CN109749511A - 一种无卤绝缘阻燃油墨及应用该油墨的阻燃胶带 - Google Patents

Abstract

本发明专利公开了一种无卤绝缘阻燃油墨及应用该油墨的阻燃胶带。该阻燃胶带的结构从上至下依次为：无卤绝缘阻燃墨层1、无卤薄膜2、无卤阻燃胶层3和离型膜或纸4。该无卤绝缘阻燃油墨是由13.5~15.5 wt%玻璃化转变温度为60~89℃的无定形聚酯树脂A、1.8~3.8 wt%玻璃化转变温度为45~47℃的无定形聚酯树脂B、10.5~12.5 wt%玻璃化转变温度为‑18~36℃的无定形聚酯树脂C、10.0~15.0 wt%阻燃剂、3.5~5.5 wt%绝缘炭黑、1.0~2.0 wt%润湿分散剂和47.0~59.5 wt%混合溶剂组成的。为使该无卤绝缘阻燃胶带的阻燃等级达到UL 94 VTM‑0，本发明在阻燃油墨和阻燃胶中采用具有同种阻燃机理的阻燃剂。此阻燃胶带总厚度小于20微米，主要应用于电子产品的缠绕固定，黏结电池的制造材料。

Description

一种无卤绝缘阻燃油墨及应用该油墨的阻燃胶带

技术领域

本发明涉及了一种无卤绝缘阻燃油墨及应用该油墨的胶带，尤其是涉及一种阻燃等级达到VTM-0的阻燃油墨及应用该油墨的阻燃胶带。

背景技术

随着经济的发展与科技的进步，油墨广泛应用到我国各行各业中，如电子、通讯、包装、汽车和医疗等行业，并且不同的领域对油墨的功能要求不同。根据基材不同，油墨可分塑料油墨、金属油墨、纸张油墨、木材油墨、玻璃油墨和皮革油墨等。如CN100358929C公开了一种用于金属基材的组合物，该组合物包含：一种或一种以上的聚酯树脂，其中至少一种聚酯树脂的玻璃化转变温度低于50℃，其中所述聚酯树脂通过一种或一种以上的多元酸分子与一种或一种以上的多元醇分子反应而形成，以及交联剂。CN104379687B也报道了一种涂装金属、金属容器或金属盖等的聚酯组合物，其包括玻璃化转变温度Tgmix为35℃以上的混合聚酯树脂、交联剂和固化催化剂，所述混合聚酯树脂由具有2 ~ 50mgKOH/g的酸值和35~ 100℃的玻璃化转变温度的聚酯树脂A与具有0 ~ 50mgKOH/g的酸值和-25 ~ 25℃的玻璃化转变温度的聚酯树脂B的混合物组成。

根据功能要求不同，油墨可分为阻燃油墨、导电油墨、导热油墨、耐腐蚀油墨和绝缘油墨等。基于未来市场需求的考虑，本发明开发了一种可印刷于PI薄膜或PET薄膜上的无卤绝缘阻燃油墨，其应用于电子产品行业。虽然市面上有各种各样阻燃油墨，但它们主要采用环氧树脂、丙烯酸树脂和固体饱和聚酯树脂等等体系。本技术方案的对比例1~3将会涉及用环氧树脂、丙烯酸树脂和固体饱和聚酯树脂所制备的无卤绝缘阻燃油墨相关性能测试。从对比例可知，环氧树脂、丙烯酸树脂和固体饱和聚酯树脂体系制备的油墨在PET或PI薄膜上要么是附着力不好、要么是柔韧性差、要么是耐醇性能和耐磨性能不好。

众所周知，胶带是由基材和胶黏剂两部分组成，它可以连接两个或多个不相连的物体。因胶带表面涂有一层胶黏剂，其主要成份是聚合物，而聚合物受热会熔融或分解成不稳定的易燃物质，一旦遇到火花，就出现燃烧现象，从而引起火灾。因此，阻燃胶带应运而生。虽然市面上有多种多样的阻燃胶带，但是其功能较单一且比较厚，不能满足3C电子产品轻薄化的需求。同时，轻薄化的3C电子产品不但要求内部零部件小而轻，而且其内部结构非常复杂且密集。因此，电子产品使用时间过长，会出现局部过热，导致阻燃胶带中的树脂熔融或分解成不稳定物质，就前面所述一样，可能会出现燃烧现象，毁坏电子产品，甚至爆炸。这就要求阻燃胶带的阻燃等级更高。

发明内容

为了解决以上两个缺陷，本发明公开了一种无卤绝缘阻燃油墨。为了使该阻燃油墨在PI薄膜或PET薄膜上具有极好的附着力、耐磨性能和柔韧性，该油墨是由高、中和低玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂制备而成的。这是因为高玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂能增强油墨的耐醇性能和耐磨性能，而中和低玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂能提高其附着力和柔韧性。

基于上述无卤绝缘阻燃油墨，本发明还提供了一款无卤绝缘阻燃胶带，其结构从上至下依次为无卤绝缘阻燃墨层、无卤薄膜、无卤阻燃胶层和离型膜或纸。为使该无卤绝缘阻燃胶带的阻燃等级达到UL 94 VTM-0，本发明在阻燃油墨和阻燃胶中加入具有同种阻燃机理的阻燃剂。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于，由以下成分组成，按重量百分含量分别为：13.5 ~ 15.5 wt%玻璃化转变温度为60 ~ 89℃的无定形聚酯树脂A、1.8 ~ 3.8 wt%玻璃化转变温度为45 ~ 47℃的无定形聚酯树脂B、10.5 ~ 12.5 wt%玻璃化转变温度为-18 ~ 36℃的无定形聚酯树脂C、10.0 ~ 15.0 wt%阻燃剂、3.5 ~ 5.5 wt%绝缘炭黑、1.0 ~ 2.0 wt%润湿分散剂和 47.0 ~ 59.5 wt%混合溶剂组成的。

所述的高玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂A的分子量为10000 ~ 18000，羟值为3 ~ 16mgKOH/g。

进一步地，所述的高玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂A选自日本东洋纺有限公司的Vylon 240、Vylon 280、Vylon 296和GK250中的一种或几种。

所述的中玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂B的分子量为16000 ~ 23000，羟值为5 ~ 7mgKOH/g。

进一步地，所述的中玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂B选自日本东洋纺有限公司的Vylon 103和Vylon 600中的一种或两种。

所述的低玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂C的分子量为23000 ~ 30000，羟值为2 ~ 17mgKOH/g。

进一步地，所述的低玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂C选自日本东洋纺有限公司的Vylon 550、Vylon 630、Vylon 670、Vylon 673、BX-1001和GK-680中的一种或几种。

凡是能影响高分子链柔性的因素（如主链结构、取代基团的空间位阻、侧链的柔性、分子间力、交联、增塑剂等），都对玻璃化转变温度有影响。对于无定形聚酯树脂来说，交联点密度不同会是导致玻璃化转变温度不同的主要原因，交联点密度越高，玻璃化转变温度越高，反之亦然。玻璃化转变温度愈高的无定形聚酯树脂，其交联度愈大，其耐溶剂性能和耐磨性能愈强，其柔韧性愈差。众所周知，PI化学性能稳定，抗化学溶剂如烃类、酯类、醚类、醇类和氟氯烷，因此对其进行表面印刷，油墨在PI上附着力差是业界共同面对的难题。为了解决油墨能在薄膜（特别是在PI薄膜上）表面附着力差的问题，在本技术方案中，采用中和低玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂。然而，此两种聚酯树脂制备的油墨耐醇性能和耐磨性能不好，因此，本方案引入了高玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂。

一种上述的无卤绝缘阻燃油墨的制备方法，其特征在于：在常温条件下，按重量百分含量计，玻璃化转变温度为60 ~ 89℃的无定形聚酯树脂A、玻璃化转变温度为45 ~ 47℃的无定形聚酯树脂B和玻璃化转变温度为-18 ~ 36℃的无定形聚酯树脂C用直流搅拌器不断搅拌，使其完全溶解在混合溶剂中，以制备聚酯树脂液；其次，在树脂液中，依次加入助剂、阻燃剂和绝缘炭黑，在转速为1000 ~ 1500转/分下不断搅拌40 ~ 80分钟，然后，将混合体系转移至棒销式卧室砂磨机中砂磨20 ~ 120分钟，直至其细度小于或等于5微米，用2500目滤布进行过滤，即可获得无卤绝缘阻燃油墨。

根据本发明的另一方面，本发明还提供了一种阻燃胶带，从上至下依次为无卤绝缘阻燃墨层、无卤薄膜、无卤阻燃胶层和离型膜或纸，其特征在于：所述的无卤绝缘阻燃墨层为上述的无卤绝缘阻燃油墨通过微凹工艺印刷到涂有阻燃胶PI薄膜或PET薄膜的另一面，经干燥处理制得阻燃胶带。

进一步地，所述的阻燃胶带所包含的无卤绝缘阻燃油墨层中的阻燃剂和无卤阻燃胶层中的阻燃剂具有相同的阻燃机理。

更进一步地，若无卤绝缘阻燃油墨层中含有气相阻燃机理的磷类阻燃剂，无卤阻燃胶层则采用同样是气相阻燃机理的磷类阻燃剂。

更进一步地，如果无卤绝缘阻燃油墨层使用凝聚相阻燃机理的阻燃剂，如水合氧化铝，无卤阻燃胶层则采用同样是凝聚相阻燃机理的阻燃剂，如硼酸盐阻燃剂。

更进一步地，如果无卤绝缘阻燃油墨层使用中断热交换阻燃机理的阻燃剂，无卤阻燃胶层则采用同样是中断热交换阻燃机理的阻燃剂。

本发明的有益效果。

1. 本发明涉及的无卤绝缘阻燃油墨是由玻璃化转变温度为60 ~ 89℃的无定形聚酯树脂A、玻璃化转变温度为45 ~ 47℃的无定形聚酯树脂B和玻璃化转变温度为-18 ~36℃的无定形聚酯树脂C制备而成的，与相对应玻璃化转变温度的饱和聚酯树相比，该无卤绝缘阻燃油墨具有更加优异的附着力、耐磨性能及柔韧性。并且，用手搓印刷薄膜，墨层不掉墨。

2. 该阻燃胶带所用的阻燃油墨和阻燃胶的阻燃机理是一致的，其阻燃效果很好，并能达到UL 94 VTM-0。

3. 由于该胶带具有很好的阻燃作用，因此其可以应对3C电子产品中零部件在使用过程中可能产生的发热问题，从而确保3C电子产品的安全稳定性。

4. 本技术方案中的油墨配方可用于更精密的微凹印刷，形成满足要求的超薄印刷层，从而使得阻燃胶带总体厚度可实现小于20微米。

5. 由于该阻燃胶带薄且轻，因此不但可以降低3C产品厚度，而且可以减少其重量，能满足3C产品薄轻化的需求。

6. 本发明公开的阻燃油墨不但印刷在PET和PI等塑料薄膜上，还可涂布在铜箔和铝箔等金属材料上。这是因为高、中和低玻璃化转变温度的无定形聚酯树脂混合制备的油墨对不同基材具有更广的适应性。

附图说明

图1表示的是本发明的阻燃胶带结构示意图。

附图标记：1 - 无卤绝缘阻燃墨层，2 - 无卤薄膜，3 - 无卤阻燃胶层，4 - 离型膜或纸。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

所有以下实施例中所述的原材料配比均用重量百分数进行表示，搅拌设备是新光精械工业股份有限公司的DC - 2RDM型直流搅拌器和砂磨设备是上海臻煊机电科技有限公司的ZHMP型实验室盘式卧式砂磨机。

实施例1。

表1 实施例1的配方表

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步骤1. 在搅拌速度为1500转/分下，依次向混合溶剂中加入Vylon 240、Vylon103和Vylon 630。

步骤2. 待Vylon 240、Vylon 103和Vylon 630全部溶解在混合溶剂中，向其中加入润湿分散剂（德国毕克化学有限公司），继续搅拌1.0小时后，加入阻燃剂TF-9200（浙江传化华洋化工有限公司）和绝缘炭黑MA-7（日本三菱化学控股株式会社）。

步骤3. 把步骤2中的混合体系全部转移到ZHMP型实验室盘式卧式砂磨机中，在速度为1000转/分时砂磨80分钟，最后用2500目滤布进行过滤，即可得黑色哑光绝缘油墨。

步骤4. 把步骤3中制备的无卤绝缘阻燃油墨用微凹工艺印刷到涂有阻燃胶的6微米PI薄膜或PET薄膜的另一面，经干燥处理后得到阻燃胶带。

墨膜基本性能（墨层厚度、百格测试、耐酒精测试、耐橡皮测试、绝缘电阻值和柔韧性）的测试结果和阻燃胶带的阻燃等级和厚度测试见表7。

实施例2。

表2 实施例2的配方表

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实验步骤类似于实施例1。

墨膜基本性能（墨层厚度、百格测试、耐酒精测试、耐橡皮测试、绝缘电阻值和柔韧性）的测试结果和阻燃胶带的阻燃等级和厚度测试见表7。

实施例3。

表3 实施例3的配方表

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实验步骤类似于实施例1。

墨膜基本性能（墨层厚度、百格测试、耐酒精测试、耐橡皮测试、绝缘电阻值和柔韧性）的测试结果和阻燃胶带的阻燃等级和厚度测试见表7。

对比例1。

表4 对比例1的配方表

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实验步骤类似于实施例1。

墨膜基本性能（墨层厚度、百格测试、耐酒精测试、耐橡皮测试、绝缘电阻值和柔韧性）的测试结果和阻燃胶带的阻燃等级和厚度测试见表7。

对比例2。

表5 对比例2的配方表

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实验步骤类似于实施例1。

墨膜基本性能（墨层厚度、百格测试、耐酒精测试、耐橡皮测试、绝缘电阻值和柔韧性）的测试结果和阻燃胶带的阻燃等级和厚度测试见表7。

对比例3。

表6 对比例3的配方表

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实验步骤类似于实施例1。

墨膜基本性能（墨层厚度、百格测试、耐酒精测试、耐橡皮测试、绝缘电阻值和柔韧性）的测试结果和阻燃胶带的阻燃等级和厚度测试见表7。

表7 实施例1 ~ 3和对比例1 ~ 3的墨膜基本性能和实施例1 ~ 3阻燃胶带的阻燃性能

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黑色哑光绝缘油墨的墨膜基本性能由下列仪器进行测试的。

1. 百格测试采用东莞市迈科仪器设备有限公司制作的百格刀划格仪测试的。

2. 耐橡皮测试和耐酒精测试是应用苏州华川检测仪器有限公司生产的A20 -339A型耐磨耗试验机测试的。

3. 阻燃测试是由上海埃微电子科技有限公司制造的HVR-75型的水平垂直燃烧试验仪测试的。

4. 绝缘电阻值使用美国福禄克公司生产的1508绝缘电阻测试仪测定的。

5. 墨层厚度和胶带厚度是用日本三丰株式会社制造的高精度数显万分尺测量的。

黑色哑光绝缘油墨的墨膜基本性能的测试要求如下。

1. 百格测试：用百格刀划格仪在样品墨膜横向纵向各划十次后，分别在百格区域内横向纵向和交叉方向用3M Scotch^® 透明胶带粘贴，并用手指用力按压，1分钟后垂直方向强力拉1次，墨层不可有脱落现象。

2. 耐橡皮测试和耐酒精测试：把测试样品放置在装配橡皮和沾有酒精的无纺布的耐磨耗试验机上，在施加500克重力条件下以60次/分钟往返速度磨擦样品墨膜，往返摩擦50回样品墨层不能有脱落或露底材现象。

3. 柔韧性测试：从阻燃胶带把印有墨层的PI薄膜或PET薄膜撕下来，再用双手搓揉带有墨层的PI薄膜或PET薄膜，墨层不可有脱落现象。

4. 阻燃等级测试：根据UL 94设备和器具部件材料的可燃性能试验中薄质材料垂直燃烧试验测试的。

5. 绝缘电阻值测试：用1508绝缘电阻测试仪测试样品墨层上的任意两点电阻值。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于，由以下成分组成，按重量百分含量分别为：

13.5 ~ 15.5 wt%玻璃化转变温度为60 ~ 89℃的无定形聚酯树脂A

1.8 ~ 3.8 wt%玻璃化转变温度为45 ~ 47℃的无定形聚酯树脂B

10.5 ~ 12.5 wt%玻璃化转变温度为-18 ~ 36℃的无定形聚酯树脂C

10.0 ~ 15.0 wt%阻燃剂、3.5 ~ 5.5 wt%绝缘炭黑、1.0 ~ 2.0 wt%润湿分散剂和47.0 ~ 59.5 wt%混合溶剂组成的。

2.根据权利要求1所述的一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于：所述无定形聚酯树脂A的分子量为10000 ~ 18000，羟值为3 ~ 16mgKOH/g。

3.根据权利要求1或2所述的一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于：所述无定形聚酯树脂A选自日本东洋纺有限公司的Vylon 240、Vylon 280、Vylon 296和GK250中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于：所述无定形聚酯树脂B的分子量为16000 ~ 23000，羟值为5 ~ 7mgKOH/g。

5.根据权利要求1或4所述的一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于：所述无定形聚酯树脂B选自日本东洋纺有限公司的Vylon 103和Vylon 600中的一种或两种。

6.根据权利要求1所述的一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于：所述无定形聚酯树脂C的分子量为23000 ~ 30000，羟值为2 ~ 17mgKOH/g。

7.根据权利要求1或6所述的一种无卤绝缘阻燃油墨，其特征在于：所述无定形聚酯树脂C选自日本东洋纺有限公司的Vylon 550、Vylon 630、Vylon 670、Vylon 673、BX-1001和GK-680中的一种或几种。

8.一种如权利要求1所述的无卤绝缘阻燃油墨的制备方法，其特征在于：在常温条件下，将无定形聚酯树脂A、无定形聚酯树脂B和无定形聚酯树脂C完全溶解在混合溶剂中，以制备聚酯树脂液；其次，在该树脂液中，依次加入助剂、阻燃剂和绝缘炭黑，搅拌均匀；然后，将混合体系转移至棒销式卧式砂磨机中砂磨，直至其细度小于或等于5微米，用2500目滤布进行过滤，即可获得无卤绝缘阻燃油墨。

9.一种阻燃胶带，从上至下依次为无卤绝缘阻燃墨层、无卤薄膜、无卤阻燃胶层和离型膜或纸，其特征在于：所述的无卤绝缘阻燃墨层为权利要求1-7之一所述的无卤绝缘阻燃油墨通过微凹工艺印刷到涂有阻燃胶PI薄膜或PET薄膜的另一面，经干燥处理；所述无卤绝缘阻燃墨层中的阻燃剂和无卤阻燃胶层中的阻燃剂具有相同的阻燃机理。

10.根据权利要求9所述的一种阻燃胶带，其特征在于：所述阻燃机理包括气相阻燃机理、凝聚相阻燃机理和中断热交换阻燃机理。