一種親水性防霧膜及其製備方法與流程

2023-05-17 03:19:56 1

本發明涉及防霧材料領域，更具體地，本發明涉及一種利用親水性樹脂生產的親水性防霧膜及其製備方法。

背景技術：

當玻璃的兩側出現一定的溫差，玻璃的一側有水汽聚集，這些水汽以微小的水珠形式形成霧，玻璃表面的霧顯著降低了玻璃的透光率，如汽車車窗形成霧時，給行車安全帶來嚴重的危害。防霧材料能夠有效地解決這樣的問題。

目前，生產防霧膜的方法主要有以下兩種：

第一種方法是恆溫電阻法，主要是採用電壓為220V/Hz，輸入功率為1.8-2.5W/dm2，膜片厚度為0.4mm的防霧膜對鏡面進行升溫加熱，使鏡面的溫度升至15-18℃，從而使得鏡面保持一個恆定的溫度，以防止鏡面因為溫度差而產生水珠起霧。這種防霧膜主要是通過在膜片中添加電阻絲，並對其通電來使得鏡面保持恆溫從而達到防霧效果，其中電阻絲造價成本高，且容易熔斷，影響防霧效果。

第二種方法是錕塗法，主要通過將親水性樹脂通過錕塗的方法直接塗布在基材上，並在塗層上覆上一層保護膜，以及在基材另一面塗上壓敏膠和離型紙形成防霧膜，其防霧原理是通過減小水滴與親水性塗層的接觸角，使得水滴平鋪在鏡面上來防止鏡面起霧。這種方法塗布出來的防霧膜能夠有效地降低成本，但是形成的防霧膜的塗層和基材的黏結性較差，塗層容易從基材上脫落下來，不但降低防霧膜的防霧性能，而且還影響防霧膜的耐候性。通過這種方法塗布生產出來的防霧膜耐刮性能也很差。

技術實現要素：

本發明克服了現有技術的不足，提供一種親水性防霧膜及其製備方法，以期望可以獲得成本低、防霧性能優良且環保的防霧膜。

為解決上述的技術問題，本發明的一種實施方式採用以下技術方案：

一種親水性防霧膜，它從上至下依次包括以下幾層結構：

保護膜層、親水塗層、過渡層、PET基材層、壓敏膠層和離型層，相鄰層互相緊密附著；

所述保護膜層材料是PET保護膜；

所述親水塗層材料是利用室溫下黏度為4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯(具有四官能度的PEA)稀釋至500-1000mPa.s的混合物；

所述過渡層材料是環氧丙烯酸酯與多元醇按照體積比1:4-5在室溫下混合反應2-3小時後冷卻至室溫得到的材料；

所述PET基材層的表面粗糙度Ra≥0.05μm；

所述離型層材料是PET離型膜。

上述親水性防霧膜中所述保護膜層的厚度在20-40μm範圍內，所述親水塗層的厚度在15-20μm範圍內，所述過渡層厚度在10-15μm範圍內，所述壓敏膠層的厚度在3-5μm範圍內，所述離型層的厚度在15-20μm範圍內。

上述親水性防霧膜中所述多元醇是乙二醇與1,2-丙二醇按質量比1:1混合的混合物。

本發明還提供了上述親水性防霧膜的製備方法，它包括以下步驟：

(1)將PET基材通過電暈處理，讓PET基材的膜片表面粗糙度Ra≥0.05μm；

(2)將環氧丙烯酸酯與多元醇按照體積比1:4-5在常溫下混合反應2-3小時，得到多元醇改性的環氧丙烯酸酯，作為過渡層材料待用；

(3)利用室溫下黏度為4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀釋至500-1000mPa.s，作為親水塗層材料待用；

(4)將步驟(2)獲得的過渡層材料加入膠桶內，通過輥塗的方式塗布在步驟(1)處理過的PET基材上表面，並通過調整輥塗機的收料張力、送料張力、前壓輪的壓力、後壓輪的壓力以及塗布機速度控制過渡層的厚度在10-15μm範圍內；

(5)採用步驟(4)所述的方法，將步驟(3)獲得的親水塗層材料塗布在過渡層的上面，親水塗層的厚度在15-20μm範圍內；

(6)採用覆膜機在親水塗層的上面覆蓋一層PET保護膜，保護膜層的厚度在20-40μm範圍內，然後在PET基材的背面貼上厚度在3-5μm範圍內的壓敏膠，再在壓敏膠上貼一層厚度在15-20μm範圍內的PET離型膜，即獲得親水性防霧膜。

上述親水性防霧膜的製備方法中，所述電暈處理利用10000V/m2的高頻交流電壓產生的低溫等離子體實施。

根據本發明的一個實施例，上述親水性防霧膜的製備方法中，所述過渡層材料是環氧丙烯酸酯與多元醇按照體積比1:4.5在常溫下混合反應2小時得到的多元醇改性的環氧丙烯酸酯；所述親水塗層材料是用室溫下黏度為4.62mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為3000mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀釋至800-900mPa.s所得的材料。

下面對本發明的技術方案進行進一步的說明。

本發明由於採用了多層塗覆的工藝，通過首先塗覆一層多元醇改性的環氧丙烯酸酯作為一層過渡層，增加結構層(親水塗層)與PET基材的附著力，這種工藝與直接將結構層塗覆在PET基材上相對比具有明顯的增強附著力的效果，對產品的耐候性能以及使用壽命也有極大的提高；然後再在過渡層上塗上一層四官能度的聚酯丙烯酸酯結構層，以多官能度的聚酯丙烯酸酯為結構層樹脂是由於多官能度具有更多的羥基和羧基基團，這對結構層的親水性有極大的提高。通過這樣的多層錕塗塗覆，不僅能使產品的防霧性能顯著增加，還能夠使得產品的抗刮性提高。最終使得產品能具有低成本、使用壽命長以及優良的防霧性能的特點。

為了在塗布時能夠獲得均勻且較薄的塗層，需要先利用室溫下黏度為4.12-5.15mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為2800-3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀釋至500-1000mPa.s。丙烯酸羥乙酯作為稀釋劑，不影響具有四官能度的聚酯丙烯酸酯塗層的親水性。

將環氧丙烯酸酯與多元醇按照體積比1：4-5混合，其中的多元醇與環氧基縮合，餘下的環氧基再與丙烯酸酯化，形成多元醇改性的環氧丙烯酸酯。

與現有技術相比，本發明的有益效果之一是：本發明通過在親水塗層與PET基材之間增加過渡層提高了親水塗層在PET基材上的附著力，防霧膜產品的耐候性能與使用壽命得到極大地提高，親水塗層使得產品的親水性得到明顯改善，使得產品的防霧性能和抗刮性能更好，並且本發明所得產品成本低、環保。

附圖說明

圖1為本發明親水性防霧膜的結構示意圖；

其中，1-保護層，2-親水塗層，3-過渡層，4-PET基材層，5-壓敏膠層，6-離型層。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。

本發明的親水性防霧膜結構如圖1所示，包括六層，從上至下依次為保護層1、親水塗層2、過渡層3、PET基材層4、壓敏膠層5和離型層6，相鄰層互相緊密附著形成結構緊密的親水性防霧膜。

保護膜層材料是PET保護膜，離型層材料是PET離型膜，這兩種膜以及壓敏膠、PET基材都直接採用市售材料，PET基材的厚度根據需要進行選擇即可。

以下各實施例的多元醇是乙二醇與1,2-丙二醇按質量比1:1混合的混合物。

實施例1

首先，將購置的PET基材通過10000V/m2的高頻交流電壓產生的低溫等離子體做電暈處理，讓PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.05μm，有利於後續塗層能夠很好地附著於基材表面。

然後，將環氧丙烯酸酯與多元醇按照1:4.5的體積比在常溫下混合反應2小時，其中的多元醇與環氧基縮合，餘下的環氧基再與丙烯酸酯化，形成多元醇改性的環氧丙烯酸酯，合成好後作為過渡層材料待用。

接著，利用室溫下黏度為4.62mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為3000mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀釋至800mPa.s左右，作為親水塗層材料待用。

下一步，將上面獲得的過渡層材料加入膠桶內，通過輥塗的方式塗布在電暈處理過的PET基材上表面，並調整輥塗機的收料張力為160Kgf、送料張力為140Kgf、前壓和後壓輪的壓力均為1Kg以及塗布機速為5m/min，得到的過渡層的厚度為10-12μm。

接著，採用相同的塗布方法(輥塗機、塗布機的工藝參數適應性調整，下同)，將親水塗層材料塗布在過渡層上，控制親水塗層的厚度為15-17μm。

最後，採用覆膜機在親水性塗層的上面覆一層PET保護膜，保護膜層的厚度為30um，在PET基材的背面貼上一層壓敏膠，其厚度為3um，最後在壓敏膠上貼一層厚度為18um的PET離型膜，即獲得親水性防霧膜，其結構層(過渡層和親水塗層)總厚度為25-29μm。

實施例2

首先，將購置的PET基材通過10000V/m2的高頻交流電壓產生的低溫等離子體做電暈處理，讓PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.05μm，有利於後續塗層能夠很好地附著於基材表面。

然後，將環氧丙烯酸酯與多元醇按照1:4的體積比在常溫下混合反應2小時，其中的多元醇與環氧基縮合，餘下的環氧基再與丙烯酸酯化，形成多元醇改性的環氧丙烯酸酯，合成好後作為過渡層材料待用。

接著，利用室溫下黏度為4.12mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為2800mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀釋至600mPa.s左右，作為親水塗層材料待用。

下一步，將上面獲得的過渡層材料加入膠桶內，通過輥塗的方式塗布在電暈處理過的PET基材上表面，並調整輥塗機的收料張力為160Kgf、送料張力為140Kgf、前壓和後壓輪的壓力均為1Kg以及塗布機速為5m/min，得到的過渡層的厚度為12-14μm。

接著，採用相同的塗布方法，將親水塗層材料塗布在過渡層上，控制親水塗層的厚度為17-19μm。

最後，採用覆膜機在親水性塗層的上面覆一層PET保護膜，保護膜層的厚度為28um，在PET基材的背面貼上一層壓敏膠，其厚度為4um，最後在壓敏膠上貼一層厚度為15um的PET離型膜，即獲得親水性防霧膜，其結構層(過渡層和親水塗層)總厚度為29-33μm。

實施例3

首先，將購置的PET基材通過10000V/m2的高頻交流電壓產生的低溫等離子體做電暈處理，讓PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.06μm，有利於後續塗層能夠很好地附著於基材表面。

然後，將環氧丙烯酸酯與多元醇按照1:5的體積比在常溫下混合反應2小時，其中的多元醇與環氧基縮合，餘下的環氧基再與丙烯酸酯化，形成多元醇改性的環氧丙烯酸酯，合成好後作為過渡層材料待用。

接著，利用室溫下黏度為5.15mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為3200mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀釋至1000mPa.s左右，作為親水塗層材料待用。

下一步，將上面獲得的過渡層材料加入膠桶內，通過輥塗的方式塗布在電暈處理過的PET基材上表面，並調整輥塗機的收料張力為160Kgf、送料張力為140Kgf、前壓和後壓輪的壓力均為1Kg以及塗布機速為5m/min，得到的過渡層的厚度為13-15μm。

接著，採用相同的塗布方法，將親水塗層材料塗布在過渡層上，控制親水塗層的厚度為18-20μm。

最後，採用覆膜機在親水性塗層的上面覆一層PET保護膜，保護膜層的厚度為25um，在PET基材的背面貼上一層壓敏膠，其厚度為5um，最後在壓敏膠上貼一層厚度為20um的PET離型膜，即獲得親水性防霧膜，其結構層(過渡層和親水塗層)總厚度為31-35μm。

實施例4

首先，將購置的PET基材通過10000V/m2的高頻交流電壓產生的低溫等離子體做電暈處理，讓PET基材的膜片表面的粗糙度增加至粗糙度Ra＝0.05μm，有利於後續塗層能夠很好地附著於基材表面。

然後，將環氧丙烯酸酯與多元醇按照1:4.5的體積比在常溫下混合反應2小時，其中的多元醇與環氧基縮合，餘下的環氧基再與丙烯酸酯化，形成多元醇改性的環氧丙烯酸酯，合成好後作為過渡層材料待用。

接著，利用室溫下黏度為5mPa.s的丙烯酸羥乙酯將室溫下黏度為3000mPa.s且具有四官能度的聚酯丙烯酸酯稀釋至900mPa.s左右，作為親水塗層材料待用。

下一步，將上面獲得的過渡層材料加入膠桶內，通過輥塗的方式塗布在電暈處理過的PET基材上表面，並調整輥塗機的收料張力為160Kgf、送料張力為140Kgf、前壓和後壓輪的壓力均為1Kg以及塗布機速為5m/min，得到的過渡層的厚度為12-15μm。

接著，採用相同的塗布方法，將親水塗層材料塗布在過渡層上，控制親水塗層的厚度為17-20μm。

最後，採用覆膜機在親水性塗層的上面覆一層PET保護膜，保護膜層的厚度為29um，在PET基材的背面貼上一層壓敏膠，其厚度為4um，最後在壓敏膠上貼一層厚度為18um的PET離型膜，即獲得親水性防霧膜，其結構層(過渡層和親水塗層)總厚度為29-35μm。

對比實施例

不使用過渡層材料，親水塗層材料使用常規市售聚酯丙烯酸酯，其它與實施例3完全相同。

將上述各實施例獲得的親水性防霧膜和對比實施例獲得的防霧膜進行相關性能測試，測試結果如表1：

表1親水性防霧膜的性能測試結果

註：表1中的實施例1～4的「塗層厚度」是過渡層和親水塗層的總厚度，對比實施例的「塗層厚度」是聚酯丙烯酸酯層的厚度。

從上表可以看出，本發明各實施例所製備的親水性防霧膜相較於對比實施例更不易出現裂紋和劃傷，水滴接觸角低，僅達到3°，耐候性能好，可見光透過率高，紫外線和紅外線阻隔效果好，說明本發明製備的防霧膜透明度高，具有較好的防紫外線和隔熱效果。

實施例1～4具有過渡層，使親水塗層與PET基材附著更緊密，產品不會出現縮膠和裂紋，分別測試產品耐60℃500小時和耐-30℃500小時後產品的親水性能，水滴接觸角均無明顯變化，說明本產品耐候性能好且親水性可長期保持。

儘管這裡參照本發明的解釋性實施例對本發明進行了描述，但是，應該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將落在本申請公開的原則範圍和精神之內。更具體地說，在本申請公開的範圍內，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件和/或布局進行的變型和改進外，對於本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。