随着时代的进步，女性对自己身体部位的美容不仅限于脸和手，现在也拓展到指甲，据专家估计，人工美甲和指甲装饰业务，今后两年在北美与欧洲的年增长率为７．５％。美甲在国内出现时间不长，国内美甲技术水平较低，多数美甲师只会在顾客手指甲涂单色，在本甲上绘画水平不高，对于本甲上进行图案修饰水平也不高。鉴于此，即使美甲水平很高的日本也采取了喷涂搭配图案对本甲进行绘画，但其缺点是操作过程有喷雾困扰且喷枪难于清洗。
本研究着重针对喷涂绘画的缺点，设计了新画笔（已经申请了专利），研究了免洗指甲颜料，研究筛选ＰＵＡ低聚物，探讨了不同低聚物对指甲颜料性能的影响，探讨单体，光引发剂，配比等因素对指甲颜料性能的影响。
１ 实验部分
１．１ 主要原料及设备
（１）单体。ＩＢＯＡ （丙烯酸异冰片酯），ＰＥＧ（３００）ＤＡ （聚乙二醇（３００） 二丙烯酸酯），ＴＭＰ３ＰＯＴＡ （（３）丙氧化三羟基甲丙烷三丙烯酸酯），ＰＥＴ４Ａ （季戊四醇四丙烯酸酯），ＤＰＨＡ（双季戊四醇六丙烯酸酯）。均为台湾长兴化工有限公司产品。
（２）引发剂。２，４，６－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化膦（Ｌｕｃｉｒｉｎ ＴＰＯ），１－羟基－环己基－苯基甲酮（Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４）。台湾双键化工有限公司。
（２）引发剂。２，４，６－三甲基苯甲酰基－二苯基氧化膦（Ｌｕｃｉｒｉｎ ＴＰＯ），１－羟基－环己基－苯基甲酮（Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４）。台湾双键化工有限公司。
（３）低聚物。脂肪族聚氨酯丙烯酸酯（共１０种），台湾长兴化工有限公司。
（４）其它。流平剂ＢＹＫ３３３，德国毕克；色浆，自备；气相二氧化硅（气硅）ＱＳ－１０２，日本德山。湿膜制备器，广州盛华实业。ＯＮＩＮＥ １８Ｗ 的ＬＥＤ灯，ＪＳＦ－５５０高速搅拌机。
光固化指甲颜料的制备
（１）指甲颜料配方。固定指甲颜料中其他组分，单一改变低聚物的种类，研究不同低聚物对指甲颜料性能的影响；然后固定低聚物种类，研究不同低聚物用量、活性稀释剂种类与用量对指甲绘画性能的影响；在此基础上确定光固化指甲颜料的配方。
（２）光固化指甲颜料的制备。在高速变频分散机均匀搅拌的条件下加入引发剂与单体，转速为２０００ｒｐｍ，搅拌３０ｍｉｎ，待引发剂完全溶解后加入预聚体、流平剂等进行搅拌，转速为２０００ｒｐｍ，搅拌３０ｍｉｎ，待完全溶解后加入色浆ＱＳ－１０２，在１２００ｒｐｍ下搅拌３０ｍｉｎ，过辊，过滤后备用。
１．２ 性能测试
（１）色浓度。用湿膜制备器制１０μｍ膜，在黑白卡上测试其遮盖力。
（２）柔韧性测试。用湿膜制备器制备１０μｍ薄膜。用叠加对折方式，根据薄膜裂开时的叠加对折次数来判断其柔韧性。
（３）光固化效果。指甲绘画颜料经过ＬＥＤ灯固化后，用手指在其表面抚摸，看皮肤是否沾上颜色。
（４）免洗效果。用手指在固化好的指甲颜料上抚摸，完全干燥，无颜色残留在手指上。
２ 结果与讨论
２．１ 聚氨酯丙烯酸酯低聚物对指甲颜料性能的影响
固定聚氨酯丙烯酸酯低聚物、单体、光引发剂以及助剂的比例，单纯改变聚氨酯丙烯酸酯低聚物的种类，研究低聚物对指甲颜料性能的影响。
具体配方如下：ＩＢＯＡ：１５％；ＴＭＰ３ＰＯＴＡ：１５％；聚氨酯丙烯酸酯：４０％；ＢＹＫ３３３：０．１％；色浆：２０～３０％；１８４：２％；ＴＰＯ：５％。其中所采用的各种聚氨酯丙烯酸酯低聚物参数见表１。不同聚氨酯丙烯酸酯树脂对指甲颜料性能的影响见表２。
具体配方如下：ＩＢＯＡ：１５％；ＴＭＰ３ＰＯＴＡ：１５％；聚氨酯丙烯酸酯：４０％；ＢＹＫ３３３：０．１％；色浆：２０～３０％；１８４：２％；ＴＰＯ：５％。其中所采用的各种聚氨酯丙烯酸酯低聚物参数见表１。不同聚氨酯丙烯酸酯树脂对指甲颜料性能的影响见表２。
从表２可以看出，１０种不同官能团的ＰＵＡ的固化与柔韧性不同，从柔韧性考虑４＃ 与６＃ 好。此外，从中可以看出随着官能度的增加，指甲颜料的固化效果变好；同时随着交联密度增加，指甲颜料的柔韧性下降。当聚氨酯丙烯酸酯双键密度高到一定程度时，对于在测试方法范围内的柔韧性计算不会下降。
以４＃～７＃ 树脂为基础树脂，通过相同色浆含量，找出更适合作指甲颜料的树脂。结果见表３。
随着色浆含量增多，固化效果变差，柔韧性反而变好，这是因为随着色浆含量增加，透光窗口减少，交联密度减少，所以固化效果变差，柔韧性反而上升。从表３可以看出，从实验中得出６＃ 树脂为合适树脂。
以６＃ 树脂为例，通过改变６＃ 树脂的添加量，研究不同６＃ 树脂用量对指甲涂料性能的影响，结果见表４。
从表４可以看出，在６＃ 树脂用量为４０％时，各项性能都能满足要求，但是柔韧性偏差，为了解决这个问题，决定加入固化相对稍快，柔韧性较好的２＃ 树脂来搭配６＃ 树脂改善预聚物的性能，结果见表５。
从表５可以看出，随着６＃ 树脂用量的减少，虽然指甲颜料遮盖力好，固化效果从符合要求变成浮胶多，这是因为当６＃ 树脂用量少，可交联的官能团少，刚性链段减少，同时柔性链段增加，所以指甲颜料的柔韧性提高；同时由于可交联的官能团减少，未参与交联反应的预聚物增多，所以指甲颜料的浮胶增多。
单体也是指甲颜料的重要组成部分，影响指甲颜料的性能，所以合理选用单体以及单体用量也是光固化指甲颜料配方设计的重要环节。它分为单官能团，双官能团，三官能团以及多官能团，鉴于行业特性，选择单官能团单体与双官能团单体。
此次配方选用２＃ 和６＃ 树脂，固定６＃ 树脂含量为４０％，２＃ 树脂用量为１０％，单体用量为１５％，色浆含量３０％，研究不同单体组成对指甲颜料的性能影响。实验结果见表６。
从表６可以看出，当单体官能团为单官时，指甲颜料有浮胶，当单体官能团增加为６官单体时，指甲颜料的柔韧性下降。这是由于单体为单官时，指甲颜料的交联点相对偏少，交联能力相对偏差，交联密度不够大，所以指甲颜料有浮胶。随着官能团的增加，光固化交联点增加，与ＰＵＡ树脂交联时固化速率增加，交联密度增大，所以指甲颜料的柔韧性下降。
从以上实验可以看出，ＰＥＧ （３００）ＤＡ 是比较合适的单体。
ＰＥＧ （３００）ＤＡ 用量对指甲颜料性能的影响见表７。
从表７中可以看出，ＰＥＧ （３００）ＤＡ含量少，指甲颜料的遮盖力、柔韧性以及固化效果均满足性能要求，随着ＰＥＧ （３００）ＤＡ 用量的增加，指甲颜料的遮盖力降低，柔韧性略有升高，固化效果变差，这是因为随着ＰＥＧ （３００）ＤＡ 用量增加，分散色浆的基料增多，相对于１００份所含有的色浆分数下降，所以遮盖力减弱；同时ＰＥＧ （３００）ＤＡ用量增多，交联点总数增加，但交联活性降低，光引发相对数量减少，交联点降低，所以固化效果减弱；同理，由于相对交联点减少，接入柔性链段的刚性链段减少，所以指甲颜料的柔韧性略有降低。
从实验中可以看出，ＰＥＧ （３００）ＤＡ 用量为１０％与１５％比较合适。从企业产品成本角度考虑，选择ＰＥＧ （３００）ＤＡ的用量为１５％。
２．３ 光引发剂对光固化指甲颜料性能的影响
光引发剂是易吸收紫外线光能量生成高效引发聚合反应活性中心的助剂，对指甲颜料成膜起着决定性作用。
Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４和Ｌｕｃｉｒｉｎ ＴＰＯ中不易产生黄变，在光固化行业中有着非常广泛的应用。本产品的研究就保持ｍ（１８４）∶ｍ（ＴＰＯ）＝１∶５，研究光引发剂用量对指甲颜料性能的影响，结果见表８。
从表８可以看出，在光引发用量很低时，指甲颜料固化很差，这是因为在交联点充分的情况下，引发剂少，产生自由基少，指甲颜料交联不充分，所以柔韧性高，但这种柔韧性是假柔韧性，不能真实反应指甲颜料在使用过程中的柔韧性；随着引发剂用量的增加，指甲颜料交联密度上升，交联点增多，固化效果也提高，指甲颜料的刚性基团也开始接在柔性基团上，所以柔韧性下降，同时指甲颜料无浮胶，固化效果好。当光引发剂用量达到一定程度后，自由基增大到其耦合几率增大，引起链终止的几率也增加，导致体系的交联度降低，所以体系柔韧性不会有太大变化。综合各方面考虑，光引发剂的用量为５．５％ 比较合适。保持光引发剂用量为体系的５．５％，研究不同光引发剂组成对指甲颜料性能的影响，实验结果见表９。
从表９可以看出，单纯用１８４或ＴＰＯ用量少时，指甲颜料深层固化不好，无法检测硬度、柔韧性以及卸除性；ＴＰＯ用量增大到不会深层固化不好时，指甲颜料的硬度和柔韧性几乎无变化，当ＴＰＯ用量过大时，引发的自由基增多，引起链终止的几率也增大，指甲颜料的交联密度相对减少，柔韧性也不增加；当纯用ＴＰＯ时，由于短波自由基减少，指甲颜料的表面固化少，表面产生少许固化，所以浮胶增多。
从中可以看出配比ｍ（１８４）∶ｍ（ＴＰＯ）为２∶５与１∶５均能满足要求，结合经济成本考虑所以采取配比为ｍ（Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４）∶ｍ（Ｌｕｃｉｒｉｎ ＴＰＯ）＝１∶５。
２．４ 气硅用量对指甲颜料性能的影响
通过以上实验，固定预聚物、单体、光引发剂、色浆等的配比不变，即２＃ 树脂为１０％；６＃ 树脂为４０％；Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４为０．９％；Ｌｕｃｉｒｉｎ ＴＰＯ为４．６％；ＰＥＧ （３００）ＤＡ为１５％，色浆为３０％。气硅ＱＳ－１０２用量对指甲颜料性能的影响见表１０。
从表１０中数据可以看出，ＱＳ－１０２对指甲颜料的表面固化效果有比较大的影响，这是因为ＱＳ－１０２为比表面积大的气硅，对液体的吸附能力比较明显，所以随着ＱＳ－１０２用量的增大，吸附的液体就会越来越多，表面干燥效果越来越好。所以ＱＳ－１０２用量在７％～９％比较合适，结合经济因素，７％合适。
３ 结论
（１）可以用ＵＶ 光固化的特点来制备ＵＶ 固化指甲绘画，避免喷绘绘画的缺点如喷过程的起雾、难清洗等特点。
（２）本研究中，用于光固化指甲绘画颜料较适宜的配方为：４０％ 的６＃ 树脂，１０％ 的２＃ 树脂，ＰＥＧ （３００）ＤＡ用量为配方的１５％。光引发剂组成为ｍ（Ｉｒｇａｃｕｒｅ １８４）∶ｍ（Ｌｕｃｉｒｉｎ ＴＰＯ）＝１∶５，其用量为配方的５．５％为宜，色浆含量３０％。制得的光固化指甲绘画颜料，遮盖力好，免洗，韧性２Ｔ、可满足光固化指甲颜料的使用要求。
