CN113980614B - 一种高洁净度保护膜及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及保护膜的技术领域，具体公开了一种高洁净度保护膜及其制备方法。高洁净度保护膜包括基膜层和胶粘层，其中胶粘层使用的胶料由包括如下原料组成：乙烯基聚二甲基硅氧烷、硼酸改性有机硅树脂、丙烯酸酯、丙烯酸、引发剂、催化剂、导电填料、溶剂；胶粘层具备抗静电以及自粘特性，并且胶粘层中的胶料不易转移至被保护物体表面，保护膜撕去过程中无残胶、水印和鬼影等问题产生。除此之外，高洁净度保护膜能够长久牢固的附着在被保护物体表面，起到长久的保护作用。

Description

一种高洁净度保护膜及其制备方法
技术领域
本申请涉及塑料薄膜的技术领域，更具体地说，它涉及一种高洁净度保护膜及其制备方法。
背景技术
保护膜是一种特种塑料薄膜，被广泛用于保护产品的表面，以避免产品表面出现划痕或者污渍。因此，保护膜一般具有以下性能：第一，容易粘附于被保护物体的表面；第二，以适当的剥离力从被保护物体表面完全移除，且无残胶；第三，被保护物体表面不能被保护膜污染，产生鬼影、水印等问题。
相关技术中，使用氮丙啶类交联剂作为保护膜的粘接剂，虽然在一定程度上能够降低鬼影和水印出现的可能性，但氮丙啶类交联剂的毒性和致敏性限制了其发展。丙烯酸类压敏胶逐渐替代氮丙啶类交联剂，但丙烯酸酯类压敏胶需要较高的粘接强度才能牢固粘接于被保护物体表面，而丙烯酸压敏胶在此粘接强度范围内易于在移除过程中残留在被保护物体表面，导致被保护物体表面受到污染。
发明内容
为了克服保护膜粘接性能与污染问题之间的矛盾，使得保护膜具备优异的粘接性能的同时不污染被保护物体表面，本申请提供一种高洁净度保护膜及其制备方法。
第一方面，本申请提供一种高洁净度保护膜，采用如下的技术方案：一种高洁净度保护膜，包括基膜层和胶粘层，其中胶粘层使用的胶料由包括如下重量份的原料组成：
Figure BDA0003362199400000011
通过采用上述技术方案，乙烯基聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯和丙烯酸中含有的碳碳双键在引发剂和催化剂的作用下交联，形成的胶粘层具备压敏特性以及高内聚力，高洁净度保护膜能够粘接于被保护物体表面；其次，乙烯基聚二甲基硅氧烷能够改善胶粘层的耐热性和防潮性，使得高洁净度保护膜在高温高湿环境下不易发生开胶问题，降低被保护物体表面受到污染的可能性；再次，由于胶粘层的内聚力优于粘接性能，从而降低残胶出现的可能性；
硼酸改性有机硅树脂中含有“-Si-O-B-”链段，使得胶粘层自带粘性，具备较好的粘接性能，区别于通过静电吸附原理附着于被保护物体表面的保护膜，本申请制得保护膜通过自粘特性吸附于被保护物体表面，降低静电产生的可能性；并且在胶料中加入导电填料，使得高洁净度保护膜在移除过程中能够实现快速静电耗散，从而使得胶粘层具备抗静电特性，降低鬼影、水印出现的可能性；
因此，本申请制得的高洁净度保护膜能够克服保护膜的粘接性能与污染问题之间的矛盾，通过优异的自粘性能附着在被保护物体表面，并且内聚力大，胶粘层均匀，使得保护膜具备较优的粘接性能的同时不污染被保护物体表面；高洁净度保护膜易于从被保护物体表面剥离，基膜层破损风险低；再者，胶料的粘度适中，胶料在基膜层的流平效果较好，粘接层涂覆均匀，从而进一步降低了残胶产生的可能性。
可选的，所述硼酸改性有机硅树脂按照如下制备方法制得：将硼酸溶液滴加入有机硅单体中，控制硼酸与有机硅的重量比为(0.5～0.9):1，升温至85～90℃，保温反应4～6h，脱水干燥得到硼酸改性有机硅树脂。
通过采用上述技术方案，有机硅单体水解缩聚，同时有机硅单体也与硼酸缩聚，制得含有大量“-Si-O-B-”结构的硼酸改性聚硅氧烷树脂，硼酸改性有机硅树脂的“-Si-O-B-”的键能较高，能够改善胶粘层的耐热性，使得胶粘层在高温环境下胶料不易转移，提升保护膜移除过程中的洁净度。
优选的，所述乙烯基聚二甲基硅氧烷与丙烯酸酯的重量比为(0.4～0.5):1。
通过采用上述技术方案，将乙烯基聚二甲基硅氧烷的含量控制在一定的范围内，一方面使得胶粘层的稳定性提高，耐热耐老化性能佳，另一方面，降低胶料的粘度，以便于胶料在基膜层上涂覆均匀。
优选的，所述硼酸改性有机硅树脂与丙烯酸酯的重量比为1:10。
通过采用上述技术方案，控制硼酸改性有机硅树脂的含量，从而使得胶料整体的粘度适中，以便于胶料在基膜层上涂覆均匀。
优选的，所述引发剂为过硫酸盐、过氧化二苯甲酰、过氧化新戊酸叔丁酯中的一种或多种。更优选的，所述引发剂为过氧化新戊酸叔丁酯。
通过采用上述技术方案，过氧化新戊酸叔丁酯相较于过硫酸盐，自由基引发效率高，使得胶料能够快速固化交联，从而提升高洁净度保护膜的生产品质，节约成本。
优选的，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、异辛酸铋、异辛酸锌中的一种或多种。
优选的，所述导电填料由氧化石墨烯和MXene纳米片按照重量比1:1组成。
优选的，所述导电填料与丙烯酸酯的重量比为1:30。
通过采用上述技术方案，MXene纳米片为二维高导电性材料，其极易发生团聚，从而使得胶粘层的导电性降低，而氧化石墨烯上含有大量的极性基团，能够起到较好的架桥作用，一方面连接MXene纳米片与胶粘层原料，使得MXene纳米片充分分散于胶料中，另一方面，能够完善导电通路，使得胶粘层的导电性能优异，进一步降低保护膜移除过程中出现水印、鬼影等问题的可能性。
优选的，所述溶剂为乙酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸异戊酯中的一种或多种。
通过采用上述技术方案，溶剂均为安全无毒的环保型溶剂。
第二方面，本申请提供一种高洁净度保护膜的制备方法，采用如下的技术方案：
一种高洁净度保护膜的制备方法，包括如下制备步骤：
胶料配制：称取配方量的胶料原料，搅拌混匀后得到胶粘层胶料；
基膜表面进行电晕处理后，将上述胶料涂敷于基膜表面，固化得到保护膜。
通过采用上述技术方案，经过电晕处理的基膜层表面粗糙，与粘接层的接触面积增大，从而使得基膜层和粘接层牢固粘接，制得的高洁净度保护膜能够在使用过程中牢固地附着于被保护物体表面，并且在高温高湿环境下不易发生脱胶等问题；在移除过程中能够被轻易剥离，被保护物体表面不产生残胶、水印和鬼影等问题，被保护物体表面始终保持洁净，高洁净度保护膜克服保护膜粘接性能与污染问题之间的矛盾，使得保护膜具备优异的粘接性能的同时不污染被保护物体表面。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
1、本申请中使用乙烯基聚二甲基硅氧烷、丙烯酸酯以及丙烯酸作为胶粘层的主体材料，使得胶粘层具有压敏性以及高内聚力；胶粘层中通过加入硼酸改性有机硅树脂引入“-Si-O-B-”链段，使得胶粘层自带粘性；同时胶粘层中加入导电填料，使得胶粘层具备抗静电特性；因此高洁净度保护膜能够通过优异的自粘性能附着于被保护物体表面，降低被保护物体表面由于静电导致产生鬼影、水印的可能性，并且高洁净度保护膜的胶粘层内聚力大，胶粘层厚度均匀，高洁净度保护膜在移除过程中能够保持被保护物体表面的洁净。
2、本申请中优选采用氧化石墨烯和MXene纳米片作为导电材料，其中MXene纳米片在氧化石墨烯作用下能够充分分散在胶粘层中，形成良好的导电通路，从而使得高洁净度保护膜在移除过程中水印、鬼影发生的可能性进一步降低。
具体实施方式
若无特殊说明，以下制备例、实施例和对比例中的原料来源如表1所示。
表1.原料的来源
Figure BDA0003362199400000041
硼酸改性聚硅氧烷树脂
制备例a
一种硼酸改性聚硅氧烷树脂，按照如下步骤制得：
将900g蒸馏水加热至60℃，向蒸馏水中投入100g硼酸，充分搅拌溶解，配制成浓度为10wt％的硼酸溶液，硼酸溶液保温备用；
称取200g二甲基二乙氧基硅烷单体，将硼酸溶液滴加入二甲基二乙氧基硅烷单体中，搅拌升温至85℃，保温反应4h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
制备例b
一种硼酸改性聚硅氧烷树脂，按照如下步骤制得：
将900g蒸馏水加热至60℃，向蒸馏水中投入100g硼酸，充分搅拌溶解，配制成浓度为10wt％的硼酸溶液，硼酸溶液保温备用；
称取143g二甲基二乙氧基硅烷单体，将硼酸溶液滴加入二甲基二乙氧基硅烷单体中，搅拌升温至85℃，保温反应4h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
制备例c
一种硼酸改性聚硅氧烷树脂，按照如下步骤制得：
将900g蒸馏水加热至60℃，向蒸馏水中投入100g硼酸，充分搅拌溶解，配制成浓度为10wt％的硼酸溶液，硼酸溶液保温备用；
称取111g二甲基二乙氧基硅烷单体，将硼酸溶液滴加入二甲基二乙氧基硅烷单体中，搅拌升温至90℃，保温反应6h后减压蒸馏，除水，得到硼酸改性聚硅氧烷树脂。
保护膜胶粘层胶料的制备例
制备例1
一种保护膜胶粘层胶料，其配方如下：
乙烯基聚二甲基硅氧烷50g、由制备例a制得的硼酸改性有机硅树脂20g、环氧丙烯酸酯200g、丙烯酸单体150g、过氧化新戊酸叔丁酯1g、异辛酸铋0.1g、MXene纳米片(Ti2CTx)5g、乙酸乙酯200g；
按照如下制备步骤制得：
将上述原料按照配方进行称量，称量结束后投入至搅拌釜中，以600rpm的转速搅拌分散10min，得到保护膜胶粘层胶料。
制备例2-7
一种保护膜胶粘层胶料，与实施例1的区别点在于：胶料的组成不同，具体组成如下表2所示。
表2.胶料的组成
原料 制备例1 制备例2 制备例3 制备例4 制备例5
乙烯基聚二甲基硅氧烷/g 50 100 130 100 100
硼酸改性有机硅树脂/g 20 20 20 30 40
环氧丙烯酸酯/g 200 300 400 300 300
丙烯酸单体/g 150 150 150 150 150
过氧化新戊酸叔丁酯/g 1 1 1 1 1
异辛酸铋/g 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1
<![CDATA[MXene纳米片(Ti<sub>2</sub>CT<sub>x</sub>)/g]]> 5 5 5 5 5
乙酸乙酯/g 200 200 200 200 200
原料 制备例6 制备例7 制备例8 制备例9
乙烯基聚二甲基硅氧烷/g 100 100 100 100
硼酸改性有机硅树脂/g 30 30 30 30
环氧丙烯酸酯/g 300 300 300 300
丙烯酸单体/g 150 150 200 250
过氧化新戊酸叔丁酯/g 1 1 2 3
异辛酸铋/g 0.1 0.1 0.2 0.3
<![CDATA[MXene纳米片(Ti<sub>2</sub>CT<sub>x</sub>)/g]]> 10 15 10 10
乙酸乙酯/g 200 200 250 300  
制备例10
一种保护膜胶粘层胶料，与实施例9的区别点在于使用5g氧化石墨烯和5gMXene纳米片(Ti2CTx)等质量替换10g MXene纳米片(Ti2CTx)。
制备例11
一种保护膜胶粘层胶料，与实施例9的区别点在于使用由制备例b制得硼酸改性有机硅树脂等质量替换有制备例a制得的硼酸改性有机硅树脂。
制备例12
一种保护膜胶粘层胶料，与实施例9的区别点在于使用由制备例c制得硼酸改性有机硅树脂等质量替换有制备例a制得的硼酸改性有机硅树脂。
保护膜胶粘层胶料的对比制备例
对比制备例1-5
一种保护膜胶粘层胶料，与实施例1的区别点在于胶料的组成不同，具体组成如下表3所示。
表3.胶料的组成
Figure BDA0003362199400000071
实施例
实施例1
一种高洁净度保护膜，按照如下的制备步骤制得：
基膜层的制备：称取500g线性低密度聚乙烯树脂、400g低密度聚乙烯树脂和100g低密度聚乙烯树脂，投入至吹膜机组中，升温至180℃，引膜、冷却得到PE基膜；
将基膜层穿设在电晕处理机中，基材双面均穿过一对电极，在氧气气氛下，设定高压电容电压为20kV，处理时间为0.5s，对基材的两面进行电晕处理，制得预处理后的基膜层；
将由制备例1制得的保护膜胶粘层胶料均匀涂覆于基膜层上，涂覆厚度为0.1mm，涂覆结束后紫外灯照射1min，照射结束后覆盖离型膜，得到高洁净度保护膜。
实施例2-12
一种高洁净度保护膜，与实施例1的区别点在于胶粘层胶料的来源不同，具体来源如下表4所示。
表4.胶粘层胶料的来源
Figure BDA0003362199400000072
Figure BDA0003362199400000081
对比例
对比例1-5
一种高洁净度保护膜，与实施例1的区别点在于胶粘层胶料的来源不同，具体来源如下表5所示。
表5.胶粘层胶料的来源
对比例 胶粘层胶料的来源 对比例 胶粘层胶料的来源
对比例1 对比制备例1 对比例4 对比制备例4
对比例2 对比制备例2 对比例5 对比制备例5
对比例3 对比制备例3  
性能检测试验初粘强度：在环境温度23±2℃，相对湿度50±5％的条件下，测试方法采用FINAT标准FTM9的测试方法在标准钢板上进行测试。
180°剥离强度：在环境温度23±2℃，相对湿度50±5％的条件下，测试方法采用FINAT标准FTM1的测试方法在标准钢板上进行测试，测试对象为常规条件(环境温度23±2℃，相对湿度50±5％，粘接时间24h)下的保护膜一以及老化条件(环境温度70±5℃，相对湿度50±5％，粘接时间24h)下的保护膜二。
持粘性：在环境温度23±2℃，相对湿度50±5％的条件下，测试方法采用FINAT标准FTM8的测试方法在标准钢板上进行测试。
洁净度测试：将保护膜贴附在标准钢板上经历室温和老化(温度70℃、湿度85％、时间7d)处理以后，从钢板上将保护膜以300mm/min的速度移除，观察被贴钢板的表面是否有雾状污渍产生，对其被剥离表面进行评分：
评分规则如下：
总分＝A1×残胶检测得分+A2×鬼影检测得分+A3×水印检测得分；
其中，A1＝0.5，A2＝0.2，A3＝0.2；
残胶检测得分：出现连续片状残胶为0分，出现少量点状残胶为5分，无残胶为10分；鬼影检测得分：出现鬼影0分，无鬼影为10分；水印检测得分：出现水印0分，无水印为10分。
检测结果
表6.保护膜的粘接性能检测
Figure BDA0003362199400000091
表7.洁净度得分测试
检测对象 污染检测得分/分 检测对象 污染检测得分/分
实施例1 8.8 实施例10 10.0
实施例2 8.8 实施例11 8.8
实施例3 8.8 实施例12 8.8
实施例4 8.8 对比例1 7.6
实施例5 8.8 对比例2 6.4
实施例6 8.8 对比例3 6.4
实施例7 8.8 对比例4 5.6
实施例8 8.8 对比例5 6.8
实施例9 8.8  
结合实施例1和对比例1-5并结合表6-7可以看出，对比例1中使用的胶粘剂中不含有乙烯基聚二甲基硅氧烷，对比例2中使用的胶粘剂不含有环氧丙烯酸酯，对比例3中使用的胶粘剂不含有丙烯酸单体，对比例4中使用的胶粘剂不含有硼酸改性有机硅树脂，对比例5中使用的胶粘剂不含有MXene纳米片，对比例1-5的洁净度检测试验中得分均小于8.8分，对比例2和对比例4的初粘强度低于3MPa；证明：首先，乙烯基聚二甲基硅氧烷、环氧丙烯酸酯以及丙烯酸单体三者复配在改善胶粘层内聚力方面具有协同增效的作用，使得洁净度检测得分较高；同时在粘接性能上也具有协同增效的作用，能够维持长久的持粘时间；其次，胶粘层中缺少环氧丙烯酸酯或硼酸改性有机硅树脂均会导致保护膜的粘接强度显著降低。
结合实施例1-9并结合表6-7可以看出，硼酸改性有机硅树脂的制备参数改变，其掺加入胶粘层中对保护膜的粘接性能和洁净度无影响；而硼酸改性有机硅树脂的含量越高时，其粘接性能越佳，对保护膜移除时的洁净度几乎无影响。
结合实施例9-10并结合表6-7可以看出，导电填料中加入氧化石墨烯，能够明显提升保护膜移除时的洁净度，并且对保护膜的粘接强度无影响。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (9)

1. 一种高洁净度保护膜，其特征在于，包括基膜层和胶粘层，其中胶粘层使用的胶料包括如下重量份的原料组成：
乙烯基聚二甲基硅氧烷  5～13份
硼酸改性有机硅树脂    2～4份
环氧丙烯酸酯          20～40份
丙烯酸                15～25份
引发剂                0.1～0.3份
催化剂                0.01～0.03份
导电填料              0.5～1.5份
溶剂                  20～30份；
所述硼酸改性有机硅树脂按照如下制备方法制得：将硼酸溶液滴加入二甲基二乙氧基硅烷单体中，控制硼酸与入二甲基二乙氧基硅烷的重量比为(0.5～0.9):1，升温至 85～90℃，保温反应 4～6h，脱水干燥得到带有- Si-O-B-结构的硼酸改性有机硅树脂；
所述填料为MXene 纳米片Ti2CTx、MXene 纳米片Ti2CTx和氧化石墨烯混合物。
2.根据权利要求1所述的高洁净度保护膜，其特征在于：所述乙烯基聚二甲基硅氧烷与环氧丙烯酸酯的重量比为(0.4～0.5):1。
3.根据权利要求2所述的高洁净度保护膜，其特征在于：所述硼酸改性有机硅树脂与环氧丙烯酸酯的重量比为1:10。
4.根据权利要求1所述的高洁净度保护膜，其特征在于：所述引发剂为过硫酸盐、过氧化二苯甲酰、过氧化新戊酸叔丁酯中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的高洁净度保护膜，其特征在于：所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、异辛酸铋、异辛酸锌中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的高洁净度保护膜，其特征在于：所述导电填料由氧化石墨烯和MXene纳米片按照重量比1:1组成。
7.根据权利要求6所述的高洁净度保护膜，其特征在于：所述导电填料与环氧丙烯酸酯的重量比为1:30。
8.根据权利要求1所述的高洁净度保护膜，其特征在于：所述溶剂为乙酸乙酯、醋酸丁酯、醋酸异戊酯中的一种或多种。
9.权利要求1-8中任意一项所述的高洁净度保护膜的制备方法，其特征在于：包括如下制备步骤：
胶料配制：称取配方量的胶料原料，搅拌混匀后得到胶粘层胶料；
基膜表面进行电晕处理后，将上述胶料涂敷于基膜表面，固化得到保护膜。
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