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水性UV光固化涂料结合了水性涂料和UV固化技术的优点,减少了活性稀释剂的用量以及VOC排放,已成为了涂料未来的主要发展方向之一。但是水性UV光固化涂料中由于乳化剂的吸附解吸附过程难以控制,会造成乳液稳定性下降且影响漆膜的性能。由于油相组分结构性质的多样性,使乳化剂的化学结构与乳液稳定性之间的关系变得极为复杂。因此深入研究乳化剂结构与水性UV涂料稳定性之间的关系,对于乳液制备过程中乳化剂体系的选择,减少乳化剂体系选择的盲目性,提高生产效率与产品稳定性具有重要意义。为了解决以上问题,浙江省某企业提出了研究水性UV光固化涂料稳定性与乳化剂结构性质关系的项目。本文选用了一系列非离子、离子类乳化剂,通过相反转乳化法对聚氨酯丙烯酸酯树脂(M-1)进行了乳化。研究了乳化剂体系的筛选方法以及乳液稳定性的评价方法。探讨了乳化剂结构性质与乳液稳定性的关系。本文主要结论如下:(1)发展了一种筛选乳化剂的方法—电导率法。基于Brancroft规则中乳化剂与油水相的相互作用的强弱导致相反转点临界含水量(Rf)来筛选乳化剂。Rf越小,所得乳液稳定性越好。找到了一个评价乳液稳定性的参数—K值。基于乳液60℃热贮存7天后距表层1cm处含水量的变化率来判断乳液沉降的快慢。K值越小,乳液的稳定性越好。通过研究不同乳化剂体系中探讨Rf与K值的关系,确定了电导率法可以有效地用于筛选乳化剂体系。(2)通过电导率法研究了非离子、离子不同类型的乳化剂对聚氨酯丙烯酸酯树脂(M-1)的乳化过程相反转临界含水量Rf的影响,进而与乳液稳定性进行联系。具体结果如下:ⅰ)对于非离子乳化剂,发现当Rf≤0.25时,乳液稳定性相对较好;当Rf>0.3时,乳液的稳定性较差。其中辛基酚聚氧乙烯醚(OP40)乳化剂乳化过程中Rf最小(Rf=0.19),K值为42.6%,稳定性最好。这是因为OP40乳化剂在油水界面上有较好的吸附,在油水界面上形成了弹性膜,界面膜强度较高。ⅱ)对于离子乳化剂,发现Rf均大于0.3,乳液稳定性较差。其中聚氨酯丙烯酸酯磺酸钠(M-3)乳化过程中Rf最小(Rf=0.31),K值为75.1%,稳定性最好。这是因为聚氨酯丙烯酸酯磺酸钠(M-3)与油相树脂结构最为相似,有利于形成致密、刚性的界面膜,获得了较好的乳化效果。ⅲ)对于乳化剂复配体系,辛基酚聚氧乙烯醚(OP)和聚氨酯丙烯酸酯磺酸钠(M-3)复配体系乳化过程Rf为0.5,K值仅有3.2%,乳液稳定性最好。阴、非离子乳化剂复配体系乳液稳定性优于单一乳化剂体系。这是因为复配乳化剂体系中阴离子乳化剂的加入提高了乳胶粒间的静电斥力,阻止了乳胶粒的絮凝聚结,有效提高了乳液的稳定性。(3)通过电导率法对丙烯酸树脂(M-5)、环氧树脂(M-6)筛选了合适的乳化剂体系,成功制备了乳液稳定性好的水性UV光固化涂料产品。