低表面能uv 固化水性柔感塑料涂料的研究
许飞 胡中 陈卫东 庄振宇 祝宝英 朱柯 张汉青 袁清
（中海油常州涂料化工研究院，江苏常州 213016）

0 引言
塑料以其优异的综合性能被广泛用于汽车行业，且应用量日渐增多，如车身、车厢间隔间等。为了赋予塑料特殊的颜色或一定的光泽，用以遮盖塑料表面的瑕疵，使它拥有更吸引人的外观，通常在塑料模具表层涂饰一层涂料。涂层除了能给塑料带来漂亮的外观，还可以起到保护作用，使塑料件免受大气、溶剂或刮擦造成的损伤。近年来，用于汽车内饰领域的塑料涂料在设计方面日趋追求柔感、高品质、触感舒服的表面，因此柔感塑料涂料的研发成为一个热点［1-2］。王红岩和陈月珍等人研究了聚碳酸酯二醇（pcld）树脂基柔感涂料的特性及其在汽车内饰件中的应用［3］。拜耳材料科技采用双组分水性聚氨酯体系配制柔感涂料，该体系不仅具有优异的触感，而且在耐黄变性、耐水解性以及耐化学品性等方面有了很大的改善［2，4］。在汽车内饰涂料中，软触感是一个非常重要的性能。平衡软触感和耐化学品性是关键所在，前者要求树脂有较低的tg 和交联密度；而后者则需要较高的tg 和交联密度，以增强涂膜对溶剂和化学品的抵抗能力。如何平衡这两个互相矛盾的性能，一直困扰着研究者。随着对水性聚氨酯的结构、性能、成膜过程的反应机理等进一步研究，结合新的聚合物合成技术，水性聚氨酯涂料将会变得方便施工，涂膜性能
易于设计和优化，以满足特殊用途。本文依靠聚氨酯分子的可裁剪特性，在其链段中引入含硅聚合物链和可反应的双键基团：含硅聚合物链段由于其低温柔顺性和较低的tg 赋予涂膜良好的柔感，同时赋予涂膜较低的表面能［5-7］，而c=c双键在uv 固化反应后赋予聚合物一定的交联密度，制得表面能较低的水性柔感塑料涂料。

1 实验部分
1.1 原材料
异佛尔酮二异氰酸酯（ipdi），工业级；聚二甲基硅氧烷（pdms，相对分子质量为2 000），工业级；聚四氢呋喃醚二醇（ptmg），工业级；二羟甲基丙酸（dmpa），化学纯；1，4- 丁二醇（bdo），化学纯；季戊四醇三丙烯酸酯（peta），工业级；三乙胺（tea），分析纯；二月桂酸二丁基锡（dbtdl）；irgacure 1173，irgacure 500，工业级；涂料助剂，工业级。
1.2 uv 固化水性聚氨酯乳液的合成
在装有搅拌器、温度计和冷凝管的500 ml 烧瓶中，加入计量比的ptmg、pdms、dmpa 和ipdi，在氮气保护下，缓慢升温到90℃反应。同时通过二正丁胺- 盐酸滴定法测定体系中的—nco 含量，该值达到理论值时将体系降温至40℃，制得端—nco 预聚体a。反应体系冷却至40℃后，加入计量的bdo、阻聚剂和适量的丙酮，然后缓慢升温到80℃反应，直到—nco 含量达到理论值为止，制得预聚体b。将预聚体b 降温至40℃后，加入计量的ptea 和适量丙酮，然后升温到60℃反应，直到—nco 反应完全为止，制得聚合物c。将体系降至室温，加入计量的tea，中和分子链中的羧基，然后加入去离子水，高速剪切搅拌乳化，后减压蒸馏脱除溶剂丙酮，制得固含量为40%、ph 值为7~8 的均匀稳定的硅氧烷改性uv 固化水性聚氨酯乳液。
1.3 柔感涂料的制备
在800~1 000 r/min 的搅拌速度下，依次加入计量的水性聚氨酯乳液、光引发剂、润湿剂、流平剂、消泡剂、增稠剂和水，搅拌均匀，即制得uv 固化的水性柔感塑料涂料，涂料参考配方如表1 所示。

1.4 分析测试
傅里叶变换红外光谱（ftir）分析：通过burker公司的vector-22 型ftir 光谱仪，采用kbr 压片液膜法进行红外光谱测试，谱图记录范围为400~4 000 cm-1。
粒径及粒径分布测定：采用马尔文公司的zetasizer nano zs90 粒度仪测定乳液的粒径及粒径分布。测试前，将乳液用去离子水稀释10 倍，测试温度为25℃，激光器角度为90°，测试激光波长为633 nm。每组试样测试3 次，取其平均值作为结果。photo-dsc ：体系的光聚合反应速率采用改进的cdr-1 型差示扫描量热计（上海天平仪器厂制造）测定。
接触角测定：采用jc-2000 型接触角测量仪测定接触角。以蒸馏水为测试介质，每个试样测定3 次，取3 次测定的平均值。
清漆性能测定：按照相应国家标准进行测试。
手感：按照手接触感觉分为5 级：1 级手感差，5 级好。

2 结果与讨论
2.1 ftir 谱图
图1 给出了pu-a 和pu-asi 的红外吸收光谱图，作为对比，同时给出了不含双键的空白试样pu 的红外谱图。

由图1 可见：在3 个红外谱图中均可以看到典型的聚氨酯特征红外吸收峰：3 330 cm-1 附近为n—h 键的伸缩振动峰νn-h ；1 530 cm-1 处为c—n键的变形振动δc-n ；1 720 cm-1 处为c=o 基的伸缩振动νc=o。观察样品pu-a 和pu-asi 的谱图可以发现：1 638 cm-1 处有明显的c=c 键的伸缩振动峰νc=c ；1 410 cm-1 处可以看到较强的=ch2 和=ch 键中c—h 键的面内摇摆振动峰δ=ch ；在985 cm-1 处可以看到=ch2 和=ch 键中c—h 键的面外摇摆振动峰δ=ch ；在810 cm-1 处可以看到=ch 键中c—h 键的弯曲振动峰；这些都是c=c 双键的特征吸收峰，由此可以确定peta 成功接入聚氨酯主链中。对比pu、pu-a 和pu-asi 的红外谱图发现：在pu-asi 的红外谱图中多了硅氧烷的特征吸收峰：1 259 cm-1 处为si—ch3 中ch3 的对称弯曲振动吸收峰；1 058 cm-1 处为si—o—si 的伸缩振动吸收峰，说明pdms 已经接入聚氨酯主链中。