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1.4.1 UV固化水性预聚物
水性UV预聚物是光油最重要的组份，它决定了固化膜的物理机械性能，如硬度、柔韧性、强度、耐磨性、附着力和耐化学试剂性能等，也影响涂膜的光固化速度水性光固化预聚物按亲水性的不同可分为乳液型和水分散型。[7]目前，水性低聚物制备时大多在油性预聚物中引入亲水基团，如羧基、季胺基、聚乙二醇链等方式，使油性预聚物转变成水性预聚物。按预聚物的化学结构及组成，水性UV固化树脂主要可以分为环氧丙烯酸(Epoxy acrylate，EA)、聚氨酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate，PUA)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate， PEA)和丙烯酸酯化聚丙烯酸酯(Acrylated acrylic oligomer)等以及上述树脂的混合体。其中，聚氨酯丙烯酸酯 (PUA)的综合性能最好；各类预聚物的理论性能见表1-1[8]：
表 1-1 常见预聚物性能
预聚物 固化速度 拉伸强度 柔性 硬度 耐化学品性 耐黄变性
EA 高 高 不好 高 极好 中
PUA 可调 可调 好 可调 好 可调
PEA 可调 中 可调 中 好 不好
Acrylated acrylic oligomer 慢 低 好 低 好 极好
（1） UV固化水性环氧丙烯酸酯
可UV固化的水性环氧丙烯酸树脂是一种广泛使用的预聚物。原料价格便宜，拉伸模量高，机械性能优良，并且有着良好的电绝缘性和热稳定性。环氧树脂分子链上的羟基赋予树脂良好的极性，促使其对极性材料和金属材料表面有良好的粘附力和对颜料优良的润湿性。并且环氧树脂聚合物链含有稳定的C-C键和醚键，这使得它耐化学药品性优良。另外，可以通过开环后的羟基接入酸酐，从而引入羧基，增加树脂的亲水性。柔性链的引入可以克服EA树脂的脆性，引入的不饱和键能提高固化速度，增加预聚物的分子量可以减少固化时的收缩率，再用碱中和便可得到具有亲水性的树脂。[9]
（2） UV固化水性聚氨酯丙烯酸酯
聚氨酯分子链上除了含有大量氨基甲酸酯（-NH-COO-）链段外，还含有醚键（-O-）酯键（-COO-）、脲键（-NH-COO-）等活性基团。这些结构赋予了聚氨酯材料良好的物理机械性能，优异的弹性、耐寒性、耐有机溶剂及良好的温度适应性，是近年来发展较快的高分子材料。水性UV固化聚氨酯丙烯酸酯的制备方法是将带有羟基的丙烯酸酯类单体与异氰酸酯基团反应，引入C=C双键，使之具有UV活性；再用带有羧基的扩链剂（通常是二羟甲基丙酸，即DMPA）对聚氨酯分子链进行扩链；最后经碱中和得到可UV固化的水性聚氨酯丙烯酸酯树脂。[10]
（3） UV固化水性聚酯丙烯酸酯
聚酯丙烯酸酯价格低廉，易于制备。一般的制备方法是由聚酯端羟基与丙烯酸酯化或由聚酯端羧基与甲基丙烯酸缩水甘油醚反应而得。其双键位于分子链末端，活性相对较高，同时较低分子量使其易于进行流变调节。水性聚酯丙烯酸酯也需要在分子结构中引入亲水基团。[11]
（4） UV固化水性聚丙烯酸酯
水性UV固化聚丙烯酸酯体系价廉、涂膜丰满，光泽度高。一般用丙烯酸共聚以引入亲水性羧基，用甲基丙烯酸-β-羟乙酯（HEMA）或（甲基）丙烯酸缩水甘油酯共聚引入羟基或环氧基以便进一步引入丙烯酰基团。但是此类树脂丙烯酸所含的双键在共聚反应中被消耗，其光固化活性较差。[11]