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离型膜用高弹性紫外光固化涂料的研究,针对低表面张力离型膜研制了一种紫外光固化涂料,可以在离型膜表面形成光滑完整的涂层,中国建材网,cnprofit.com
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离型膜用高弹性紫外光固化涂料的研究,针对低表面张力离型膜研制了一种紫外光固化涂料,可以在离型膜表面形成光滑完整的涂层
2019年07月30日    阅读量:6979    新闻来源:中国建材网 cnprofit.com  |  投稿

1 引言

紫外光辐射固化技术(UV 技术)是德国拜尔公司率先于1968 年商品化的一种全新的环保涂料技术,是指在紫外光的作用下,引发具有化学反应活性的液态物质经过交联聚合而形成固态聚合物的过程,与现有的热固化技术相比,它具有固化速度快、生产能耗低、污染少、涂层性能优越等优点,是新一代绿色环保化工产品。


目前,紫外光固化涂料已广泛应用于感光材料、电子通讯、光学器件、包装装饰等领域。据预测,到2015年,世界范围内UV 固化涂料的产量将达到整个涂料行业的8%以上中国建材网cnprofit.com


离型膜是将silicone(有机硅塑料)离型剂单面或双面涂布于环保材料PE、PET、OPP 等薄膜的表层上,让它对于各种不同的有机压感胶(如热融胶、亚克力胶和橡胶系的压感胶) 可以表现出极轻且稳定的离型力。离型膜一般用于隔离粘性材料,现已被广泛应用于包装、印刷、柔性线路、绝缘制品、线路板、贴合、电子、密封材料用膜、胶粘制品、模切冲型加工等行业领域。由于离型膜表面涂有离型剂,具有较低的表面能,一般情况下在其表面涂布UV 涂料时会出现润湿性差、漆膜不易铺展等现象。


本文研制的UV 涂料主要以低表面张力离型膜为基材,可以在离型膜表面形成光滑完整的涂层,该涂层作为中间层既能够与离型膜表面具有一定的粘牢度又可以在需要的条件下与离型膜完整剥离,而且能够保证其后应用涂层良好的铺展性以及应用层与中间层之间优异的粘结力,还要保证应用涂层的高柔韧性和高弹性,为离型膜的应用提供了一个特殊的领域。

 

2. 实验部分

2.1 主要原材料

预聚体: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),美国沙多玛公司。

活性稀释剂:SR506(丙烯酸异冰片酯)、SR423(甲基丙烯酸异冰片酯)、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),美国沙多玛公司。

引发剂:1173(2- 羟基- 2- 甲基- 1- 苯基- 1-丙酮)、184(1- 羟基环己基苯基甲酮),北京英力科技发展有限公司。

表面助剂:Tego432,Tego450, 德国EvonikDegussa 公司;DC57, 美国道康宁公司;BYK307,BYK310 德国毕克化学公司。

溶剂:甲苯、二甲苯、醋酸乙酯、异丙醇,丁酮,天津化学试剂一厂。

2.2 样品制备

根据设计的配方,将各组分按一定比例混合后搅拌均匀,按2.3 进行固化膜的制备。

2.3 施工工艺

涂布方式:10μm 丝棒刮涂。

涂膜厚度:7~8μm。

流平条件:红外流平温度为60℃,流平时间为2min。

固化条件:3000kw 高压汞灯三支,传送带速度16m/min,累积紫外光能量600mj/cm2。

2.4 主要性能测试

2.4.1 固化速度

以单一的紫外灯(中压汞灯)或涂装生产线上的紫外固化装置进行测定,测量单位以s、m/min或累计能量mj/cm2 表示。本实验测定的是500W紫外灯照射下,漆膜表干的时间。

2.4.2 中间层与离型膜以及中间层与应用层之间的附着力

采用GB/T 1720- 1979(89)漆膜附着力测定法,我们将实验结果定为5 级。1 级最佳,5 级最差。将UV 涂料按2.3 涂布于PET 离型膜上,按上述方法测试中间层与离型膜之间的附着力;应用层辊涂于中间层上,干燥后与中间层一起从离型膜上剥离,按上述方法测试中间层与应用层之间的附着力。

2.4.3 中间层与离型膜之间的剥离力

采用GB/T 25256- 2010,光学功能薄膜、离型膜180°剥离力和残余黏着率测试方法,进行中间层与离型膜之间剥离力的测试。

2.4.4 中间层在离型膜上的润湿铺展性

将配制的UV 涂料测试表面张力,然后按2.3涂布于PET 离型膜上,固化后目测涂膜表观。将实验结果定为3 级,1 级最佳,3 级最差。

2.4.5 柔韧性及弹性

将UV 涂料按ISO 527/2- 1993(E)[6]的5B 样条标准制成标准样条,在WDW3020 型微控电子万能试验机上以350mm/min 的速率拉伸测定膜层的断裂伸长率和抗张强度。

注:中间层是指UV 涂料涂布层。

 

3 结果与讨论

3.1 预聚物对性能的影响

预聚物是光固化产品的主体,具有可进行光固化反应的基团,它的性能基本上决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键,能在高分子链间形成多种氢键,使固化膜具有优异的柔韧性和较高的断裂伸长率,因此本实验选用聚氨酯作为主体树脂。固定配方中其他组分含量,分别使用上述6 种聚氨酯丙烯酸酯制备光油样品,并进行性能测试,以选择适用于本实验的最佳预聚物。不同预聚物对UV 涂料性能的影响如表1 所示。

不同预聚物对UV 涂料性能的影响

离型膜用高弹性紫外光固化涂料的研究,针对低表面张力离型膜研制了一种紫外光固化涂料,可以在离型膜表面形成光滑完整的涂层 中国建材网,cnprofit.com

注:附着力Ⅰ指中间层与离型膜之间的附着力(下同);附着力Ⅱ指中间层与应用层的附着力(下同)。

由表1 可以看出:本实验所选用的预聚物均为聚氨酯树脂,其中CN966J75 作为主体配制的UV涂料综合性能最好,这是由于这支树脂本身具有很高的柔韧性和抗张强度,其断裂伸长率可达238。因此选用沙多玛的CN966J75 树脂作为主体树脂。


3.2 活性稀释剂对性能的影响

活性稀释剂在UV 涂料中不仅溶解和稀释预聚物,调节体系粘度,而且参与光固化反应过程,影响漆膜的各种性能。单官能度活性稀释剂粘度较低,稀释能力强,体积收缩率低,固化后漆膜柔韧性好,伸长率高。为了进一步考察活性稀释剂对UV 涂料性能的影响,固定其它组分含量不变,分别应用本实验选用4 种沙多玛的单官能度活性稀释剂制备样品,进行性能测试,测试结果如表2。

不同活性稀释剂对UV 涂料性能的影响

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由表2 可知:虽然沙多玛的单官能度活性稀释剂SR339 的表面张力较高,但是其活性稀释剂本身及配制的光油断裂伸长率和抗张强度明显优于其它活性稀释剂,因此选用SR339 作为本配方的活性稀释剂。


3.3 表面助剂对性能的影响

表面助剂的加入可以防止涂膜弊病的产生,提高涂膜性能。有机硅类流平剂以硅氧键链(Si- O- Si)为骨架,硅原子上接有机基团的一类聚合物。大多数的有机硅都带有低表面能的侧基,特别是烷烃中表面能最低的甲基,因此有机硅分子有很低的表面能。根据基材的特性,本实验选用了5 种有机硅类流平剂,固定其它组分含量不变,分别应用这5 种助剂制备样品,进行性能测试,测试结果如表3。

不同助剂对UV 涂料性能的影响

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从上表中对助剂的选用可以是看出,Tego432和DC57 性能比较接近,综合性能考虑我们选用DC57 作为助剂使用。

3.4 溶剂对性能的影响

溶剂是挥发性液体,UV 涂料铺展与流平的能力和溶剂挥发及其表面张力有密切关联。由于离型膜本身具有较低的表面能,因而所涂布的UV涂料需要具有较低的表面张力。基于以上原则我们固定配方其他组分不变,分别使用甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、异丙醇、丁酮制备样品,进行性能测试,测试结果如表4。

不同溶剂对UV 涂料性能的影响

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根据表4 的结果,醋酸异丙酯表面张力最低,但挥发速率偏低,且中间层与应用层之间的附着力较差,乙醇的表面张力相对较低,挥发速率中等,综合性能最好,因此选用乙醇作稀释剂能够使性能达到最佳。

3.5 综合配方的性能测试

根据以上对UV 涂料的主要影响因素分析,选用沙多玛的预聚物CN966J75,单官能度活性稀释剂SR339,道康宁助剂DC57 和乙醇制备一种离型膜用高弹性UV 涂料,对其进行综合性能测试,测试结果如下表5。

离型膜用高弹性UV 涂料的性能

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4 结论

通过选用合适的预聚物、活性稀释剂、助剂和溶剂并按照一定的比例混合后搅拌均匀,可制得一种应用于离型膜的低表面张力高弹性UV 涂料,该涂料可赋予离型膜特殊性能,为离型膜的应用开拓了新的领域,填补了市场空白。


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