CN103881508A - 一种模压全息信息记录材料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模压全息信息记录层材料，所述材料由如下成分：聚甲基丙烯酸甲酯（MMA）、苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）、POSS基纳米材料、消泡剂、流平剂，按一定质量百分比组成。本发明引入新颖的POSS基纳米材料和苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）作为改性剂，直接采用物理共混方法，无需添加偶联剂就可以达到分子级别的复合，且制备出的模压全息信息记录层材料不仅具有优异的流平性及光泽度、透明度高、高衍射效率且兼具优异的模压性能和烫印性能。本发明提供的技术方案大大提高了传统模压全息信息记录材料的综合性能，且制备工艺简单，工业化成本低。
Description
技术领域
本发明涉及激光全息防伪技术领域，具体地说，本发明涉及一种模压全息信息记录材料。
背景技术
全息防伪是应用激光全息技术发展起来的一种新型防伪技术，目前，全息防伪烫印材料已广泛应用于包装、证卡、票券等领域。根据全息防伪图像制作方式和工艺不同，全息分为照相全息或模压全息。传统模压全息防伪烫印材料通常由五层不同的材料层组成，包括从上到下依次涂布的薄膜基底层、离型层、信息记录层、介质层和粘结胶层。其中，在激光全息防伪烫印材料中，最关键的是信息记录层材料，信息记录层是全息防伪信息的载体，经模压工艺可将全息镍版上精细的干涉条纹转移到信息记录层上，在其表面形成具有浮雕结构的全息图，这种精细的干涉条纹因具有很高的衍射效率而具有强烈的视觉效果。由于信息记录层材料的性能直接影响着全息图的效果（包括衍射效率、图像的信噪比等），因此，信息记录层材料在光学性能上需要满足很高的分辨率、透明性及光泽度等要求。
信息记录层材料一般为聚丙烯酸酯类热塑性高分子聚合物，它具有优异的耐候性、耐酸碱腐蚀性能。但由于该聚合物为线性结构，分子链刚性较高，导致其脆性大，并且玻璃化温度仅102℃，在烫印时容易变粘发软，造成全息信息的损失，严重影响了全息图案的质量及全息效果。另一方面，激光全息防伪图像是通过高温压印的方式进行制作，温度最高可达200℃，压力2.7kg/cm2，在进行图像转移的过程中，如果全息记录材料的强度不够高就很容易破损，出现“粘板”、“掉点”以及“残缺”等现象，造成激光全息烫印材料的生产成品率低（≦60％）。
当前用于改善聚丙烯酸酯类热塑性高分子聚合物的方法主要是纳米粒子增强。纳米粒子主要有纳米二氧化硅体系、有机改性纳米粘土体系、纳米二氧化钛体系等。虽然这些无机纳米粒子的填充对提高聚合物的硬度和耐热性有一定的作用，但这些杂化材料体系不仅要解决纳米粒子与树脂之间的相容性问题，且填充后的聚合物透明性下降。因此，开发出一种操作简单、工业化成本低的改性模压全息信息记录材料体系、在提高材料综合性能的同时保持透明性，是当前亟待研究解决的重要问题。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于通过对现有模压全息信息记录材料进行深入研究，以聚甲基丙烯酸甲酯（MMA）为基体树脂，引入新颖的POSS基纳米材料和苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）作为改性剂，制备出一种高透明度、高衍射效率、且兼具优异的模压性能和烫印性能的模压全息信息记录材料。
本发明的目的是这样实现的：
一种模压全息信息记录材料，所述材料由如下质量百分比的成分组成：
聚甲基丙烯酸甲酯（MMA） 65~90%
苯乙烯马来酸酐树脂（SMA） 2~8%
POSS基纳米材料 1~25%
消泡剂 0.5~1%
流平剂 2~4%
上述方案中，所述POSS基纳米材料为八丁基笼型倍半硅氧烷((C4H9)8Si8O12，Octa (butyl) -T8-POSS，其分子结构如下：
上述POSS 基纳米材料的粒径范围优选为1nm~3nm。
优选地，提高模压全息信息记录材料的耐温性，苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）优选为SMA100P粉末树脂或SMA2021粉末树脂。
为了综合考虑涂布工艺中对涂料固含量的要求，进一步提高模压全息信息记录材料的烫印性能，苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）的用量优选为占原料的8wt％，以质量百分含量计。
所述的消泡剂主要用于抑制或消除复合材料中的气泡，优选有机硅类消泡剂，BYK-052、BYK-063或BYK-066N中的一种或多种混合物。
所述流平剂主要用于改善涂膜的流平性，提高光泽，防止缩孔、鱼眼、桔皮等现象的产生，并可提高涂膜的抗划伤性能，赋予底材很好的润湿性能，可选择BYK-333 流平剂、F40 流平剂、RM-2020 流平剂、RM-8 流平剂、BD-3033 流平剂中的一种或多种混合物。
为了进一步提高上述纳米POSS在上述树脂基体中的分散性，上述纳米改性剂的用量优选为占原料的10wt％，以质量百分含量计。
制备上述的模压全息信息记录材料，包括如下步骤：
（1）将重量份为2% ~ 8%的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）粉末溶于一定量的丁酮中，在500 ~ 1000rpm 转速下搅拌均匀，再加入重量份为65% ~ 90%聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀；
（2）将重量份为1% ~ 25%的POSS基纳米改性剂溶于一定量的四氢呋喃（THF）中，搅拌均匀；
（3）将上述步骤（2）中溶解的POSS改性剂加入到步骤（1）中的混合树脂中，再加入重量份为0.5% ~ 1%的消泡剂、2% ~ 4%的流平剂，在1000 ~ 2000rpm 转速下搅拌均匀，得到模压全息信息记录材料，最后在90~ 120℃范围内涂布成膜，烘干。
本发明涉及的一种模压全息信息记录材料技术方案具有如下优点和进步：（1）直接采用物理共混方法引入纳米POSS改性剂，无需添加偶联剂就可以达到分子级别的复合，且分散效果优于溶胶-凝胶法；（2）本发明在提高模压全息信息记录材料耐热性和模压性能的同时，不影响材料的透光性，当POSS基纳米材料添加量达到25wt%时，材料的透光性与纯甲基丙烯酸甲酯相比几乎无任何降低，高达87 %以上；（3）POSS增大了丙烯酸树脂的自由体积，与丙烯酸树脂具有良好的相容性，保证了改性后的材料具有优异的流平性及光泽度；（4）本方案引入苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）进一步提高了材料的综合性能，特别是材料的耐热性能，还有利于提高后续工艺中的分切性能；（5）该技术方案制备工艺简单，工业化成本低。
具体实施方式
实施例1
（1）将0.8Kg的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）粉末溶于10Kg丁酮中，在500 ~ 1000rpm 转速下搅拌均匀，再加入6.5Kg聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀；
（2）将2.2Kg的OBPOSS基纳米改性剂溶于30Kg的四氢呋喃（THF）中，搅拌均匀；
（3）将上述步骤（2）中溶解的OBPOSS改性剂加入到步骤（1）中的混合树脂中，再加入0.1Kg的消泡剂、0.4Kg的流平剂，在1000 ~ 2000rpm 转速下搅拌均匀，得到改性的模压全息信息记录材料，最后在90~ 120℃范围内涂布成膜，烘干。
实施例2
（1）将0.2Kg的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）粉末溶于10Kg丁酮中，在500 ~ 1000rpm 转速下搅拌均匀，再加入7Kg聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀；
（2）将2.5Kg的OBPOSS基纳米改性剂溶于30Kg的四氢呋喃（THF）中，搅拌均匀；
（3）将上述步骤（2）中溶解的OBPOSS改性剂加入到步骤（1）中的混合树脂中，再加入0.1Kg的消泡剂、0.2Kg的流平剂，在1000 ~ 2000rpm 转速下搅拌均匀，得到改性的模压全息信息记录材料，最后在90~ 120℃范围内涂布成膜，烘干。
实施例3
（1）将0.4Kg的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）粉末溶于10Kg丁酮中，在500 ~ 1000rpm 转速下搅拌均匀，再加入8.45Kg聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀；
（2）将1.0Kg的OBPOSS基纳米改性剂溶于30Kg的四氢呋喃（THF）中，搅拌均匀；
（3）将上述步骤（2）中溶解的OBPOSS改性剂加入到步骤（1）中的混合树脂中，再加入0.05Kg的消泡剂、0.1Kg的流平剂，在1000 ~ 2000rpm 转速下搅拌均匀，得到改性的模压全息信息记录材料，最后在90~ 120℃范围内涂布成膜，烘干。
实施例4
（1）将0.5Kg的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）粉末溶于10Kg丁酮中，在500 ~ 1000rpm 转速下搅拌均匀，再加入9Kg聚甲基丙烯酸甲酯，搅拌均匀；
（2）将0.1Kg的OBPOSS基纳米改性剂溶于30Kg的四氢呋喃（THF）中，搅拌均匀；
（3）将上述步骤（2）中溶解的OBPOSS改性剂加入到步骤（1）中的混合树脂中，再加入0.1Kg的消泡剂、0.3Kg的流平剂，在1000 ~ 2000rpm 转速下搅拌均匀，得到改性的模压全息信息记录材料，最后在90~ 120℃范围内涂布成膜，烘干。
得到的模压全息信息记录材料的光学性能、模压性能及烫印性能测试指标如下表：
注：1、按照本发明技术方案中提供的一种模压全息信息记录材料，具体使用工艺为：以PET 基膜为载体，涂布离型剂，再涂布本发明技术方案中提供的组份作为模压全息信息记录层材料，最后模压激光全息信息并镀铝，涂胶后得到全息烫印膜；2、烫印层清晰度的测试按GB/T 18734 2002的规定进行；3、衍射效率的测试按GB/T 17000 1997的规定进行。
Claims (9)
1.一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述材料由如下质量百分比的成分组成：
聚甲基丙烯酸甲酯（MMA） 65~90%
苯乙烯马来酸酐树脂（SMA） 2~8%
POSS基纳米材料 1~25%
消泡剂 0.5~1%
流平剂 2~4% 。
2.根据权利要求1所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述材料按如下步骤制备而成：
（1）将重量份为2% ~ 8%的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）粉末溶于一定量的丁酮中，在500 ~ 1000rpm 转速下搅拌均匀，再加入重量份为65% ~ 90%聚甲基丙烯酸甲酯（MMA），搅拌均匀；
（2）将重量份为1% ~ 25%的POSS基纳米改性剂溶于一定量的四氢呋喃（THF）中，搅拌均匀；
（3）将所述步骤（2）中溶解的POSS改性剂加入到所述步骤（1）中的混合树脂中，再加入重量份为0.5% ~ 1%的消泡剂、2% ~ 4%的流平剂，在1000 ~ 2000rpm 转速下搅拌均匀，得到模压全息信息记录材料，最后在90~ 120℃范围内涂布成膜，烘干。
3.根据权利要求1所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述POSS基纳米材料为八丁基笼型倍半硅氧烷((C4H9)8Si8O12，Octa (butyl) -T8-POSS，分子结构如下：
4. 根据权利要求1或3所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述POSS基纳米材料的粒径范围为1nm-3nm。
5.根据权利要求1或3所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）是SMA100P粉末树脂或SMA2021粉末树脂。
6.根据权利要求4所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述的苯乙烯马来酸酐树脂（SMA）的用量优选为占原料的8wt％ 。
7.根据权利要求4所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述的POSS基纳米材料用量优选为占原料的10wt％ 。
8.根据权利要求7所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述的消泡剂为BYK-052、BYK-063或BYK-066N中的一种或多种混合物。
9.根据权利要求7所述的一种模压全息信息记录材料，其特征在于：所述的流平剂为BYK-333 流平剂、F40 流平剂、RM-2020 流平剂、RM-8 流平剂、BD-3033 流平剂中的一种或多种混合物。
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