??一、研究背景

??1、2016年，中國外墻保溫市場容量約為7億平方米，其中保溫裝飾一體化板約為6千萬平方米，隨著建筑節能要求的提高，一體板市場在未來三至五年將迎來爆發式增長；

??2、現有一體板多采用溶劑型氟碳、水性多彩（真石漆）涂裝工藝，存在環境污染大（VOC排放、廢水排放），干燥速度慢（自然干燥大于24h，烘干大于2h），能源消耗高，勞務用工多等諸多不利因素；

??3、近年來國家加大環保治理力度，對涂裝企業征收排污費；從2018年元旦開始將征收環保稅；

??4、中國已經進入人口老齡化社會，制造業人口紅利不復存在，企業用工成本逐年攀升；

??5、環保高效的UV涂裝解決方案已成為涂裝升級的必然趨勢。

??二、UV涂料簡介

??1、UV涂料是紫外光固化涂料（Ultraviolet Curing Coating），即利用紫外光作為固化能源，在常溫下快速交聯成膜的涂料。

??2、主要成份：

??a、齊聚物：丙烯酸改性系列樹脂，如環氧丙烯酸樹脂（EA）、聚氨酸丙烯酸樹脂（PUA）等；

??b、單體：不同官能度丙烯酸酯單體，如丙烯酸羥丙酯（HPA）、三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）等；

??c、光引發劑：有奪氫型、裂解型光引發劑，如二苯甲酮（BP）、α-羥基酮（1173）等；

??d、粉體：顏料、啞粉、填料等；

??e、助劑：潤濕劑、消泡劑、流平劑等。

??3、反應基理：自由基化學反應。

??4、特型："5E"型涂料，被譽為"面向21世紀綠色工業的新技術"。

??a、環保（Ecology）：幾乎100%固含量，無VOC排放；

??b、高效（Effective）：瞬間固化（以秒計），效率極高；

??c、節能（Energy）：能耗與烘烤型涂料相比，節能80%；

??d、經濟（Economic）：設備投入小，占地面積少，生產效率高，用工少，節能、經濟性優；

??e、性能優異（Excellent）：涂層為三維網狀結構，高硬耐磨，光澤高，豐滿度佳，耐酸耐堿性能優異。

??5、成熟的工業化應用：地板、家俱、紙張印刷、塑膠電子、玻璃包裝、汽車內飾等眾多領域。

??三、UV戶外涂料的研究

??1、挑戰：耐候性

??涂料的耐候性主要是指涂料暴露在戶外環境下的力學性能、光學性能、化學性能的變化。

??耐候（老化）損害主要由三個因素引起：光照、溫度和濕度。這三個因素中的任何一個都會引起材料的老化，它們的共同作用，大于其中任一因素造成的危害。

??a、光照：高分子材料的化學鍵對于太陽光中不同波段的敏感性不同，一般對應一個閥值。太陽光中的短波紫外線是引起大部份聚合物性能老化的主要原因；

??b、溫度：溫度越高，化學反應速度越快；

??c、濕度：水會直接參與材料老化，相對濕度、露水和雨水等是自然界中水的幾個主要表現形式。研究表明，戶外材料每天都長期處于潮濕環境（平均每天8-12H）。

??2、在涂層設計壽命周期內，要避免出現以下情況：

??.變色、褪色

??.開裂

??.剝離、分層

??.脆化、粉化

??.失光

??.起泡

??3、UV戶外涂料配方設計

??充分考慮戶外因素（光、熱、水），結合UV涂料特性，經過大量的篩選評估測試，**終定型；

??a、樹脂：選用高官能度脂肪族聚氨酯丙烯酸樹脂等；

??b、單體：選用雙鍵轉化率高、殘留低的單體TMPTA、HDDA等；

??c、光引發劑：選用裂解型光引發劑184（α-羥基酮）等；

??d、顏料：戶外高耐候等級無機顏料BASF；

??e、助劑：紫外線吸收劑BASF。

??四、UV戶外涂料耐候性測試

??耐候性測試分為兩類：人工加速老化試驗和自然老化試驗

??（一）人工加速老化試驗

??在實驗室內利用各種老化試驗箱進行試驗的一種方法，包括熱老化、水老化、光老化、鹽霧老化等。

??優點：老化箱可以模擬并強化自然環境的某些因素，加速老化過程，較快得到材料試驗結果，是生產和科研中常用老化方法。

??缺點：快速老化的模擬結果，影響因素較多，與實際老化結果有偏差。

??1、熱老化試驗

??a、熱老化性能試驗

??在常壓和規定溫度的熱空氣作用下，使材料經過一定時間后測定其性能指標，用來判斷材料的熱穩定性。

??測試儀器：烘箱

??測試方法：80℃ⅹ168h

??b、冷熱循環試驗

??高低溫交替冷熱交替測試，評價材料的耐溫差性。

??測試儀器：冷熱循環試驗箱

??測試方法：-40℃ⅹ2h，80℃ⅹ2h，24個循環

??2、水老化測試

??a、水泡試驗

??在常溫下浸泡于水中。

??測試儀器：水箱

??測試方法：水泡168h

??b、水煮試驗

??樣板飽和吸水后，沸水煮。

??測試儀器：恒溫水浴鍋

??測試方法：水煮8h

??c、凍融試驗

??樣板飽和吸水，低溫冷凍再解凍，評價水結冰狀態下對材料破壞情況。

??測試儀器：凍融試驗箱

??測試方法：-40℃ⅹ16h，25℃ⅹ8h，25個循環

??d、濕熱老化測試

??在大氣環境下，溫度（熱）和濕度（水）都會導致材料老化。

??測試儀器：濕熱老化試驗箱

??測試方法：漆膜耐濕熱測定法GB/T1740

??3、光老化試驗

??a、氙弧燈老化（模擬全光譜太陽光：紫外線、紅外線、可見光）

??利用惰性氣體氙在超高電壓下原子被激發電離放電產生弧光來模擬自然條件下光老化的再現性試驗，并且可以模擬黑夜及淋雨現象。

??測試儀器：氙弧燈老化試驗箱（Q-sun）

??測試方法：GB/T1865 色漆和清漆人工氣候老化和人工輻射暴露濾過的氙弧輻射

??b、紫外燈老化（主要為紫外線）

??紫外熒光燈可模擬關鍵的短波紫外線，并能完整真實地重現太陽光、雨水和露水造成的損害。

??測試儀器：紫外燈老化試驗箱（Q-UV）

??測試標準：GB/T14522 涂料人工氣候老化試驗方法 熒光紫外燈

??4、鹽霧測試

??模擬海洋氣候測試。

??測試儀器：鹽霧試驗箱（Q-Fog）

??測試方法：5%氯化鈉，35℃，72h

??（二）自然老化試驗

??利用自然環境條件下進行老化的一類試驗，包括大氣老化試驗和自然儲存試驗。

??優點：老化條件**接近實際應用環境，可獲得比較可靠的試驗結果，方法簡便。

??缺點：老化速度緩慢，試驗周期長，不能及時滿足科研與生產的需要。

??在不同氣候區域戶外測試：

??冬冷夏熱地區：成都

??冬暖夏熱地區：廣州

??極寒地區：烏魯木齊

??鹽霧地區：海口

??酸雨地區：長沙

??全球**嚴苛戶外曝曬地區：美國佛羅里達州（陽光充足、高溫、雨水充沛）

??（三）試驗結果

??五、UV戶外涂料的應用

??1、產品系列：UV滲透、UV底漆、UV膩子、UV色漆、UV轉印膠、UV面漆等全UV體系產品，可實現工業化高效生產；

??2、涂裝工藝：UV實色工藝（單色板效果）、UV金屬色工藝（金屬板效果）、UV轉印工藝（石材效果），具有良好的裝飾性；

??UV戶外涂料具有環保、高效等優點，符合綠色產業發展的趨勢，同時具備優異的耐候性能，已成功在眾多外墻保溫裝飾一體化板工程實際應用，取得了良好的經濟效益和社會效益。展望未來，UV戶外涂料在一體板、鋁塑板、彩涂板、汽車外殼等戶外涂裝領域有著極大的應用前景。

作者：湖南邦弗特新材料技術有限公司 王林