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光固化涂料在真空镀膜中的应用

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-02-23 0:26:49 * 浏览: 1
摘要:以真空镀铝塑料和真空镀铬塑料的生产为例,讨论了光固化涂料在真空涂料中的应用现状和发展趋势。关键词:光固化涂料,真空涂料,真空镀铝塑料,真空镀铬塑料。简介真空镀膜主要通过真空蒸发,溅射,离子镀等方法应用于材料或产品的表面。产品所需的涂层。真空镀膜技术始于1930年代,工业应用开始出现在20世纪中叶,并在1980年代实现了大规模生产。此后,它被广​​泛应用于电子,航空,光学,磁性,建筑,机械,包装,装饰等领域,并发挥着越来越大的作用。单一的表面技术通常具有一定的局限性,对于同一工件使用两个或多个表面处理工艺不仅可以发挥各种表面技术的各自优点,而且还可以显示出组合使用的出色效果。 。真空镀膜和有机镀膜的复合技术是一种广泛使用的复合表面处理技术。它有几十年的发展历史。尤其是在制备塑料和金属基材上的装饰性装饰涂料领域,国内外已经形成了很多。生产规模。与湿镀相比,一些技术专家将“真空镀”和“有机镀膜”的复合称为“干镀”。实际上,真空涂覆是气相沉积方法,并且有机涂层通常通过固化涂覆的有机聚合物涂覆液来形成。有多种固化有机聚合物涂料液体的方法。其中,通过紫外线固化的涂料(简称光固化涂料)受到了人们的越来越多的关注。其主要特点是:固化速度快,在紫外线辐射下可在数秒或数十秒内完全固化,环保,大多数或大多数组分参与交联聚合并进入光膜层下方,节省能源,紫外光固化能量约为溶剂型涂料的1/5,可涂在各种基材上,以避免热固化过程中由于高温而对塑料,纸张或其他电子元件等热敏基材产生的影响),低成本,降低生产成本归因于诸如节省大量能源,涂料中有效成分含量高,简化程序以及显着减少工厂占地面积等因素。从以上分析可以看出,光固化涂料及其在真空涂料行业中的应用具有广阔的前景。光固化涂料在真空涂布之前和之后分别用作底漆和面漆,并起着非常重要的作用。本文重点研究和讨论光固化涂料作为底漆的一些重要问题。 1用于真空镀膜的光固化涂料1.1光固化涂料的组成光固化涂料吸收光辐射下的光能,引起诸如交联和聚合等化学反应,并促进液体涂料的固化。它主要由4部分组成:反应性低聚物,反应性稀释剂,光引发剂和添加剂。其质量比例一般为反应性低聚物的30%〜60%,反应性稀释剂的40%〜60%。剂1%〜5%,各种添加剂0.2%〜1%。常用的反应性低聚物是不饱和聚酯,聚酯丙烯酸酯,聚醚丙烯酸酯,环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯。反应性低聚物是光固化涂料的主要成分。它们在结构上具有光固化性基团,例如各种类型的不饱和双键或环氧基,并且是光敏树脂。它决定了固化后涂层的基本性能,官能团的类型影响涂层的固化速度。反应性稀释剂具有固化交联和溶剂的双重功能,并且是具有光固化基团的结构有机化合物。反应性稀释剂有很多类型。除了关注诸如反应性和固化后涂层性能等因素外,还必须特别考虑安全性(生理刺激性和毒性)。多数如果当前使用的反应性稀释剂是丙烯酸酯单体。光引发剂是一类易于吸收紫外线能量以生成自由基或阳离子,并引发低聚物和反应性稀释剂中不饱和基团聚合的物质。根据活性中间体的不同,光引发剂可分为两种:自由基光引发剂和阳离子光引发剂。根据反应类型的不同,前者分为两种类型的自由基光引发剂:裂解型和氢提取型,主要为安息香二甲基醚(DMPA),α,-羟基-2,2-二甲基苯乙酮(1173)和α, -羟基环己基苯基酮(184),α,-氨基烷基苯甲酮和酰基氧化膦。后者主要是芳族重氮盐,二芳基碘鎓盐,芳族铁鎓盐等。添加各种添加剂以改善涂层性能。例如:为了提高涂料的储存稳定性,可添加阻聚剂,消除涂料在制备和使用过程中产生的气泡,添加消泡剂,以改善涂料的流平性,减少涂料的收缩。涂膜,为防止涂膜在各种机械加工过程中碎裂,掉落和其他缺陷,添加了抗冲击剂,为了使涂层着色,添加了颜料。 1.2真空涂层的光固化底涂层多数塑料通常在真空涂层之前先涂底涂层。原因是:(1)塑料成型后,表面不可避免地具有一定的粗糙度,例如0.5μm的粗糙度。真空涂层非常薄,并且难以覆盖基板表面上的不平整。使用底漆技术,光固化涂层的厚度约为10〜20μm,并且涂层本身的粗糙度小于0.1μm,因此可以大大改善涂层。亮度。 (2)塑料中含有水分,残留溶剂,单体,低聚物,增塑剂等。在真空或温暖的环境中,挥发性小分子会从表面逸出,严重影响真空涂层对基材的附着力,其用途底漆技术的应用可以防止这些小分子逸出并提高真空镀膜对基材的附着力。 (3)塑料基板和真空涂层(通常是金属)的热膨胀系数非常不同。在真空涂层的加热和冷却过程中,薄膜易于破裂。薄膜越厚,破裂的可能性越大。因此,宜选择作为过渡层的涂层,以减少内部应力的积累和裂纹的发生。目前,塑料的真空涂层和光固化有机涂层的复合材料一般采用真空镀铝和光固化有机涂层的组合,但是在保护等性能上受到很大限制。真空镀铬是未来的发展方向之一。真空镀铬具有比铝镀层更美丽的银白色金属光泽,在大气中具有很强的钝化性能,在碱,硝酸,硫化物,碳酸盐,有机酸等腐蚀性介质中稳定。硬度,良好的耐磨性和耐热性。但是,铬的熔点为1900℃,在1397℃下的蒸气压为1.33Pa。铬的蒸发温度高,难以进行真空镀铬。如果使用磁控溅射方法,则由于铬的脆性而难以制造圆筒形靶。在正常的磁控管溅射条件下,平面磁控管溅射由于目标框架材料等银白色的污染而明显偏离目标框架材料。通过实验研究,本文的作者采用了阴极电弧离子镀和离子轰击相结合的方法,以获得与电镀铬一致的颜色。在此,所选择的底涂层必须具有足够的耐热性和耐辐射性,与基材和真空涂层之间具有良好的结合力,不能彼此相互作用,并且必须具有良好的流平性。在这种情况下,挥发性成分很少,吸收水分,固化后表面非常光滑。在许多涂料中,聚丁二烯涂料基本可以满足上述条件,但是该涂料是热固化涂料,并且具有较高的固化温度和较长的固化时间,不能用于塑料的真空涂布。为此,本文的作者研究并选择了光固化脂环式环氧树脂涂料。脂环族环氧树脂是环氧树脂的分支。结构中的环氧基并非衍生自环氧丙烷,而是直接与脂环族环相连。因此,将其性能与双酚A环氧树脂的性能进行比较。 ,具有良好的热稳定性,耐候性,安全性,工艺性能和优异的绝缘性能。然而,脂环族环氧树脂具有与普通环氧树脂相同的缺点,因此在实际应用中应对其进行增韧和改性。据报道,在碘盐的引发下,将ERL-4221与相对分子量不同的聚四氢呋喃(PTHF)进行阳离子聚合,得到分子链上具有软链段结构的聚合物,为脂环式环氧。树脂的增韧开辟了新的途径。我们选择光固化脂环式环氧树脂改性丙烯酸酯涂料作为耐热耐辐射底漆,然后依次进行阴极电弧离子镀铬和离子轰击镀铬,取得了良好的效果。 1.3用于真空涂层的光固化面漆真空涂层后,通常应涂面漆以保护真空涂层。面漆的基本要求是:对真空涂层(通常是金属涂层)具有良好的附着力,固化后不会产生较大的内应力,与底涂层具有一定的相容性,足够的硬度和电阻,耐刮擦性,耐磨性,高耐水性,耐腐蚀性,耐候性耐性,耐化学药品性和其他性能,合适的粘度和良好的流平性。当需要突出真空涂层的颜色时,面漆还应具有较高的可见光透射率和表面光泽度。至于用于真空镀铬的光固化表面涂层,到目前为止还没有找到理想的品种。主要问题是:对铬镀层的附着力差,硬度,耐磨性和耐候性不能满足产品的高要求。当前的研究方向是改进配方,使用纳米颗粒改性并选择合适的无机涂料。 2真空镀膜的光固化镀膜设备真空镀膜的光固化镀膜的涂层工艺主要包括以下几个部分:(1)涂层的存放和检查:涂层应存放在安全清洁的地方,涂装前应仔细检查涂料的表观粘度,流变性和稳定性。 (2)工件的预处理:要求塑料基材表面光滑且无明显表面缺陷,然后进行预处理以去除油渍,残留的脱模剂,静电和灰尘。 3(3)涂装:根据工艺要求选择刷子,刮擦,辊涂,喷涂,喷涂等方法。涂布液通常通过喷涂和辊涂来施加。 (4)涂料的流平:涂布后必须有一定的流平时间,有时需要加热到一定温度(如40〜60℃)以促进流平和溶剂挥发。 5(5)涂层的光固化:整平的工件进入光固化区,涂膜被某些辐射光源发出的紫外线迅速固化。预先选择类型,数量,布置和与光源工件的距离。 (6)涂层固化后的延伸:延伸并静置一定时间后,工件将进入真空镀膜设备。光固化设备根据生产要求设计制造。图1是湖州金泰科技有限公司研发中心的中试工厂的光固化涂料生产线的示意图,该产品适用于连续生产平板和单个产品。工件底涂后,采用真空蒸发,磁控溅射,离子镀等方法进行。根据产品要求进行真空镀膜,然后重新进入光固化生产线进行表面镀膜,或通过其他方法对真空镀膜进行保护。光光固化生产线由红外找平段,光固化组成区段,延伸区段,入口和出口区段,空气净化排气系统等。工件涂层经光固化后,进入真空涂层区域,并放置真空蒸发-磁控溅射复合涂层机和磁控溅射-离子镀复合涂层机。固化区共配备9套紫外线照射灯(水银灯):3个头灯,分别为屋顶顶部5.6kW,屋顶顶部5.6kW和顶部8.0kW。屋顶,左右2个,左侧5.6kW,底部5.6kW,右上方为5.6kW,右下方为5.6kW,底部有2个照明灯,分别位于底部和底部前方8.0kW后方5.6kW。可以根据上,下,左,右,前和后的方向调节灯管。整个布局由立方体照亮。灯的数量和面积是根据生产过程中的工艺规格选择的。图1适用于连续生产平板和单件产品的光固化生产线的示意图。单击此处查看所有新闻图片。 3应用示例。产品名称:ABS塑料汽车轮毂盖。基本性能要求:(1)外观:表面光滑,无明显缺陷,颜色和亮度与电镀铬一致;(2)铅笔硬度:ge,H,(3)网格附着力:100/100,(4)CASS寿命ge,72小时。数量:批量。根据以上要求,按以下顺序进行操作:(1)光固化涂料的检查:使用光固化脂环式环氧树脂改性丙烯酸酯涂料作为工件的底漆。涂布前,请仔细检查涂布液的性能,即主体是否均匀,是否含有尚未完全溶解的高粘度附聚物,是否有杂质和不溶性颗粒,是否超过了储存期限。涂层以及涂料溶液的粘度。 (2)工件的预处理:去除工件表面的油污,残留的脱模剂,静电和灰尘。 (3)涂装:喷涂台采用喷涂方式。将光固化的脂环式环氧树脂改性丙烯酸酯涂料均匀喷涂在工件表面,固化后的涂膜厚度为15〜20μm。 (4)涂膜流平:工件进入涂膜生产线的流平阶段,进行红外加热,温度控制在55〜60℃范围内。(5)涂膜光固化:根据光线脂环族环氧树脂改性丙烯酸树脂的固化能量要求,分别打开两个灯(5.6kW和8.0kW),左右两个灯(6.6kW)分别为1个,背光为1个(8.0kW)。固化时间为45〜60s。 (6)光固化后的延伸:工件通过延伸部分进入真空镀膜室。 (7)氧化钛基体涂层的真空镀覆:用MF磁控溅射镀膜设备进行镀覆。在真空室中安装了一对双平面磁控钛靶。溅射电源的电源为30kVA和40kHz。首先抽空至10-3Pa的6倍,工件支架旋转,然后充入一定比例的Ar和O2。调整各种参数并进行5分钟的溅射镀膜。 8(8)真空镀铬:用阴极电弧离子镀设备进行镀。首先抽真空至6倍10-3Pa,工件支架旋转,将Ar充至1.5倍10-1Pa的真空度。打开铬靶的电源,调整各种参数,并进行3分钟的离子喷涂。然后关闭Ar源,并在高真空下对离子轰击1.5分钟。 (9)氧化钛表面涂层的真空电镀:工艺与步骤(7)相同。 (10)检验包装。经过上述工艺的涂层后,ABS塑料汽车轮毂具有以下优异的性能:表面颜色:与电镀铬一致,网格涂层的附着力(100网格):100/100,铅笔硬化ss:1〜2H,gt,96h。可以看出,该研究产品的性能明显优于真空镀铝产品,也优于电镀铬产品。在这项研究中,将光固化涂料与真空涂料结合使用,既可以保持小塑料密度和重量轻的特性,又可以保持金属铬的银白色,以及导电性,导热性,耐磨性以及耐刮擦性。有腐蚀性。对于表面光滑的塑料板和形状不复杂的产品,可以使用此研究技术代替镀铬,从而简化了生产过程,显着减少了水和电的消耗,可以节省铜和镍等金属资源并获得清洁的铬结4结论(1)光固化有机涂料和真空涂料的复合​​是一种广泛使用的复合表面处理技术。 (2)真空镀铬对光固化底涂层提出了更高的要求:足够的耐热性和耐辐射性,与基材和真空涂层的良好粘结性,彼此之间不发生反应,流平性好等。脂环族环氧改性丙烯酸酯涂料基本满足这些要求,从而为真空镀铬和要求离子镀和磁控溅射的真空镀膜创造了基本条件。 (3)光固化有机涂层与真空镀铬的结合,结合氧化钛膜的保护,形成了一种新的镀铬技术,其性能明显优于真空镀铝。具有环保,节能,节水,节省材料,工艺简化,降低成本,性能更好的特点,值得大力推广。