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快干型水性光固化聚氨酯丙烯酸酯木器涂料制备及性能

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摘要

第一章绪论

1.1研究背景

1.2国内外研究现状

1.2.1水性树脂体系涂料的水挥发及干燥成膜过程

1.2.2水性UV涂料干燥速度影响因素及改善方法

1.3研究目的和项目来源

1.4主要研究内容

1.4.3水性UV木器涂料表面性能分析

1.5研究路线

第二章快干型水性UV木器涂料制备

2.1引言

2.2试验材料与方法

2.2.1试验材料

2.2.2主要仪器

2.2.4水性UV涂料助剂体系配制

2.2.6水性UV涂料性能测定

2.3结果与分析

2.3.1树脂对涂膜性能的影响

2.3.2助剂体系对涂料性能的影响

2.3.3水性UV涂料配制工艺优化

2.3.4水性UV涂料环保性能

2.3.5水性UV涂料理化性能

2.4小结

第三章涂布量和温度对水性UV木器涂料干燥性能的影响

3.1引言

3.2实验材料与方法

3.2.1实验材料

3.2.2主要仪器

3.2.3基材准备

3.2.4涂料准备

3.2.5试样涂布

3.2.6水性UV木器涂料性能检测

3.3结果与讨论

3.3.1涂料固含对水分蒸发速率的影响

3.3.2涂膜厚度对水分蒸发速率的影响

3.3.3涂布量对涂膜光泽度的影响

3.3.4涂布量对涂膜硬度的影响

3.3.5涂布量对涂膜耐磨性的影响

3.3.6涂布量对涂膜附着力的影响

3.3.7温度对干燥时间的影响

3.3.8温度对涂膜性能的影响

3.4小结

第四章水性UV聚氨酯丙烯酸酯木器涂料表面性能分析

4.1实验材料与方法

4.1.1主要实验材料和仪器

4.1.2试样涂布

4.1.3性能表征方法

4.2结果与讨论

4.2.1ATR-FTIR红外分析

4.2.2接触角分析

4.2.3粗糙度分析

4.2.4光学显微镜分析漆膜表面形貌

4.2.5 AFM分析漆膜表面形貌

4.3小结

第五章结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢

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摘要

木器涂料具有保护木制品,提高木制品表面装饰性等作用。传统木器涂料含有大量有机溶剂,对大气环境和施工人员的身体健康造成较大危害。水性木器涂料近年发展很快,但是表面涂膜物理性能较差,涂装效率低,干燥速率慢。紫外光固化涂料性能较好,但由于粘度较大不适宜喷涂工艺,对于复杂木构件涂饰应用较为困难。为此,本文以提高水性涂料涂膜性能和成膜速度为目标,通过分析水性紫外光树脂、成膜助剂、消泡剂、光引发剂种类等对水性紫外光(UV)固化木器涂料涂膜性能的影响,制备快干型水性UV固化木器涂料;探讨涂布量与温度对水分干燥时间与涂膜性能的影响;分析干燥固化后涂膜表面形貌,涂料在木材表面的渗透情况,光固化前后基团变化等特征。主要结论如下:  (1)初步制备了一种快干型水性UV木器涂料。水性光固化树脂选用高固含(>98%)聚氨酯丙烯酸酯树脂,优化的助剂体系由聚醚硅氧烷共聚物消泡剂、光引发剂2959、有机硅双生结构表面活性剂,消光粉ED30等组成。制备的涂料涂膜性能良好,涂膜附着力0-1级,铅笔硬度2H-3H,磨耗值≤0.05g/100r且涂膜表面未磨透。涂料中重金属、甲醛、苯系物、乙二醚及酯类未检出,TVOC为22g/L,环保性能优异。  (2)相同涂层厚度,水分干燥时间随涂料固含量的增大而减小。相同固含量,涂层越厚,干燥时间越长,但涂层的水分挥发率存在差异。干燥时水蒸发速率过快,涂层表面会泛白,硬度、附着力下降,涂层干燥应控制水分蒸发速率。  (3)温度对于燥时间的影响明显。在35℃-65℃范围内,温度对于燥时间的影响明显涂膜表干、实干和完全干燥时间随温度增加而减少。制备的水性UV涂料干燥效率较高,温度35℃,60μm湿膜表干时间90s-120s,实干时间4min,完全干燥时间20min;温度65℃,60μm湿膜表干时间30s-60s,实干时间1-2min,完全干燥时间缩短为6min。当温度55℃以上,一次涂布涂膜表面出现针孔、细小的鼓泡等现象。  (4)随涂布量增加,木材中的羟基与涂层反应可形成氢键或酯键。  (5)水滴在涂饰试件表面的接触角随涂布量增加而增大,但当表面形成均匀连续的涂层时,涂布量对接触角的影响不大:试样表面覆盖度和平整度随涂布量增加逐渐提高,木材的导管槽与表面凹凸被不断填平,但涂层背面逐渐出现空洞,存在明显的气泡;涂料大量分布在基材表面,少量渗透进入了基材,最大渗透深度为35μm,但涂料的渗透性随涂布量增加变化不显著。

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