CN112341661A - 一种防雾滴petg材料及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防雾滴PETG材料，为PETG基材和防雾涂层的贴合复合材料，防雾涂层为防雾涂料组合物涂覆于基材上后，经干燥和硬化工艺步骤成型，其中防雾涂料组合物由5‑15份UV固化亲水有机物、10‑15份硅溶胶、2‑6份光引发剂、0.5‑3份表面活性剂和61‑82份水搅拌分散组成。本发明的PETG材料可以持续的防止雾滴的形成，应用于各类包装材料行业。

Description

一种防雾滴PETG材料及其应用

技术领域

本发明涉及PETG材料，特别涉及一种防雾滴PETG材料。

背景技术

PETG材料由于其出色的机械力学性能和高透明度度，被广泛应用于食品、化妆品等各类包装材料中，例如在食品行业，PETG薄膜和异形件由于其高透明度、阻水阻氧性能佳、延展性好等优良性能被大量作为包装使用，但在一些领域如速食食品一般贮存在冰柜和保鲜柜中，当遇到冷热温差时，包装材料的表面易形成雾气，影响物品外观和使用性能。

防雾功能的作用原理是通过在材料表面形成一层亲水性涂层，利用亲水性涂层中的亲水基团因子对水进行亲和吸附、并降低水的表面张力、减小水分子与物体表面的接触角，使水汽还没有在材料表面集聚成细小水珠之前，就会润湿、扩散或者吸附于材料表面，形成一层超薄的透明水膜，并且不再对入射光线产生散射的作用，不干扰人的视线，从而达到防雾的目的。

现有技术中，有多种方式可以做PETG材料的防雾处理，最常见的方式是在加工期间使一种或多种防雾剂分散到PETG树脂中，混合后挤出成型，内部防雾添加剂一般为表面活化剂，例如非离子表面活性剂，其降低由于凝结而可能在膜表面上形成的水滴的表面张力，因此，水和基材表面之间的表面张力降低，这些添加剂与它们所混入的聚合物基质有一定程度的不相容性，并因此迁移到表面，然而实际情况是，这些表面活性剂迁移速度不会很快，导致添加剂不会以发挥防雾活性的足够量迁移到表面，而且在初期PETG材料界面的表面活性剂就相对较少，因此，这种方式防雾方式的高效性比较差。

另外一种方式是直接涂覆亲水有机聚合物层，如聚乙烯醇、聚乙烯醇缩醛、聚醋酸乙烯酯、聚乙烯基吡咯烷酮、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺、聚酯、聚氨酯、乙酸纤维素、羟乙基纤维素、羟甲基纤维素或明胶或者它们的共混物或共聚物。这种方式加工相对简单，成本低，但有机聚合物层在耐溶剂和耐候性能方便较差，时间长了之后容易泛白，此种防雾方式的持续性仍然存在问题。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

内部添加防雾剂可以有持久的防雾效果，但由于表面的活性剂浓度低，导致其全寿命过程中的防雾功能比较低效；而直接涂覆有机聚合层虽然在初期比较高效，但随着时间延长，其有机聚合成会逐渐失效，导致其防雾持续性低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实公开了一种防雾滴PETG材料，所述技术方案包括：

本发明为一种防雾滴PETG材料，为PETG基材和防雾涂层的贴合复合材料，防雾涂层为防雾涂料组合物涂覆于基材上后，经干燥和硬化工艺成型。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中的防雾涂料组合物由5-15份UV固化亲水有机物、10-15份硅溶胶、2-6份光引发剂、0.5-3份表面活性剂和61-82份水搅拌分散组成。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中的防雾涂料组合物中所述UV固化亲水有机物为双季戊四醇六丙烯酸酯（DPHA），季戊四醇三丙烯酸酯（PET3A），含有多个EO嵌段的丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。采用UV固化亲水有机物可以常规亲水聚合物的高温固化，从而较少基材因受热而导致的形变或破坏。同时，DPHA和PET3A为多官能UV单体，促进亲水层中交联度的提高，改善机械性能。

所述的含有多个EO嵌段的丙烯酸酯为乙氧化双酚A二丙烯酸酯（BPA10EODA、BPA20EODA、BPA30EODA），聚乙二醇二丙烯酸酯（PEG400DA、PEG600DA）中的一种或几种的混合物。业内已知的是，常规亲水聚合物如含亲水链段的聚氨酯或聚酯，其耐水性较差，长时间在有雾滴的环境下溶剂吸水溶胀而泛白，导致防雾滴功能部分甚至全部失效。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中的防雾涂料组合物中所述硅溶胶为亲水的纳米二氧化硅颗粒的水溶液。亲水的纳米二氧化硅颗粒的粒径为7～13nm，不仅在配制成涂覆液时更易于分散，而且能在所述PETG基材表面形成更为均匀一致的透明的防雾层。若亲水的纳米二氧化硅颗粒的粒径过大，由其制备的防雾涂料组合物在涂覆、干燥和硬化后，容易出现表面发雾和泛白的缺陷。更进一步地，所述亲水的纳米二氧化硅颗粒的水溶液可以选用多种型号的产品，只需要其粒径满足上述粒径范围即可，作为本发明的优选实施方式，所述亲水的纳米二氧化硅颗粒的水溶液可包括Ludox HS系列，其可自WR Grace Co.商购获得。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中的防雾涂料组合物中所述光引发剂为自由基固化光引发剂，进一步的，为184引发剂、1173引发剂和TPO引发剂中的一种或几种的混合物。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中的防雾涂料组合物中所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，聚醚改性有机硅中的一种或几种的混合物。进一步的，所述表面活性剂能显著降低防雾涂料组合物表面张力，使其更容易在PETG基材上润湿和铺展，提高流平性。同时，所述表面活性剂必须在防雾涂料组合物有适度的相容性，不影响后续工艺中防雾涂层的透明度。作为本发明的优选实施方式，所述聚醚改性有机硅可以选用毕克化学BYK333、 BYK349和 BYK345，迈图有机硅的Silwet L-77。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中的防雾涂料组合物涂覆方式可通过本领域已知的任何方法形成。具体的方法包括通过任何熟知的涂布方法自合适的涂料组合物涂布，所述涂布方法有例如淋涂、棒涂、刮刀涂布、气刀涂布、凹版涂布、浸涂、狭缝模头涂布、辊涂、辊上刮刀涂布、喷涂等。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中，防雾涂料组合物涂覆于基材上后，其干燥工艺为40-60℃鼓风干燥。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料中，防雾涂料组合物于基材上干燥后，其硬化工艺为前期加热预固化和后期紫外光固化。进一步的，预固化为100-110℃加热3-5分钟。

作为本发明的进一步方案，本发明一种防雾滴PETG材料，可以持续的高效的防止雾滴的形成，应用于各类包装材料行业。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

采用防雾涂层贴合PETG基材的方式，提高防雾功能的高效性。采用UV固化亲水有机物的方式较少了常规亲水聚合物耐水性差的效果，且减少对PETG基材的热形变影响，总体提高了防雾滴PETG材料的防雾持续性。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。在以下具体实施例中，所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。

实施例1

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入5份PET3A，4份BPA10EODA,15份Grace Co. 的LODOX HS40,1份光引发剂184，1份光引发剂TPO，0.5份壬基酚聚氧乙烯醚，0.5份毕克化学的BYK333，0.5份毕克化学的BYK349和72.5份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于40℃鼓风干燥箱中静置15分钟干燥除水，再换至110℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

实施例2

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入3份DPHA，2份BPA30EODA，12份Grace Co. 的LODOX HS40，1份光引发剂184，1份光引发剂TPO，0.3份壬基酚聚氧乙烯醚，0.2份毕克化学的BYK333和80.5份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于50℃鼓风干燥箱中静置12分钟干燥除水，再换至110℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

实施例3

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入2份DPHA，7份BPA20EODA，10份Grace Co. 的LODOX HS40，1份光引发剂184，1份光引发剂1173，1份光引发剂TPO，0.5份壬基酚聚氧乙烯醚，0.5份毕克化学的BYK333，1.5份毕克化学的BYK349和85.5份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于60℃鼓风干燥箱中静置9分钟干燥除水，再换至110℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

实施例4

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入4份DPHA，11份PEG400DA，12份Grace Co. 的LODOX HS40，1份光引发剂184，4份光引发剂TPO，0.5份壬基酚聚氧乙烯醚，1份毕克化学的BYK333，1.5份毕克化学的BYK349和65份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于50℃鼓风干燥箱中静置12分钟干燥除水，再换至100℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

实施例5

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入6份DPHA，7份PEG600DA，11份Grace Co. 的LODOX HS40，2份光引发剂184，2份光引发剂1173，2份光引发剂TPO，0.5份壬基酚聚氧乙烯醚，0.5份毕克化学的BYK333，1份毕克化学的BYK349和68份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于60℃鼓风干燥箱中静置9分钟干燥除水，再换至110℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

实施例6

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入2.5份DPHA，3份BPA20EODA，10份Grace Co. 的LODOX HS40，1份光引发剂184，1份光引发剂TPO，0.3份壬基酚聚氧乙烯醚，0.2份毕克化学的BYK333和82份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于60℃鼓风干燥箱中静置9分钟干燥除水，再换至110℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

实施例7

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入5份DPHA，10份PEG400DA，15份Grace Co. 的LODOX HS40，2份光引发剂184，2份光引发剂1173，2份光引发剂TPO，0.5份壬基酚聚氧乙烯醚，0.5份毕克化学的BYK333，2份Silwet L-77和61份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于60℃鼓风干燥箱中静置9分钟干燥除水，再换至110℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

实施例8

本发明实施例制备了一种防雾滴PETG材料，具体的：

向料桶中加入3份DPHA，7份BPA20EODA，11份Grace Co. 的LODOX HS40，1份光引发剂184，1份光引发剂1173，1份光引发剂TPO，0.5份壬基酚聚氧乙烯醚，0.5份毕克化学的BYK333，0.5份Silwet L-77和74.5份水，再用高速分散机在600rpm下高速搅拌30分钟，200目纱布过滤除掉微量固体杂质。

滤液采用淋涂的方式均匀涂布在PETG基材上。于60℃鼓风干燥箱中静置9分钟干燥除水，再换至110℃鼓风干燥箱中做加热预固化，随后冷却至室温后，经过Fussion Dbulb紫外光固化成型，得到防雾滴PETG材料。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明一种防雾滴PETG材料，可以持续的高效的防止雾滴的形成，应用于各类包装材料行业。

防雾滴PETG材料的高效性可通过蒸气浴试验，蒸气浴试验测量防雾层承受反复的潮湿环境而无防雾效果变差的能力。具体操作步骤为：10cm（长）×10cm（宽）×2mm（厚度）透明PETG经涂覆、干燥和硬化后，有涂层的面置于80℃恒温水的液面之上，板材涂层面到液面的距离为15cm，30分钟后观察有防雾效果的涂层面积（澄清透明，无泛白或发雾）占总涂层面积之比。

雾滴PETG材料的防雾滴持续性可通过酒精擦拭试验。具体操作步骤为：无尘布蘸酒精、200g压力下，做涂层的来回擦拭，做完200次擦拭后再做蒸气浴试验，同样判断有防雾效果的涂层面积占总涂层面积之比。

上述实施例1-8制备的防雾滴PETG材料分别经过蒸气浴试验和酒精擦拭实验，详细试验数据见表1.

表1 低含氢硅油分子量对有机硅丙烯酸酯的影响

	蒸气浴试验	酒精擦拭实验
			实施例1	98.4%	72.4%
实施例2	96.5%	71.5%
			实施例3	97.3%	72.5%
实施例4	95.8%	71.2%
			实施例5	99.1%	74.6%
实施例6	96.5%	72.3%
			实施例7	96.9%	73.2%
实施例8	97.4%	74.1%

从以上数据可以看出，实施例1-8中所制备的防雾滴PETG材料在80℃/30分钟的蒸汽浴试验中有＞95%的涂层有高效的防雾滴功能，且在酒精擦拭实验中仍有＞70%的涂层具有防雾滴功能，持续性良好。

本发明的防雾滴PETG材料，应用于各类包装材料行业。

Claims (10)

1.一种防雾滴PETG材料，其特征在于，为PETG基材和防雾涂层的贴合复合材料，防雾涂层为防雾涂料组合物涂覆于基材上后，经干燥和硬化工艺成型。

2.如权利要求1所述，其特征在于，本发明的防雾涂料组合物由5-15份UV固化亲水有机物、10-15份硅溶胶、2-6份光引发剂、0.5-3份表面活性剂和61-82份水搅拌分散组成。

3.如权利要求2所述的防雾涂料组合物，其特征在于，所述UV固化亲水有机物为双季戊四醇六丙烯酸酯（DPHA），季戊四醇三丙烯酸酯（PET3A），含有多个EO嵌段的丙烯酸酯中的一种或几种的混合物。

4.如权利要求3所述的防雾涂料组合物，其特征在于，所述的含有多个EO嵌段的丙烯酸酯为乙氧化双酚A二丙烯酸酯（BPA10EODA、BPA20EODA、BPA30EODA），聚乙二醇二丙烯酸酯（PEG400DA、PEG600DA）中的一种或几种的混合物。

5.如权利要求2所述的防雾涂料组合物，其特征在于，所述硅溶胶为亲水的纳米二氧化硅颗粒的水溶液。

6.如权利要求2所述的防雾涂料组合物，其特征在于，所述光引发剂为自由基固化光引发剂，进一步的，为184引发剂、1173引发剂和TPO引发剂中的一种或几种的混合物。

7.如权利要求2所述的防雾涂料组合物，其特征在于，所述表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚，聚醚改性有机硅中的一种或几种的混合物。

8.如权利要求1所述，其特征在于，其干燥工艺为40-60℃鼓风干燥。

9.如权利要求1所述，其特征在于，其硬化工艺为前期加热预固化和后期紫外光固化，进一步的，预固化为100-110℃加热3-5分钟。

10.如权利要求1所述防雾滴PETG材料，可以持续的高效的防止雾滴的形成，应用于各类包装材料行业。