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離型膜用高彈性紫外光固化涂料的研究,針對低表面張力離型膜研制了一種紫外光固化涂料,可以在離型膜表面形成光滑完整的涂層
2019年07月30日    閱讀量:6697    新聞來源:中國建材網 cnprofit.com  |  投稿

1 引言

紫外光輻射固化技術(UV 技術)是德國拜爾公司率先于1968 年商品化的一種全新的環保涂料技術,是指在紫外光的作用下,引發具有化學反應活性的液態物質經過交聯聚合而形成固態聚合物的過程,與現有的熱固化技術相比,它具有固化速度快、生產能耗低、污染少、涂層性能優越等優點,是新一代綠色環保化工產品。


目前,紫外光固化涂料已廣泛應用于感光材料、電子通訊、光學器件、包裝裝飾等領域。據預測,到2015年,世界范圍內UV 固化涂料的產量將達到整個涂料行業的8%以上中國建材網cnprofit.com


離型膜是將silicone(有機硅塑料)離型劑單面或雙面涂布于環保材料PE、PET、OPP 等薄膜的表層上,讓它對于各種不同的有機壓感膠(如熱融膠、亞克力膠和橡膠系的壓感膠) 可以表現出極輕且穩定的離型力。離型膜一般用于隔離粘性材料,現已被廣泛應用于包裝、印刷、柔性線路、絕緣制品、線路板、貼合、電子、密封材料用膜、膠粘制品、模切沖型加工等行業領域。由于離型膜表面涂有離型劑,具有較低的表面能,一般情況下在其表面涂布UV 涂料時會出現潤濕性差、漆膜不易鋪展等現象。


本文研制的UV 涂料主要以低表面張力離型膜為基材,可以在離型膜表面形成光滑完整的涂層,該涂層作為中間層既能夠與離型膜表面具有一定的粘牢度又可以在需要的條件下與離型膜完整剝離,而且能夠保證其后應用涂層良好的鋪展性以及應用層與中間層之間優異的粘結力,還要保證應用涂層的高柔韌性和高彈性,為離型膜的應用提供了一個特殊的領域。

 

2. 實驗部分

2.1 主要原材料

預聚體:CN966J75NS (含25%IBOA 的2 官能聚氨酯丙烯酸酯);CN966H90NS (含10%EOEOEA的2 官能聚氨酯丙烯酸酯);CN966B85 (含15%HDDA 的2 官能聚氨酯丙烯酸酯);CN964(聚氨酯丙烯酸酯);CN965NS (聚氨酯丙烯酸酯),CN989NS

(2 官能聚氨酯丙烯酸酯),美國沙多瑪公司。

活性稀釋劑:SR506(丙烯酸異冰片酯)、SR423(甲基丙烯酸異冰片酯)、SR256(2(2- 乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯)、SR339(2- 苯氧基乙基丙烯酸酯),美國沙多瑪公司。

引發劑:1173(2- 羥基- 2- 甲基- 1- 苯基- 1-丙酮)、184(1- 羥基環己基苯基甲酮),北京英力科技發展有限公司。

表面助劑:Tego432,Tego450, 德國EvonikDegussa 公司;DC57, 美國道康寧公司;BYK307,BYK310 德國畢克化學公司。

溶劑:甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、異丙醇,丁酮,天津化學試劑一廠。

2.2 樣品制備

根據設計的配方,將各組分按一定比例混合后攪拌均勻,按2.3 進行固化膜的制備。

2.3 施工工藝

涂布方式:10μm 絲棒刮涂。

涂膜厚度:7~8μm。

流平條件:紅外流平溫度為60℃,流平時間為2min。

固化條件:3000kw 高壓汞燈三支,傳送帶速度16m/min,累積紫外光能量600mj/cm2。

2.4 主要性能測試

2.4.1 固化速度

以單一的紫外燈(中壓汞燈)或涂裝生產線上的紫外固化裝置進行測定,測量單位以s、m/min或累計能量mj/cm2 表示。本實驗測定的是500W紫外燈照射下,漆膜表干的時間。

2.4.2 中間層與離型膜以及中間層與應用層之間的附著力

采用GB/T 1720- 1979(89)漆膜附著力測定法,我們將實驗結果定為5 級。1 級最佳,5 級最差。將UV 涂料按2.3 涂布于PET 離型膜上,按上述方法測試中間層與離型膜之間的附著力;應用層輥涂于中間層上,干燥后與中間層一起從離型膜上剝離,按上述方法測試中間層與應用層之間的附著力。

2.4.3 中間層與離型膜之間的剝離力

采用GB/T 25256- 2010,光學功能薄膜、離型膜180°剝離力和殘余黏著率測試方法,進行中間層與離型膜之間剝離力的測試。

2.4.4 中間層在離型膜上的潤濕鋪展性

將配制的UV 涂料測試表面張力,然后按2.3涂布于PET 離型膜上,固化后目測涂膜表觀。將實驗結果定為3 級,1 級最佳,3 級最差。

2.4.5 柔韌性及彈性

將UV 涂料按ISO 527/2- 1993(E)[6]的5B 樣條標準制成標準樣條,在WDW3020 型微控電子萬能試驗機上以350mm/min 的速率拉伸測定膜層的斷裂伸長率和抗張強度。

注:中間層是指UV 涂料涂布層。

 

3 結果與討論

3.1 預聚物對性能的影響

預聚物是光固化產品的主體,具有可進行光固化反應的基團,它的性能基本上決定了固化后漆膜的主要性能。聚氨酯丙烯酸酯分子中含有氨酯鍵,能在高分子鏈間形成多種氫鍵,使固化膜具有優異的柔韌性和較高的斷裂伸長率,因此本實驗選用聚氨酯作為主體樹脂。固定配方中其他組分含量,分別使用上述6 種聚氨酯丙烯酸酯制備光油樣品,并進行性能測試,以選擇適用于本實驗的最佳預聚物。不同預聚物對UV 涂料性能的影響如表1 所示。

不同預聚物對UV 涂料性能的影響

離型膜用高彈性紫外光固化涂料的研究,針對低表面張力離型膜研制了一種紫外光固化涂料,可以在離型膜表面形成光滑完整的涂層 中國建材網,cnprofit.com

注:附著力Ⅰ指中間層與離型膜之間的附著力(下同);附著力Ⅱ指中間層與應用層的附著力(下同)。

由表1 可以看出:本實驗所選用的預聚物均為聚氨酯樹脂,其中CN966J75 作為主體配制的UV涂料綜合性能最好,這是由于這支樹脂本身具有很高的柔韌性和抗張強度,其斷裂伸長率可達238。因此選用沙多瑪的CN966J75 樹脂作為主體樹脂。


3.2 活性稀釋劑對性能的影響

活性稀釋劑在UV 涂料中不僅溶解和稀釋預聚物,調節體系粘度,而且參與光固化反應過程,影響漆膜的各種性能。單官能度活性稀釋劑粘度較低,稀釋能力強,體積收縮率低,固化后漆膜柔韌性好,伸長率高。為了進一步考察活性稀釋劑對UV 涂料性能的影響,固定其它組分含量不變,分別應用本實驗選用4 種沙多瑪的單官能度活性稀釋劑制備樣品,進行性能測試,測試結果如表2。

不同活性稀釋劑對UV 涂料性能的影響

離型膜用高彈性紫外光固化涂料的研究,針對低表面張力離型膜研制了一種紫外光固化涂料,可以在離型膜表面形成光滑完整的涂層 中國建材網,cnprofit.com

由表2 可知:雖然沙多瑪的單官能度活性稀釋劑SR339 的表面張力較高,但是其活性稀釋劑本身及配制的光油斷裂伸長率和抗張強度明顯優于其它活性稀釋劑,因此選用SR339 作為本配方的活性稀釋劑。


3.3 表面助劑對性能的影響

表面助劑的加入可以防止涂膜弊病的產生,提高涂膜性能。有機硅類流平劑以硅氧鍵鏈(Si- O- Si)為骨架,硅原子上接有機基團的一類聚合物。大多數的有機硅都帶有低表面能的側基,特別是烷烴中表面能最低的甲基,因此有機硅分子有很低的表面能。根據基材的特性,本實驗選用了5 種有機硅類流平劑,固定其它組分含量不變,分別應用這5 種助劑制備樣品,進行性能測試,測試結果如表3。

不同助劑對UV 涂料性能的影響

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從上表中對助劑的選用可以是看出,Tego432和DC57 性能比較接近,綜合性能考慮我們選用DC57 作為助劑使用。

3.4 溶劑對性能的影響

溶劑是揮發性液體,UV 涂料鋪展與流平的能力和溶劑揮發及其表面張力有密切關聯。由于離型膜本身具有較低的表面能,因而所涂布的UV涂料需要具有較低的表面張力。基于以上原則我們固定配方其他組分不變,分別使用甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、異丙醇、丁酮制備樣品,進行性能測試,測試結果如表4。

不同溶劑對UV 涂料性能的影響

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根據表4 的結果,醋酸異丙酯表面張力最低,但揮發速率偏低,且中間層與應用層之間的附著力較差,乙醇的表面張力相對較低,揮發速率中等,綜合性能最好,因此選用乙醇作稀釋劑能夠使性能達到最佳。

3.5 綜合配方的性能測試

根據以上對UV 涂料的主要影響因素分析,選用沙多瑪的預聚物CN966J75,單官能度活性稀釋劑SR339,道康寧助劑DC57 和乙醇制備一種離型膜用高彈性UV 涂料,對其進行綜合性能測試,測試結果如下表5。

離型膜用高彈性UV 涂料的性能

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4 結論

通過選用合適的預聚物、活性稀釋劑、助劑和溶劑并按照一定的比例混合后攪拌均勻,可制得一種應用于離型膜的低表面張力高彈性UV 涂料,該涂料可賦予離型膜特殊性能,為離型膜的應用開拓了新的領域,填補了市場空白。


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