《塑料真空镀膜底漆》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料真空镀膜底漆（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、功能型涂料塑料真空镀膜底漆蒋秋云，王正青，胡福增，王书忠(华东理工大学。上海200237)摘要：叙述了塑料真空镀膜用底漆的主要作用、基本性能以及熬固化型和紫外光固化型真 空镀膜底漆的发展概况。关键词：塑料；真空镀膜；涂料；丙烯酸酯类底漆1引言塑料真空镀膜技术始于20世纪30年代，50年代实现工业化，80年代开始大规模生产。在塑料 制品上进行真空镀膜，可以赋予金属光泽，增加外观美感，同时提高附加值，因此该技术在汽车车 灯反光罩、化妆品包装盒以及各种塑料玩具等民用领域得到了广泛应用【“。 塑料真空镀膜的工艺流程是：塑料基材前处理、上 底漆、真 空镀膜、上面漆。加工后的断面示意见图1。真空镀膜用底漆
2、和面 漆对制品的质量起着至 关重要的作用。本文主要叙述丙烯酸酯 类底漆的作用、性能以及研究进展。图1塑：I慎獭屠结陶2镀膜底漆的作用 目前常用的塑料制品，除少数可以不作表面涂装就直接真空镀膜外(如PET镀膜等)12，都需 先采用底涂预处理工艺后才能进行真空镀膜。底涂预处理的作用有：通过底漆封闭基材，防止真 空镀膜时塑料基材中的挥发型杂质逸出，影响镀膜质量。塑料表面较粗糙，通过底漆预处理，可 获得光滑平整的镜面效果。表面极性较低的基材通常与镀层的附着力较差，通过底漆可获得较 好的镀层附着性能并提高反射效率。对某些耐热性能较差的基材，底漆可以起到热缓作用，保护 基材免遭热致变形”】。 因此，在塑料
3、真空镀膜之前，预涂一层底漆可保证真空镀膜的质量，具有重要意义。 3镀膜底漆的基本性能真空镀膜用底漆应适应塑料基材和真空镀膜两方面的要求，不仅要有良好的附着力、耐候性、 耐热性，而且要有优良的光泽、流平性，表面无缩孔、不起粒子，其基本性能有：底漆与基材和镀层问有良好的附着力，这是作为真空镀膜用底漆应具备的最基本性能。底漆有良好的流平性，这 是决定真空镀层的光泽度和镜面效果的关键。因为镀膜本身非常薄，镀层的平整与否由底漆表面 的平整度决定。底漆固化后不含挥发性小分子，主要指残留单体、挥发性杂质和高沸点溶剂等， 在常温常压下可能看不出这些物质对涂层有何副作用，但在真空升温环境下，小分子的逸出将破 坏
4、镀膜的质量和性能。底漆膜有较好的耐热性。真空镀膜有升温的过程，在升温和冷却过程中， 涂层与基材都将发生热胀冷缩，涂层与基材的热膨胀性能要相适应。因此底漆的耐热性、抗热变形 和热分解性能应满足真空镀膜的工艺要求。对于某些柔性塑料基材，底漆还应具有足够的柔韧 性，真空镀膜层很薄，本身弯曲没有问题，如果底漆的柔韧性较差，就可能导致镀层开裂，甚至脱180 。2006年拜耳杯”空圈_环境宣好型离功麓津料涂蕞技术研讨仑 200a-辛-f11韶州功能型涂料落。塑料基材的热变形温度一般都较低，因此，热固化型涂料的干燥温度必须低于塑料的热变形 温度，可选择低温固化涂料或自干型涂料体系。紫外光固化涂料不需加热固化
5、、干燥快，因此用作 真空镀膜涂料具有较大的优势。 4丙烯酸酯类真空镀膜底漆 丙烯酸树脂有热塑性和热固性两大类。其主要特点在于保光、保色性好，耐候性强，附着力优 异。为了改善性能也可引入硝基纤维素、氨基树脂、醇酸树脂。例如，方秀敏【4用硝基纤维素对热塑 性丙烯酸树脂进行改性，制备室温干燥型丙烯酸硝基涂料，用在ABS、HIPS表面具有很好的附着 力、硬度和耐候性。 李少春伽和孙道兴吲分别研究了用于ABS塑料的低温快干丙烯酸系涂料，采用低羟值丙烯酸 树脂和甲醇、丁醇混醚化三聚氰胺树脂在酸催化下，低温交联固化，形成光泽度高、附着力强、耐候 性优良的单组分塑料涂料涂膜。当羟基丙烯酸树脂和三聚氰胺甲醛树脂
6、配比为7：1时，漆膜耐醇 性好、硬度高、干燥快。 Et本武藏涂料株式会社ll研制成功一种用于塑料的高性能双组分丙烯酸系涂料，固化剂采用 多异氰酸酯，据称其固化时间仅为现有制品的一半。此涂料的特征是涂膜固化速度快，固化初期就 有耐乙醇性，对各种不同塑料基材的附着性良好，对聚碳酸酯的附着力尤强。 为了满足真空镀膜底漆的苛刻要求，对丙烯酸树脂进行改性是行之有效的。以下介绍几种常 用的改性方法。 41含氨基的丙烯酸酯涂料 美国专利阻1报道了一种可用于塑料、木材的热固化型涂料。其中的树脂由丙烯酸氨烷基酯和乙 烯基类单体反应而得到，再配以2一20的多官能团丙烯酸酯单体和适量溶剂。该涂料喷涂后在 80一12
7、0 oC烘烤30 rain左右所得涂层具有优异的光泽、硬度和耐水性、耐候性。丙烯酸氨烷基酯的 结构式为： R1l CH2=CCOOR2NHR3其中R1为氢原子或甲基；R2为碳原子数为16的亚烷基；R3为氢原子或碳原予数为l6 的烷基。 Nasu等人191也在丙烯酸系涂料中引入了丙烯酸氨烷基酯单体，通过与乙烯基类单体溶液聚合 合成预聚物，再利用氨基上的活性氢与多异氰酸酯固化交联。所配制的涂料与传统的羟基丙烯酸 酯涂料相比，具有固化温度低(低于140)、固化速度快、耐溶剂性好、附着力优异、硬度高等优 点。而Doura等人【lo，则将含有氨基的丙烯酸酯预聚物与硅烷偶联剂配合，所得涂料可用于各种基 材
8、。涂膜在附着力、耐水性、耐候性等方面具有较明显的优势。最近，Nguyen等人1“1在丙烯酸酯涂料 中使用了少量丙烯酸氨烷基酯单体和N一羟甲基丙烯酰胺，这两种功能单体可进行白聚，因此该涂 料体系无需使用交联剂，并且具有组分简单、流平好、耐溶剂好、硬度高等优点。42叔碳酸缩水甘油酯改性丙烯酸酯涂料 叔碳酸缩水甘油酯(Cardura E10)的结构式为：丫“_ilR1tCl R2 O-CH厂CHCH2 o它可以在丙烯酸自由基聚合反应之前或之后，通过环氧基团与羧基的开环反应形成羟基，从。2006年耳耳棒”全田环境友好型龠功能案料溶篡技术研讨审孵卒J月桃卅181功能型涂料而提供很多优良的性能“”。 首先
9、叔碳酸缩水甘油酯的引入可以明显降低涂料用树脂的黏度，并 提高涂料的流动性，其原 因主要有：叔碳酸缩水甘油酯中庞大的叔碳酸基团的空间位阻效应降低了聚合物之间的相互作 用；对相对分子质量相同的树脂而言，含叔碳酸缩水甘油酯的树脂的链更短，结果减少了链的缠 结；树脂与涂料体系的相容性增加，这是因为引入叔碳酸缩水甘油酯到聚合物中，相当于引入了 一个双极性的结构单元，其中高度支化的叔碳酸酯部分与支化的烷烃相容性较好，而甘油酯和羟 基部分具有较高的极性，可以与其他极性分子形成氢键。这就增进了改性的聚合物树脂与涂料中 极性和非极性组分的相容性“”。 其次，叔碳酸缩水甘油酯具有庞大而疏水的叔碳酸结构，能对固化后
10、的涂料提供位阻保护效 应，从而防止水解，并赋予聚合物优良的性能，如高光泽、耐酸性及良好的涂膜外观【1”。第三，在改性反应后，产物中含有两种羟基(伯羟基和仲羟基)，它们可以用于丙烯酸树脂的进 一步交联。伯羟基使交联反应保持足够的活性，而部分仲羟基又使涂料具有合适的使用期“。vosskutd等人n61用叔碳酸缩水甘油酯代替丙烯酸羟乙酯单体，并与其他丙烯酸酯单体进行溶 液聚合，合成了改性羟基丙烯酸树脂，用多异氰酸酯作为交联剂配制了用于塑料基材的涂料。该涂料与未改性的丙烯酸涂料相比具有较低的黏度、较好的流动性和光泽度。 43含氟丙烯酸酯涂料 根据润湿机理，涂料的表面张力必须低于被涂物的表面张力，涂料才
11、能在被涂物上铺展开来。 塑料的表面张力较低，所以真空镀膜底漆的许多缺陷如缩孔、润湿不良等都与涂料的表面张力较 高有关。氟烷基具有很低的表面张力，因此在丙烯酸涂料中引入一种易与丙烯酸酯单体共聚的含 氟丙烯酸酯单体，可以明显降低涂料的表面张力。黄月文等人IJ7】利用丙烯酸酯类化合物的易共聚性及含氟丙烯酸酯类化合物的低表面能，研究 了有机氟改性丙烯酸酯聚合物的表面性能。结果发现，含氟丙烯酸酯类单体改性后的丙烯酸酯共 聚物具有较强的憎水性能，随含氟丙烯酸酯类单体的种类、含氟侧链烷基、加料方式、引发剂用量 等因素的变化，共聚物的表面性能和光泽度呈现出不同的变化规律。为了降低涂料的表面张力同 时又不至于降
12、低其硬度和附着力，巳成功地在涂料体系中引入了含氟的多官能团丙烯酸酯单体。 Samukawa等人191以醋酸乙酯为溶剂、偶氮类化合物为引发剂，利用溶液聚合方法合成了氟单体 含量大于80的丙烯酸酯聚合物。所配制的涂料具有较低的表面张力，优良的耐候性、耐油性以及抗 污染性。这种含氟单体通常是含有616个碳原子氟烷基的丙烯酸酯单体，如丙烯酸全氟己酯。 Goetz等人120用基团转移聚合方法合成了一种低表面张力的流动改性剂，作为配制涂料的第三组 分，可提高涂料的流动性，降低表面张力，增加涂料的润湿性能。这种流动控制剂中包含有低表面 张力的丙烯酸酯单体(含有氟原子或者硅原子)以及一些含烯键的不饱和单体。含
13、氟丙烯酸酯单体的引入对降低丙烯酸类聚合物的表面能起着非常重要的作用，因此可以改 善由涂料表面张力较高而引起的缩孔、润湿不良等涂层弊病。含氟丙烯酸酯单体的引入f司时也可 以使涂层具有高的耐候性、耐热性和稳定性。 44不饱和丙烯酸酯涂料 不饱和丙烯酸树脂是通过带有官能团(通常是环氧基或羟基)的丙烯 酸酯共聚物与丙烯酸或甲基丙烯酸反应，在侧链上引入不饱和双键而得到的。 如以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和丙烯酸丁酯合成共聚物，再利用 共聚物中的环氧基与(甲基)丙烯酸的羧基开环加成酯化，就引入了丙烯酸酰氧基，成为不饱和丙 烯酸树脂【21】。2006年拜耳杯“仝豳环境友好型高功能案抖瓣
14、蕈技术研讨套斯丰J月在州功能型涂料再如以苯乙烯与马来酸酐的共聚物与丙烯酸羟乙酯反应，通过羟基与马来酸酐作用，引入丙 烯酸酰氧基，制得不饱和丙烯酸树脂】。 Vmcken等人1用甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸羟丙酯合成含羟基的共聚物，再与丙烯酸的 羧基进行酯化得到不饱和丙烯酸树脂。 不饱和丙烯酸树脂在引发剂和促进剂的作用下进行自由基共聚反应而使涂料交联成膜，由于固 化反应中没有副产物产生，因此涂膜不易产生气泡、无起粒子等弊病，较适宜用作真空镀膜底漆。 利用不饱和丙烯酸树脂来配制催化固化型涂料已有较多应用。Crump等人一1用环氧官能团 与羧基官能团反应得到不饱和丙烯酸树脂与活性单体(如三羟甲基丙烷三丙
15、烯酸酯、季戊四醇三 丙烯酸酯等)、催化剂、促进剂以及其他一些添加剂配制成不饱和丙烯酸酯涂料，与不饱和聚酯涂 料相比，在耐水性和耐久性上有较大的优势。国外某公司生产的一种三组分不饱和丙烯酸酯涂料， 组分一为不饱和丙烯酸酯预聚物、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯 (TMPTA)等多官能团单体的混合液，预聚物可提供涂膜的光泽、流平性以及减小涂膜的收缩性，多 官能团单体可提供涂膜的耐温性、耐溶剂性、附着力及硬度；组分二为浓度约为25的过氧化物 引发剂溶液；组分三为固化促进剂溶液，主要成分为环烷酸钴和环烷酸锌。这一涂料体系适用范围 广，涂膜具有优异的光泽、流平性、硬度、耐热性及附着
16、力，由于交联反应主要是双键的自由基聚 合，因此可以避免“痱子”和气泡的产生，完全满足真空镀膜的苛刻要求，是极有潜力和市场前景的 产品。 5紫外光(Uv)固化真空镀膜底漆 采用传统热固化型涂料作为真空镀膜底漆存在很多缺陷I271。首先涂料所用的溶剂很难选择， 低沸点、高挥发性溶剂在涂层干燥过程中由于溶剂的快速挥发而产生漩涡，破坏涂层的平整性，固 化膜表面将出现较多针孔和缺陷；而采用沸点较高的溶剂，烘烤成膜时，虽然溶剂挥发较慢有利于 获得平整的表面效果，但固化膜内的残余溶剂难以除净，真空镀膜时将从底漆中逸出，影响镀膜质量。其次，溶剂型涂料烘烤温度过高会导致塑料基材变形，温度低则会大大延长烘烤时间，存在固 化效率低、能耗高、污染环境
