首次发布日期 FirstIssuance Date： 2009-6-15

标准状态 StandardState： 现行

复审确认日期 ReviewAffirmance Date：

计划编号 Plan No： 20078946-T-606

代替国标号 ReplacedStandard：

被代替国标号 ReplacedStandard:

废止时间 RevocatoryDate：

采用国际标准号 AdoptedInternational Standard No：

采标名称 AdoptedInternational Standard Name：

采用程度 ApplicationDegree：

采用国际标准 AdoptedInternational Standard：

国际标准分类号(ICS)： 87.040

中国标准分类号(CCS)： G51

标准类别 StandardSort： 产品

标准页码 Number ofPages:

标准价格(元) Price(￥)：

主管部门 Governor： 中国石油和化学工业联合会

归口单位 TechnicalCommittees： 全国涂料和颜料标准化技术委员会

起草单位 DraftingCommittee： 山东聊城齐鲁特种涂料有限责任公司、中海油常州涂料化工研究院

标准号 StandardNo： GB/T 24147-2009

中文标准名称 StandardTitle in Chinese： 水性紫外光（UV）固化树脂 水溶性不饱和聚酯丙烯酸酯树脂

英文标准名称： Waterborne ultraviolet curable resin - Water soluble unsaturated polyester acrylate resin

发布日期 IssuanceDate： 2009-6-15

实施日期 ExecuteDate： 2010-2-1

1·水性UV固化树脂

水性UV固化树脂是指在传统UV固化树脂的基础上引入了水性基团或链段，使树脂具有一定的亲水性和吸水性。常见的水性UV固化树脂的合成方法有两种：一种是在传统树脂的分子链上引入亲水性基团[如UP（不饱和聚酯）类树脂]；另一种是与丙烯酸酯反应生成水性丙烯酸酯类低聚物[如PUA（聚氨酯丙烯酸酯）、EA（环氧丙烯酸酯）等]。水性UV固化树脂具有无溶剂臭味、无毒、无污染、操作方便、残胶易清理、固含量高和储运安全方便等优点，是环保节能型UV固化树脂的发展方向。

1.1水性UV固化树脂的分类

低聚物是水性UV固化体系中重要的组成部分。与传统UV固化树脂不同，水性UV固化树脂基体的分子结构中必须含有亲水基或亲水链段，使聚合物具有一定的吸水性。水性UV固化低聚物按基体树脂不同可分为UP类、PUA类和EA类等。

PUA类的综合性能相对较好，而EA的耐化学稳定性相对最好。因此，在选择水性UV固化体系的组分时，预聚体的选用对最终固化胶膜的厚度、硬度和剪切强度等影响极大。

1.1.1 UP类树脂

UP树脂是最早用于光固化涂料的原材料之一。水性UP是指在传统UP的分子链上引入离子型结构单元后制成的离子型共聚酯。离子型基团的存在不仅赋予UP良好的水溶性，而且赋予其优良的吸湿性和离子电导特性。常用的水性改性剂主要有挥发性胺、磺酸盐等（既可单独使用，也可复合使用），其在UP上可产生或引入盐基（控制UP的酸值或中和度，可制成不同的分散体系），使树脂具有良好的水溶性和水分散性。

Satpute等在PG（丙二醇）中加入不同比例的MA（马来酸酐）、PA（邻苯二甲酸酐），制成了6种不同的端羧基UP。研究结果表明：在水中用氨作为UP的乳化剂时，制成的涂膜具有极好的稳定性，UP乳液的硬度、柔性、耐水性、耐化学稳定性和耐溶剂性等均随MA含量增加而提高。Jankowski等以3-羟基-1-丙烷磺酸钠或二羟基丙烷磺酸钠作为磺酸盐改性剂，采用共聚法制备出一种含吸水性磺酸基的新型水性UV固化树脂，其涂层硬度较高，对玻璃和金属底材具有良好的附着力。

1.1.2 PUA类树脂

PUA的涂层具有耐磨性好、柔韧性佳、冲击强度和拉伸强度相对较高、耐化学腐蚀性优和黏附性优异等特点，已广泛应用于水性UV固化的低聚物体系。将综合性能优异、价格昂贵的PU（聚氨酯）与丙烯酸酯（廉价、易制备、涂膜丰满和光泽度好等）共聚后，制得的PUA树脂兼具两者的优点，相应的光固化水性树脂的使用性能明显提高。

唐金财等制备了WSPUA（水性UV固化星型杂臂PUA），并着重探讨了星型PU分子臂的软段组成对WSPUA乳液和UV固化胶膜性能的影响。Asif等以WHPUAs（水性超支化PUA）为预聚体，制备了相应的UV固化树脂。研究结果表明：固化WHPUAs的Tg（玻璃化转变温度）高于固化EB2002（水性丙烯酸酯树脂）的Tg，并且前者的涂膜强度高于后者。

Rwei等分别研究了两种水性PUA[HDI（己二异氰酸酯丙烯酸酯）和HMDI（4，4′-二异氰酸酯二环己基甲烷）]的UV固化动力学。结果表明：HMDI中环己烷的空间位阻效应对固化动力学有负面影响，故HMDI始终具有相对较低的固化速率常数。

改性水性UV固化PUA可有效克服传统UV固化PUA的耐水性差、柔性欠佳等缺点。殷海龙等在PUA链段中引入了多种亲水基团，合成出一种多官能度的改性UV固化WPUA（水性PUA），并发现改性产品固化膜的综合性能有所提高。

有机硅纳米复合改性可进一步提高水性UV固化PUA树脂的综合性能。Sow等以艳佳固819为光引发剂，采用水性UV聚合法合成了含氧化铝和SiO2的PUA纳米复合树脂。研究结果表明：氧化铝和SiO2纳米颗粒的引入，有效提高了PUA涂层的硬度，同时不影响涂层和被粘物之间的黏附力。

Qiu等首先采用原位法合成了水性UV固化PUA低聚物；然后以不同的TEOS（四乙氧基硅烷）和GLYMO（3-缩水甘油基氧丙基三甲氧基硅烷）作为偶联剂，采用溶胶-凝胶法制备了水性UV固化PUA/SiO2低聚物。研究结果表明：该复合材料有望在高性能水性UV固化树脂中得到广泛应用。

Chu将水性PUA和水性EA树脂共混后，进行UV固化。该共混物UV固化膜的综合性能（如相容性、固化速率、光性能和力学性能等）良好，并且其在涂料、清漆和油墨等方面的应用前景非常广阔。

1.1.3 EA类树脂

EA是由EP（环氧树脂）和丙烯酸酯反应而成的：首先在EP中引入不饱和基团，再利用EA中的羟基与酸酐（如顺酐、偏苯三酸酐和均苯四酸酐等）反应引入羧基作为亲水基团，最后用碱中和（以达到水分散或水溶等效果）即可。EA可直接用阳离子引发，也可以与含不饱和键的化合物结合后用自由基引发，故其作为光固化低聚物的应用相对最多。以EA为预聚体的光固化膜，具有表面光泽度高、硬度大、粘接力佳、耐化学稳定性优和耐热性好等诸多优点。

EA树脂虽具有较高的硬度和刚度，但其仍存在着黏度大、脆性高和柔性欠佳等弊病，故对其改性显得尤为重要。臧利敏等采用脂肪族EP和丙烯酸酯合成了UV固化EA；然后在分子链中引入了羧基，合成出一种新型改性的水性UV固化EA。Xiao等制备出一种水性EA/硅溶胶纳米复合材料，并探讨了光引发剂、固化时间等因素对涂层固化程度的影响。Bao等在超支化PU分子链上引入了羟基，与水性丙烯酸酯反应后，合成了超支化水性PUA；然后该超支化水性PUA与EA按不同比例混合，经UV辐照后固化得超支化复合UV涂料。该复合UV涂层的冲击强度是纯EA类UV涂层的2倍。

闵绍进等首先合成了水性UV固化EA和另一种EP乳液；然后用EP乳液对水性UV固化EA进行改性复合，得到了一种双重固化型（UV固化和热固化）乳液。研究结果表明：当m（水性UV固化EA）∶m（EP乳液）=4∶1时，该固化膜的硬度和耐水性相对最佳。Chang等讨论了固化过程对EA类UV固化/PU双重固化木材涂层的影响。研究结果表明：与传统UV固化相比，双重固化产品所得固化膜的拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度和耐光性等均优于传统的UV固化产品。

1.2水性UV固化树脂的应用

UV固化树脂已广泛应用于涂料、油墨和胶粘剂等固化体系的预聚体中。而水性UV固化树脂作为一种新型、环保和节能型树脂，其各项性能均优于传统的UV固化树脂。水性UV固化涂料既可应用于纸张上光油、丝网印刷油墨、平版印刷油墨、塑料清漆、罩光清漆和皮革涂料等方面，也可应用于光聚合物印刷版、凹印油墨和柔印油墨等应用领域（许多高品质的印刷油墨都采用多色叠印工艺，只有低固含量的水性UV固化涂料能满足这一要求），甚至在木器、木材涂饰等方面也有较高的应用价值。

1.水性UV树脂国内外生产厂家

环保趋势与VOC税使水性涂料大有可为，作为以水为溶剂的各种水性树脂的春天也真正到来，在这之前国内外各个厂家都有积极筹备与开发水性UV树脂，国内有UV77A，UV-13，UV-500W等水性UV树脂广泛应用于皮革、塑料、纸张、木器等高装饰性要求领域，国外的有7177、7699系列广泛应用于水性木器漆与木地板行业。

2·结语

（1）水性UV固化树脂是近年来发展较快的一种安全、环保的新型“绿色树脂”，在吸收性基材上具有良好的应用前景。然而，为保证水分彻底挥发，以水性UV固化树脂作为基体树脂制成的涂层，具有干燥时间相对较长、干燥温度相对较高以及工艺条件相对苛刻等缺点。

（2）对水性UV固化树脂进行纳米复合改性，可有效改善体系的综合性能。球状分子结构的超支化聚合物是一种新型的UV固化水性低聚物，具有终端官能度多、端基反应活性大等特点。通过在预聚体分子链上引入亲水性基团，可有效改善传统UV固化树脂的耐水性差、柔性欠佳等弊病。

（3）双重固化体系将光固化技术和其他固化技术相结合，可有效解决形状复杂的物体表面涂膜难以固化等难题。