PC塑胶UV底漆的附着性研究

时间:2016-04-06 08:10来源:广州珠江化工集团有限公司 作者:吴服兵

目前大部分手机的外壳是由PC塑料制成，因此机壳表面需涂覆涂料以保护和装饰。不同企业有自己的企业标准和规范，但都面临共同点的问题 ：涂层与塑料间需要良好的附着力。手机底漆按固化机理可分为热塑性底漆和UV底漆。前者是用溶剂将成膜物质稀释到所需粘度，通过溶剂的挥发达到干燥和固化的目的；后者主要由含双键的丙烯酸树脂、活性稀释剂和溶剂组成，成膜过程在溶剂释放后，再在uV(紫外光)作用下交联成膜 。PC是一种综合性能优越的热塑性丁程塑料，属于低表面能物质。如何使uV涂料很好的附着在其表面是一个难点。本论文主要论述了不同的预聚物、溶剂及其用量对低表面能PC塑料附着力的影响。

 

1 实验部分

1．1 主要原材料和仪器

改性环氧丙烯酸脂A、改性聚酯丙烯酸酯B(高Tg )、改性聚酯丙烯酸酯c(低Tg )，T业级，台湾长兴化学品公司；2一羟基一2～甲基一1一丙基一1一丙酮(1173)、1一羟基一环已基一苯基甲酮(184)，T业级，常州华泰科技发展有限公司；水、无水乙醇、正庚烷、正丁醇、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮。电热鼓风干燥箱，天津市泰斯特仪器有限公司；uV CURERKW一4AC(紫外 固化 机)，CHEMAT TECHNOLOGY．INC：OCA一40型接触角测定仪，Dataphysics公司。

1．2 涂膜的制备

uV底漆的制备：配制溶剂，将正丁醇、二甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯、环己酮倒入烧杯中混合，搅拌10 min；向烧杯中加入2一羟基一2一甲基一1一丙基一1一丙酮、1一羟基一环已基一苯基甲酮，搅拌15 min；再向烧杯中加入改性聚酯丙烯酸酯(高T )、改性聚酯丙烯酸酯(底T )的预聚物，搅拌20 min，即得到uV底漆。以PC板实验，首先用不同溶剂对PC板进行表面处理，再人工刷涂，然后放进50℃ 烘箱中3O min，取 ，放进UV CURERKW一4AC(紫外固化机)中固化1 min。

1．3 性能测试

涂膜附着力：画格法，按GB 5210—85测试；耐水性：将涂有底漆的塑胶板在100℃ 、85℃ 、65℃下蒸煮一定时间。
 

2 结果与讨论

2．1 不同溶剂处理PC板表面对润湿性的影响

涂料对基材表面好的润湿性可以提高涂料在基材上的附着力、涂膜的均匀性。PC基材的表面张力较低，按GB／T 14216—2008测得PC板的表面张力值为33．0 x10-5N／cm。基材在生产及包装运输过程中在表面积存一定的灰尘等污渍，直接涂布涂料将影响涂料的附着。图1—3分别为正庚烷、未处理、无水乙醇处理的水在基材表面的接触角图，接触角分别为81°、92°、79°。

由图1～3可以看出对表面处理后，水在基材上的润湿性增加，接触角减小，相应的基材表面张力增加，涂料对基材的润湿性变好，附着力相应增加。

2．2 预聚物对底漆附着力的影响

预聚物是涂料中最主要的成膜物质，对固化性能影响最大，在其他条件相同下，考察了改性环氧丙烯酸脂A、改性聚酯丙烯酸酯B(高Tg)、改性聚酯丙烯酸酯C(底Tg )对附着力的影响。

表1～3分别为不同预聚物对底漆附着力的影响。

不同预聚物在基材上的附着力差异明显。由表1—3可以看出随着预聚物A用量的增加，底漆对基材的附着力变差，这是由于A中的双酚A刚性结构使涂膜收缩率大，产生收缩应力，附着力差 ，聚酯树脂B、C中含有较长的柔性链结构，涂膜固化收缩率小，在溶剂的作用下，涂层与基材在接近到足够近的距离时，产生界面双电层结构，通过这种静电作用发生结合强度，提高附着力 。由于B的T 较高，成膜性能略差，导致附着力相应降低；但是预聚物c的价格较贵，在不降低附着力的前提下，可适当的减少C的用量。从上表可看出，当预聚物B、C的量分别为体系量的30％ 、20％时，性价比最高。

2．3 引发剂对底漆附着力的影响

光引发剂用量对涂料的固化性能有较大的影响。表4为光引发剂1173、184用量对底漆附着力的影响。

由表4可以看出复合使用光引发剂较单独使用光引发剂对提高附着力显著，原因是不同光引发剂具有不同的吸收波长，复合光引发剂比单一光引发剂具有更宽的吸收范围，更能充分利用光源，提高光引发效率。因此光引发剂宜复合选用1173和184，用量为3％ 。
2．4 溶剂对底漆附着力的影响

溶剂的使用可以有效的降低预聚物的粘度和整个体系的表面张力，提高涂料在基材表面的润湿性，进而提高涂料在基材上的附着力。表5为不同溶剂及其用量对底漆附着力的影响。

由表5可以看出溶剂种类的不同对底漆附着力的影响有明显的差别。使用环己酮较未使用环已酮的附着力好，这是由于环己酮对基材有一定的溶胀作用，使涂料与基材更好的结合，但随环己酮用量的增加，由于过度溶胀，基材出现变脆。在不影响附着力的前提下，应尽量少用环己酮。环己酮的最佳用量为10％ 。

2．5 底漆涂膜的其他性能指标

通过以上因素对底漆附着力的分析，确定出底漆的最优配方。表6为最优配方下底漆的性能指标。由表6可以看出，在最优底漆配方设计下，涂料在PC基材上的附着力可以达到0级，底漆的耐水性能较为突出，符合了底漆的设计要求。

3 结论

(1)底漆的附着力与预聚物、引发剂、溶剂等的种类和用量。对与低表面能的PC基材，选用合适的溶剂对其预处理，更有利于提高UV底漆的附着力。

(2)具有较佳附着力的手机用PC基材uV固化配方为：预聚物占体系总量的50％ ～55％ ，其中B：C=3：2，溶剂占体系总量的42％ ～47％ ，光引发剂占3％。

(3)在最佳配方下配制的底漆还具有很好耐水性，在100℃水煮15 min、85℃水煮1 h、65℃水煮4 h，涂膜均无明显变化，性能良好。