隨著塑膠工業的飛速發展,越來越多的塑膠產品極大地豐富和改善了我們的生活。為了更好的裝飾和保護它們,人們開發出各種各樣的塗料──UV光固化塑膠耐磨塗料就是其中的一類。
UV光固化塑膠耐磨塗料依據紫外光固化的原理配製而成。具有高效環保,高裝飾性及低耗能的優點。其塗料組成大體上由UV光固化樹脂(又稱低聚物)、活性單體、光引發劑、助劑及填料組成。其中UV光固化樹脂的性能對**終的塗料性能起主導作用。本文就結合實例介紹光固化樹脂在塑膠耐磨塗料中的應用。
目的:為了改善塑膠材料自身的裝飾性及硬度不佳,易磨毛劃傷的缺陷;對某些終端產品──像
手機、鏡片、MP4、DV產品及手提電腦、
汽車燈具等的表面塗飾必須提高其耐磨抗刮性能。
要求:配方體系應不含對塑膠表面溶蝕的成份及對基材要有良好的附著力的前提下,固化後的漆膜具備堅韌平滑,耐磨且抗靜電灰塵的特點。
二.適合UV光固化塑膠耐磨塗料用的樹脂的結構與特性:
1.樹脂選用原則:
光
固化塗料具有瞬間固化的特點,其塗膜在固化過程中因體積收縮產生較大的內應力,而塑膠底材由於其表面張力普遍不高,再加之為非吸收性底材,常常會有光固化塑膠塗料由於內應力過高而引起附著不良的現象。因此,從降低收縮率角度上來講UV光固化塑膠耐磨塗料用樹脂應從以下二方面考慮:
1) 使用高分子量的UV樹脂,降低活性單體的含量。因為造成體積收縮的重要因素是反應時分子之間由範德華作用距離便成了共價鍵距離。
2) 當鍵合原子所處的空間位阻較大時,其共價鍵較長,反之鍵合原子之間的位阻較小時其共價鍵較短。所以只要選擇位阻較大的UV樹脂及活性單體,就能有效地降低收縮。
另外,UV光固化塑膠耐磨塗料所用樹脂還應具有一定量的像羥基、羧基等極性基團,這些基團一方面相互作用體現出塗膜的各種物理化學性能。另一方面與底材發生化學鍵結合,可明顯提高附著力。
2.推薦的樹脂品種及性能參數:
我公司有多種光固化樹脂可用於UV塑膠耐磨
塗層,下面僅介紹幾隻主要樹脂在UV塑膠耐磨塗層中的應用:
產品牌號 | 樹脂類別 | 官能基 | 色澤 (fe/co) | 密度 | 硬度 | 柔韌度 | 特性 |
UVE3216 | 酸改性環氧丙烯酸酯 | 2 | 0 | 1.194 | 2H | 2.5㎜ | 堅韌 |
UVU6200 | 2 | 0 | 1.177 | 2H | 5㎜ | 剛韌 | |
UVU6219 | 脂肪族聚氨酯丙烯酸酯 | 2 | 1 | 1.098 | 2H | 0.5㎜ | 柔韌 |
UVU6451 | 脂肪族聚氨酯丙烯酸酯 | 4 | 0 | 1.149 | 3H | 5㎜ | 剛韌 |
UVP9200 | 2 | 2 | 1.098 | H | 0.5㎜ | 柔軟 |
以上樹脂均為本公司自製,性能參數的測試均按同一測試配方,在基材上按國標製版。固化條件為80w/cm汞燈一盞,燈距15cm,空氣氣氛。硬度用三菱鉛筆,按國標GB6739-86方法測試,柔韌度按國標GB1731-79測定,色澤按國標GB1722測定,密度按國標GB1756測定。
3.樹脂的應用特性:
上述樹脂均為分子量在1000~2500範圍內的UV光固化樹脂,除UVU6219及UVP9200外,其餘樹脂都屬于堅韌或剛韌類樹脂。尤其是UVU6451,其固化幹膜的硬度接近4H,而仍具有同類樹脂難以匹敵的韌性。具有這種特質的樹脂,其固化後的塗膜既能抵抗硬物的衝擊破壞,又對軟的粒子的磨擦有很好的抵消作用。這種固化後硬而不脆的塗膜特性正是UV塑膠耐磨塗料所需要的。
而UVU6219是一隻二官能度的聚酯改性的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯,它的柔韌性及耐磨性等綜合性能非常優越。用在UV塑膠耐磨塗料上主要是增加固化膜的柔韌性,提高抗衝擊能力及耐磨性能。
UVP9200是一支含羧基官能團的聚酯二丙烯酸酯,因其結構性的因素,這支樹脂具有較低的粘度及較小的表面能,用於UV塑膠耐磨塗料上可改善固化膜的韌性和抗衝擊強度,同時對提高附著力有益。
總之,由於耐磨塗料的配方組成(軟、硬樹脂的搭配)及塗料的光交聯密度決定著塗料耐磨性的優劣,為了獲得合適的光交聯密度及Tg範圍,在配方中,可用UVU6219及UVP9200來配合堅韌、剛韌型樹脂,並可適量加入無機填料來增強塗膜的耐磨性。
三.樹脂的應用例證:
1.ABS 塑膠用高耐劃傷塗層:
UVU6451:14 雙季戊四醇六丙烯酸酯:10 184:1.2 助劑:0.8
甲基異丁基甲酮 :68
硬度:H 附著力(百格試驗):100/100 耐磨耗(鋼絲絨):OK
耐水煮(100度,30min):OK
2.PC塑膠用高光保護層:
UVU6451:50 雙季戊四醇五丙烯酸酯:20 EOTMPTA:15 HDDA:15
184:5 助劑:0.5 用乙基溶纖劑開稀為50%固含
硬度:4H 附著力(百格試驗):100/100 耐磨耗(鋼絲絨):OK
耐刮擦(硬幣):PASS
3.亞光耐磨塗層:
UVU6451:6 UVU6200:11 UVP9200:3 HDDA:60 ED30:10
1173:6 184:1 助劑:3
硬度: 2H 附著力(百格試驗):100/100 耐磨耗(鋼絲絨):OK
4.柔性耐磨塗層
UVU6219:60 UVU6451:5 IBOA:30 1173:4 184:1
硬度: 2H 附著力(百格試驗):100/100 抗磨性(Faber,300g): 25次
5.PVC地板耐磨塗料:
UVE3216:15 UVU6219:50 TMPTA:8 HDDA:15 IBOA:7
1173:3 活性胺:2
硬度: 2H 附著力(百格試驗):100/100 抗磨性(Faber,300g) 25次
以上實例中,若要進一步增加耐磨性及抗劃傷性,可適量加入有機氟化合物等增滑助劑及高硬度填料,如加Al2O3及碳化矽、蠟粉等可用於亞光或低光度塗料;而對光澤度及透明性有要求的塗料,可選用納米級二氧化矽、二氧化鈦填料。
優秀的UV光固化塑膠耐磨塗料除了主要成膜物樹脂外,影響其性能的因素還有很多,由於篇幅的限制不能一一介紹。本文所推薦的這幾支樹脂原料,由於其在塑膠材料上的良好表現,目前大量應用於各種高級UV光固化塑膠耐磨塗料中。這些樹脂的成功應用證明了根據不同的塑膠底材,首先要選對合適的樹脂,再科學的設計配方,加之合理施工,便會制出滿足要求的UV光固化塑膠耐磨塗料。
一.塑膠耐磨UV塗裝的目的與要求: