徐文宣　閆小星　葉梓　許蕊楠　張杞樂　張雨琴

摘 要：文章利用KH560作為改性劑，通過對KH560含量、烘箱溫度和UV固化時(shí)間三個(gè)因素進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)，找到能改善水性UV固化涂料力學(xué)性能的方法。在KH560改性實(shí)驗(yàn)中，KH560的含量是主要影響因素。通過正交實(shí)驗(yàn)對工藝參數(shù)進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)把烘箱溫度固定為40°C，UV輻射時(shí)間固定為3min，KH560含量從0增加到3.0%的時(shí)候，水性UV固化木器涂層的硬度下降至H，附著力從3級提高至1級，附著力最佳。

關(guān)鍵詞：KH560；優(yōu)化；性能

中圖分類號：S781.7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）36-0030-02

水性UV固化木器涂料具有環(huán)保、快速固化和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)，并且因此在木器工業(yè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[1]。本次實(shí)驗(yàn)以此涂料為主要研究對象。水性UV固化涂料存在力學(xué)性能較差等缺陷，嚴(yán)重影響了其在木器表面的應(yīng)用。KH560硅烷偶聯(lián)劑是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的低分子有機(jī)硅化合物[2]。硅烷偶聯(lián)劑的粘度及表面張力低，潤濕能力較高[3]，能均勻地分布在涂層表面[4]。本章通過KH560改性水性UV固化木器涂料，通過正交實(shí)驗(yàn)對配方組成、固化條件等工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，力圖改善水性UV固化木器涂層的力學(xué)性能。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在當(dāng)前實(shí)驗(yàn)中所有試劑都是沒有加工過的分析純。水性UV固化木器涂料由江蘇省連華木材有限公司提供。改性劑KH560由南京化學(xué)試劑股份有限公司提供。基材選用表面涂有底漆的木質(zhì)基板，規(guī)格：100mm×100mm×5mm。

1.2 涂層制備

首先將水性UV固化涂料倒出一定量放在一次性紙杯里，以便于改性實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行。再用天平分別量好預(yù)設(shè)計(jì)好的KH560和水性UV固化涂料的量，然后將KH560預(yù)設(shè)計(jì)好的量加入水性UV固化涂料中，用玻璃棒混合攪拌均勻，最后將改性好的水性UV涂料倒在平整的表面涂有底漆的木質(zhì)基板上，用玻璃棒將涂料在木質(zhì)基板上涂均勻。然后將涂飾過的板子先在烘箱中干燥30min，烘箱溫度設(shè)定為40°C-50°C，之后需要進(jìn)行輻射固化，這一操作需在UV固化機(jī)中進(jìn)行。用燈距為30cm的兩盞中壓汞UV燈干燥固化（1min-3min）可以很好的進(jìn)行光固化。

1.3 測驗(yàn)與表征

涂層附著力按GB9286-1998劃格法附著力測定。采用GB6739-86涂層硬度鉛筆測定法測定涂層硬度。

2 結(jié)果與討論

2.1 正交實(shí)驗(yàn)分析

在本實(shí)驗(yàn)中，影響水性UV固化涂料改性的主要因素：KH560的含量、烘箱溫度和UV輻射時(shí)間。當(dāng)這三個(gè)因素通過正交實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后可以使協(xié)同改性后的涂層力學(xué)性能最佳。在這個(gè)正交實(shí)驗(yàn)中，三個(gè)組分的量在以下范圍內(nèi)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：KH560的含量（A）：1.0%-5.0%，烘箱溫度（B）：40°C-50°C，UV輻射時(shí)間（C）：1min-3min。在每個(gè)因素中選兩個(gè)水平。因素A的第一個(gè)水平是KH560含量1.0%，因素A的第二個(gè)水平是KH560含量5.0%。因素B的第一個(gè)水平是烘箱溫度40°C，因素B的第二個(gè)水平是烘箱溫度50°C。因素C的第一個(gè)水平是UV輻射時(shí)間1min，因素C的第二個(gè)水平是UV輻射時(shí)間3 min。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)對比，重點(diǎn)考慮力學(xué)性能中對附著力的影響。表1顯示了上述三個(gè)因素對水性UV固化木器涂料附著力的影響。在同一列中，計(jì)算了與同一個(gè)因素相對應(yīng)的最大平均附著力和最小平均附著力的極差（R）和方差，列于表1的最后二排。R和方差越大，因素的影響效果越顯著。通過比較它們的極差R和方差的值，可以發(fā)現(xiàn)KH560的含量對改性水性UV固化木器涂層的附著力影響最明顯。在獨(dú)立試驗(yàn)中為了節(jié)能，我們將烘箱溫度固定為40°C，將UV輻射時(shí)間固定為3min。

表1 正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.2 KH560對水性UV固化涂層力學(xué)性能的影響

想要知道KH560在力學(xué)性能上對水性UV固化涂層的影響，結(jié)合正交實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，下面進(jìn)行了一系列子實(shí)驗(yàn)：固定烘箱溫度：40°C，UV輻射時(shí)間：3min，改變KH560含量分別為0%、0.5%、1.0%、2.0%、3.0%、4.0%和5.0%，觀察變量。圖1顯示了KH560含量與水性UV固化木器涂層硬度之間的關(guān)系。隨著KH560含量從0上升為1.0%的時(shí)，其硬度會降低至H。這是由于KH560的粘度及表面張力低，潤濕能力較高，KH560接觸空氣中的水分會發(fā)生水解反應(yīng)，使得硬度降低。繼續(xù)增加KH560含量至3.0%，涂層硬度仍保持在H。但當(dāng)KH560含量超過3.0%后，其硬度又有所下降。

圖2表明了KH560含量對水性UV固化涂料附著力的影響，隨KH560含量增加水性UV固化木器涂層硬度呈現(xiàn)“U”形曲線。隨著KH560含量從0增加至1.0%，附著力變化很大，從3級提高至1級。當(dāng)進(jìn)一步增加KH560含量至3.0%，涂層附著力較佳，均是1級。這種現(xiàn)象是由于KH560與水性UV固化涂料的化學(xué)鍵的結(jié)合和剩余KH560有機(jī)分子在涂層中所占比例影響的。在KH560量較少時(shí)，所有的KH560有機(jī)分子均與水性UV固化涂料結(jié)合，產(chǎn)生的化學(xué)鍵結(jié)合強(qiáng)度高，各個(gè)結(jié)合體之間都緊密連結(jié)，且水性UV固化涂料相對有較多的剩余，因此涂層附著力較好。然而，圖2表明了，如果進(jìn)一步將KH560含量從3.0%增加至5.0%，水性UV固化木器涂層硬度開始下降，說明附著力有所下降。達(dá)到3級，是由于KH560添加量過多時(shí)，KH560與水性UV固化涂料結(jié)合充分，該化學(xué)鍵與底涂料之間可能結(jié)合一般，因此附著力下降。

3 結(jié)論

正交實(shí)驗(yàn)表明，KH560的含量在很大程度上決定了水性UV固化木器涂層的力學(xué)性能。KH560對水性UV固化木器涂層力學(xué)性能的影響結(jié)果表明，當(dāng)把烘箱溫度固定為40°C，UV輻射時(shí)間固定為3min，KH560含量從0增加到3.0%時(shí)，水性UV固化木器涂層的硬度下降至H，附著力從3級提高至1級，附著力最佳。但當(dāng)KH560含量超過3.0%后，其各方面性能又有所下降。

參考文獻(xiàn)：

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