CN107602893A - 一种水性阻燃背喷灯片 - Google Patents

一种水性阻燃背喷灯片 Download PDF

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夏厚君
李育飞
涂大记
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Abstract

本发明涉及灯片技术，尤其涉及一种水性阻燃背喷灯片。本发明提供的水性阻燃背喷灯片包括由下到上的阻燃透明PET层，阻燃底胶层和阻燃水性面涂组成；所述阻燃底胶层由组分按重量百份比组成：含磷丙烯酸单体10‑17％；硝酸0.1～0.5％；三聚氰胺3～8％；固化剂3‑8％；引发剂2‑4％；丙烯酸胶水62‑81.8％和二异辛基琥珀磺酸钠0.1～0.5％；所述含磷丙烯酸单体为2‑乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)膦酸酯、2‑乙基(丙烯酰氧甲基)膦酸酯和2‑乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯中的一种或几种。本发明提供的水性阻燃背喷灯片阻燃性能可以达到VTM‑2的防火等级；实现背打灯时的透光度出色且均匀，背灯效果精美，且不透背骨，精致细腻的打印输出画面，高色彩还原度。

Description

一种水性阻燃背喷灯片
技术领域
本发明涉及灯片技术，尤其涉及一种水性阻燃背喷灯片。
背景技术
背喷光扩散灯片为数位彩色列印主流喷墨技术中所用到层次最高，产品单价最高，生产制作最困难的产品，其构造为在透明聚酯(PET)膜上进行涂布，包括光扩散层，吸墨层及粘结层的数层涂层。其应用为户内/户外灯箱、橱窗等背打光展示的场合,舞台影楼背景制作，人像艺术制作，地图制作，商场POP，易拉宝等展架制作，窗帘、壁挂等家装制作等。
但是透明聚酯(PET)膜存在着容易燃烧的缺陷，而且常常与易燃性底胶、易燃涂层配合使用，因此更容易有燃烧隐患，因此开发一种水性阻燃背喷灯片是开发新产品的一个重要方向。但是现在背喷灯片普遍存在一下问题：(1)底胶一般为易燃物质，使得背喷灯片更加易燃；(2)但是如果底胶的无机阻燃粉料添加过多造成的与背喷灯片存在相容性的问题；(3)但是如果底胶的无机阻燃粉料添加过多造成的与阻燃水性面涂存在相容性的问题。
发明内容
为了克服现有的技术不足，本发明提供了一种水性阻燃背喷灯片。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
所述水性阻燃背喷灯片包括由下到上的阻燃透明PET层，阻燃底胶层和阻燃水性面涂组成；
所述阻燃底胶层由组分按重量百份比组成：含磷丙烯酸单体10-17％、硝酸0.1～0.5％、三聚氰胺3～8％、固化剂3-8％、引发剂2-4％、丙烯酸胶水62-81.8％和二异辛基琥珀磺酸钠0.1～0.5％；所述含磷丙烯酸单体为2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)膦酸酯、2-乙基(丙烯酰氧甲基)膦酸酯和2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯中的一种或几种；所述丙烯酸胶水由丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸和丙烯醇组成，其重量比为75：8-15：2-6：5-10。
加入少量二异辛基琥珀磺酸钠，在不影响水性背喷灯片用阻燃胶水与水性面涂存在相容性的情况下，能增加其与PET的粘结性。
将丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸、丙烯酸醇和含磷丙烯酸单体共聚，制得一种新型的阻燃聚合物。制成的阻燃聚合物内部能通过羧基与羧基、羧基与羟基、羧基与酰胺基、羟基与酰胺基、羟基与羟基、酰胺与酰胺的氢键形成网状超分子结构，使得其内部结构形成网状结构，并与三聚氰胺，形成了P-C-N的膨胀阻燃体系。这样在增加粘度的同时，达到了很好的阻燃效果。但是三聚氰胺与这个体系的相容性不太好，添加少量的硝酸调节PH值，既能增加N含量，增加阻燃性，又能调节整个体系的相容性，大大了增加透明胶水层的透光率。但是硝酸的量过大会造成其内部网状结构的不稳定，使得黏度大大下降，达不到效果。
而丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸和丙烯醇重量比在75：8-15：2-6：5-10范围内时，在这个体系下，能与阻燃透明PET层有很好的相容性，透明性好。
所述阻燃水性面涂由聚乙烯醇溶液和无机分散液混合搅拌均匀；所述聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:0.5～1.5；所述聚乙烯醇溶液固含量为8-15％，粘度为1000-8000cps/30℃；所述无机分散液由组分按重量百份比组成：10～19.5％吸墨颜填料(如微米级二氧化硅)，10～16％遮盖颜填料(如纳米二氧化钛)，18～20％阻燃剂，0.5～1％表面活性剂，43.5-61.5％水；所述阻燃剂为氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺的混合物，按重量比为1：0.8-1.5：1.5-2.5：0.3-0.6。
阻燃水性面涂既要很好的阻燃性，又要达到不透骨的效果，同时要达到很好的色密度。因此阻燃剂设有季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺的P-C-N膨胀阻燃体系，但是这样配置的阻燃性虽然有大大的提升，但是会影响这个体系的色密度，加入了少量氢氧化铝进行调节，效果也不佳，如果加入了但是当氢氧化铝与季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺的比例达到1：0.8-1.5：1.5-2.5：0.3-0.6时，在不影响色密度的同时，也达到了很好的阻燃效果和又要达到不透骨的效果。所述氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺的重量比为1：1：2：0.5时，阻燃效果最优的情况下，色密度最优。
其中，所述阻燃透明PET层厚75-200um。
优选的，所述含磷丙烯酸单体、三聚氰胺和硝酸形成了阻燃体系，当其重量比为2-2.5：1：0.03-0.05，形成的P-C-N阻燃体系，在阻燃剂添加量很少的情况下，也能达到很好的阻燃效果。
优选的，所述三聚氰胺和硝酸的重量比为1：0.04，在这个体系下，硝酸的添加量过大，会影响整个胶水体系，容易造成粘性不够。但是添加量过小，使三聚氰胺与整个体系的相容性不佳，影响透明度。
优选的，所述含磷丙烯酸单体为2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯。磷酸酯能够分解形成正磷酸，催化成碳效果好，因此2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯的添加量更少的情况下，能达到同样的阻燃效果。
优选的，所述固化剂为含NCO基团的固化剂。例如可以为甲苯二异氰酸酯(TDI)；二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)。丙烯醇中的羟基(-OH)与NCO基团反应后能形成交联网状结构。使得P更均匀的分布于阻燃型透明胶水内部，因此在P含量较少的情况下，也能有很好的阻燃效果。
优选的，所述引发剂为过硫酸铵。
优选的，所述氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺的重量比为1：1：2：0.5时，阻燃效果最好。
优选的，所述聚乙烯醇溶液聚乙烯醇的重量百分比为8-15％，粘度为1000-8000cps/30℃。
本发明的有益之处在于：
1.阻燃性能可以达到VTM-2的防火等级；
2.严格控制产品的遮盖度，优化涂层的涂布克重，实现背打灯时的透光度出色且均匀，背灯效果精美，且不透背骨。
3.产品的涂层设计，可以保证精致细腻的打印输出画面，高色彩还原度。
4.可以适用在Epson等水性写真机上，也适用于MUTOH、HP、Canon等桌面式打印机。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步说明：
阻燃透明PET层：市售杜邦透光率100％，150um的VTM-2阻燃PET层。
聚乙烯醇溶液：聚乙烯醇的重量百分比为12％，粘度为1000-8000cps/30℃。
其中实施例1-7和对比例1-3为制备阻燃底胶层
其中实施例8-12和对比例4-7为制备阻燃水性面涂层
实施例1制备阻燃胶水
将10wt％2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯；3wt％三聚氰胺；0.1wt％硝酸；81.8wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：10：4：8)混合均匀，然后加入2wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯3wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.1wt％搅拌均匀；即可制得阻燃底胶层。
实施例2制备阻燃胶水
将17wt％2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯；8wt％三聚氰胺；0.5wt％硝酸；62wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：10：4：8)混合均匀，然后加入4wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯8wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.5wt％搅拌均匀，即可制得阻燃底胶层。
实施例3
将10.28wt％2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯；4.5wt％三聚氰胺；0.22wt％硝酸；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：10：4：8)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％搅拌均匀，即可制得阻燃底胶层。。
实施例4
将10.32wt％2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯；4.5wt％三聚氰胺；0.18wt％硝酸；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：10：4：8)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％，即可制得阻燃底胶层。
实施例5
将10.32wt％2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)膦酸酯；4.5wt％三聚氰胺；0.18wt％硝酸；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：10：4：8)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％，即可制得阻燃底胶层。
实施例6
将10.32wt％2-乙基(丙烯酰氧甲基)膦酸酯；4.5wt％三聚氰胺；0.18wt％硝酸；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：10：4：8)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％，即可制得阻燃底胶层。
实施例7
将10.32wt％2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯；4.5wt％三聚氰胺；0.18wt％硝酸；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：8：2：5)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％，即可制得阻燃底胶层。
对比例1
将10.32wt％2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯；4.68wt％三聚氰胺；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：8：2：5)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％，即可制得阻燃底胶层。
对比例2
将10.32wt％双键环三磷腈无卤阻燃单体-(2-烯丙基苯氧基)五苯氧基环三磷腈(APPCP)；4.68wt％三聚氰胺；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：8：2：5)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％，搅拌均匀，即可制得阻燃底胶层。
对比例3
将10.32wt％双键环三磷腈无卤阻燃单体-(2-烯丙基苯氧基)五苯氧基环三磷腈(APPCP)；4.5wt％三聚氰胺；0.18wt％硝酸；76.7wt％丙烯酸胶水(丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸和丙烯醇的重量比为75：8：2：5)混合均匀，然后加入3wt％过硫酸铵，80℃反应8h，再加入甲苯二异氰酸酯5wt％、二异辛基琥珀磺酸钠0.3wt％，搅拌均匀，即可制得阻燃底胶层。
实施例8制备阻燃水性面涂
将10wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、10wt％遮盖填料纳米二氧化钛、20wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1：1：2：0.5)、0.5wt％表面活性剂A08加入盛有59.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:1.5。
实施例9制备阻燃水性面涂
将19.5wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、16wt％遮盖填料纳米二氧化钛、18wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1：1：2：0.5)、1wt％表面活性剂A08加入盛有45.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:0.5。
实施例10制备阻燃水性面涂
将15wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、13wt％遮盖填料纳米二氧化钛、19wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1：1：2：0.5)、0.8wt％表面活性剂A08加入盛有52.2wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:1。
实施例11制备阻燃水性面
将15wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、13wt％遮盖填料纳米二氧化钛、19wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1：0.8：1.5：0.3)、0.8wt％表面活性剂A08加入盛有43.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:1。
实施例12制备阻燃水性面涂
将15wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、13wt％遮盖填料纳米二氧化钛、19wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1：1.5：2.5：0.6)、0.8wt％表面活性剂A08加入盛有43.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:1。
对比例4制备阻燃水性面涂
将15wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、13wt％遮盖填料纳米二氧化钛、19wt％阻燃剂(季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1：2：0.6)、0.8wt％表面活性剂A08加入盛有43.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:1。
对比例5制备阻燃水性面涂
将15wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、13wt％遮盖填料纳米二氧化钛、19wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1.5：1：2：0.6)、0.8wt％表面活性剂A08加入盛有43.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:1。
对比例6制备阻燃水性面涂
将15wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、13wt％遮盖填料纳米二氧化钛、19wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1.5：1：2：0.6)、0.8wt％表面活性剂A08加入盛有43.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:0.3。
对比例7制备阻燃水性面涂
将15wt％吸墨颜填料微米级二氧化硅、13wt％遮盖填料纳米二氧化钛、19wt％阻燃剂(氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺质量比为1.5：1：2：0.6)、0.8wt％表面活性剂A08加入盛有43.5wt％冷凝水的容器中，分散均匀后，制备为无机颗粒分散液；再和聚乙烯醇溶液混合搅拌均匀，使得聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:2。
测试方法：
其中制备水性阻燃背喷灯片的方法为：
在阻燃透明PET层上刮刀涂布阻燃底胶层，经烘干后，干重为15g/m2，再将制备水性阻燃面涂覆涂在制得的阻燃底胶层，面涂干重为10g/m2，得到水性阻燃背喷灯片。
1、透光率：将实施例1-7、对比例1-3与实施例10制得水性阻燃背喷灯片，进行透光率测试：按照GB/T 1573标准制样并测试。
2、洇渗：将将实施例1-7、对比例1-3与实施例10制得水性阻燃背喷灯片，打印图像后,在50℃、80％湿度条件下人工老化72小时，目视判断图像变化。图像清晰、未发生模糊为A级，发生轻微模糊为B级，发生严重模糊为C级。
3、涂层牢度：将实施例1-7、对比例1-3与实施例10制得水性阻燃背喷灯片，采用百格法(GB/T9286-88)测试涂层牢度。
4、阻燃性能1：将实施例1-7、对比例1-3与实施例10制得水性阻燃背喷灯片，按照UL 94-2006标准，采用水平-垂直燃烧试验机进行测定。
5、背光性能1：将实施例1-7、对比例1-3与实施例10制得水性阻燃背喷灯片制成灯箱，测试背光性能。
6、色密度：将实施例8-12、对比例4-7与实施例4制得水性阻燃背喷灯片，用打印测试纯色色条使用X-RITE测试测试黑、蓝、红、黄的色密度，数值越高色密度越高。
7、吸墨性：将实施例8-12、对比例4-7与实施例4制得水性阻燃背喷灯片，按照国家标准GBT21301－2007用爱普生Epson LQ-1512型喷墨仪测定吸墨性。
8、阻燃性能2：将实施例8-12、对比例4-7与实施例4制得水性阻燃背喷灯片，按照UL 94-2006标准，采用水平-垂直燃烧试验机进行测定。
9、背光性能2：将实施例8-12、对比例4-7与实施例4制得水性阻燃背喷灯片制成灯箱，测试背光性能。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述水性阻燃背喷灯片包括由下到上的阻燃透明PET层，阻燃底胶层和阻燃水性面涂组成；
所述阻燃底胶层由组分按重量百份比组成：含磷丙烯酸单体10-17％、硝酸0.1～0.5％、三聚氰胺3～8％、固化剂3-8％、引发剂2-4％、丙烯酸胶水62-81.8％和二异辛基琥珀磺酸钠0.1～0.5％；所述含磷丙烯酸单体为2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)膦酸酯、2-乙基(丙烯酰氧甲基)膦酸酯和2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯中的一种或几种；所述丙烯酸胶水由丙烯酸丁酯，甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸和丙烯醇组成，其重量比为75：8-15：2-6：5-10；
所述阻燃水性面涂由聚乙烯醇溶液和无机分散液组成；所述聚乙烯醇溶液中聚乙烯醇和无机分散液的固含量的重量比为1:0.5～1.5；所述无机分散液由组分按重量百份比组成：10～19.5％吸墨颜填料，10～16％遮盖颜填料，18～20％阻燃剂，0.5～1％表面活性剂，43.5-61.5％水；所述阻燃剂为氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺的混合物，按重量比为1：0.8-1.5：1.5-2.5：0.3-0.6。
2.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述阻燃透明PET层厚75-200um。
3.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述含磷丙烯酸单体、三聚氰胺和硝酸的重量比为2-2.5：1：0.03-0.05。
4.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述三聚氰胺和硝酸的重量比为1：0.04。
5.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述含磷丙烯酸单体为2-乙基(甲基丙烯酸酰氧甲基)磷酸酯。
6.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述固化剂为含NCO基团的固化剂。
7.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵。
8.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述氢氧化铝、季戊四醇、聚磷酸铵、三聚氰胺的重量比为1：1：2：0.5。
9.根据权利要求1所述的水性阻燃背喷灯片，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液聚乙烯醇的重量百分比为8-15％，粘度为1000-8000cps/30℃。
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