CN102936477B - 用于玻璃基的热转印胶黏剂、热转印膜及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于玻璃基的热转印胶黏剂、热转印膜及制备方法和应用。本发明热转印胶黏剂含有以下重量份的组分：环氧树脂5-20份，增韧剂1-10份，固化剂15-40份，溶剂45-80份。本发明一种热转印膜，依次包括基层、离型层、保护层和粘结层，所述粘结层所用的胶黏剂为上述热转印胶黏剂。本发明胶黏剂含有合适重量配比的环氧树脂、增韧剂、固化剂和溶剂，具有高的粘附力、耐高温性能、耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮、耐化学品性能、通用性强、耐候性好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种胶黏剂，特别是涉及一种用于玻璃基材的热转印胶黏剂、含有该胶黏剂的热转印膜及制备方法和其在热转印印刷领域的应用。
背景技术
热转印是一项近年新兴的特种印刷技术，其原理是将有图案的转印膜与承印物直接接触，通过热转印头与压印滚筒的加热、加压作用，转印膜上的图文层熔解并转移到承印物上。热转印技术中最重要的材料是转印膜，有关热转印膜的材料如载体层、离型层、保护层、油墨层、粘结层的研发还处于初级阶段。各涂层间紧密联系，相互影响。其中，粘结层就是用来粘结油墨信息层和各种材料的基材胶黏剂，须具备高的粘附力、耐高温性能、耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮和耐化学品性能。尽管近年已有不少企业研发了多款粘结层用的热转印胶黏剂，但是其耐刮伤性、附着性、耐水性、耐蒸煮性和耐高温性能都不理想。
环氧树脂(EP)是指分子结构中含有两个或两个以上环氧基，以脂肪族、脂环族或芳香族等有机化合物为骨架并能通过环氧基与固化剂反应形成三维交联网络状热固性产物的化合物总称。由于环氧树脂具有贮存稳定性高、加工工艺性能好、配方设计灵活多样、固化过程中体积收缩率低等优点，而且其固化物具有优良的机械性能、耐化学药品性、电气性能、粘接性以及耐热性等，环氧树脂已经成为目前应用最为广泛的热固性树脂之一，广泛应用于机械、电子电器、航空航天、交通运输、印刷及建筑等国民经济的各个领域。因此，环氧树脂是一种重要的热转印胶粘剂材料。
饱和聚酯是采用不同的多元酸和多元醇可合成出不同类型、不同特性的饱和聚酯树脂。若使用的都是直链结构的二元醇和二元酸，产生的就是只含直链结构的聚酯树脂，若使用的多元酸中含苯环（例：苯酐、对苯二甲酸、偏苯三酸酐等）产生的就是含有苯环结构的聚酯树脂，若采用化学反应引入除多元醇、多元酸之外的其它成份，产生的就是改性聚酯树脂。合成聚酯树脂若采用直链结构的多元醇与多元酸，合成得到的树脂具有线性结构，柔韧性非常好，主要用途是在涂料胶粘剂行业；日常生活与工作中所接触到的尼龙就是很典型的线性聚酯，最典型的线性聚酯尼龙-66就是己二胺与1,6-己二酸的产物，从结构上看也可用1,6-己二醇与1,6-己二酸合成。若采用苯环的多元酸与多元醇反应，合成得到含有苯环结构的树脂，苯环的刚性特征赋予树脂以硬度，而苯环的稳定的结构特征赋予树脂以耐化学性。因此可以根据产品的要求通过化学反应引入基团/取代基/化学成分，可达到改善和突出某种性能目的，来达到特殊的应用性能要求。涂料/胶粘剂行业最常用的饱和聚酯树脂是含端羟基官能团的聚酯树脂，不同的原料对树脂性能作出不同的贡献，选择原料时要视对树脂的性能要求，选择相应的能对树脂所要求性能有帮助的原料，从提供官能度、硬度、柔纫性等多方面来考虑。市场上也已经有很多不同性能的饱和聚酯类产品，可以根据需要进行选择。热转印胶粘剂要求具有以下特点：高的粘附力、耐高温性能、耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮、耐化学品性能、通用性强耐候性、柔韧性突出。
上述不同类型的物质各有不同的特点，但如何利用这些产品得到生产工艺简单、具有高的粘附力、耐高温性能、耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮、耐化学品性能、通用性强耐候性的热转印胶粘剂一直是本领域技术人员着力解决的问题。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种所含组分少、生产工艺简单，具有高的粘附力、耐高温性能、耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮、耐化学品性能、通用性强、耐候性好等特点的热转印胶黏剂。
本发明一种热转印胶黏剂，含有以下重量份的组分：环氧树脂5-20份，增韧剂1-10份，固化剂15-40份，溶剂45-80份。
本发明的热转印胶黏剂，其中优选所述环氧树脂选自环氧树脂3301，AG80，AFG90，E-51和海因环氧树脂中的一种或者两种以上的组合，该环氧树脂市场有售；
优选所述增韧剂为聚酯类树脂，选自饱和聚酯SK-Es420，SK-Es450，SK-Es510，SK-Es600，SK-Es750，SK-Es850和SK-Es900等中的一种，该增韧剂市场有售。
本发明的热转印胶黏剂，其中优选固化剂选自水下环氧固化剂Ms-1085A，Ms-1085B，Ms-1085C和改性胺类810固化剂，β-羟乙基乙二胺，SK-302和KB-2环氧固化剂中的任一种或者两种以上的组合，该固化剂市场有售。
本发明的热转印胶黏剂，其中优选所述溶剂选自甲苯、丁酮和丙酮的一种或两种以上的混合物，更优选是丁酮和甲苯的混合物，其中，丁酮的重量占溶剂重量的90-100%，甲苯的重量占溶剂重量的0-10%。
本发明还涉及制备热转印胶黏剂的方法，将增韧剂粉碎成粉末后先用部分溶剂溶解，得到粘稠的溶液，再和环氧树脂、固化剂和剩余的溶剂混合、搅拌均匀，即得。其中增韧剂用部分溶剂溶解时，为了达到更好的溶解效果，优选溶剂与聚酯的质量比为10-40：60-90，更优选20-35:50-80，最优选25:75。溶解温度为20-80℃，优选20-40℃，更优选20℃，时间为4-18小时，优选6-12小时，更优选为9-12小时。增韧剂优选用玛瑙研钵进行研磨，得到较细的树脂粉末，有利于加速溶解过程。
本发明热转印胶黏剂的应用，将其用于制备热转印膜。
本发明更涉及一种热转印膜，依次包括基层、离型层、保护层和粘结层，其中所述粘结层所用的胶黏剂为上述的热转印胶黏剂。
本发明制备上述热转印膜的方法，在基层上涂布一层硅油作为离型层，使用刮刀涂布法在离型层上涂布一层保护层，接着在保护层上印刷油墨层，然后将热转印胶黏剂涂布在油墨层上，即形成具有半硬化粘结层的热转印膜。基层可以是常用的PET、PMMA、PC、PBT等。该转印膜经过80-100度加热烘烤5-8分钟，使其表面指触干燥，不具黏性，此胶粘剂可使热转印膜与成型品表面的接触更牢固。
本发明应用上述热转印膜的热转印方法，将上述热转印膜经热转印机热压粘合在成型品表面后，将基材层剥离，同时通过对成型品表面进行热固化，固化粘结层，得到成型的制品。
本发明与现有技术不同之处在于，本发明胶黏剂含有合适重量配比的环氧树脂、增韧剂、固化剂和溶剂，具有高的粘附力、耐高温性能、耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮、耐化学品性能、通用性强、耐候性好等特点。该配方的优点是成分简单，配方的主要成分是环氧树脂和聚酯增韧剂，通常环氧树脂的固化物脆性大、耐湿热性差,尤其是耐热性低(脂肪胺固化环氧树脂只耐80°C左右),应用受到限制。从改善韧性、耐湿性和耐热性出发,选用聚酯做增韧剂，选用改性胺类固化剂对其耐湿性和耐热性进行改进，提高在固化物的耐刮伤性和耐蒸煮性。本发明根据具体的环氧树脂的环氧值和改性胺的活泼氢的数量来初步设计配方，然后再根据实际实验结果调整固化剂的量和增韧剂的量，从而改善环氧固化物的韧性、耐湿性和耐热性。
具体实施方式
以下结合实施例和试验效果，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
实施例1：胶黏剂的制备
聚酯溶液的制备
称取饱和聚酯SK-Es420（广州昊毅化工科技有限公司）100g，利用研钵研碎成粉末，倒入1000ml的烧杯里，然后加入150g的丁酮溶剂，利用高速搅拌，搅拌4h，然后加入40g甲苯溶剂和110g丁酮溶剂，继续搅拌5h，发现全部溶解，形成了粘稠的聚酯溶液，然后装在瓶子里，待用。
胶粘剂(1)的制备
称取环氧树脂3301 1.00g，对玻璃具有良好润湿性的环氧树脂AFG90 0.3g，配好的聚酯溶液0.85g，固化剂2.85g，溶剂丁酮7.3g，一起加入到烧杯里，用磁力搅拌，常温下搅拌1h，得到无色透明的稀溶液，可以做热转印胶粘剂使用。
胶粘剂(2)的制备
称取环氧树脂3301 0.4g，对玻璃具有良好润湿性的环氧树脂AG80 0.1g，配好的聚酯溶液0.85g，固化剂1.5g，溶剂丁酮4.0g，一起加入到烧杯里，用磁力搅拌，常温下搅拌1h，得到无色透明的稀溶液，可以做热转印胶粘剂使用。
胶粘剂(3)的制备
称取环氧树脂3301 1.00g，对玻璃具有良好润湿性的环氧树脂ES-51 1.0g，配好的聚酯溶液0.85g，固化剂4.0g，溶剂丁酮7.2g，一起加入到烧杯里，用磁力搅拌，常温下搅拌1h，得到无色透明的稀溶液，可以做热转印胶粘剂使用。
胶粘剂(4)的制备
称取环氧树脂3301 1.00g，对玻璃具有良好润湿性的环氧树脂AG80 0.1g，配好的聚酯溶液0.85g，固化剂2.85g，溶剂丁酮7.0g，一起加入到烧杯里，用磁力搅拌，常温下搅拌1h，得到无色透明的稀溶液，可以做热转印胶粘剂使用。
胶粘剂(5)的制备
称取环氧树脂3301 1.00g，对玻璃具有良好润湿性的环氧树脂AG80 0.5g，配好的聚酯溶液0.85g，固化剂2.85g，溶剂丁酮7.1g，一起加入到烧杯里，用磁力搅拌，常温下搅拌1h，得到无色透明的稀溶液，可以做热转印胶粘剂使用。
实施例2：热转印膜(1)的制备
热转印膜(1)的制备
在已经涂布有离型层、保护层和油墨层的PET膜上，涂布一层制备胶粘剂(1)，该层的厚度是4μm。然后用吹风机经过80-90度加热烘烤5分钟，使其表面指触干燥，形成厚约2μm的半硬化的胶层，即得到热转印膜(1)。
热转印膜(2)的制备
在已经涂布有离型层、保护层和油墨层的PET膜上，涂布一层制备胶粘剂(2)，该层的厚度是4μm。然后用吹风机经过80-90度加热烘烤5分钟，使其表面指触干燥，形成厚约2μm的半硬化的胶层，即得到热转印膜(2)。
热转印膜(3)的制备
在已经涂布有离型层、保护层和油墨层的PET膜上，涂布一层制备胶粘剂(3)，该层的厚度是4μm。然后用吹风机经过80-90度加热烘烤5分钟，使其表面指触干燥，形成厚约2μm的半硬化的胶层，即得到热转印膜(3)。
热转印膜(4)的制备
在已经涂布有离型层、保护层和油墨层的PET膜上，涂布一层制备胶粘剂(4)，该层的厚度是4μm。然后用吹风机经过80-90度加热烘烤5分钟，使其表面指触干燥，形成厚约2μm的半硬化的胶层，即得到热转印膜(4)。
热转印膜(5)的制备
在已经涂布有离型层、保护层和油墨层的PET膜上，涂布一层制备胶粘剂(5)，该层的厚度是4μm。然后用吹风机经过80-90度加热烘烤5分钟，使其表面指触干燥，形成厚约2μm的半硬化的胶层，即得到热转印膜(5)。
实施例3：热转印成品的制备
把热转印膜(1)-(5)固定在热转印机上，进行热转印（热压温度是200度，热压是30秒），把热转印膜转印在成型品（塑胶、木材、金属、陶瓷、玻璃等材质）表面，然后撕去基材，最后放在80度的烘箱里进行热固化成1小时，即得到热转印制品(1)-(5)。
对照实例4：市售的胶粘剂制备的热转印膜，用于热转印成品的制备
购买了三种市售的热转印胶粘剂进行对比试验。用市售的热转印胶粘剂通过类似上述的方法制备成热转印膜，把其固定在热转印机上，进行热转印（热压温度是200度，热压是30秒），把热转印膜转印在成型品表面，然后撕去基材，最后放在80度的烘箱里进行热固化成1小时，即得到热转印制品(6)-(8)。
对照实例5：胶黏剂中各组分配比不在本发明要求保护的范围内
称取环氧树脂3301 1.00g，对玻璃具有良好润湿性的环氧树脂AG80 0.5g，配好的聚酯溶液0.85g，固化剂1.00g，溶剂丁酮7.5g，一起加入到烧杯里，用磁力搅拌，常温下搅拌1h，得到无色透明的稀溶液，可以做热转印胶粘剂使用。利用此胶粘制备热转移膜，用热转印机制备热转印制品(9).
称取环氧树脂3301 1.00g，对玻璃具有良好润湿性的环氧树脂AG80 0.5g，固化剂2.85g，溶剂丁酮7.5g，一起加入到烧杯里，用磁力搅拌，常温下搅拌1h，得到无色透明的稀溶液，可以做热转印胶粘剂使用。利用此胶粘制备热转移膜，用热转印机制备热转印制品(10).
试验例：性能评价
对实施例3和对照实施例4、5中的热转印制品(1)-(10)进行了耐刮伤性、耐水性、耐蒸煮性和是否出现裂纹进行了评价，结果见表1。
耐刮伤性是高温固化后，降温后用指甲去刮其油墨层，不同的情况按照下述标准进行评价：未被破坏(○)、少量破坏(□)、大量破坏(△)。
粘结层的半固化性是在印刷油墨层之后的膜上涂布一层胶粘剂，用手指触摸，判断保护层是否表层干燥，不具备粘性，利于下一步的热转印，按照下述标准进行评价：干燥无粘性(○)、未干燥并仍具粘性(△)。
耐水性性是通过将热转印制品浸泡在常温下的水中，不同的时间后以肉眼观察表面状况，按照下述标准进行评价：未被破坏(○)、少量破坏(□)、大量破坏(△)。
耐蒸煮性是通过将热转印制品浸泡在60摄氏度的热水中，不同的时间后以肉眼观察表面状况，按照下述标准进行评价：未被破坏(○)、少量破坏(□)、大量破坏(△)。
裂纹出现与否是通过肉眼观察成型制品表面的状态，按照下述标准进行评价：无裂纹(○)、少量裂纹(□)、大量裂纹(△)。
表1 实施例制品(1)-(10)的性能评价
从表1可以看出，实施例3热转印膜(1)-(5)的粘结层半固化后干燥无粘性、热固化后的热转印成型品耐刮伤性、耐水性和耐蒸煮性都很好，且成型制品表面无裂纹。以现有胶粘剂制备的热转印膜得到的热转印制品(6)-(8)，其中制品(7)的粘结层半固化后未干燥仍具有粘性，耐刮伤性、耐水性和耐蒸煮性都下降，制品(8)表面有裂纹出现。当各组分重量比不在本发明的范围内或缺少某种组分时，得到的热转印制品(9)-(10)胶黏剂的物理性能下降，得到的热转印成型品耐刮伤性、60min耐水性和耐蒸煮性都不理想，制品表面出现裂纹。
本发明胶黏剂中各组分的重量配比是发明人经过长期生产经验和无数次试验优化筛选得到的较佳的范围值，即当环氧树脂添加量是重量5-20份，增韧剂1-10份，固化剂15-40份，溶剂45-80份，具有较好的效果（如表1所示）。当各组分重量比不在本发明的范围内或缺少某种组分时，胶黏剂的物理性能下降，得到的热转印成型品耐刮伤性、耐水性和耐蒸煮性都不理想，制品表面出现裂纹，且不能满足粘结层的半固化后干燥无粘性的要求。
在其他的实施方式中环氧树脂还可以是环氧树脂3301，AG80，AFG90，E-51和海因环氧树脂中的一种或者两种以上的组合；增韧剂还可用饱和聚酯SK-Es420，SK-Es450，SK-Es510，SK-Es600，SK-Es750，SK-Es850和SK-Es900中的一种；固化剂还可选自水下环氧固化剂Ms-1085A，Ms-1085B，Ms-1085C和改性胺类810固化剂，β-羟乙基乙二胺，SK-302和KB-2环氧固化剂中的任一种或者两种以上的组合；溶剂可选自甲苯、丁酮和丙酮中的一种或两种以上的混合物，不限于上述实施例中的举例。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (8)
1.一种热转印胶黏剂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
环氧树脂5-20份，增韧剂1-10份，固化剂15-40份，溶剂45-80份；其中，
所述环氧树脂为AFG90；
所述增韧剂为聚酯类树脂，选自饱和聚酯SK-Es420，SK-Es450，SK-Es510，SK-Es600，SK-Es750，SK-Es850和SK-Es900中的一种；
所述固化剂选自水下环氧固化剂Ms-1085A，Ms-1085B，Ms-1085C中的一种和KB-2环氧固化剂的组合。
2.如权利要求1所述的热转印胶黏剂，其特征在于：所述溶剂选自甲苯、丁酮和丙酮中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的热转印胶黏剂，其特征在于，所述溶剂为丁酮和甲苯的混合物，其中，丁酮的重量占溶剂重量的90-100%，甲苯的重量占溶剂重量的0-10%。
4.制备权利要求1-3任一项所述的热转印胶黏剂的方法，其特征在于：将增韧剂粉碎成粉末后先用部分溶剂溶解，得到粘稠的溶液，再和环氧树脂、固化剂和剩余的溶剂混合、搅拌均匀，即得。
5.权利要求1-3任一项所述的热转印胶黏剂的应用，其特征在于：将其用于制备热转印膜。
6.一种热转印膜，依次包括基层、离型层、保护层和粘结层，其特征在于：所述粘结层所用的胶黏剂为权利要求1-3任一项所述的热转印胶黏剂。
7.制备权利要求6所述的热转印膜的方法，其特征在于，在基层上涂布一层硅油作为离型层，使用刮刀涂布法在离型层上涂布一层保护层，接着在保护层上印刷油墨层，然后将热转印胶黏剂涂布在油墨层上，即形成具有半硬化粘结层的热转印膜。
8.一种热转印方法，其特征在于：将权利要求6所述的热转印膜经热转印机热压粘合在成型品表面后，将基材层剥离，同时通过对成型品表面进行热固化，固化粘结层，得到成型的制品。
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