第二節(jié)　UV固化塑料涂料

塑料材料由于其獨(dú)特的性能，如低密度、耐水性、耐腐蝕性、低電熱性、可加工性等，被廣泛用于制造各種日常生活用品和特殊用途的高科技產(chǎn)品。然而，大多數(shù)塑料都有機(jī)械強(qiáng)度不足的缺點(diǎn)，特別是塑料表面相對(duì)較軟，容易被劃傷或磨損，不僅造成美觀缺陷，還可能縮短產(chǎn)品的使用壽命。塑料制品表面抗老化、抗靜電、耐劃傷、顏填料印痕等問(wèn)題和新型塑料制品的功能化、裝飾性、安全性等問(wèn)題都成為塑料涂料研究的核心內(nèi)容。UV固化塑料涂料是一種理想的塑料表面保護(hù)層材料，采用的光固化工藝無(wú)污染，固化速度快，生產(chǎn)效率高，所設(shè)計(jì)的生產(chǎn)流水線速度可高達(dá)100m/min，工件下線即可進(jìn)行包裝。與傳統(tǒng)烘干型涂料相比，使用UV固化涂料的效率是其15倍以上。UV固化塑料涂料是常溫固化，很適合于塑料工件，不產(chǎn)生熱變形。UV涂料固化后的交聯(lián)密度大大高于熱烘型涂料，故涂層在硬度、耐磨、耐酸堿、耐鹽霧、耐汽油等溶劑等各方面的性能均很好，其漆膜豐滿、光澤尤為突出。UV固化塑料涂料適用于汽車(chē)部件、手機(jī)、電腦、電視機(jī)、光盤(pán)、裝飾品、信用卡、金屬化涂層等塑料基材的涂飾。

國(guó)際上比較早的關(guān)于塑料UV固化涂料的發(fā)明專(zhuān)利，是1981年由日本的Ikeda等申請(qǐng)的。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著塑料行業(yè)的快速發(fā)展，用于塑料的UV固化涂料得到長(zhǎng)足的發(fā)展，而且各方面的性能得到了很大改善，在氣味釋放、漆膜硬度、附著力、耐磨性、耐候性以及柔韌性等方面都可以滿足使用要求。

塑料表面能比普通金屬材料更低，為塑料制品選擇一種合適的涂料就必須考慮涂層材料的表面性質(zhì)、涂料和塑料的界面特性及塑料本身的特性。常見(jiàn)的塑料基材有：聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚酯（PET）、聚碳酸酯（PC）、聚苯乙烯（PS）等。根據(jù)塑料基材分子結(jié)構(gòu)的不同，塑料極性也有很大的差異，光固化涂料與極性高的塑料表面具有較好的附著力；而對(duì)于一些低極性塑料，表面附著力很差。目前，對(duì)于低極性塑料表面涂裝UV固化涂料，需要采用一些特殊的手段，例如預(yù)先對(duì)非極性基材進(jìn)行電暈、腐蝕等極化處理，或者在涂料配方里添加附著力促進(jìn)劑等。隨著塑料涂料采用的成膜樹(shù)脂趨于多組分、多官能團(tuán)化，加之新型功能性填料與助劑的采用，塑料涂料將以全新的面貌呈現(xiàn)在人們面前。

在硬質(zhì)塑料保護(hù)涂層材料的研究中，聚氨酯丙烯酸酯（PUA）因其柔韌性良好、對(duì)基材的附著力強(qiáng)以及容易改性等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛地應(yīng)用于UV固化涂料。將PUA用于硬質(zhì)塑料保護(hù)膜還需要對(duì)其進(jìn)行一定改性，例如提高交聯(lián)密度、加強(qiáng)氫鍵作用、引入剛性基團(tuán)、添加無(wú)機(jī)納米顆粒或?qū)⒕€性PUA轉(zhuǎn)化成超支化PUA。如采用季戊四醇三丙烯酸酯（PETA）作為封端劑，季戊四醇四丙烯酸酯（PETTA）作為反應(yīng)稀釋劑，制備PETA/PETTA復(fù)合體系，該復(fù)合體系包含許多不飽和雙鍵，可以大幅度提高薄膜的交聯(lián)密度（圖3.2）。研究結(jié)果表明，在聚氨酯分子中加入反應(yīng)活性較高的PETTA，固化后可形成致密的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，鉛筆硬度由2H提高到3H。添加35%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）左右的PETTA時(shí)，可以獲得最佳的力學(xué)性能。

（一）UV固化光學(xué)膜涂料

近幾年，人們對(duì)光學(xué)薄膜的應(yīng)用表現(xiàn)出了極大興趣。光學(xué)薄膜常見(jiàn)的有增光膜、擴(kuò)散片、反射片等。UV固化光學(xué)膜涂料分為用于光學(xué)膜結(jié)構(gòu)制造的涂料和用于光學(xué)膜表面保護(hù)的涂料兩種，其中對(duì)用于結(jié)構(gòu)制造的涂料技術(shù)要求更高。為了使光學(xué)薄膜的制造簡(jiǎn)單、高效、可靠，合適的材料起著至關(guān)重要的作用。它們必須滿足許多要求，如優(yōu)異的透明度、不黃變和適當(dāng)?shù)恼凵渎剩约案叩臒岱€(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。光學(xué)薄膜的應(yīng)用無(wú)處不在，從眼鏡鍍膜到手機(jī)、電腦、電視的液晶顯示，再到LED照明等，它涉及我們生活的方方面面，并使我們的生活更加豐富多彩。

在光學(xué)膜的制造方面，微透鏡陣列技術(shù)得到了很多應(yīng)用，通過(guò)這種技術(shù)可以有效地提高薄膜的亮度和OLED的提取效率，提高液晶顯示器的效率和OLED的亮度和散射效果等。微透鏡陣列的制作方法有很多種，熱回流技術(shù)是其中一種通用技術(shù)，它通過(guò)光刻膠的原始厚度和圖形尺寸來(lái)控制微透鏡的尺寸和焦距。UV固化無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化聚合物被廣泛應(yīng)用于微透鏡的制備，無(wú)機(jī)-有機(jī)雜化聚合物既有無(wú)機(jī)單元又有有機(jī)單元，有機(jī)單元具有可聚合的基團(tuán)和各種官能團(tuán)，使光固化成為可能，而無(wú)機(jī)單元提供了優(yōu)異的光學(xué)透明性、高的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性以及聚合物網(wǎng)絡(luò)優(yōu)異的機(jī)械穩(wěn)定性。

對(duì)于表面保護(hù)涂料，主要是解決表面耐磨和抗劃傷問(wèn)題，當(dāng)然其光學(xué)透明性是必須首先保證的。可以使用聚二甲基硅氧烷（PDMS）為主體結(jié)構(gòu)（圖3.3），制備不同結(jié)構(gòu)的聚氨酯丙烯酸酯，在實(shí)現(xiàn)耐磨、抗劃傷和光學(xué)透明性的基礎(chǔ)上，還能夠在多種基材的表面得到對(duì)水、油墨、食用油、原油、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、鹽溶液、有機(jī)溶劑等具有自潔性和防護(hù)性的涂膜。

（二）塑料涂料的參考配方

塑料涂料的配方可參考表3.8～表3.11。