CN101265338B

CN101265338B - Pvc表面改性涂层及其制备方法

Info

Publication number: CN101265338B
Application number: CN2008100255109A
Authority: CN
Inventors: 商铁存; 安立佳; 张月; 贾华伟
Original assignee: JIANGSU QIONGHUA HIGH SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: JIANGSU QIONGHUA HIGH SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2008-05-07
Filing date: 2008-05-07
Publication date: 2011-02-16
Anticipated expiration: 2028-05-07
Also published as: CN101265338A

Abstract

PVC表面改性涂层及其制备方法，涉及一种适用于PVC制品，尤其是透明PVC片(膜)制品表面进行涂层改性的配方，属于高分子材料表面改性领域。在室温至50℃温度条件下，将10～70重量份平均分子量为500～20000的聚甲基丙烯酸酯、20～80重量份丙烯酸类单体和0～20重量份溶剂在混合釜中混合均匀，然后再加入1～30重量份改性剂和0.2～8重量份光固化剂，再混合均匀。本发明涉及的涂层与PVC基材界面间形成了特殊的氢键作用力，在红外光谱中表现为在3400～3500cm^-1区间有吸收峰，该作用力对提高涂层剥离强度有明显帮助，其剥离强度可达10N/15mm以上。

Description

PVC表面改性涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种适用于PVC制品，尤其是透明PVC片(膜)制品表面进行涂层改性的配方，属于高分子材料表面改性领域。

背景技术

聚氯乙烯树脂(PVC)是最早实现工业化、产量较大的通用树脂之一，在材料工程中占据勿庸置疑的重要地位。PVC具有阻燃、耐腐蚀、绝缘、耐磨损等优良性能，价格低廉、原材料来源广泛是一种重要的热塑性塑料。其中PVC片(膜)是PVC制品中的一个重要产品，其具有良好的力学性能和透明性，在医药、食品、包装领域有广泛的应用。但由于PVC自身的化学结构特性以及制品中增塑剂、润滑剂等小分子加工助剂容易向表面迁移，有些情况下使得PVC片(膜)的表面性能达不到制品的使用要求。其主要表现在：抗静电剂与PVC之间的粘合强度过低；PVC制品表面镀铝后常常产生脱铝现象。

在许多重要的应用领域，高分子材料的表面性质是十分重要的。目前针对PVC的表面改性研究相对较少，概括起来主要有以下几种方法：采用化学接枝等离子体处理和表面涂层。其中化学接枝是最稳固最理想的方法，但由于其反应时间过长，操作复杂，离实际应用还有很大距离。等离子体处理在应用上也有其相对局限性，主要表现在设备价格昂贵，针对PVC改性相对不足。涂层改性在经济性和实际应用操作性，但涂层与基材间的附着力不够，从而限制了进一步应用的基础。

发明内容

本发明的第一目的是针对目前PVC制品尤其是透明PVC片(膜)及其复合材料应用中的表面问题而提供一种PVC表面改性涂层。

本发明——PVC表面改性涂层中各成分的重量份分别为：

平均分子量为500～20000的聚甲基丙烯酸酯 10～70份、

丙烯酸类单体 20～80份、

溶剂 0～20份、

改性剂 1～30份、

光固化剂 0.2～8份。

其中，聚甲基丙烯酸酯为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)均聚物为主。

丙烯酸类单体为甲基丙酸甲酯、丙烯酸丁酯中的至少一种。

光固化剂为自由基型光引发剂或光敏试剂。

所述溶剂为丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的至少一种。

改性剂包括有机硅、硅烷偶联剂、甲基丙烯酸丁酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTA)、抗静电剂中的至少一种。

本发明的第二目的是提供一种PVC表面改性涂层的制备方法：

在室温至50℃温度条件下，将10～70重量份平均分子量为500～20000的聚甲基丙烯酸酯、20～80重量份丙烯酸类单体和0～20重量份溶剂在混合釜中混合均匀，然后再加入1～30重量份改性剂和0.2～8重量份光固化剂，再混合均匀。

发明人认为：要开发具有高附着力PVC表面涂层，必须要以PVC制品材料本身与涂层间的界面相容性为基础，要充分利用PVC分子中的亚甲基上的氢原子(-CClH-)与特殊羰基间(-CO-)的化学作用力，从而解决涂层在PVC表面附着强度过低这一基本问题。本发明涉及的涂层与PVC基材界面间形成了特殊的氢键作用力，在红外光谱中表现为在3400～3500cm^-1区间有吸收峰，该作用力对提高涂层剥离强度有明显帮助，其剥离强度可达10N/15mm以上。

故，通过本发明之方法易于操作、控制，产品质量稳定，制备的PVC表面改性涂层具有与基材间效强的附着力，可大大提高产品的应用领域。

发明人还发现，在改性涂层体系中引入PMMA均聚物还可以改善涂层的力学性能和起到控制涂层溶液粘度的作用。

改性剂的引入可以提高涂层本身的性能，如提高其表面能、表面高分子的交联程度、降低表面阻抗等。但当改性剂的引入量超过30％的时候将对涂层对PVC的附着力产生明显降低，因此在本发明中改性剂的引入量通常不超过30重量份。

附图说明

图1为在红外光谱中，本发明涂层与PVC分子间形成氢键相互作用力曲线图。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是本实施例只用于本发明进一步说明，不能解释为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述发明的内容做出一些非本质的改进和调整。

实施例一：

一、制备涂层：

制备的环境温度：室温至50℃。

1、将平均分子量为500～20000的聚甲基丙烯酸酯(PMMA树脂)(Mn～3500)1kg和甲基丙酸甲酯4kg、丙烯酸丁酯0.4kg一同加入到带搅拌器的混合釜中，40度水浴下搅拌至完全溶解。

2、取上述溶液500ml，依次加入改性剂：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTA)25g、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH-550)10g、甲基丙烯酸丁酯10g、抗静电剂25g搅拌均匀，最后加入光固化剂二苯甲酮15g，再搅拌至均匀溶液，即得可使用的涂层溶液。

以上改性剂还可采用有机硅、硅烷偶联剂、甲基丙烯酸丁酯、TMPTA、抗静电剂中的至少一种。

二、应用：

采用上述涂层溶液，使用5号涂布棒在厚度均为200um厚的软片和硬片上涂布一次。

涂布后的软片和硬片在紫外光固化试验机上固化2秒，即可在其表面形成具有高附着力(剥离强度大于10N/15mm)的改性涂层，界面层的红外光谱在3400～3500cm^-1区间有吸收峰，如图1所示。

实施例二：

一、制备涂层：

制备的环境温度：室温至50℃。

1、将平均分子量为500～20000的聚甲基丙烯酸酯(PMMA树脂)(Mn～2000)1kg和甲基丙酸甲酯3kg、N，N-二甲基甲酰胺0.2kg、丁酮0.2kg一同加入到带搅拌器的混合釜中，40度水浴下搅拌至完全溶解。

2、取上述溶液500ml，依次加入改性剂：三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTA)30g、乙烯基三乙氧基硅烷10g搅拌均匀，最后加入光固化剂2，4，6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)15g，再搅拌至均匀溶液，即得可使用的涂层溶液。

以上溶剂丁酮也可以由丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的至少一种替代。

二、应用：

采用上述涂层溶液，使用5号涂布棒在厚度均为200um厚的软片和硬片上涂布一次。涂布后的软片和硬片在紫外光固化试验机上固化2秒，即可在其表面形成具有高附着力(剥离强度大于10N/15mm)的改性涂层。

Claims

1.一种PVC表面改性涂层，其特征在于各成分的重量份分别为：

平均分子量为500～20000的聚甲基丙烯酸酯 10～70份、

丙烯酸类单体 20～80份、

溶剂 0～20份、

改性剂 1～30份、

光固化剂 0.2～8份；

所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的至少一种；所述溶剂为丁酮、N，N-二甲基甲酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜中的至少一种。

2.根据权利要求1所述PVC表面改性涂层，其特征在于所述聚甲基丙烯酸酯为聚甲基丙烯酸甲酯均聚物为主。

3.根据权利要求1所述PVC表面改性涂层，其特征在于所述光固化剂为自由基型光引发剂或光敏试剂。

4.根据权利要求1所述PVC表面改性涂层，其特征在于所述改性剂包括有机硅、硅烷偶联剂、甲基丙烯酸丁酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、抗静电剂中的至少一种。

5.一种如权利要求1所述PVC表面改性涂层的制备方法，其特征在于在室温至50℃温度条件下，将10～70重量份平均分子量为500～20000的聚甲基丙烯酸酯、20～80重量份丙烯酸类单体和0～10重量份溶剂在混合釜中混合均匀，然后再加入1～30重量份改性剂和0.2～8重量份光固化剂，再混合均匀；所述丙烯酸类单体为甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯中的至少一种。