UV镀膜涂料配方设计

1深圳市撒比斯科技有限公司SHENZHENSAPIENCETECHNOLOGYCOLTDUV真空镀膜涂料配方设计及优化深圳市撒比斯科技有限公司王冀2摘要一、UV塑胶涂料的市场状况二、PVD技术概述及涂膜工艺三、UV镀膜涂料配方设计及优化四、UV镀膜涂料生产及检测五、UV镀膜涂料技术之展望3UV塑胶涂料的市场状况深圳市撒比斯科技有限公司SHENZHENSAPIENCETECHNOLOGYCOLTD4行业应用技术研究方向信息和电子(~30%)基本工业使用(~10%)汽车(~60%)针对用于塑胶的工业液体涂料技术发展趋势汽车和3C电子市场是塑胶涂料关键的组成部分重点投入研发应用技术的领域技术目前的市场规模增长趋势溶剂型大水性小UV固化中等(办公设备,家用电器,手机)(内饰/外饰)(工艺品、运动器材,其他)5UV塑胶基材的总体描述--最常用的塑料塑料应用PVC聚氯乙烯硬质:扣板,包装材料软质:地板,标签,箱包…PS聚苯乙烯家用电器外壳Polyester聚酯柔顺性好,装饰目的应用,层压金属箔…PET聚对苯二甲酸乙二醇酯包装,瓶子,显示屏…PE聚乙烯包装,瓶身,…处理/未处理PP聚丙烯化妆品,包装材料ABS丙烯氰-丁二烯-苯乙烯共聚物汽车,铸造,手机机身,化妆品增强SMC汽车,…PC聚碳酸酯镜片,覆盖物,CD/DVDPMMAPolyMethylMethAcrylateorPlexiglass镜片,透明介质,…6PVD技术概述及涂膜工艺深圳市撒比斯科技有限公司SHENZHENSAPIENCETECHNOLOGYCOLTD7真空镀膜技术简介塑胶表面金属化制程方式喷涂（Spraying）和电镀(Electroplating)物理气相沉积1真空蒸镀（Evaporation）2溅射真镀(Sputter)化学沉积1化学气相镀膜2电化学镀膜-涂装之意义：uv真空镀过程就是包括真空镀膜和喷涂涂膜2个流程1.底涂-掩盖基材细小缺陷，封闭基材易气化小分子物质，改善镀膜金属光亮度和附着力；2.面涂-保护镀膜或中途加色需要，提高使用物性及外观要求；8FilmDeposition1SprayingSubstrateMaterial2ElectroplatingSubstrateMaterialAnodeCathode3EvaporationMaterialSubstrateHeaterVacuumchamberCloud4SputteringMaterialSubstratePlasma9几种PVD法的比较镀膜方法真空蒸镀溅射镀膜化学镀可镀金属金属/化合物金属/化合物金属/合金/化合物沉积速率nm/min2500-7500010-100非常快界面附着强度一般较好好镀膜效果一般均匀较均匀纯度高、致密性好复杂外观镀覆能力直射表面直射表面复杂外观形状均可环保好好污染严重10UV塑胶基材的总体描述--主要性质和表面张力塑料主要特性表面张力(mN/m)PP良好的弯着和弹性,…未处理28电晕处理40PE良好的绝缘和光稳定性,…30PVC良好的柔顺性,耐水性和绝缘性33PS良好的抗冲击性,…33PC良好的拉伸强度,…38PMMA39PET良好的光学特性和光泽,…41Polyester良好的光学特性,…33(A)65(B)ABS良好的硬度,抗冲击性能和耐化学品性…4311真空蒸镀涂料施工工艺不同的施工工艺基材UV底漆UV中涂漆镀层在UV中涂上的UV面漆UV底漆UV面漆镀层基材工艺2工艺1基材镀层UV底漆工艺312手机外壳真空蒸镀涂料工艺2:UV底漆和UV面漆要求:-长效附着力-底漆或面漆都可以高光或哑光-耐水煮及RCA-有时,根据要求可能会烫金UV底漆UV硬质面漆3维喷涂闪干3维UV固化真镀3维喷涂闪干3维UV固化13配合其他製程之運用Example:手機按鍵-印刷-噴塗-雷雕PVDMetalPrimerSubstratePrintingLaserEtchingHardcoated14真空镀涂料涂装线涂装设备15UV镀膜涂料配方设计及优化深圳市撒比斯科技有限公司SHENZHENSAPIENCETECHNOLOGYCOLTD16真空镀膜光固化涂料配方设计之原料选用OLIGOMER是涂料主体成膜物，决定配方的主体性能，如硬度、耐磨性、附着力、抗化性等；低聚物性能要求：透明度高，混溶性好；活性高，固化速率快；附着力，韧性和硬度平衡性好；面漆树脂收缩率、黄变低，对染料的润湿性好；耐水煮好；选用前测试：试UV树脂自身的附着力、硬度、柔韧性、润湿性、耐黄变性能。测试树脂在配方中的相溶性和使用性能。17A）聚酯丙烯酸酯（PESA）亲水-疏水平衡性；良好混溶性；颜染料的良好润湿分散性；官能度适中，改善UV固化速率，平衡配方硬度及韧性；卤化改性PESA，在低表面张力底材上具有良好的附着力，因卤素含量限制，有被淘汰使用的趋势；超支化PESA，UV快干低粘度，特殊应用领域；18B）环氧丙烯酸酯（EA）赋予涂层基本的耐化性能；提供光泽、固化速度、耐热性、膜耐抗性，耐化学品性，注意脆性和黄变性；推荐酚型EA用在真空镀底漆中，如高性价比的EAM-2160W；脂肪酸（酸酐）改性的EA，低气味低脆性，良好的流动性和流平性能，良好的颜染料润湿性，同时可协助对金属镀膜的附着力；特殊改性EA提供对金属的附着及耐碱性汗液的能力；19C）聚氨酯丙烯酸酯（PUA）2-3官能的PUA：主要提供固化膜良好的断裂伸长率和附着力，降低收缩率，缺点是耐热性及流平性不够出色，双键交联度不够高；2官能的PUA，高分子量，高伸长率，改善耐水煮及层间附着力；3-4官能的PUA，平衡配方的硬度和韧性，但市场上多数是由2官能PUA+6官能PUA复配而成；6-9官能的PUA：赋予涂层的主要物理化学性能，如硬度、抗刮磨性、固化速率等，缺点是收缩率大导致附着力差，硬度过高导致成膜发脆；5-6官能PUA，市场主流使用品种，性价比高，聚醚结构韧性好、聚酯结构硬度高；8-10官能PUA，成本高，真正能做到收缩率低，韧性好，硬而不脆的品质主要集中在日本生产；20D）大分子树脂、纯丙酯和磷酸酯大分子树脂：可降低由高官能度UV所带来的体积收缩，增加附着力、控制表面状态，改善施工性等；纯丙酯，可参与UV交联，改善对聚酯类基材的附着，但注意混溶性；热塑性树脂，气干雾化性好，对颜料及大多数塑料基材的润湿性好，但注意混溶性和对RCA的影响；饱和聚酯型，含羟基，可气干，可热自由基固化，具有良好的流变性及对PET类、金属类基材出色的附着性，使用上需要一定的工艺技巧；纤维素类，气干性高，溶剂释放性好，有一定的增稠性，可改善厚涂层溶剂挥发的残留，但注意混溶性和交联度的负面影响；可共聚型酯化磷酸酯--磷酸基对金属基材有轻微磷化作用，有利于提高对金属层附着力，羟甲基可与UV体系参与聚合，起到架桥功效；21E）活性稀释剂（MONOMER）调节粘度和UV固化速率，平衡配方的最终双键转化率，改善附着力，流平和表观状态；选用原则：低皮肤刺激性，气味小，合适的降粘能力和分散润湿性，建议使用含羟基结构的单元或多元丙烯酸酯单体，对固化膜有一定的附着力促进作用，多官能特性可弥补低官能PUA聚合的活性不足，并提高固化膜的交联密度，增加漆膜的封闭性能；单官能单体：降低粘度、提高附着力，但形成线型和支化结构。配方中加量过多，形成一定的可塑性和可溶性结构，从而降低物性；二官能以上单体：形成枝链型结构，提供硬度和增加交联点，提高双键转化率；多官能单体的应用，注意后反应的副作用（收缩率和后固化）导致的附着长效性问题；活性稀释结构固化膜性能特点链烷结构耐高温，疏水性，耐候性，抗黄变，耐化学药品，促进附着力酯结构耐候性（耐高温，耐黄变，抗紫外），耐溶剂，但遇碱易水解，良好的附着力芳香环结构耐高温，耐化学药品，提供硬度、附着力、疏水性，易黄变酯环结构耐高温，耐候性，不黄变，耐化学药品，提供附着力、疏水性醚结构固化快，耐碱和链烷类溶剂，对环氧和聚氨酯溶解力良好，一旦氧化易黄变22引发剂取决于:针对颜料类型的吸收波长1对UV吸收效率高，黄变性小；2与主体树脂混溶性好，不迁移；3性能稳定，不影响涂料的储存期；4气味低，低毒性；5光引发剂与颜染料吸收波长相互匹配，避免光谱吸收窗口叠加问题；23F）惰性稀释剂的选用惰性溶剂，促进涂膜的流平，改善对底材附着力，获得低粘施工特性。沸点较低的易挥发溶剂为主，需要在湿膜升温留置闪干过程中尽可能挥发掉，不能过多带入固化膜中，否则，真空镀膜时将直接影响真空镀和镀膜质量。因塑料基材对某些溶剂的敏感性，酮类、酯类和芳烃类溶剂要谨慎，注意比例控制，不要出现所谓“咬底”弊病的问题，破坏漆膜的力学均匀性和美观程度。快干溶剂：醋酸乙酯/异丙醇/丙酮/中间挥发溶剂：醋酸丁酯/正丁醇/甲苯/丁酮/慢干溶剂：甲基丁基酮/二丙酮醇/乙二醇乙醚/丙二醇甲醚醋酸酯注意溶剂含水率控制，特别是醇类溶剂24溶剂在有喷涂施工需要可以使用通常20-50%为溶剂的使用量,趋势是降低溶剂的使用量(低粘度连接料)大多数的常见溶剂都可以使用,比如乙醇,丙酮,醋酸丁酯,甲苯,甲基异丁基酮…溶剂组合(慢/快干溶剂)用来优化涂料的流平，表面效果等,…evaporationcharacteristicsofdifferentsolvents11.66.755.7232.42.31.410.6302468101214acetoneethylacetateMEKIPAtolueneethanolMIBKBAxylenen*挥发速率递增25G）助剂平衡和控制涂料的流平、润湿、消泡，改进分散性和防沉淀性，调整表面张力，以及其他表观性能的改进；润湿性分散剂-对底材和颜填料的润湿性；流平剂-对长、短波流平的平衡性和重涂性影响；防泡剂-需要消泡力强、混溶性高；抗油剂-针对离型剂及油污染底材或体系；硅烷偶联剂-有机、无机之间的架桥；储存安定剂-稳定剂的使用有助于涂料的延长储存稳定性。26H）染料水颜染料的选择要点：1.透明度高，着色力强，混溶性好，不能影响涂料的储存期限；2.色泽鲜艳度高，紫外光吸收小或易匹配引发剂，有优良的分散润湿性和流动度；3.耐侯性好，光稳定性好，抗迁移型好；4.无毒，无重金属，无游离金属离子；5.常用类型：溶剂溶解型染料（色精）、溶剂溶解型颜料（纳米级），UV研磨型色浆（颜料）、溶剂溶解型色片；27I）消光剂改善抗划伤、增加手感、增韧或提高硬度、改善流变状态；消光粉：消光能力最强，气相法不易分散，未处理型透明度高；消光蜡粉：消光兼具抗刮耐磨性、手感，缺点不易分散润湿；消光蜡浆：抗刮耐磨性、手感兼具消光，蜡浆较易蜡粉更易于使用，蜡浆是以蜡粉表面经过特殊高分子树脂包膜热悬浮处理。(蜡浆通常含有10-20%的蜡粉)；消光树脂：有醇酸树脂、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸酯球形聚合物等，消光兼具透明度，可参与体系交联；28UV真空电镀底漆配方设计方案4.5官能EA：赋予涂层强度和抗性；2-3官能PUA：赋予涂层基本物性，韧性和拉伸率；改性树脂：针对不同基材改善附着；3官能单体：调节固化速率和增加交联点；1-2官能单体：降低粘度、提高附着力和双键转化率引发剂：提供引发聚合的自由基添加剂：调整表面效果和其它特殊性能溶剂：降低粘度和改善涂装润湿性机理：见现场报告29如何调配?使用低收缩率的产品–低官能度-单官能度和二官能度单体-聚氨酯丙烯酸酯-UVPUD-纯丙烯酸酯-改性聚酯使用低表面张力类型–更好的流动；含有N有利于附着力；避免使用高含量的环氧丙烯酸酯；2959羟基交联性型引发剂可提高附着力；-好的选择可以得到更快的固化速度并且不损失附着力30UV真空电镀面漆配方设计方案8-9官能PUA：赋予涂层的主要物理化学性能，硬而韧；三官能PUA：收缩率和增加柔韧性调控；大分子树脂：改善施工性；4-6官能PESA：平衡UV固化速率，提高交联度2-3官能单体：降低粘度和提高转化率特殊单体：改善附着力引发剂：