CN106753012A - 一种亲水性防雾膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种亲水性防雾膜及其制备方法，包括保护膜层、亲水涂层、过渡层、PET基材层、压敏胶层和离型层，相邻层互相紧密附着；利用低黏度的丙烯酸羟乙酯将较高黏度的四官能度PEA稀释获得亲水涂层材料，将环氧丙烯酸酯与多元醇混合反应得到过渡层材料；将PET基材电晕处理后，依次辊涂过渡层和亲水涂层，然后覆盖保护膜，贴上压敏胶和离型膜即可。本发明通过在亲水涂层与PET基材之间增加过渡层提高了亲水涂层在PET基材上的附着力，防雾膜产品的耐候性能与使用寿命得到极大地提高，亲水涂层使得产品的亲水性得到明显改善，使得产品的防雾性能和抗刮性能更好。

Description

一种亲水性防雾膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及防雾材料领域，更具体地，本发明涉及一种利用亲水性树脂生产的亲水性防雾膜及其制备方法。
背景技术
当玻璃的两侧出现一定的温差，玻璃的一侧有水汽聚集，这些水汽以微小的水珠形式形成雾，玻璃表面的雾显著降低了玻璃的透光率，如汽车车窗形成雾时，给行车安全带来严重的危害。防雾材料能够有效地解决这样的问题。
目前，生产防雾膜的方法主要有以下两种：
第一种方法是恒温电阻法，主要是采用电压为220V/Hz，输入功率为1.8-2.5W/dm2，膜片厚度为0.4mm的防雾膜对镜面进行升温加热，使镜面的温度升至15-18℃，从而使得镜面保持一个恒定的温度，以防止镜面因为温度差而产生水珠起雾。这种防雾膜主要是通过在膜片中添加电阻丝，并对其通电来使得镜面保持恒温从而达到防雾效果，其中电阻丝造价成本高，且容易熔断，影响防雾效果。
第二种方法是锟涂法，主要通过将亲水性树脂通过锟涂的方法直接涂布在基材上，并在涂层上覆上一层保护膜，以及在基材另一面涂上压敏胶和离型纸形成防雾膜，其防雾原理是通过减小水滴与亲水性涂层的接触角，使得水滴平铺在镜面上来防止镜面起雾。这种方法涂布出来的防雾膜能够有效地降低成本，但是形成的防雾膜的涂层和基材的黏结性较差，涂层容易从基材上脱落下来，不但降低防雾膜的防雾性能，而且还影响防雾膜的耐候性。通过这种方法涂布生产出来的防雾膜耐刮性能也很差。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供一种亲水性防雾膜及其制备方法，以期望可以获得成本低、防雾性能优良且环保的防雾膜。
为解决上述的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：
一种亲水性防雾膜，它从上至下依次包括以下几层结构：
保护膜层、亲水涂层、过渡层、PET基材层、压敏胶层和离型层，相邻层互相紧密附着；
所述保护膜层材料是PET保护膜；
所述亲水涂层材料是利用室温下黏度为4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯(具有四官能度的PEA)稀释至500-1000mPa.s的混合物；
所述过渡层材料是环氧丙烯酸酯与多元醇按照体积比1:4-5在室温下混合反应2-3小时后冷却至室温得到的材料；
所述PET基材层的表面粗糙度Ra≥0.05μm；
所述离型层材料是PET离型膜。
上述亲水性防雾膜中所述保护膜层的厚度在20-40μm范围内，所述亲水涂层的厚度在15-20μm范围内，所述过渡层厚度在10-15μm范围内，所述压敏胶层的厚度在3-5μm范围内，所述离型层的厚度在15-20μm范围内。
上述亲水性防雾膜中所述多元醇是乙二醇与1,2-丙二醇按质量比1:1混合的混合物。
本发明还提供了上述亲水性防雾膜的制备方法，它包括以下步骤：
(1)将PET基材通过电晕处理，让PET基材的膜片表面粗糙度Ra≥0.05μm；
(2)将环氧丙烯酸酯与多元醇按照体积比1:4-5在常温下混合反应2-3小时，得到多元醇改性的环氧丙烯酸酯，作为过渡层材料待用；
(3)利用室温下黏度为4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至500-1000mPa.s，作为亲水涂层材料待用；
(4)将步骤(2)获得的过渡层材料加入胶桶内，通过辊涂的方式涂布在步骤(1)处理过的PET基材上表面，并通过调整辊涂机的收料张力、送料张力、前压轮的压力、后压轮的压力以及涂布机速度控制过渡层的厚度在10-15μm范围内；
(5)采用步骤(4)所述的方法，将步骤(3)获得的亲水涂层材料涂布在过渡层的上面，亲水涂层的厚度在15-20μm范围内；
(6)采用覆膜机在亲水涂层的上面覆盖一层PET保护膜，保护膜层的厚度在20-40μm范围内，然后在PET基材的背面贴上厚度在3-5μm范围内的压敏胶，再在压敏胶上贴一层厚度在15-20μm范围内的PET离型膜，即获得亲水性防雾膜。
上述亲水性防雾膜的制备方法中，所述电晕处理利用10000V/m2的高频交流电压产生的低温等离子体实施。
根据本发明的一个实施例，上述亲水性防雾膜的制备方法中，所述过渡层材料是环氧丙烯酸酯与多元醇按照体积比1:4.5在常温下混合反应2小时得到的多元醇改性的环氧丙烯酸酯；所述亲水涂层材料是用室温下黏度为4.62mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为3000mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至800-900mPa.s所得的材料。
下面对本发明的技术方案进行进一步的说明。
本发明由于采用了多层涂覆的工艺，通过首先涂覆一层多元醇改性的环氧丙烯酸酯作为一层过渡层，增加结构层(亲水涂层)与PET基材的附着力，这种工艺与直接将结构层涂覆在PET基材上相对比具有明显的增强附着力的效果，对产品的耐候性能以及使用寿命也有极大的提高；然后再在过渡层上涂上一层四官能度的聚酯丙烯酸酯结构层，以多官能度的聚酯丙烯酸酯为结构层树脂是由于多官能度具有更多的羟基和羧基基团，这对结构层的亲水性有极大的提高。通过这样的多层锟涂涂覆，不仅能使产品的防雾性能显著增加，还能够使得产品的抗刮性提高。最终使得产品能具有低成本、使用寿命长以及优良的防雾性能的特点。
为了在涂布时能够获得均匀且较薄的涂层，需要先利用室温下黏度为4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至500-1000mPa.s。丙烯酸羟乙酯作为稀释剂，不影响具有四官能度的聚酯丙烯酸酯涂层的亲水性。
将环氧丙烯酸酯与多元醇按照体积比1：4-5混合，其中的多元醇与环氧基缩合，余下的环氧基再与丙烯酸酯化，形成多元醇改性的环氧丙烯酸酯。
与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明通过在亲水涂层与PET基材之间增加过渡层提高了亲水涂层在PET基材上的附着力，防雾膜产品的耐候性能与使用寿命得到极大地提高，亲水涂层使得产品的亲水性得到明显改善，使得产品的防雾性能和抗刮性能更好，并且本发明所得产品成本低、环保。
附图说明
图1为本发明亲水性防雾膜的结构示意图；
其中，1-保护层，2-亲水涂层，3-过渡层，4-PET基材层，5-压敏胶层，6-离型层。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明的亲水性防雾膜结构如图1所示，包括六层，从上至下依次为保护层1、亲水涂层2、过渡层3、PET基材层4、压敏胶层5和离型层6，相邻层互相紧密附着形成结构紧密的亲水性防雾膜。
保护膜层材料是PET保护膜，离型层材料是PET离型膜，这两种膜以及压敏胶、PET基材都直接采用市售材料，PET基材的厚度根据需要进行选择即可。
以下各实施例的多元醇是乙二醇与1,2-丙二醇按质量比1:1混合的混合物。
实施例1
首先，将购置的PET基材通过10000V/m2的高频交流电压产生的低温等离子体做电晕处理，让PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.05μm，有利于后续涂层能够很好地附着于基材表面。
然后，将环氧丙烯酸酯与多元醇按照1:4.5的体积比在常温下混合反应2小时，其中的多元醇与环氧基缩合，余下的环氧基再与丙烯酸酯化，形成多元醇改性的环氧丙烯酸酯，合成好后作为过渡层材料待用。
接着，利用室温下黏度为4.62mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为3000mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至800mPa.s左右，作为亲水涂层材料待用。
下一步，将上面获得的过渡层材料加入胶桶内，通过辊涂的方式涂布在电晕处理过的PET基材上表面，并调整辊涂机的收料张力为160Kgf、送料张力为140Kgf、前压和后压轮的压力均为1Kg以及涂布机速为5m/min，得到的过渡层的厚度为10-12μm。
接着，采用相同的涂布方法(辊涂机、涂布机的工艺参数适应性调整，下同)，将亲水涂层材料涂布在过渡层上，控制亲水涂层的厚度为15-17μm。
最后，采用覆膜机在亲水性涂层的上面覆一层PET保护膜，保护膜层的厚度为30um，在PET基材的背面贴上一层压敏胶，其厚度为3um，最后在压敏胶上贴一层厚度为18um的PET离型膜，即获得亲水性防雾膜，其结构层(过渡层和亲水涂层)总厚度为25-29μm。
实施例2
首先，将购置的PET基材通过10000V/m2的高频交流电压产生的低温等离子体做电晕处理，让PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.05μm，有利于后续涂层能够很好地附着于基材表面。
然后，将环氧丙烯酸酯与多元醇按照1:4的体积比在常温下混合反应2小时，其中的多元醇与环氧基缩合，余下的环氧基再与丙烯酸酯化，形成多元醇改性的环氧丙烯酸酯，合成好后作为过渡层材料待用。
接着，利用室温下黏度为4.12mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为2800mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至600mPa.s左右，作为亲水涂层材料待用。
下一步，将上面获得的过渡层材料加入胶桶内，通过辊涂的方式涂布在电晕处理过的PET基材上表面，并调整辊涂机的收料张力为160Kgf、送料张力为140Kgf、前压和后压轮的压力均为1Kg以及涂布机速为5m/min，得到的过渡层的厚度为12-14μm。
接着，采用相同的涂布方法，将亲水涂层材料涂布在过渡层上，控制亲水涂层的厚度为17-19μm。
最后，采用覆膜机在亲水性涂层的上面覆一层PET保护膜，保护膜层的厚度为28um，在PET基材的背面贴上一层压敏胶，其厚度为4um，最后在压敏胶上贴一层厚度为15um的PET离型膜，即获得亲水性防雾膜，其结构层(过渡层和亲水涂层)总厚度为29-33μm。
实施例3
首先，将购置的PET基材通过10000V/m2的高频交流电压产生的低温等离子体做电晕处理，让PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.06μm，有利于后续涂层能够很好地附着于基材表面。
然后，将环氧丙烯酸酯与多元醇按照1:5的体积比在常温下混合反应2小时，其中的多元醇与环氧基缩合，余下的环氧基再与丙烯酸酯化，形成多元醇改性的环氧丙烯酸酯，合成好后作为过渡层材料待用。
接着，利用室温下黏度为5.15mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至1000mPa.s左右，作为亲水涂层材料待用。
下一步，将上面获得的过渡层材料加入胶桶内，通过辊涂的方式涂布在电晕处理过的PET基材上表面，并调整辊涂机的收料张力为160Kgf、送料张力为140Kgf、前压和后压轮的压力均为1Kg以及涂布机速为5m/min，得到的过渡层的厚度为13-15μm。
接着，采用相同的涂布方法，将亲水涂层材料涂布在过渡层上，控制亲水涂层的厚度为18-20μm。
最后，采用覆膜机在亲水性涂层的上面覆一层PET保护膜，保护膜层的厚度为25um，在PET基材的背面贴上一层压敏胶，其厚度为5um，最后在压敏胶上贴一层厚度为20um的PET离型膜，即获得亲水性防雾膜，其结构层(过渡层和亲水涂层)总厚度为31-35μm。
实施例4
首先，将购置的PET基材通过10000V/m2的高频交流电压产生的低温等离子体做电晕处理，让PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.05μm，有利于后续涂层能够很好地附着于基材表面。
然后，将环氧丙烯酸酯与多元醇按照1:4.5的体积比在常温下混合反应2小时，其中的多元醇与环氧基缩合，余下的环氧基再与丙烯酸酯化，形成多元醇改性的环氧丙烯酸酯，合成好后作为过渡层材料待用。
接着，利用室温下黏度为5mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为3000mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至900mPa.s左右，作为亲水涂层材料待用。
下一步，将上面获得的过渡层材料加入胶桶内，通过辊涂的方式涂布在电晕处理过的PET基材上表面，并调整辊涂机的收料张力为160Kgf、送料张力为140Kgf、前压和后压轮的压力均为1Kg以及涂布机速为5m/min，得到的过渡层的厚度为12-15μm。
接着，采用相同的涂布方法，将亲水涂层材料涂布在过渡层上，控制亲水涂层的厚度为17-20μm。
最后，采用覆膜机在亲水性涂层的上面覆一层PET保护膜，保护膜层的厚度为29um，在PET基材的背面贴上一层压敏胶，其厚度为4um，最后在压敏胶上贴一层厚度为18um的PET离型膜，即获得亲水性防雾膜，其结构层(过渡层和亲水涂层)总厚度为29-35μm。
对比实施例
不使用过渡层材料，亲水涂层材料使用常规市售聚酯丙烯酸酯，其它与实施例3完全相同。
将上述各实施例获得的亲水性防雾膜和对比实施例获得的防雾膜进行相关性能测试，测试结果如表1：
表1亲水性防雾膜的性能测试结果
注：表1中的实施例1～4的“涂层厚度”是过渡层和亲水涂层的总厚度，对比实施例的“涂层厚度”是聚酯丙烯酸酯层的厚度。
从上表可以看出，本发明各实施例所制备的亲水性防雾膜相较于对比实施例更不易出现裂纹和划伤，水滴接触角低，仅达到3°，耐候性能好，可见光透过率高，紫外线和红外线阻隔效果好，说明本发明制备的防雾膜透明度高，具有较好的防紫外线和隔热效果。
实施例1～4具有过渡层，使亲水涂层与PET基材附着更紧密，产品不会出现缩胶和裂纹，分别测试产品耐60℃500小时和耐-30℃500小时后产品的亲水性能，水滴接触角均无明显变化，说明本产品耐候性能好且亲水性可长期保持。
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (7)

1.一种亲水性防雾膜，其特征在于它从上至下依次包括以下几层结构：
保护膜层、亲水涂层、过渡层、PET基材层、压敏胶层和离型层，相邻层互相紧密附着；
所述保护膜层材料是PET保护膜；
所述亲水涂层材料是利用室温下黏度为4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至500-1000mPa.s的混合物；
所述过渡层材料是环氧丙烯酸酯与多元醇按照体积比1:4-5在室温下混合反应2-3小时后冷却至室温得到的材料；
所述PET基材层的表面粗糙度Ra≥0.05μm；
所述离型层材料是PET离型膜。
2.根据权利要求1所述的亲水性防雾膜，其特征在于所述保护膜层的厚度在20-40μm范围内，所述亲水涂层的厚度在15-20μm范围内，所述过渡层厚度在10-15μm范围内，所述压敏胶层的厚度在3-5μm范围内，所述离型层的厚度在15-20μm范围内。
3.根据权利要求1所述的亲水性防雾膜，其特征在于所述多元醇是乙二醇与1,2-丙二醇按质量比1:1混合的混合物。
4.如权利要求1-3任意一项所述的亲水性防雾膜的制备方法，其特征在于它包括以下步骤：
(1)将PET基材通过电晕处理，让PET基材的膜片表面粗糙度Ra≥0.05μm；
(2)将环氧丙烯酸酯与多元醇按照体积比1:4-5在常温下混合反应2-3小时，得到多元醇改性的环氧丙烯酸酯，作为过渡层材料待用；
(3)利用室温下黏度为4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至500-1000mPa.s，作为亲水涂层材料待用；
(4)将步骤(2)获得的过渡层材料加入胶桶内，通过辊涂的方式涂布在步骤(1)处理过的PET基材上表面，并通过调整辊涂机的收料张力、送料张力、前压轮的压力、后压轮的压力以及涂布机速度控制过渡层的厚度在10-15μm范围内；
(5)采用步骤(4)所述的方法，将步骤(3)获得的亲水涂层材料涂布在过渡层的上面，亲水涂层的厚度在15-20μm范围内；
(6)利用覆膜机在亲水涂层的上面覆盖一层PET保护膜，保护膜层的厚度在20-40μm范围内，然后在PET基材的背面贴上厚度在3-5μm范围内的压敏胶，再在压敏胶上贴一层厚度在15-20μm范围内的PET离型膜，即获得亲水性防雾膜。
5.根据权利要求4所述的亲水性防雾膜的制备方法，其特征在于所述电晕处理利用10000V/m2的高频交流电压产生的低温等离子体实施。
6.根据权利要求4所述的亲水性防雾膜的制备方法，其特征在于所述过渡层材料是环氧丙烯酸酯与多元醇按照体积比1:4.5在常温下混合反应2小时得到的多元醇改性的环氧丙烯酸酯。
7.根据权利要求4所述的亲水性防雾膜的制备方法，其特征在于所述亲水涂层材料是用室温下黏度为4.62mPa.s的丙烯酸羟乙酯将室温下黏度为3000mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀释至800-900mPa.s所得的材料。
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