CN109868073B - 一种具有自修复功能的改色膜及其制备方法 - Google Patents

一种具有自修复功能的改色膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有自修复功能的改色膜及其制备方法。改色膜包括自下而上依次由压敏胶层、颜色涂层、热塑性聚氨酯薄膜和热固性聚氨酯涂层叠合复合而成。本发明的具有自修复功能的改色膜制备方法简单,且通过采用二异氰酸酯的三聚体作为交联固化剂、与特定种类的多元醇复配,实现高交联密度的同时,赋予涂层足够的柔韧性,继而不破坏薄膜、涂层本身的柔韧性,并且能够与热塑性聚氨酯薄膜、特定配方的颜色涂层形成匹配的柔软度,不影响热塑性聚氨酯薄膜的断裂强度,且上下层通透性比较好。

Description

一种具有自修复功能的改色膜及其制备方法
技术领域
本发明涉及薄膜制备领域,尤其涉及一种具有自修复功能的改色膜及其制备方法。
背景技术
目前,市面上销售的汽车漆面保护膜的种类非常多,其大多数结构是采用普通的PVC胶膜铺粘于汽车漆面以保护其不受外界磨擦损伤,尤其是常规的改色保护膜是以PVC为基膜,改色膜的颜色是在PVC挤出制膜的时候,加入相应的色母粒带来的,往往导致颜色均匀性不佳,呈现半透明状乃至不透明,使得汽车漆面变暗,而且制备工艺复杂,且耐磨性差,并容易出现保护胶膜刮花、起泡、脱落等现象,非常不雅观。
发明内容
本发明涉及一种具有自修复功能的改色膜及其制备方法。本发明的具有自修复功能的改色膜制备方法简单,且通过采用二异氰酸酯的三聚体作为交联固化剂、与特定种类的多元醇复配,实现高交联密度的同时,赋予涂层足够的柔韧性,继而不破坏薄膜、涂层本身的柔韧性,并且能够与热塑性聚氨酯薄膜、特定配方的颜色涂层形成匹配的柔软度,不影响热塑性聚氨酯薄膜的断裂强度,且上下层通透性比较好。
本发明提供了一种具有自修复功能的改色膜,其包括自下而上依次由压敏胶层、颜色涂层、热塑性聚氨酯薄膜和热固性聚氨酯涂层叠合复合而成。
较佳的,所述的压敏胶层的厚度为1~10微米。
较佳的,所述的颜色涂层的厚度为1~20微米。
较佳的,所述的热塑性聚氨酯薄膜的厚度为100~150微米。
较佳的,所述的热固性聚氨酯涂层的厚度为1~20微米。
较佳的,所述的颜色涂层的原料配方可以是水性配方或溶剂型配方,更佳的为溶剂型配方。
所述的水性配方包含下述重量份的组分:水性乳液10~15份、水性色浆5~8份、润湿分散剂1~3份、消泡剂1~2份、水14~17份、pH调节剂1~2份、助溶剂18~20份;
所述的水性乳液较佳的为苯丙乳液、丁丙乳液和聚氨酯分散体中的一种或多种。
较佳的,所述的水性色浆的动态光散射粒径小于500纳米。
所述的水性色浆为本领域常规的水性色浆,其成分一般包括:颜料粉、分散剂、消泡剂、增稠剂和水。
所述的湿润分散剂较佳的为分散剂SN-5040。
所述的消泡剂较佳的为消泡剂CF-16。
所述的pH调节剂较佳的为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
所述的助溶剂较佳的为丙二醇丁醚醋酸酯和/或丁酮。
所述的溶剂型配方包含下述重量份的组分:油性树脂10~15份、丙烯酸类单体20~25份、溶剂型色浆5~10份、有机溶剂30~35份、消泡剂1~2份;
所述的油性树脂较佳的为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
,n为20~25。
较佳的,所述的丙烯酸类单体为
Figure 702844DEST_PATH_IMAGE002
所述的溶剂型色浆的动态光散射粒径小于500纳米。
所述的溶剂型色浆为本领域常规的溶剂型色浆,其成分一般包括:颜料粉、聚醛树脂、助溶剂和分散剂。
所述的有机溶剂较佳的为甲基异丁基酮、丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)和环己酮中的一种或多种。
所述的消泡剂较佳的为消泡剂CF-16。
其中,所述的热固性聚氨酯涂层的配方包括下列重量份的组分:多异氰酸酯10~12份、三元醇5~6份和有机溶剂14~15份;所述的多异氰酸酯为二异氰酸酯的三聚体,所述的三元醇为
Figure DEST_PATH_IMAGE003
、/>
Figure 703904DEST_PATH_IMAGE004
或/>
Figure 226021DEST_PATH_IMAGE005
较佳的,所述的有机溶剂为丙酮、丁酮和甲基异丁基酮中的一种或多种。
本发明采用二异氰酸酯的三聚体作为交联固化剂,可以保证较高的交联密度,从而赋予涂层所需的致密度和光滑表面,以实现耐溶剂性和高透外观。同时,通过特定种类的多元醇复配,实现高交联密度的同时,赋予涂层足够的柔韧性,继而不破坏薄膜、涂层本身的柔韧性,并且能够与热塑性聚氨酯薄膜、特定配方的颜色涂层形成匹配的柔软度,不影响热塑性聚氨酯薄膜的断裂强度,且上下层通透性比较好。
其中,所述的压敏胶层为本领域常规使用的压敏胶配方。
本发明还提供了上述自修复功能的改色膜的制备方法,其包括下述步骤:(1)将热固性聚氨酯涂层的原料配方通过辊涂工艺直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜上表面,经过1~5分钟、80~120℃烘烤后,继续在40~70℃条件下热固化24~96h;(2)将颜色涂层的原料配方通过辊涂的方式直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜下表面,然后在80~120℃温度区间内,烘烤1~5分钟干燥;(3)将压敏胶层与颜色涂层粘合即可。
本发明还提供了上述自修复功能的改色膜作为汽车保护膜的应用。
本发明采用直接涂布的辊涂工艺,可以通过液体的自流平性质在交联反应发生前,于热塑性聚氨酯薄膜基材表面形成表面平整的液体膜,从而在固化反应后仍然保持平整的表面,实现较高的光学性质。
在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明所取得的积极进步效果:
(1)用热塑性聚氨酯薄膜取代常规的聚氯乙烯薄膜作为基膜,可以赋予改色膜自修复功能,对微小划伤具有自愈功能。
(2)本发明不采用色母粒在挤出拉膜的过程,而是直接在热塑性聚氨酯薄膜下表面采用辊涂的方式涂布一层含有色浆的涂层来赋予薄膜颜色,工艺过程更简单,同时颜色选择更多。
(3)热塑性聚氨酯薄膜上表面的热固性涂层可以进一步保护热塑性聚氨酯基膜,提供抗老化抗污等性能。
(4)通过采用二异氰酸酯的三聚体作为交联固化剂、与特定种类的多元醇复配,实现高交联密度的同时,赋予涂层足够的柔韧性,继而不破坏薄膜、涂层本身的柔韧性,并且能够与热塑性聚氨酯薄膜、特定配方的颜色涂层形成匹配的柔软度,不影响热塑性聚氨酯薄膜的断裂强度,且上下层通透性比较好。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明,但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法,按照常规方法和条件,或按照商品说明书选择。
耐溶剂测试方法:将1ml二甲苯喷至待测材料表面,30秒后用擦拭纸擦干。如果材料外观无明显变化(如溶胀变形、涂层脱落等),则认为耐溶剂测试合格。
自修复测试方法:用直丝钢丝刷在薄膜表面刷出刷痕后,观察刷痕在1小时能否自动消失或在热源(如热水浇注)的情况下消失。如果能消失,则认为材料具有自修复功能。
光泽感评估方法:将涂覆有自修复涂层的柔性高分子基材粘附于黑色金属板上,分别从正面和侧面(45度)观察材料表面光泽的优劣。表面光滑反光,倒影清晰锐利,则认为光泽感优,反之则认为光泽感差。
耐沾污评估方法:用得力6881黑色油性记号笔在涂层表面做标记,待标记干燥后放置1天后,用擦镜纸直接擦拭或者用擦镜纸蘸满无水酒精擦拭,观察标记的清除情况。如果标记可以被完全擦去,且不留痕迹,则认为耐沾污性为优。如果标记不可擦去,则认为耐沾污性为差。如果标记可以擦去,但是有少量痕迹,则认为耐沾污为良。
断裂伸长率测试方法:将待测材料裁剪成规格为5厘米(长),2厘米(宽)的样条,取中间2厘米长度做好标记,用力向两边拉伸直至出现裂纹,测量此时的做好标记部分的长度L1,然后根据以下公式计算得出断裂伸长率。
断裂伸长率(%)=(L1-2)/2
耐候性测试方法如下:使用Eye Super UV Tester W-151, Iwasaki ElectricCo., Ltd.进行耐候性能测试。一个循环由保持在温度63℃、相对湿度50%、照度50Mw/cm2、和淋雨10秒/小时下5小时,和保持在温度30℃、相对湿度95%下1小时组成。重复上述耐候循环300次后,用裸眼和在显微镜(×250)下观察涂层,如未观察到裂纹或局部剥离,则表明涂层表面良好,耐候性能佳。
配方中各组分均以重量份计。
压敏胶层为本领域常规使用的压敏胶配方,具体包括:丙烯酸、丙烯酸甲酯、月桂烯、
Figure 564730DEST_PATH_IMAGE006
、丁二烯、甲苯。
实施例1
颜色涂层为水性配方:水性乳液(苯丙乳胶)10份、水性色浆6份、润湿分散剂(分散剂SN-5040)1份、消泡剂(消泡剂CF-16)1份、水14份、pH调节剂(2-氨基-2-甲基-1-丙醇)1份、助溶剂(丙二醇丁醚醋酸酯)18份;水性色浆为常规的水性色浆,其成分包括:颜料粉、分散剂、消泡剂、增稠剂和水。所述的水性色浆的动态光散射粒径小于500纳米。
热固性聚氨酯涂层的原料配方包括:多异氰酸酯10份、三元醇5份和有机溶剂14份;所述的多异氰酸酯为二异氰酸酯的三聚体,所述的三元醇为
Figure 79763DEST_PATH_IMAGE003
,所述的有机溶剂为丙酮。
自修复功能的改色膜的制备方法:(1)将热固性聚氨酯涂层的原料配方通过辊涂工艺直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜上表面,经过5分钟、90℃烘烤后,继续在40℃条件下热固化96h;(2)将颜色涂层的原料配方通过辊涂的方式直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜下表面,然后在90℃、烘烤3分钟干燥;(3)将压敏胶层与颜色涂层粘合即可。
其中,压敏胶层的厚度为4微米;所述的颜色涂层的厚度为2微米;所述的热塑性聚氨酯薄膜的厚度为120微米;所述的热固性聚氨酯涂层的厚度为6微米。
检测效果如下:
(1)颜色层与热塑性聚氨酯薄膜的附着牢度、热固性聚氨酯涂层与热塑性聚氨酯薄膜的附着牢度均较佳,不易脱落,百格测试达5B;
(2)断裂伸长率达120%;表面微小划伤有自修复功能;
(3)耐刮擦性能好,0000#号钢丝负载1kg来回摩擦1000次以上无伤痕;
(4)固化后得到的涂层有较佳的疏水疏油性能,水接触角达105度;
(5)耐候性能好,重复耐候循环300次后,热固性聚氨酯涂层表面仍然未观察到裂纹或局部剥离;
(6)保护膜耐溶剂性能好,耐沾污性能优异,光泽感优,光线通透性佳。
实施例2
颜色涂层为溶剂型配方:油性树脂10份、丙烯酸类单体22份、溶剂型色浆6份、有机溶剂(丙二醇甲醚醋酸酯)30份、消泡剂(消泡剂CF-16)1份;所述的油性树脂为
Figure 92587DEST_PATH_IMAGE001
,n为20~25;所述的丙烯酸类单体为/>
Figure 51185DEST_PATH_IMAGE007
;溶剂型色浆为常规的溶剂型色浆,其成分包括:颜料粉、聚醛树脂、分散剂和助溶剂。所述的溶剂型色浆的动态光散射粒径小于500纳米。
热固性聚氨酯涂层的原料配方包括:多异氰酸酯11份、三元醇6份和有机溶剂15份;所述的多异氰酸酯为二异氰酸酯的三聚体,所述的三元醇为
Figure 205085DEST_PATH_IMAGE004
,所述的有机溶剂为甲基异丁基酮。
自修复功能的改色膜的制备方法:(1)将热固性聚氨酯涂层的原料配方通过辊涂工艺直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜上表面,经过1分钟、120℃烘烤后,继续在60℃条件下热固化60h;(2)将颜色涂层的原料配方通过辊涂的方式直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜下表面,然后在100℃、烘烤5分钟干燥;(3)将压敏胶层与颜色涂层粘合即可。
其中,压敏胶层的厚度为7微米;所述的颜色涂层的厚度为10微米;所述的热塑性聚氨酯薄膜的厚度为130微米;所述的热固性聚氨酯涂层的厚度为10微米。
检测效果如下:
(1)颜色层与热塑性聚氨酯薄膜的附着牢度、热固性聚氨酯涂层与热塑性聚氨酯薄膜的附着牢度均较佳,不易脱落,百格测试达5B;
(2)断裂伸长率达120%;表面微小划伤有自修复功能;
(3)耐刮擦性能好,0000#号钢丝负载1kg来回摩擦1000次以上无伤痕;
(4)固化后得到的涂层有较佳的疏水疏油性能,水接触角达108度;
(5)耐候性能好,重复耐候循环300次后,热固性聚氨酯涂层表面仍然未观察到裂纹或局部剥离;
(6)保护膜耐溶剂性能好,耐沾污性能优异,光泽感优,光线通透性佳。
实施例3
颜色涂层为溶剂型配方:油性树脂15份、丙烯酸类单体25份、溶剂型色浆10份、有机溶剂(甲基异丁基酮)35份、消泡剂(消泡剂CF-16)2份;所述的油性树脂为
Figure 8962DEST_PATH_IMAGE008
,n为20~25;所述的丙烯酸类单体为/>
Figure 797664DEST_PATH_IMAGE009
;溶剂型色浆为常规的溶剂型色浆,其成分包括:颜料粉、聚醛树脂、分散剂和助溶剂。所述的溶剂型色浆的动态光散射粒径小于500纳米。
热固性聚氨酯涂层的原料配方包括:多异氰酸酯12份、三元醇5份和有机溶剂14份;所述的多异氰酸酯为二异氰酸酯的三聚体,所述的三元醇为
Figure 927163DEST_PATH_IMAGE005
,所述的有机溶剂为甲基异丁基酮。
自修复功能的改色膜的制备方法:(1)将热固性聚氨酯涂层的原料配方通过辊涂工艺直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜上表面,经过3分钟、80℃烘烤后,继续在50℃条件下热固化24h;(2)将颜色涂层的原料配方通过辊涂的方式直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜下表面,然后在120℃、烘烤2分钟干燥;(3)将压敏胶层与颜色涂层粘合即可。
其中,压敏胶层的厚度为10微米;所述的颜色涂层的厚度为20微米;所述的热塑性聚氨酯薄膜的厚度为150微米;所述的热固性聚氨酯涂层的厚度为20微米。
检测效果如下:
(1)颜色层与热塑性聚氨酯薄膜的附着牢度、热固性聚氨酯涂层与热塑性聚氨酯薄膜的附着牢度均较佳,不易脱落,百格测试达5B;
(2)断裂伸长率达120%;表面微小划伤有自修复功能;
(3)耐刮擦性能好,0000#号钢丝负载1kg来回摩擦1000次以上无伤痕;
(4)固化后得到的涂层有较佳的疏水疏油性能,水接触角达109度;
(5)耐候性能好,重复耐候循环300次后,热固性聚氨酯涂层表面仍然未观察到裂纹或局部剥离;
(6)保护膜耐溶剂性能好,耐沾污性能优异,光泽感优,光线通透性佳。
对比例1
将实施例3中热固性聚氨酯涂层中的多元醇替换为丙三醇、颜色涂层中的丙烯酸类单体替换为丙烯酸辛酯,其他参数条件均不变,制备得到改色膜。测试其性能,保护膜光泽感差,光线通透性不好;重复耐候循环300次后,热固性聚氨酯涂层表面可观察到裂纹或局部剥离;断裂伸长率为110%;各涂层与热塑性聚氨酯薄膜的匹配性不好。

Claims (9)

1.一种具有自修复功能的改色膜,其包括自下而上依次由压敏胶层、颜色涂层、热塑性聚氨酯薄膜和热固性聚氨酯涂层叠合复合而成;
所述的热固性聚氨酯涂层的配方包括下列重量份的组分:多异氰酸酯10~12份、三元醇5~6份和有机溶剂14~15份;
所述的多异氰酸酯为二异氰酸酯的三聚体,所述的三元醇为
Figure QLYQS_1
所述的有机溶剂为丙酮、丁酮和甲基异丁基酮中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的具有自修复功能的改色膜,其特征在于,所述的压敏胶层的厚度为1~10微米;和/或,所述的颜色涂层的厚度为1~20微米;和/或,所述的热塑性聚氨酯薄膜的厚度为100~150微米;和/或,所述的热固性聚氨酯涂层的厚度为1~20微米。
3.如权利要求1所述的具有自修复功能的改色膜,其特征在于,所述的颜色涂层的原料配方为水性配方,
所述的水性配方包含下述重量份的组分:水性乳液10~15份、水性色浆5~8份、润湿分散剂1~3份、消泡剂1~2份、水14~17份、pH调节剂1~2份、助溶剂18~20份。
4.如权利要求3所述的具有自修复功能的改色膜,其特征在于,所述的水性乳液为苯丙乳液、丁丙乳液和聚氨酯分散体中的一种或多种;
所述的润湿分散剂为分散剂SN-5040;
所述的消泡剂为消泡剂CF-16;
所述的pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇;
所述的助溶剂为丙二醇丁醚醋酸酯和/或丁酮。
5.如权利要求3所述的具有自修复功能的改色膜,其特征在于,所述的水性色浆的动态光散射粒径小于500纳米;所述的水性色浆的成分包括:颜料粉、分散剂、消泡剂、增稠剂和水。
6.如权利要求1所述的具有自修复功能的改色膜,其特征在于,所述的颜色涂层的原料配方为溶剂型配方,
所述的溶剂型配方包含下述重量份的组分:油性树脂10~15份、丙烯酸类单体20~25份、溶剂型色浆5~10份、有机溶剂30~35份、消泡剂1~2份。
7.如权利要求6所述的具有自修复功能的改色膜,其特征在于,
所述的油性树脂为
Figure QLYQS_2
,n为20~25;
所述的丙烯酸类单体为
Figure QLYQS_3
8.如权利要求6所述的具有自修复功能的改色膜,其特征在于,所述的溶剂型色浆的动态光散射粒径小于500纳米;所述的溶剂型色浆的成分包括:颜料粉、聚醛树脂、助溶剂和分散剂;
所述的有机溶剂为甲基异丁基酮、丙二醇甲醚醋酸酯和环己酮中的一种或多种;
所述的消泡剂为消泡剂CF-16。
9.一种如权利要求1~8中任一项所述的具有自修复功能的改色膜的制备方法,其包括下述步骤:(1)将热固性聚氨酯涂层的原料配方通过辊涂工艺直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜上表面,经过1~5分钟、80~120℃烘烤后,继续在40~70℃条件下热固化24~96h;(2)将颜色涂层的原料配方通过辊涂的方式直接涂布在热塑性聚氨酯薄膜下表面,然后在80~120℃温度区间内,烘烤1~5分钟干燥;(3)将压敏胶层与颜色涂层粘合即可。
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