非电晕处理光学级BOPET预涂膜用水性在线涂布液的制备及性能研究 吴盾;周如东;李文凯;付敏;陆文明;赵宝华;倪维良;潘云飞
【摘 要】采用水性聚氨酯树脂为主要成膜物,与水性封闭型异氰酸酯交联剂、表面润湿助剂、防粘连剂以及消泡剂等配合,制备了非电晕处理光学级双向拉伸聚酯薄膜(BOPET)预涂膜用水性在线涂布液.研究了主要成膜物、交联剂、各类助剂以及涂布液固含量等对涂布液及其预涂膜性能的影响.研究表明:该水性涂布液能够满足在线涂布的工艺要求.采用该涂布液制备的预涂膜具有优异的光学性能和表观状态,与非电晕处理光学级BOPET以及表面多种功能性涂层在高温高湿环境下均具有良好的附着性能.
【期刊名称】《涂料工业》
【年(卷),期】2016(046)012
【总页数】9页(P7-15)
【关键词】聚酯薄膜;电晕;在线涂布;水性聚氨酯;封闭型异氰酸酯
【作 者】segg吴盾;周如东;李文凯;付敏;陆文明;赵宝华;倪维良;潘云飞
车床跟刀架【作者单位】常州大学材料科学与工程学院,常州市高分子新材料重点实验室,江苏常州213164;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213014;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213014;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213014;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213014;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213014;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213014;中海油常州涂料化工研究院有限公司,江苏常州213016;中海油常州环保涂料有限公司,江苏常州213014
【正文语种】中 文
【中图分类】TQ637.81
涂覆各种功能性涂层的光学级双向拉伸聚酯薄膜（BOPET）具有透光率高、雾度低、亮度高、不泛黄、耐划伤性好、无明暗纹以及耐高温和紫外线照射等特点，广泛应用于 LED、IC、IMD及 Touch面板等领域［1］。然而，由于光学级BOPET自身结晶高度取向且表面平整无缺陷，与各种功能性涂层均存在界面粘结问题［2］。目前，解决界面粘结问题的常用方法是对PET基材进行改性预处理，主要包括：电晕预处理和预涂膜处理［3］。电晕预处理的PET基材存在电晕衰减的问题，同时，电晕预处理会增大光学级BOPET的表面粗糙度从而影响其光学性能［4］，因此，该方法存在一定的局限性。预涂膜处理则不存在上述问题，只需将光学级BOPET基膜制成预涂膜半成品（即在光学级BOPET上涂覆一层与光学级BOPET和各种功能性涂层均具有良好粘结性能的过渡涂层），下游生产企业可直接在预涂膜半成品表面涂覆各种功能性涂层从而实现不同特殊功能。
光学级BOPET预涂膜的制备方法包括：离线涂布与在线涂布。离线涂布是在光学级BOPET成品收卷分切后涂覆底涂材料；在线涂布是在光学级BOPET生产过程中纵向拉伸与横向拉伸2道工序之间涂覆底涂材料（2种涂布方法的详细工艺流程见图1）。与离线涂布相比，在线涂布速度快、效率高、成本低，其预涂膜具有涂层厚度均匀、表观缺陷少、不易划伤以及不易受环境污染等优势。但是，由于在线涂布工序与光学级BOPET生产共线
进行，在线涂布工序的工艺必须符合流水线生产速率、横拉工艺（预热温度、拉伸温度、拉伸比）、热定型工艺（定型温度、定型时间）以及牵引收卷分切工艺的要求。这对涂覆材料的固含量、力学性能、固化温度与速率以及收卷防粘连性等提出了特定的要求。同时，在线涂布在密闭的无尘环境中进行，为防止火灾爆炸，保证操作人员的健康安全，必须采用水性体系。
目前，高品质光学级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，中国乐凯、张家港康得新等少数几家公司已组建团队针对水性涂布液开展专项研究，且已形成部分产品。与国外产品相比，国内产品存在以下问题：（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）水性涂布液与光学级BOPET在线生产工艺的匹配性有待提高。
本研究以水性聚氨酯树脂为主要成膜物，与水性封闭型异氰酸酯固化剂、表面润湿助剂、
防粘连剂以及消泡剂相配合，制备了非电晕处理光学级BOPET预涂膜用水性在线涂布液。研究了主要成膜物、各类助剂以及涂布工艺对涂料性能的影响；重点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以及与表面多种功能性涂层之间的附着问题；满足了光学级BOPET预涂膜对水性在线涂布液的要求。
1.1 实验原料
水性聚氨酯树脂：WPU-1、WPU-2、WPU-3、WPU-4，工业级，中海油常州环保涂料有限公司。水性封闭型异氰酸酯交联剂：SGL-80、SGL-120、SGL-160，工业级，淮安索格仑光电材料有限公司。水性润湿剂：Wet-265，德国 Degussa 公司；BYK-346，德国毕克公司；FC-4430，美国3M 公司；Actyflon-S217，哈尔滨雪佳氟硅化学有限公司。防粘连剂：纳米级二氧化硅，粒径范围80～110 nm，工业级，进口。消泡剂：BYK-019，德国毕克公司。光学级BOPET薄膜：工业级，常州裕兴薄膜科技股份有限公司。
1.2 主要仪器设备
高速分散机（GFJ-0.4）：上海赛杰化工设备有限公司；Nicole 560傅里叶变换红外光谱仪：
美国Nicole公司；达因笔：德国Arcotest公司；BZY-1型全自动表面张力仪：上海平轩科学仪器有限公司；Dimension Icon原子力显微镜：德国Bruker公司；WGT-S透光率／雾度测定仪：上海仪电物理厂；QXG型线棒涂膜器：天津永利达材料试验机有限公司；LK-80型高低温湿热试验箱：东莞市勤卓环境测试设备有限公司。
1.3 试样的制备
1.3.1 水性涂布液的制备
连接扣件水性涂布液的配方见表1。
制备工艺：将所需用量的润湿助剂加入水性聚氨酯树脂中，高速搅拌0.5 h（转速500 r／min）后，加入水性交联剂、防粘连剂和消泡剂继续搅拌0.5 h（转速500 r／min），补入一定量的去离子水调整至规定固含量，待用。
1.3.2 测试液体表面张力样品的制备
用去离子水将水性聚氨酯树脂兑稀至有效质量分数为10%，加入所需用量的润湿助剂，高速搅拌1 h（转速 500 r／min），过夜消泡待用。
1.3.3 预涂膜样品的制备
苒苒草
采用线棒涂膜器将按配方量制备的水性涂布液刮涂至BOPET表面，预涂膜的湿膜厚度为4～6 μm。参照在线横向拉伸及热定型工艺将预涂膜进行加温固化（第一阶段：温度100～110℃、时间20～40 s；第二阶段：温度 230～240℃、时间 6～8 s），室温放置24 h后待用。
1.3.4 测试红外样品的制备
将水性封闭型异氰酸酯交联剂或配制好的水性涂布液直接滴在已压片成型的KBr表面，在规定的时间进行加热干燥。
1.4 性能测试
1.4.1 预涂膜附着性能测试
光工作站
（1）常规附着性能测试
按照GB／T 9286—1998测定预涂膜的常规附着性能。
（2）高温高湿条件下附着性能测试
将预涂膜置于温度（65±2）℃、湿度95%±2%的湿热箱500 h后取出，在室温放置24 h后，按照GB／T 9286—1998测定预涂膜的附着性能。
便利贴印刷1.4.2 表面张力与界面张力测试
（1）水性涂布液
采用BZY-1型全自动表面张力仪，按照GB／T 5549—2010测试涂布液的表面张力。
（2）预涂膜
采用不同编号的达因笔测试预涂膜表面的界面张力，若达因笔笔迹连续则该达因笔编号即为界面张力测试数据读数。
1.4.3 红外表征测试
采用傅里叶红外光谱仪（ATR）对交联剂或预涂膜进行衰减全反射测试，测试范围为4 000～600 cm-1，分辨率为4 cm-1，扫描次数为 32。
1.4.4 透光率和雾度测试
采用透光率／雾度测定仪，按照 GB／T 2410—2008测试预涂膜的透光率和雾度。
1.4.5 预涂膜表面微观形态表征测试
采用原子力显微镜对预涂膜表面进行扫描，观察其微观形态。
2.1 主要成膜树脂的选择
目前，用于PET表面底涂预处理的水性成膜树脂主要有水性聚酯树脂、水性聚氨酯树脂以及水性丙烯酸树脂等［5］。作为光学级BOPET预涂膜用水性在线涂布液的主要成膜树脂必须满足下列条件：（1）以水为主要溶剂，不含有毒有害挥发物；（2）与未经电晕处理的PET基材具有良好的界面粘结性能；（3）具有良好的透光性，预涂膜涂覆前后，BOPET基材的透光率、雾度等光学参数不发生较大变化；（4）具有合适的强度和延伸率，能够满足PET横向拉伸工序横向拉伸比为 3.5∶1～4.5∶1的变形要求；（5）具有合适的干膜硬度，防止光学级BOPET预涂膜收卷分切后预涂膜与基材之间产生粘连。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议