生物質(zhì)樹脂賦予輻射固化涂料和油墨高性能
生物質(zhì)原材料的范圍繼續(xù)擴(kuò)大
就更為可持續(xù)發(fā)展的原材料來說,植物油是使用最廣泛的生物材料,并且在醇酸樹脂和相關(guān)涂料中使用了幾十年。最新的研究重點是關(guān)注更多種類的植物油以及將這些原材料轉(zhuǎn)化為具有特定性能的更高官能度體系的化學(xué)方法。
同時,還探討了涂料應(yīng)用中蛋白質(zhì)和酶的使用情況。另一種生產(chǎn)可再生原材料的可行方法是植物糖(葡萄糖、果糖等)的發(fā)酵。目前,已經(jīng)研發(fā)出可直接替代現(xiàn)有石化化合物的生物質(zhì)原材料以及具有新型結(jié)構(gòu)和官能團(tuán)的可再生原材料。前者在價格上占優(yōu)勢,而對于后者來說,若具有性能優(yōu)勢,則能為傳統(tǒng)原油材料帶來更高溢價。
因為輻射固化具有很多優(yōu)勢,所以人們廣泛關(guān)注的是通過研發(fā)用于配制UV固化涂料、電子束固化涂料以及LED固化涂料的可再生原材料,以增強技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展能力。
Allnex公司承諾致力于研發(fā)可再生原材料,使配方設(shè)計師能在涂料市場上朝著可持續(xù)發(fā)展的道路前進(jìn)。最近,該公司發(fā)現(xiàn)了配制LED固化涂料所需的高性能生物質(zhì)樹脂替代品。
表1 新型生物基可UV/EB/LED固化樹脂的特性
表2 參照丙烯酸酯低聚物的說明
經(jīng)過大量的深入研究,已推出一種含60%可再生材料的新型低黏度、高活性的樹脂。在UV LED配方中適當(dāng)加入這種樹脂時,配制的涂料和油墨兼具優(yōu)異的硬度與柔韌度,且收縮率達(dá)到最低。
生物質(zhì)樹脂綜合了多種有價值的性能
新型樹脂(“Ebecryl 5849”)是一種低黏度聚酯二丙烯酸酯,在UV或EB輻射固化時活性很高。它是采用植物分子合成。新型生物質(zhì)樹脂的主要性能見表1。這種液態(tài)樹脂在25 °C時呈現(xiàn)牛頓型低黏度(≈ 7 mPa · s),無需添加任何稀釋劑,在使用和加工過程中具有很大優(yōu)勢。
在標(biāo)準(zhǔn)條件下制備純樹脂涂料涂膜,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和抗張強度都較高。這是在室溫條件下,呈脆性玻璃態(tài)涂料的特性。值得注意的是該樹脂反應(yīng)活性太高,而這通常也是生物質(zhì)體系的一大難題。
試驗過程總結(jié)
為完整性起見,下面給出了樣品制備和某些物理試驗的各項條件。測試了游離膜(厚度80 μm)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和抗張強度性能(表1)。涂膜制備方法如下: 采用5 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù)) 的HDMAP (2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙酮)作為光引發(fā)劑,在紫外線傳送帶上安裝120 W/cm的中壓汞燈,以20 m/min (6x)的帶速進(jìn)行固化。分析方法及條件見參考文獻(xiàn)[1]。
進(jìn)行差示掃描光熱測量試驗(表3),試驗條件如下:0.2 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))的 “Irgacure TPO-L”作為光引發(fā)劑(BASF提供),溫度 25 °C,測試儀器:,Mettler 823e差示掃描量熱儀,其上配置汞氙燈,作為紫外輻射源(Hamamatsu “Lightningcure LC8”, UVA的強度≈ 15 mW cm-2);樣品質(zhì)量:3~4 mg,在紫外線照射前或期間采用干燥氮氣吹掃:50 ml min-1;紫外線照射時間:4 min。
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