技术研究｜提升数码涂装饰面人造板耐黄变性能研究

采取UV面漆配方优化或使用水性面漆替换等方式，提升数码涂装漆面人造板耐黄变性能。研究结果表明，通过合理选配脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、二官能度的单体和耐黄变型光引发剂和添加紫外光吸收剂的方式，可以显著增强UV高光面漆饰面板的耐黄变性能；利用水性哑光面漆替代UV哑光面漆制备的数码涂装饰面人造板具有不易黄变、气味小、触感好的特点。

数码涂装饰面人造板是在人造板或无机板材表面进行涂饰，通过花纹图案设计和涂装工艺处理，实现小批量个性化定制，是传统饰面工艺的升级、差异化补充，为消费者在墙板、家具板、地板等装饰装修应用提供了更多的选择［1-2］。但在其使用过程中发现，在光照区域部分浅色板面存在黄变问题，这也是人造板涂饰行业需重点解决的技术难题。数码涂装饰面人造板主要使用紫外光（UV）固化涂料和紫外光（UV）固化油墨。作者前期研究发现，白色底漆具有优异的耐黄变性能，可遮盖白色底漆以下涂层的黄变表现，UV透明面漆类型和厚度以及表面色度值对数码涂装饰面人造板的耐黄变性能影响最大［3］。研发生产高耐黄变型的UV涂料体系的数码涂装饰面人造板时，当采用常规涂料及常规工艺，必须对装饰图案的色度值进行验证并择优选用；对于在常规工艺下已验证耐黄变性能不符合要求的装饰图案，尤其是浅色系图案，须采用特殊配方的高耐黄变型透明面漆。为此本文针对UV高光面漆和哑光面漆数码涂装饰面人造板，通过对高光面漆的树脂及助剂进行优选，以及尝试将哑光面漆替换成水性面漆等方式，达到提升浅色系产品耐黄变性能之目的。

1  材料与方法

1.1 试验材料

细表面刨花板：规格1 220 mm×2 440 mm×18 mm，甲醛释放量ENF级，市购。UV透明面漆用树脂：环氧丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、超支化聚酯丙烯酸酯均购自江苏三木集团公司，二官脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、聚酯改性丙烯酸酯均购自东莞市兰卡新材料有限公司。

单体：三丙二醇二丙烯酸酯（TPGDA）、二丙二醇二丙烯酸酯（DPGDA）、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA）、1，6己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、甲基丙烯酸羟基乙酯（HEMA）均购自长兴材料工业有限公司。

引发剂：4，6-三甲基苯甲酰二苯氧磷（TPO）、苯甲酰甲酸甲酯（MBF）、1-羟基-环己基苯甲酮（184）、二苯甲酮（BP）和活性胺、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（1173）均购自天津久日新材料股份有限公司。

UV涂料助剂包括流平剂、消泡剂、分散剂均购自德国BYK公司；粉料包括滑石粉、玻璃粉、透明粉均购自广州亿烽化工科技有限公司；紫外光吸收剂（UV-1130）为苯并三唑类紫外线吸收剂，购自福建帝盛科技股份公司。

UV高光面漆和UV哑光面漆为实验室合成，UV白色底漆等和水性哑光面漆购自三棵树涂料股份有限公司。

1.2 试验设备

主要设备包括涂布机，ZR2122armX1-RR-V6，广东瀚秋智能装备股份有限公司；三灯和八灯UV固化机，型号分别为U3113e和U8413e，广东瀚秋智能装备股份有限公司；淋幕机，L2113，广东瀚秋智能装备股份有限公司；往复喷漆机，SP1113B2-X7，广东瀚秋智能装备股份有限公司；12 m红外流平机，6L13，广东瀚秋智能装备股份有限公司；立体干燥窑，DVD4/4-5500-88，广东瀚秋智能装备股份有限公司；膜压机，MY3113，广东瀚秋智能装备股份有限公司。砂光机，SL-TWSW-RPS，成都森联智能装备有限公司。

1.3 试验设计与试样制备

1.3.1 UV高光面漆树脂、单体、光引发剂优选

1）树脂的优选：按96%常用树脂+4%MBF分散后，湿膜制备器50 μm刮膜在白色瓷砖上，利用紫外光灯UVA以1 466 mJ/cm2能量固化，利用紫外老化试验箱连续光照曝露168 h后，用色差仪测试试验前后色差值△E。

2）单体优选：选用耐黄变性能优异的树脂与不同单体搭配，70%树脂+25%常用单体+5%MBF分散后湿膜制备器50 μm刮膜，固化能量和测试方法同上。

3）光引发剂优选：选用耐黄变性能优异的树脂与不同光引发剂搭配，96%树脂+4%常用引发剂混合后湿膜制备器50 μm刮膜，固化能量和测试方法同上。

1.3.2 UV高光面漆配方优化

选用耐黄变性能优异的树脂、单体、光引发剂或添加紫外光吸收剂，对高光面漆进行配方改性，将改性前后面漆淋涂在辊涂白色底漆和打印偏白色图案后的刨花板上（涂布量150 g/m2），制备数码涂装饰面人造板，固化能量同上，进行漆膜耐黄变性能对比。

1.3.3 UV哑光面漆与水性哑光面漆的配方对比

UV哑光面漆和水性哑光面漆配方见表2。将UV哑光面漆和水性哑光面漆分别辊涂和喷涂在辊涂白色底漆的刨花板上，制备数码涂装饰面人造板，涂布量分别是18 g/m2和50 g/m2。UV哑光面漆固化能量同上，水性哑光面漆热固化温度60 ℃，时间2 h。

1.4 性能测试

参照GB/T 37005—2018《油漆饰面人造板》测试利用未改性和改性面漆制备的不同类型数码涂装饰面人造板漆膜硬度、漆膜附着力，耐污染腐蚀［Na2CO3（10%）、柠檬酸（10%）、丙酮和黑咖啡］、光泽（60º入射角）和耐黄变性能。其中，耐黄变性能测试使用紫外老化试验箱，美国Q-LAB公司生产，使用UVA-340 nm紫外光灯管，黑板温度60±3 ℃，辐照强度为0.68 W/m2，连续光照曝露168 h后测试试样色差值△E。参考LY∕T 3236—2020《人造板及其制品气味分级及其评价方法》对饰面板进行气味强度评价，气味等级越低气味越小。

2  结果与讨论

2.1 UV面漆树脂、单体和光引发剂对耐黄变性能的影响

通过图1数据分析，树脂、单体和光引发剂对UV面漆的耐黄变性能影响较大，常用树脂中环氧丙烯酸酯是双酚A型环氧丙烯酸酯，因为它含有芳香醚键，光照射后易降解断链粉化，耐黄变性能差。脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，耐黄变性和柔韧性最优，但其单价偏高［4］。为此，综合树脂的表面干燥速度、光泽、硬度、柔韧性和耐黄变性能，筛选出最优组合。单官能度单体开稀能力很强，但是固化速度很慢；而多官能度单体，例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（TMPTA），分子量大，且固化快，但是其开稀能力和耐黄变性能很差［5］；两官能度单体开稀能力强且固化速度适中，是UV木器涂料中常用单体，所以本研究主要使用图1中几种常规两官能度单体作为UV面漆体系单体。UV面漆中常使用自由基光引发剂，1 173、184为光引发剂在光辐照后不会产生使体系黄变的苄基自由基和苯甲酰自由基，所以更耐黄变，但他们光解产物中含有苯甲醛，带有异味。二苯甲酮（BP）和活性胺配合使用的光引发剂容易使涂层泛黄，但是有一定的抗氧阻聚功能，有利用于消光粉加入量较多的UV哑光面漆固化［4，6］。

2.2 配方改良后饰面板耐黄变性能和其他表面性能

如表2所示，UV高光面漆改良配方2的饰面板色差值△E值为2.9，远低于UV高光面漆原配方的△E值16.45，可以达到LY/T 1923—2020《室内木质门》透明涂饰类产品色差值△E≤3.0的1级要求。表明通过UV高光面漆配方的调整及在其中物理混合紫外光吸收剂，可以显著改善其耐黄变性能，同时也兼顾了漆膜的其他各项基础性能。光照时苯并三唑类紫外线吸收剂通过分子内氢键进行分子内质子转移，经过一系列无辐射跃迁回到基态，从而通过吸收紫外线起到保护漆膜的作用［7］。但是添加紫外光吸收剂一定程度上会影响漆膜固化，辐照能量应适当增加。水性哑光面漆耐黄变性能优异，△E值为1.9，原因是其主要成膜物质为聚氨酯乳液和阳离子丙烯酸酯乳液，所用聚氨酯乳液主要成分是由脂肪族多异氰酸酯制备的水性聚氨酯分散液，耐黄变性能较优异；阳离子丙烯酸酯乳液是由丙烯酸酯类单体（如甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯等）与具有亲水基团的乙烯基单体通过乳化聚合而成，有良好的耐候性，不易黄变［8-9］。并且水性哑光面漆膜气味小、更接近木质材料天然触感，缺点是硬度达不到UV哑光面漆的2 H，仅有2 B。UV哑光面漆所用配方不是耐黄变体系也未加入紫外光吸收剂，色差值△E仅为3.65，也可以达到LY/T 1923—2020透明涂饰类产品色差值△E≤6.0的2级要求，主要与涂层较薄有关。不同面漆饰面板的黄变情况。

a.UV高光面漆改良配方 b.UV高光面漆原配方 c.UV哑光面漆 d.水性哑光面漆

3  结论

1）通过合理搭配脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯、二官能度的单体和光引发剂MBF，利用其性能互补可达到合适耐黄变性能、其他性能和成本的平衡，并且通过紫外光吸收剂添加量在1%左右，UV高光面漆数码涂装饰面人造板的耐黄变性能可达到色差值ΔE＜3，并且其他性能也达到国家标准要求，可用于耐候性能要求较高的家具、墙板、门窗等装饰装修场所。

2）水性哑光面漆制备的数码涂装饰面人造板不易黄变，并且具有气味小和触感好的特点，更接近木质材料天然触感，缺点是硬度偏低。另外，尽管UV哑光面漆所用配方不是耐黄变体系也未加入紫外光吸收剂，但UV哑光类产品耐黄变性也能达到LY/T 1923—2020中透明涂饰类产品耐黄变性能2级要求，进一步验证了数码涂装饰面人造板的耐黄变性能与面漆厚度有关。