CN114716904A - 一种塑料薄膜用组合物和高硬度涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种塑料薄膜用组合物和高硬度涂层及其制备方法，所述塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：UV丙烯酸树脂10％‑30％、聚氨酯树脂20％‑25％、流平剂0.01％‑0.5％、增硬剂2％‑5％、光引发剂0.5％‑2％、异氰酸酯固化剂0.3％‑2％、有机溶剂余量。所述涂层通过组合物的固化制备而得；本发明制备得到的涂层，硬度高，耐磨性佳，可印刷。
Description
技术领域
本发明涉及印刷涂层技术领域，具体是涉及到一种塑料薄膜用组合物和高硬度涂层及其制备方法。
背景技术
硬度是涂层的重要机械性能之一，它关系到涂件在使用过程中的而幅、强度以及使用寿命等方面的同题，涂层的硬度与喷涂方法、喷涂条件(喷涂设备、喷涂材料、喷涂温度)等因素有关.由于喷涂方法及喷涂条件的不同，涂层的硬度通常也不相同，这是因为涂层硬度决定于涂层的结品微粒的大小与结构、气孔的多少与大小、氧化物等化合物的含量等，而喷涂方法或喷涂条件的不同往往造成以上各因素的差异，导致涂层硬度的不同。
对于一些塑料薄膜的涂层保护领域，目前高硬度涂层一直是的首选，但高硬度涂层往往存在很差的韧性，且涂层的高硬度与可印刷性往往不能兼顾，导致产品使用性能上往往存在缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种塑料薄膜用组合物和高硬度涂层及其制备方法，使用塑料薄膜组合物制备得到的涂层硬度高，耐磨性佳，可印刷，可以解决现有同类成膜产品，耐磨性差，高硬度与印刷不能兼容的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
进一步，所述UV丙烯酸树脂为官能度4-15的(甲基)丙烯酸酯预聚物、(甲基)丙烯酸酯单体中的一种或它们的组合物，UV丙烯酸树脂优选比例10％、15％、20％、25％、30％；
进一步的，聚氨酯树脂为丙烯酸聚氨酯树脂、醇酸聚氨酯树脂、聚酯聚氨酯树脂、聚醚聚氨酯树脂、环氧聚氨酯树脂的任一种或任几种，聚氨酯树脂具体重量百分比可为20％、21％、22％、23％、25％；
进一步的，所述流平剂为有机硅氧烷流平剂或丙烯酸流平剂任一种或两种，如：流平剂具体型号为WA-7333、BYK-307、BYK-377、BYK-354、BYK-306、BYK333、Levaslip407。流平剂具体重量百分比可为0.05％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.4％、0.5％；
进一步的，所述光引发剂为自由基聚合光引发剂和阳离子聚合光引发剂的一种或两种，所述引发剂包括2-羟基-甲基苯基丙烷-1-酮(1173)、1-羟基环已基苯基酮(184)、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(907)、安息香双甲醚(651)、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)中的任一种或者任几种；所述光引发剂具体重量百分比可为0.5％、1％、1.5％、2％；
进一步的，异氰酸酯固化剂包括单异氰酸酯、二异氰酸酯、多异氰酸酯的任一种或任几种，异氰酸酯固化剂比例优选0.3％、0.5％、0.8％、1.0％、1.5％、2.0％。
进一步的，有机溶剂为酯族烃如己烷、庚烷和环己烷；芳烃如甲苯和二甲苯；卤代烃如二氯甲烷和二氯乙烷；醇类如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇；酮类如丙酮、丁酮、甲基乙基酮、2-戊酮和异佛尔酮；酯类如乙酸乙酯和醋酸丁酯；以及溶纤剂基溶剂如乙基溶纤剂。有机溶剂可以单独使用或以两种或多种组合使用。
进一步的，所述增硬剂为pp增硬剂；pp增硬剂具有以下优点：增强制品刚性和硬度；减少制品缩水性以及因收缩而引起的变形；分散性好，具有较好的表面光泽度；具有抗氧化和抗老化作用，延长制品使用寿命。
一种高硬度涂层，使用上述的塑料薄膜组合物进行制备；
具体的，一种高硬度涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂混合搅拌10-30min得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理5-10min得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌10-20min得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌10-30min得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理5-10min得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理5-10min得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌10-30min得到所述组合物。
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在120-150℃下进行干燥2-3min；再以400-500mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度及可印刷的涂层。
本发明的有益效果是：
本发明通过添加UV丙烯酸树脂与聚氨酯混合，再辅以增硬剂、流平剂、溶剂制备出的涂料，通过高温固化与UV固化相结合，提高涂层的致密性，结构层间隙小，硬度大幅度提高，并且具有可印刷涂料涂层，解决了高硬度涂层不具备可印刷性能等问题。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。
所述部分原料采购自：
UV丙烯酸树脂为市售的UV耐磨丙烯酸树脂系列的产品；
聚氨酯树脂为广东一三七化工科技有限公司售的高光泽聚氨酯树脂系列产品
增硬剂为广东炜林纳新材料科技股份有限公司售卖的增硬剂系列产品；
异氰酸酯固化剂为上海凯茵化工有限公司的产品；
流平剂为市售的油性助剂的产品；
光引发剂为南通新纳希新材料有限公司售卖的光引发剂系列产品
有机溶剂选自市售的有机溶剂。
实施例1
一种塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
一种高硬度涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂(总溶剂量的70％)混合搅拌10min，搅拌速度200r/min，得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理5min，搅拌速度1300r/min，得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌10min，搅拌速度1300r/min，得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌10-30min，搅拌速度1300r/min，得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理5min，搅拌速度1300r/min，得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理5min，搅拌速度1300r/min，得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌20min，搅拌速度1300r/min，得到所述组合物；
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在120℃下进行干燥2min；再以400mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度的涂层。
实施例2
一种塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
一种高硬度涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂(总溶剂量的70％)混合搅拌30min，搅拌速度1500r/min，得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1500r/min，得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌20min，搅拌速度1500r/min，得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌30min，搅拌速度1500r/min，得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1500r/min，得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1500r/min，得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌10min，搅拌速度1500r/min，得到所述组合物；
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在150℃下进行干燥3min；再以500mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度的涂层。
实施例3
一种塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
一种高硬度涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂(总溶剂量的70％)混合搅拌20min，搅拌速度1400r/min，得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理7min，搅拌速度1400r/min，得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌15min，搅拌速度1400r/min，得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌20min，搅拌速度1400r/min，得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理8min，搅拌速度1400r/min，得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理8min，搅拌速度1400r/min，得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌8min，搅拌速度1400r/min，得到所述组合物；
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在130℃下进行干燥2.5min；再以450mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度的涂层。
实施例4
一种塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
一种高硬度涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂(总溶剂量的70％)混合搅拌15min，搅拌速度1400r/min，得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理6min，搅拌速度1400r/min，得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌11min，搅拌速度1400r/min，得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌11min，搅拌速度1400r/min，得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理6min，搅拌速度1400r/min，得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理6min，搅拌速度1400r/min，得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌6min，搅拌速度1400r/min，得到所述组合物；
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在125℃下进行干燥2.5min；再以410mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度的涂层。
实施例5
一种塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
一种高硬度涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂(总溶剂量的70％)混合搅拌20min，搅拌速度1300r/min，得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1300r/min，得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌15min，搅拌速度1300r/min，得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌21min，搅拌速度1300r/min，得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1300r/min，得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1300r/min，得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌10min，搅拌速度1300r/min，得到所述组合物；
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在145℃下进行干燥2min；再以490mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度的涂层。
实施例6
一种塑料薄膜用组合物，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
一种高硬度涂层的制备方法，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂(总溶剂量的70％)混合搅拌10min，搅拌速度1000r/min，得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1000r/min，得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌20min，搅拌速度1000r/min，得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌10min，搅拌速度1200r/min，得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理10min，搅拌速度1200r/min，得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理5min，搅拌速度1200r/min，得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌10min，搅拌速度1200r/min，得到所述组合物；
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在120℃下进行干燥3min；再以400mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度的涂层。
对比例1
未加入pp增硬剂，步骤S4得到混合液，直接和固化剂进行搅拌处理；其余条件和实施例1一致。
对实施例1-6，以及对比例1制备得到的涂层，进行涂层表面性能的检测，相关结果，汇总至下表1。
表1
从上表1，可以看出，实施例1-6得到的涂层
涂层表面耐钢丝绒：100次以上/1Kg
涂层表面耐酒精：200次以上/1Kg
涂层表面耐EF74型橡皮：300次以上/1Kg
涂层表面印刷：OK
涂层表面耐铅笔硬度：2H
表面印刷：可清晰印刷
因此可以说明本发明制备得到的涂层，耐擦拭，具有较高的硬度且可印刷。
而对比例1在没有加入增硬剂的情况下，得到的涂层硬度较低，不可印刷，而且在耐钢丝绒、耐酒精、耐EF74型橡皮擦拭方面，均呈现出一定程度的下降；说明在加入增硬剂后，可以提升涂层在钢丝绒、酒精、EF74型橡皮的耐擦拭能力。
上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，以重量百分比为单位，包括以下各组分：
2.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，所述UV丙烯酸树脂为官能度4-15的(甲基)丙烯酸酯预聚物、(甲基)丙烯酸酯单体中的一种或它们的组合物。
3.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，所述聚氨酯树脂为丙烯酸聚氨酯树脂、醇酸聚氨酯树脂、聚酯聚氨酯树脂、聚醚聚氨酯树脂、环氧聚氨酯树脂的任一种或任几种。
4.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，所述流平剂为有机硅氧烷流平剂或丙烯酸流平剂任一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，所述光引发剂为自由基聚合光引发剂、阳离子聚合光引发剂的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，异氰酸酯固化剂包括单异氰酸酯、二异氰酸酯、多异氰酸酯的任一种或任几种。
7.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，有机溶剂为酯族烃、芳烃、卤代烃、醇类、酮类、酯类、以及溶纤剂基溶剂中的任一种或任多种。
8.根据权利要求1所述的一种塑料薄膜用组合物，其特征在于，所述增硬剂为pp增硬剂。
9.一种高硬度涂层，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的塑料薄膜组合物进行制备高硬度涂层。
10.一种根据权利要求9所述的高硬度涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：称取UV丙烯酸树脂加入部分溶剂混合搅拌10-30min得到混合液A；
S2：将所述S1中得到的混合液A加入流平剂进行搅拌处理5-10min得到混合液B；
S3：将所述S2中得到的混合液B加入光引发剂，混合搅拌10-20min得到混合液C；
S4：称取聚氨酯树脂加入部分溶剂混合搅拌10-30min得到混合液D；
S5：将所述S4中得到的混合液D加入增硬剂进行搅拌处理5-10min得到混合液E；
S6：将所述S5中得到的混合液E加入异氰酸酯固化剂进行搅拌处理5-10min得到混合液F；
S7：将所述S3中得到的混合液C与S6中得到的混合液F加入剩余溶剂混合搅拌5-10min，得到组合物；
S8：在薄膜的非接着层光学面上涂覆组合物，在120-150℃下进行干燥2-3min；再以400-500mJ/cm2的光量进行固化，得到具有高硬度及可印刷的涂层。
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