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綠色輻射固化--具有可持續發展結構單元的UV/EB 光固化樹脂研究進展

2015-10-17 14:51:33| 次閱讀| 來源歐洲涂料雜志| 作者ECJ

摘要:雖然原油(一種有限資源)在涂料和油墨中的用量只占其總消耗量的一小部分,但是基于可持續資源的替代性樹脂結構單元的研發活動一直都沒有停止過。

用回收塑料作原材料

聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)以及聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)都屬于量大、可回收的熱塑性塑料。

僅在歐洲,2011年,回收的PET瓶子就達160萬噸,生產的PET切片材料為112萬噸。2011年,歐盟內39%回收的PET用于生產聚酯纖維,25%用于包裝(食品和非食品用途的預成型塑料盒)。還可用于其它新用途,如聚氨酯泡沫塑料和工程樹脂,制造電腦和汽車零部件。PET 廢棄物的化學回收是另一種替代途徑。PET糖酵解生成酯類低聚物,該酯類低聚物可作為進一步改性的主鏈。通常用乙二醇、二甘醇、丙二醇和二丙二醇對PET進行糖酵解。

用這些可再生/可回收結構單元,開發出了多種UV/ EB固化樹脂,具有令人關注的綜合性能。用于木器涂料的生物可再生/可回收結構單元

試驗中合成了含33%可回收/可再生物質(PEA2)的聚酯丙烯酸酯,并將其與不含有可回收/可再生物質 (PEA1)的聚酯參照物進行對比。用三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)對兩種聚酯丙烯酸酯進行稀釋,配方中使用4 wt %光引發劑BCPK。

樹脂性能

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兩種樹脂通過采用耐石墨劃擦性(指觸干表面)和丙酮雙向擦拭法測得的反應活性不相上下。如表1所示,PEA 2的帕索茲(帕索茲擺桿)硬度更高。如表2所示,PEA 2的耐磨性稍弱(通過Taber霧影試驗測得),但柔軟性更好(錐軸試驗),耐硬幣劃擦性與參照物PEA 1 相似。

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附著力和防沾污性見表3。由于生物基PEA 2含有可再生/可回收物質,附著力更好。

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對于木器涂料,加入填料后的流動性也很重要。用TPG-DA(三縮丙二醇雙丙烯酸酯)稀釋聚酯丙烯酸酯PEA 1和PEA 2,使得產品在25 °C時黏度達到± 2 000 mPa•s。在金屬板上將樹脂垂直流下,以測定其流動性。在1分鐘和5分鐘后,分別測流動距離(cm)。使用了填料(二氧化硅)的PEA 2的流動性非常好,而PEA 1幾乎沒有流動(見表4)。

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打磨性能對獲得較好的層間附著力很重要。在木器涂裝中,用PEA 2配制的封閉底漆比參照物產品打磨性更好,這是因為粉塵可從砂紙上更快地除去(在沙貝利(Sapelli,俗稱紅影木)木材上進行測試;用P 240砂紙打磨)。涂裝條件匯總見表5。

用于油墨的生物基聚酯丙烯酸酯研發了采用可再生原料制備的聚酯丙烯酸酯,具有中、低黏度,該產品不僅具有極佳的顏料潤濕性,而且與各類基材都有良好的附著力。因此,該產品非常適于各種油墨配方。有些產品具有良好的油墨-水平衡性,可用于平版印刷。這種平衡性是通過在同一主鏈上兼有親水和疏水官能團而實現的。

生物基聚酯丙烯酸酯為油墨提供了很好的顏料潤濕性。油墨的流動性也是優化油墨傳墨性的一個重要參數(特別是在柔印油墨中)。我們發現以生物基PEA 4 制備的柔印油墨的流動性要優于標準聚酯丙烯酸酯 PEA 3制備的柔印油墨的流動性。

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