,低分子量的聚氨酯丙烯酸树脂材料,相对于其他流平性树脂,具有快速流平的聚氨酯类UV材料能更多的提供其他成膜物性,如良好的韧性,好的附着力及溶剂释放性等,良好的抗油性等,会更加适用于具有需要被释放溶剂的大面积喷涂领域,或是对成膜自流平要求高的辊涂体系等。但需要提出的是,这个系列的3支产品同属于芳香结构的PUA树脂,不具备良好的过机黄变性。DAY-033是一支在DAY-431A的基础上改进了过机黄变性的一款流平树脂,属于脂肪类3官的聚氨酯材料,速度快,固化性好,推荐应用在大面积的耐黄变型UV层,如电动车,塑胶喷涂等,价格低的脂肪类PUA树脂。
     5.DAY-027 是一款耐候性及低黄变性的UV型脂肪类PUA树脂,同时也具有成膜柔软和高粘附性的特点。适用于低黄变或柔性UV涂层的配方设计,需要指出的是它的性价比在同类材料中非常明显。它目前主要应用在要求低黄变的涂层中,如PVC装饰大板中的使用等,它是一支聚酯型的低黄变2官聚氨酯,相对于DAY-024这种聚醚型的聚氨酯具有更加好的耐热性和成膜物性。DAY-024是一支低黄变的2官PUA树脂,成膜非常柔软,同时具有较低的粘度,可以做为耐黄变的聚氨酯应用在淋涂体系中,尤其是对淋涂亮光UV白,对淋涂体系的消泡性不构成影响。是我司中价格最低的耐黄变性脂肪类PUA树脂,也可以有限的帮助UV涂层降低成膜脆性,提高柔软度。
     6.DAY-522A/B  是全组分型纯丙烯酸树脂,低收缩和低黄变的特点应用在UV涂料配方中,解决UV涂层的附着力和耐候性等问题,主要应用的领域有硅酸钙板特殊附着力的解决等。纯丙烯酸树脂相对于其他结构的UV材料,成膜物性往往不足,需要搭配其他物性指标的材料来完整涂膜性能。
     7.DAY-18 是一款应用于UV固化的特种磷酸酯。具有单独成膜性能,且固化速度快。粘度小,和UV体系的混溶性非常好,同时添加量也非常小,即使在大量加入的情况下也不会影响涂膜的耐水煮性能和相溶性,反而能从巩固附着力的角度下提高了整个涂膜的耐水煮性。是促进UV涂膜与金属、无机底材、塑胶底材等领域的有效添加型促进材料。
    8.DAY-21是一支己内酯丙烯酸酯单体,用于UV固化涂料或UV树脂合成,低粘度,耐热,好的柔软性,低刺激性等特点,单体中含有一定量的羟基,对颜料润湿和附着力的促进都有较大帮助。










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