CN112625524A - 一种用于非电晕光学级bopet预涂膜在线涂布的水性涂布液及其制备方法 - Google Patents

一种用于非电晕光学级bopet预涂膜在线涂布的水性涂布液及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于非电晕光学级BOPET预涂膜在线涂布的水性涂布液及其制备方法。具体地，所述涂布液以水性丙烯酸为成膜树脂，与水性固化剂、流平剂、防粘连剂、助溶剂以及消泡剂复配而成。本发明的涂布液可用于非电晕光学级BOPET薄膜的在线涂布。经涂布液处理后的预涂膜表面张力显著升高，附着力可达到0级，故本发明解决了各种苛刻环境下涂布液与非电晕处理光学级BOPET以及与表面多种功能性涂层之间的附着问题，且涂层高透低雾，满足了光学级BOPET预涂膜对水性在线涂布液的要求。

Description

一种用于非电晕光学级BOPET预涂膜在线涂布的水性涂布液 及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种用于非电晕光学级BOPET预涂膜在线涂布的水性涂布液及其制备方法。
背景技术
PET薄膜的优良性能使其可以在LCD领域具有广泛的应用，但单独的BOPET薄膜不具备特殊的用途。在制备液晶显示薄膜时，需要各种功能性的光学薄膜，一般的液晶显示屏，需要很多层不同功能的PET光学膜。PET薄膜要获得这一系列的功能，就必须在薄膜表面涂覆各种功能性涂层。但是由于PET大分子链的结构规整，结晶度比较高，分子链是刚性的，极性基团较少，因此PET薄膜表面能小，附着性能较差，特别是未经电晕的薄膜，很难在其表面上涂覆功能涂层。故需要对BOPET薄膜表面进行改性处理，改善其表面性能。通常的方法有电晕法处理，等离子体法处理，化学接枝，表面涂覆等。经表面改性过的BOPET薄膜，表面张力大，粘附性能优异，可以在其表面涂覆各种功能性涂层，从而扩宽其应用领域。
目前，高品质光学BOPET预涂膜大多依赖进口.供应商主要有日本东丽、日本东洋纺、韩国SKC、美国杜邦等。各大供应商均自制水性涂布液用于预涂膜的制备，涂布液配方保密且不对外销售。在国内仅有少数公司有相关产品，且与国外相比，存在以下问题：(1)高温高湿环境下水性涂布液与非电晕处理BOPET之间的附着性能存在不稳定性；(2)水性涂布液成膜后的光学性能不能满足光学级BOPET预涂膜的要求；(3)水性涂布液与表面多种功能性涂层之间的兼容性有待提高；(4)水性涂布液与光学BOPET在线生产工艺的匹配性有待提高。
因此，本领域急需提供能够提高非电晕处理光学级BOPET薄膜的表面粘附性能，从而提高其与功能性涂层之间附着力的涂布液。
发明内容
本发明的目的是提供一种能够提高非电晕处理光学级BOPET薄膜的表面粘附性能，从而提高其与功能性涂层之间附着力的涂布液。
本发明第一方面，提供了一种涂布液，所述涂布液包括：
水性丙烯酸树脂5～40重量份，
水性固化剂0.5～10重量份，
防粘连剂0.1～1重量份，
流平剂0.01～0.5重量份，
消泡剂0.01～0.5重量份，
助溶剂1～15重量份，和
去离子水60～95重量份。
在另一优选例中，所述涂布液中，包括水性丙烯酸树脂10-30重量份，较佳地，15-25重量份。
在另一优选例中，所述涂布液中，包括水性固化剂2-8重量份，较佳地3-6重量份。
在另一优选例中，所述涂布液中，包括防粘连剂0.2-0.8重量份，较佳地，0.3-0.6重量份。
在另一优选例中，所述涂布液中，包括流平剂0.02-0.2重量份，较佳地，0.03-0.1重量份。
在另一优选例中，所述涂布液中，包括消泡剂0.02-0.2重量份，较佳地，0.03-0.1重量份。
在另一优选例中，所述涂布液中，包括助溶剂2-12重量份，较佳地，4-8重量份。
在另一优选例中，所述涂布液中，包括去离子水60～80重量份。
在另一优选例中，所述水性丙烯酸树脂与水性固化剂的用量比为2-10:1，较佳地，3-7:1，如3：1、4:1、5:1、或6:1。
在另一优选例中，所述丙烯酸树脂选自下组：多羟基丙烯酸树脂、聚酯改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性丙烯酸树脂。
在另一优选例中，所述丙烯酸树脂选自下组：
Figure BDA0002835023670000021
A 2227/1、Antkote2036，或其组合。
在另一优选例中，所述水性固化剂选自下组：氮丙啶类、异氰酸酯类、氨基树脂类固化剂，较佳地，固化剂为基于六亚甲基二异氰酯(HDI)改性的水性脂肪族聚异氰酸酯。
在另一优选例中，所述水性固化剂选自下组：
Figure BDA0002835023670000031
XP 2547、Aquolin163、或其组合。在另一优选例中，所述防粘连剂为聚醚改性有机硅类爽滑剂。
在另一优选例中，所述流平剂为聚醚改性有机硅类或氟碳类流平剂。
在另一优选例中，所述消泡剂为烷基改性有机硅氧烷类消泡剂。
在另一优选例中，所述助溶剂选自下组：乙醇、甲醇、异丙醇、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚，或其混合物。
本发明第二方面，提供了一种基料组合物，所述基料组合物包括：
水性丙烯酸树脂5～40重量份，
水性固化剂0.5～10重量份，
防粘连剂0.1～1重量份，
流平剂0.01～0.5重量份，
消泡剂0.01～0.5重量份，和
助溶剂1～15重量份。
本发明第三方面，提供了一种如本发明第一方面所述的涂布液的制备方法，包括步骤：
(i)将去离子水和助溶剂按比例均匀混合，得混合物I；
(ii)向所述混合物I中加入上述水性丙烯酸树脂和水性固化剂，高速搅拌(如转速300-400r/min，20-30min)使其均匀分散，得混合物II；和
(iii)向所述混合物II中依次加入流平剂、防粘连剂和消泡剂，持续搅拌(如转速300-400r/min，20-30min)，从而制得所述涂布液。
本发明第四方面，提供了如本发明第一方面所述的涂布液的用途，作为非电晕处理的薄膜的表面改性剂，从而提高所述薄膜的附着性能。
在另一优选例中，所述薄膜为PET薄膜，较佳地，BOPET薄膜。
在另一优选来自，所述薄膜为光学级BOPET薄膜。
本发明第五方面，提供了一种涂层，所述涂层有如本发明第一方面所述的涂布液涂覆得到。
本发明第六方面，提供了一种制品，所述制品包括：
一基板，以及涂覆在所述基板上的如本发明第五方面所述的涂层。
在另一优选例中，所述基板为PET薄膜，较佳地，BOPET薄膜。
在另一优选来自，所述基板为非电晕处理的BOPET薄膜。
应理解，在本发明范围内中，本发明的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
具体实施方式
本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量筛选和测试，提供了一种用于非电晕光学级BOPET预涂膜在线涂布的水性涂布液。本发明采用了特定的丙烯酸树脂与特定的水性固化剂，复配后形成的水性涂布液涂布于非电晕BOPET薄膜后，能够使所述薄膜具有优异的粘附性能(附着力达到0级)，可满足光学级BOPET预涂膜和后续加工的性能要求。在此基础上完成了本发明。
术语
除非另有定义，否则本文中所用的全部技术术语和科学术语均具有如本发明所属领域普通技术人员通常理解的相同含义。
如本文所用，在提到具体列举的数值中使用时，术语“约”意指该值可以从列举的值变动不多于1％。例如，如本文所用，表述“约100”包括99和101和之间的全部值(例如，99.1、99.2、99.3、99.4等)。
如本文所用，术语“含有”或“包括(包含)”可以是开放式、半封闭式和封闭式的。换言之，所述术语也包括“基本上由…构成”、或“由…构成”。
如本文所用，术语“室温”是指温度为4-40℃，较佳地，25±5℃。如未特别说明，本发明的方法在常温下进行。
涂布液
本发明的涂布液包括如下组分：水性丙烯酸树脂5～40重量份，水性固化剂0.5～10重量份，防粘连剂0.1～1重量份，流平剂0.01～0.5重量份，消泡剂0.01～0.5重量份，助溶剂1～15重量份，和去离子水60～95重量份。
在本发明中，使用水性丙烯酸树脂作为成膜树脂。为了满足在线拉伸需要，所选树脂伸长率需大于200％。优选多羟基水性丙烯酸树脂、聚酯改性水性丙烯酸树脂、聚氨酯改性水性丙烯酸树脂，或其组合。
在本发明中，使用水性固化剂对所述丙烯酸树脂进行固化交联改性。通常采用氮丙啶类、异氰酸酯类、氨基树脂类固化剂。为了缩短涂层固化时间，固化剂需有较强的反应活性，优选水性脂肪族聚异氰酸酯类固化剂。
令人意外地，以上述多种组分复配形成的涂布液，能够显著提高非电晕光学级BOPET预涂膜的表面性能。
基料组合物
本发明提供了一种基料组合物，所述基料组合物包括：
水性丙烯酸树脂5～40重量份，
水性固化剂0.5～10重量份，
防粘连剂0.1～1重量份，
流平剂0.01～0.5重量份，
消泡剂0.01～0.5重量份，和
助溶剂1～15重量份。
所述基料组合物可用于制备本发明的涂布液。所述基料组合物中的各组分可以独立地分开包装；或者在不影响其性能的情况下，两种或两种以上的组分按照配比以混合物形式提供。
制备方法
本发明的涂布液可以使用本领域常用的方法制备。
典型地，可使用如下步骤制备：
(i)将去离子水和助溶剂按比例均匀混合，得混合物I；
(ii)向所述混合物I中加入上述水性丙烯酸树脂和水性固化剂，高速搅拌(如转速300-400r/min，20-30min)使其均匀分散，得混合物II；和
(iii)向所述混合物II中依次加入流平剂、防粘连剂和消泡剂，持续搅拌(如转速300-400r/min，20-30min)，从而制得所述涂布液。
涂层、制品和用途
本发明的涂布液可以作为非电晕处理的薄膜的表面改性剂，从而提高所述薄膜的附着性能。
在另一优选例中，所述薄膜为PET薄膜，较佳地，BOPET薄膜。
在另一优选来自，所述薄膜为光学级BOPET薄膜。
本发明还提供了所述涂布液涂覆后形成的涂层以及涂覆有所述涂层的制品(如光学级BOPET薄膜)。
本发明的主要优点包括：
1.本发明的涂布液适用于非电晕光学级BOPET预涂膜在线涂布。
2.本发明与现有技术相比，所述涂布液在涂布后薄膜表面张力显著提高，附着力达到0级，解决了高温高湿环境下水性涂布液与非电晕处理光学级BOPET薄膜以及与表面多种功能性涂层之间的附着问题；且涂层高透低雾，满足了光学BOPET预涂膜对水性在线涂布液的要求，非常适合制备光学级BOPET预涂膜并满足其后续加工的性能要求。
3.本发明提供了一种制备工艺简单、具备良好经济效益且环保节约的可用于工业生产的在线涂布的水性丙烯酸树脂类涂布液。
下面结合具体实施，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数按重量计算。
通用方法
涂布方法：将涂布液投入刮刀式涂布机液体槽，按照以下生产工艺：涂布湿涂量10g/m2，线速度100m/min、横向拉伸温度100～130℃、横向拉伸时间20～30s、热定型温度200～230℃、热定型时间3～6s，进行涂布、预干燥、固化及收卷
预涂膜附着力测试：
按照GB/T 9286-1998百格测试方法，对预涂膜的附着力进行测试。
预涂膜表面张力测试：
采用不同标准值的达因笔(品牌：sherman)测定预涂膜的表面张力，由低到高依次在薄膜表面测试，选取能在薄膜表面保持均匀铺展的最大值作为预涂膜的表面张力。
实施例1
按表1配方制备涂布液1：
表1
丙烯酸树脂 20份
固化剂 5份
防粘连剂 0.5份
去离子水 69份
助溶剂 6份
消泡剂 0.03份
流平剂 0.03份
丙烯酸树脂为聚酯改性的水性丙烯树脂，商品牌号为
Figure BDA0002835023670000071
A 2227/1，固含42％；
固化剂为基于六亚甲基二异氰酯(HDI)改性的水性脂肪族聚异氰酸酯，商品牌号
Figure BDA0002835023670000072
XP 2547，易在水中乳化和分散；
消泡剂和防粘连剂均为聚醚改性有机硅氧烷，商品牌号分别为BYK028和BYK333；流平剂为氟素类流平剂，可显著降低涂料表面张力，商品牌号为FluoradTM FC-4430；
助溶剂为异丙醇。
利用本发明制备的水性丙烯酸树脂类涂布液，在线涂布非电晕光学级BOPET后，薄膜透光率为98，雾度为1.3，表面张力γ＝62mN/m，附着力达到0级。
实施例2
按表2配方制备涂布液2：
表2
丙烯酸树脂 15份
固化剂 5份
防粘连剂 0.4份
去离子水 72份
助溶剂 8份
消泡剂 0.03份
流平剂 0.03份
丙烯酸树脂为聚氨酯改性的水性羟基丙烯树脂，商品牌号为Antkote 2036，固含40％；
固化剂为基于六亚甲基二异氰酯(HDI)改性的水性脂肪族聚异氰酸酯，商品牌号Aquolin 163，易在水中乳化和分散；
消泡剂和防粘连剂均为聚醚改性有机硅氧烷，商品牌号分别为BYK014和BYK378；流平剂为氟素类流平剂，可显著降低涂料表面张力，商品牌号为FS-3100；
助溶剂为异丙醇和乙醇，体积比为2:1。
利用本发明制备的水性丙烯酸树脂类涂布液，在线涂布非电晕光学级BOPET后，薄膜透光率为97，雾度为0.9，表面张力γ＝58mN/m，附着力达到0级。
实施例3
按表3配方制备对比涂布液3：
表3
Figure BDA0002835023670000081
Figure BDA0002835023670000091
其中固化剂为三元氮丙啶类水性固化剂，商品牌号XC-113。
所述丙烯酸树脂、防粘连剂、助溶剂、流平剂和消泡剂均与实施例2一致。
利用本发明制备的水性丙烯酸树脂类涂布液，在线涂布非电晕光学级BOPET后，薄膜透光率为96，雾度为1.1，表面张力γ＝42mN/m，附着力为2级。
对比例1
按表4配方制备对比涂布液1：
表4
丙烯酸树脂 15份
防粘连剂 0.4份
去离子水 77份
助溶剂 8份
消泡剂 0.03份
流平剂 0.03份
所述丙烯酸树脂、防粘连剂、助溶剂、流平剂和消泡剂均与实施例2一致。
利用本发明制备的水性丙烯酸树脂类涂布液，在线涂布非电晕光学级BOPET后，薄膜透光率为99，雾度为1.2，表面张力γ＝34mN/m，附着力为3级。
在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种涂布液，其特征在于，所述涂布液包括：
水性丙烯酸树脂5～40重量份，
水性固化剂0.5～10重量份，
防粘连剂0.1～1重量份，
流平剂0.01～0.5重量份，
消泡剂0.01～0.5重量份，
助溶剂1～15重量份，和
去离子水60～95重量份。
2.根据权利要求1所述的涂布液，其特征在于，所述丙烯酸树脂选自下组：多羟基丙烯酸树脂、聚酯改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性丙烯酸树脂。
3.根据权利要求1所述的涂布液，其特征在于，所述水性固化剂选自下组：氮丙啶类、异氰酸酯类、氨基树脂类固化剂，较佳地，固化剂为基于六亚甲基二异氰酯(HDI)改性的水性脂肪族聚异氰酸酯。
4.根据权利要求1所述的涂布液，其特征在于，所述水性丙烯酸树脂与水性固化剂的用量比为2-10:1，较佳地，3-7:1，如3：1、4:1、5:1、或6:1。
5.一种基料组合物，其特征在于，所述基料组合物包括：
水性丙烯酸树脂5～40重量份，
水性固化剂0.5～10重量份，
防粘连剂0.1～1重量份，
流平剂0.01～0.5重量份，
消泡剂0.01～0.5重量份，和
助溶剂1～15重量份。
6.一种如权利要求1所述的涂布液的制备方法，其特征在于，包括步骤：
(i)将去离子水和助溶剂按比例均匀混合，得混合物I；
(ii)向所述混合物I中加入上述水性丙烯酸树脂和水性固化剂，高速搅拌(如转速300-400r/min，20-30min)使其均匀分散，得混合物II；和
(iii)向所述混合物II中依次加入流平剂、防粘连剂和消泡剂，持续搅拌(如转速300-400r/min，20-30min)，从而制得所述涂布液。
7.如权利要求1所述的涂布液的用途，其特征在于，作为非电晕处理的薄膜的表面改性剂，从而提高所述薄膜的附着性能。
8.如权利要求7所述的用途，其特征在于，所述薄膜为PET薄膜，较佳地，BOPET薄膜。
9.一种涂层，其特征在于，所述涂层有如权利要求1所述的涂布液涂覆得到。
10.一种制品，其特征在于，所述制品包括：
一基板，以及涂覆在所述基板上的如权利要求9所述的涂层。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102888161A (zh) * 2012-10-23 2013-01-23 上海维凯化学品有限公司 环保水性高附着力pet预涂层涂料组合物及制备、用途
CN104559617A (zh) * 2015-01-23 2015-04-29 长兴化学工业(中国)有限公司 一种涂覆型水性双组分氟碳涂料及其制备和应用
CN105949984A (zh) * 2016-05-24 2016-09-21 江苏裕兴薄膜科技股份有限公司 通用型聚酯薄膜用在线涂布液及其制作方法

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