本发明专利技术提供一种UV-热双固化聚氨酯涂料及其制备方法。由UV固化体系和热固化体系构成。所述的UV固化体系为预聚物40%~70%；活性单体10%~30%；光引发剂1%~10%。热固化体系为粘合剂50%~80%；交联剂20%~50%。本发明专利技术解决了功能性涂层与PET膜粘接性能差的问题。与现有技术相比，本发明专利技术所使用的UV固化体系与热固化体系均为聚氨酯体系，聚氨酯体系种类繁多，综合性能较其他体系好，能满足光学膜的许多性能，并且两者相容性较好，可形成一个互穿网络结构。本发明专利技术在PET膜上的附着力好，并且硬度和透明度高。
【技术实现步骤摘要】
一种UV-热双固化聚氨酯涂料及其制备方法和应用
本专利技术涉及了一种含有UV固化和热固化方式的涂料，该涂料可用于塑料基材的底涂层使用。
技术介绍
PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）膜具有优异的耐高温性，耐久性，耐化学腐蚀能力和高透明度等性能，而紫外光固化（UV固化）涂料（油墨）具有优良的耐磨性能、耐候性能、抗化学品性能及高光泽高硬度等优异特性。因此，在LCD产品的制备过程中常以PET膜为基材，在其上涂覆功能性涂层以制备各种具有高附加值的光学膜。然而，UV固化涂料（油墨）常常不能与PET膜形成有效的粘合，引起脱落，影响产品质量，因此，涂层与基材之间能否形成良好的粘接，是光学膜制备过程中的需要解决的基本问题之一。UV固化涂料在PET膜上附着力差的原因主要来自以下几方面。（1）PET膜属于非吸收性承印材料，表面张力比较低。理论上，要在塑料基材上获得良好的涂布效果，基材的表面张力应高于UV固化涂料（油墨）的表面张力，同时表面要有一定的粗糙度以形成吸附力。通常情况下，UV固化涂料（油墨）的张力与PET膜的表面张力大小相当甚至更高，而且光学膜用基材表面光滑，无毛细微孔，因而表面吸附力小。（2）UV固化涂料（油墨）缺乏对底材的渗透力。这是由UV固化涂料（油墨）配方的局限性造成的。为了优化固化后的性能，UV固化涂料（油墨）在选材上会尽量不使用或少用低分子量的树脂体系，这样的配方体系使得涂料（油墨）本身的粘度增加，流动性减少，因此，UV固化涂料（油墨）对底材的渗透性不如溶剂涂料体系。（3）在固化过程中UV涂料（油墨）的应力大。在固化过程中涂料层体积收缩，造成与底材的在变形上的差异，在涂层与底材之间的界面上产生应力。而且，UV固化反应速度快，在短时间内会剧烈放热，这种反应会引起涂层材料本身的结构不均匀性，形成涂层本身的内应力。这些弱点在多孔的基材上，如木材或纸张，表现不出来，但在PET膜等平滑的基材上则比较明显。工业化常用的电晕处理方法可以提高PET膜的适应性，但电晕处理过的材料表面张力稳定性差；底涂处理不受温度、湿度变化的影响，因而更适合产品流水线生产。所使用的底涂剂一方面要与UV固化涂料（油墨）相融，保证亲和力，另一方面要使UV固化涂料（油墨）能在底涂层中的渗透。常用的底涂剂常采用紫外光固化或热固化等单一的固化方式，固化后的底涂层中几乎不存在可继续反应的活性基团。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种对PET膜有足够高的附着力，并且硬度和透明度高的UV-热双固化聚氨酯涂料。本专利技术的另一个目的提供上述UV-热双固化聚氨酯涂料的制备方法。本专利技术的目的还在于提供上述UV-热双固化聚氨酯涂料的应用。为实现本专利技术的目的，本专利技术的涂料包括UV固化体系和热固化体系：A）所述的UV固化体系，以UV体系的总重量为基准，其配方由如下重量份数的各组分组成：预聚物40%~70%；单体10%~30%；光引发剂1%~10%。B）热固化体系，以热固化体系质量为基准，其配方由如下重量份数的各组分组成：粘合剂50%~80%；交联剂20%~50%。本专利技术的UV-热双固化聚氨酯涂料以UV-热双固化涂料的总重量为基准，质量百分数为：UV固化体系5%~50%热固化体系5%~50%有机溶剂30%~50%流平剂0~15%。本专利技术所述的UV固化体系的预聚物为高官能度的聚氨酯丙烯酸酯和低官能度聚氨酯丙烯酸酯的混合物。本专利技术所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯为六官能度的聚氨酯丙烯酸酯；所述低官能度聚氨酯丙烯酸酯为二官能度的聚氨酯丙烯酸酯。以预聚物的重量为准，所述的预聚物为六官能度的聚氨酯丙烯酸酯的含量为70%~100%，二官能度的聚氨酯丙烯酸酯的含量为0~30%。聚氨酯丙烯酸酯可以提高涂料的综合性能，高官能度聚氨酯丙烯酸酯的双键数目较多，因此其反应活性高，交联固化程度也高，在固化过程中很容易形成体型交联，具有较好的耐擦划性能；低官能度的聚氨酯丙烯酸酯的双键数目少，因此其反应活性相对较低，交联固化程度低，但其具有较好的柔韧性。综合考虑高官能度聚氨酯丙烯酸酯与低官能度聚氨酯丙烯酸酯的优缺点，将其配合使用，能使其达到优异的综合性能。所述的预聚物为粘度为500～5000cps（60℃下），硬度为2～8H的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂、脂环族聚氨酯丙烯酸酯树脂和芳香族聚氨酯丙烯酸酯树脂中的一种或几种，优选脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂。本专利技术所述活性单体为季戊四醇四丙烯酸酯（PETTA）、丙烯酸异冰片酯（IBOA）、2-苯基乙基丙烯酸酯（PHEA）、四氢呋喃丙烯酸酯（THFA）、1,6-己二醇二丙烯酸酯（HDDA）、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯（TMPTA）、季戊四醇四丙烯酸酯（PETTA）中一种，以UV体系的总重量为基准，活性单体优选的含量为15%~25%。本专利技术所述光引发剂为常用的光引发剂，如安息香、安息香甲基醚、安息香二甲醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、安息香正丁基醚、安息香异丁基醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯丙酮、苯乙酮、二甲基氨基苯乙酮、2,2-二甲氨基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲基-1-[4-（甲基硫代）苯基]-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-（4-吗啉苄基）-1-丁酮、4-（2-羟基乙氧基）苯基-2-（羟基-2-丙基）酮、二苯甲酮、对苯基二苯甲酮、4,4’-二乙基氨基二苯甲酮、二氯代二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、异丙基硫杂蒽酮、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦（TPO）中的一种或几种，优选1%~4%。本专利技术所述的热固化体系，所述的粘合剂为丙烯酸酯多元醇粘合剂和聚酯多元醇粘合剂中的一种或其混合物。本专利技术所述的热固化体系，丙烯酸酯多元醇粘合剂与聚酯多元醇粘合剂的质量比为1:1～10:1。本专利技术所述的热固化体系，聚丙烯酸酯多元醇粘合剂的平均数均分子量在2000～100000；优选5000~50000聚丙烯酸酯多元醇，聚酯多元醇粘合剂的平均数均分子量在500～50000，优选500~20000聚酯多元醇。本专利技术粘合剂聚酯多元醇的比例增加，对PET膜附着力增加，但涂膜韧性增加，硬度降低。聚丙烯酸酯多元醇和聚酯多元醇的羟值优选为25～500，羟值小于25时，因为交联密度过低，涂层的硬度和耐溶剂性容易偏低；羟值大于500时，因为交联密度过高，涂膜容易变脆，易产生破裂等缺陷情况。所述的热固化体系，[-NCO]/[-OH]当量比为0.5:1~1.5:1。当量比小于0.5时，交联密度容易变低，涂膜的耐擦性和耐溶剂性不充分；当量比大于1.5时，异氰酸酯分子间会进行交联，涂膜容易变脆。本专利技术所述的交联剂为为异氰酸酯，一般可以使用含有异氰酸酯基团的化合物，如1,6-己二异氰酸酯（HDI）、异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、苯二亚甲基二异氰酸酯（XDI）、萘-1,5-二异氰酸酯（NDI）、多亚甲基多苯基多异氰酸酯（PAPI）、甲苯二异氰酸酯（TDI）、二苯基甲烷-4,4'-二异氰酸酯（MDI）以及由上面物质衍生出来的聚异氰酸酯类化合物。可以根据对涂层硬度和透明性的要求进行选取，通常情况下，优选脂肪类异氰酸酯，可防止涂层发生黄变。本专利技术优选HDI三聚体，但并不仅局限于此，其他种类的异氰酸酯也可满足本专利技术。所述UV固本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种UV‑热双固化聚氨酯涂料，其特征在于，该UV‑热双固化涂料包括UV固化体系和热固化体系；其中，A）UV固化体系，以UV固化体系的质量为准，其配方由如下重量份数的各组分组成：预聚物 40%~70%；活性单体 10%~30%；光引发剂 1%~10%；B）热固化体系，以热固化体系质量为基准，其配方由如下重量份数的各组分组成：粘合剂 50%~80%；交联剂 20%~50%。
【技术特征摘要】
1.一种UV-热双固化聚氨酯涂料，其特征在于，该UV-热双固化涂料包括UV固化体系和热固化体系；其中，A）UV固化体系，以UV固化体系的质量为准，其配方由如下重量份数的各组分组成：预聚物40%~70%；活性单体10%~30%；光引发剂1%~10%；以上各组份之和为100%；B）热固化体系，以热固化体系质量为基准，其配方由如下重量份数的各组分组成：粘合剂50%~80%；交联剂20%~50%；所述的UV固化体系的预聚物为高官能度的聚氨酯丙烯酸酯和低官能度聚氨酯丙烯酸酯的混合物；所述高官能度聚氨酯丙烯酸酯为六官能度的聚氨酯丙烯酸酯；所述低官能度聚氨酯丙烯酸酯为二官能度的聚氨酯丙烯酸酯；所述的UV固化体系，以预聚物的重量为准，所述的预聚物为六官能度的聚氨酯丙烯酸酯的含量为70%~100%，二官能度的聚氨酯丙烯酸酯的含量为0~30%；所述的粘合剂为聚丙烯酸酯多元醇粘合剂和聚酯多元醇粘合剂中的一种或其混合物。2.根据权利要求1所述UV-热双固化聚氨酯涂料，其特征在于：以UV-热双固化涂料的总重量为基准，质量百分数为：UV固化体系5%~50%热固化体系5%~50%有机溶剂30%~50%流平剂0~15%。3.根据权利要求1或2所述UV-热双固化聚氨酯涂料，其特征在于：所述活性单体为季戊四醇四丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、2-苯基乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯中一种，以UV体系的总重量为基准，活性单体的含量为15%~25%。4.根据权利要求1或2所述UV-热双固化聚氨酯涂料，其特征在于：所述光引发剂为安息香、安息香甲基醚、安息香二甲醚、安息香乙基醚、安息香异丙基醚、安息香正丁基醚、安息香异丁基醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯丙酮、苯乙酮、二甲基氨基苯乙酮、2,2-二甲氨基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-2-苯基苯乙酮、2-甲基-1-[4-（甲基硫代）苯基]-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-（4-吗啉苄基）-1-丁酮、4-（2-羟基乙氧基）苯基-2-（羟基-2-丙基）酮、二苯甲酮、对苯基二苯甲酮、4,4’-二乙基氨基二苯甲酮、二氯代二苯甲酮、2-甲基蒽醌、2-叔丁基蒽醌、2-氨基蒽醌、异丙基硫杂蒽酮、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦中的一种或几种，优选1%~4%。5.根据权利要求1所述UV-热双固化聚氨酯涂料，...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁东芝，杨柱，邓康清，夏萍，常征，刘振宇，张宏元，
申请(专利权)人：湖北航天化学技术研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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