配制出恰当光泽的面漆

Guido Vanmeulder，Marie-Astrid Goes，Allnex

降低消光剂含量，就能制备出具有良好流变性、透明度、耐污渍和抗划伤性的面漆，可用于木器、弹性地板、塑料和纸质基材表面。一种新型消光填料可用于制备通用性强、稳定、易于配制的涂料体系。

近年来，哑光和超亚光面漆越来越受到高端电子产品、奢华包装、化妆品包装和家具等多个领域市场的青睐。为帮助工业产品制造商满足日益增长的市场需求，特开发一种新型UV/EB固化聚酯丙烯酸酯基料，仅需少量的消光剂就能配制出耐久性优异的哑光或超低哑光面漆，应用于木器、弹性地板、塑料和纸质基材。降低消光剂含量，可改善流变性、透明度、耐污渍性和抗划伤性。更重要的是，这种新型消光剂是一种不含单体的无溶剂产品，无需任何稀释剂便可达到优异性能，可用于清漆和色漆，目标用途是面漆和自修复涂料。

采用新基料配制的涂料也可使用全波段紫外光、发光二极管和电子束辐射进行固化。

低光泽涂料所需的消光填料

从化妆品包装到汽车、智能手机和快餐食品包装，消费者对哑光面漆的兴趣与日俱增。特别是年轻的消费者，对智能手机和平板电脑上的哑光面漆习以为常，也被具有相似外观的其他产品所吸引。例如，在汽车行业，哑光面漆首次出现在内饰件上，接着，定制服务商们开始提供全哑光外观。最近，多款豪华车辆使用了此类涂料，现在，大多数汽车制造商正在探索使用哑光面漆更广泛的可能性。消费品(电子产品、汽车等)行业、混凝土防护和印刷行业中使用的木材(包括家具、木地板、橱柜和结构件)、塑料和金属基材表面，对低光泽涂料的需求不断增加。

辐射固化涂料在许多此类应用领域

中，要比传统涂料具有更多的优点。除改善涂料性能(包括提高耐久性、抗刮伤性和耐污渍性以及透明性)外，辐射固化工艺能耗更低，产生的三废更少。同时，涂料固化快，含有极少或几乎不含挥发性有机化合物(VOC)和有害空气污染物(HAP)。

传统溶剂型和水性体系很容易配制成低光泽涂料，而100%固体分的UV固化涂料则难以进行消光。这种体系不含可挥发的溶剂或其他稀释剂，因此不能将消光剂带至表面，因此，通常需要至少两倍的消光剂用量。大量使用消光剂会大大影响涂料的流变性、外观及各种耐性。此外，为了获得超哑光(无光)体系，通常需要添加溶剂和单官能活性稀释剂。

因此，100%固体分的辐射固化树脂体系具有巨大的市场需求量，用这种树脂体系很容易配制成超低光泽涂料和低光泽涂料，不会降低涂料性能。为了满足上述需要，开发一种无溶剂的消光填料。在与少量消光剂同时使用时，该消光填料能配制出具有低光泽的100%固含量的辐射固化涂料，同时不会降低配方灵活性或涂料性能。

减少消光剂有助于提高涂料性能

这种新型消光填料以聚酯丙烯酸酯为基础，并充当润湿剂，将消光剂带至表面，使其发挥最佳的消光效果。仅需要少量的消光剂就可降低光泽，甚至可以在不降低涂料性能前提下形成超哑光的外观。

这种消光填料的物理性质见表1。 100%固体分的辐射固化基料不含溶剂，不含单体(活性稀释剂)，25°C时，黏度约为3 500 mPa·s，并呈现牛顿型特性。尽管外观是乳白色的(图1)，但是在完全固化后则是透明的。

消光填料的化学性质使其能够实现各种低光泽的效果，包括60°光泽小于5的超低(无光)光泽，并且不需要添加任何溶剂或单官能活性稀释剂。重要的是，获得的光泽比较稳定，不会随时间而提高。树脂也不会随时间而产生黄变，并形成稳定配方产品，消光剂不发生沉淀。

为满足涂料配方设计者更灵活，更自由地设计配方，最大限度降低库存和运输成本，设计了一种新型消光填料，可以作为掺混料广泛用于多种涂料体系(见图 2)：在紫外线的全波段范围内或在发光二极管和电子束辐射下固化的涂料及传统 UV。

> 含有许多其他100%固体分的辐射固化树脂体系的涂料，有助于配制适用于各种基材(包括木材、弹性地板、塑料和纸张)的低光泽面漆，性能达到预期要求;

> 采用常规消光剂配制的涂料;

> 各种干膜厚度(6～120 μm)的超低光和低光面漆 ;

> 哑光清漆和哑光色漆配方;

> 使用喷涂、淋涂或辊涂涂装的配方;

> 因为无需添加单体或溶剂，超低光和低光涂料能满足最严格的法规要求。

涂料配方中使用新型消光填料时，仅需要极少的消光剂就能达到与传统100%UV 固化涂料一样的低光泽。因为需要的消光剂较少，因此流变性、透明度、固化深度、耐污渍性和抗划伤性均能达到与高光泽涂料一样的水平。含新型基料的涂料具有更好的柔感性，专门用于木质基材的基料透明度高。同时，新型基料不会降低涂料的柔韧性和硬度。因此，这种消光填料特别适合用于面漆和自修复涂料中。

配制方便

在本文上面提到的所有涂料体系中，都可方便地使用这种新型基料。由于黏度低，很容易加入到到涂料配方中。同时，这种树脂体系可与100%固含量的辐射固化涂料中常用的聚合物和消光剂相容，是一种理想的参混料。

通过改变配方中的树脂体系，再添加新型消光填料，调整消光剂用量，涂料制造商就可以研发出适用于木材、纸张、塑料和制版印刷用的各种涂料，光泽可从超哑光到缎光。即使是未添加消光剂的配方，由于加入新型树脂体系后，性能也能得到很大改善。

结果表明，在配制100%辐射固化涂料时，这种新型消光填料不仅能提高配方效率，还能改善配方设计的灵活性。

经实践证明的性能

为了确认新型消光填料具有够增强消光效果的功能，特制备了适用于各种基材、具有低消光剂含量的参照涂料。并将其与配方相同，但传统树脂由新型基料替代的涂料性能进行了比较。

以下实例为专门用于木质和纸质基材的涂料。参照配方和新起试配方如表2所示。

光泽

首先，研究了不同厚度时新起试配方的光泽。将该涂料按干膜厚度(DFT) 6～120 μm涂覆到黑色Leneta纸上，采用两个 80 W Hg灯，以10 m/min的速度进行紫外固化。在干膜厚度为6 μm、4 μm、 80 μm和120 μm时，该涂料60°光泽分别为 5.1、4.4、4.0和3.2，这明确说明光泽变化非常有限，与涂膜厚度无关。

然后，分别将标准配方和新涂料配方按湿膜厚度25 μm涂覆到事前刷涂3道芳香族聚氨脂丙烯酸酯树脂进行封闭处理的木板上。使用两个80W Hg灯，以10 m/min 速度进行紫外光固化。沿着长度方向和横向，对每一块木板的光泽进行测量，结果如表3所示。

测量结果证实：新型消光填料无论在不同角度和不同方向上都大大降低木地板的光泽。事实上，在长度方向和横向上， 60°光泽均降低了3倍以上，达到无光。

透明度

接着，测定了参照配方和新起试配方的雾影值，以便评估新型消光填料对透明度的影响。每种涂料的湿膜厚度为30 μm，分别涂覆在玻璃板和Leneta纸上，使用一个80 W Hg灯，以7 m/min速度进行固化。使用XL-211 Hazegard雾影仪，测定每一种涂料在玻璃板上的雾影值，并测出每一种涂料在纸上的60°光泽，结果如表4所示。

在玻璃上采用消光填料配制的涂料的雾影值略高于标准面漆的雾影值(28/ 24)。当涂覆在Leneta纸上时，光泽降低了3倍(4/12)。此外，对于标准配方，通过添加20 pbw的单官能单体而达到相同光泽度时，其雾影值上升到36。显然，新型消光填料能够配制出超低光泽涂料，透明度与传统100%辐射固化系统(具有较高光泽)的透明度相似。

耐性

辐射固化涂料的耐污渍、抗划伤和耐磨性等性能已成为能否用于电子消费品和其他工业OEM应用领域的关键因素。任何新型消光填料在用于100%固体辐射固化涂料时，必须要能有效降低光泽，同时不影响耐性。

因此，对于参照配方和新起试配方的所有涂料，对其耐性进行18 h的点滴试验。将每一种涂料以25 μm的湿膜厚度涂覆到白色Leneta纸上，并且使用两个80 W Hg 灯，以10 m/min速度进行固化。如表5中所示，这两种涂料的耐性相同，但是，含消光填料的涂料无光泽，而参照涂料的光泽要高出3倍以上。

通用基料

采用这种新型消光填料，就能够配制出固体份100%的辐射固化涂料(超低光泽至低光泽)，同时保留其主要性能，如耐污渍性和透明度。

不含单体和无溶剂的100%固体分聚酯丙烯酸酯树脂无需任何特殊处理，储存稳定，在用于各种底材的配方中可十分容易地替换传统树脂。即使在高速固化条件下，也可保持低光泽，同时，光泽不会受膜厚的影响。此外，用这种新型消光填料，可配制出适用于室内外的各种清漆、色漆及封闭漆。

这种新型基料体系无需添加溶剂或活性稀释剂，完全能够满足低VOC配方的法规需求。由于这些特征，新型消光填料成为一种能够满足主要市场需求的通用基料，从而能够配制出低光泽和超低光泽的、100%固含量的UV固化涂料(不添加任何溶剂或活性稀释剂)，具有理想的流变性、透明度和耐污渍性以及抗划伤性。