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打印涂层是一种喷涂在各种打印材质表面,形成一层薄而致密的保护膜涂层,提供高品质、透明、具有光泽的表面,可通过平板打印机或喷涂打印机打印各种图像。打印涂层可用于金属、玻璃、水晶、瓷器、大理石、塑料、光盘、有机玻璃、木板、皮革、纸张,胶片、丙烯酸等材料表面,获得的材质适用于制作精美相片,或其他装饰品,起到美化、装饰、经久耐用的效果。当前用于打印涂层的胶粘剂主要有聚丙烯酸类,而其软化点低,胶膜脆,无法良好满足打印涂层使用需求;聚氨酯具有成膜性能好,遮盖力强,粘结牢固,涂层光亮、平滑,产品手感丰满、舒适等特点,具有其他涂层所没有的耐曲折、易于清洁保养的优势。因而本研究从聚氨酯的结构设计入手,探讨了影响打印涂层用聚氨酯胶粘剂强度、耐水性、抗粘连性的因素,合成了一种高性能的聚氨酯打印涂层胶粘剂。

1实验

1·1主要原料及规格

聚氧化丙烯二醇PPG(Mn=2000):工业级,南京钟山化工有限公司;聚酯PNA、PBA(Mn=2000):工业级,山东宇田;1,4-丁二醇(BDO):工业级,日本三菱化学株式会社;新戊二醇(NPG)、异佛尔酮二胺(IPDA)、甲苯二异氰酸酯(TDI):工业级,巴斯夫;异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI):工业级,德国拜耳;二苯基-甲烷-4,4-二异氰酸酯(MDI):工业级,烟台万华聚氨酯股份有限公司;乙酸乙酯、异丙醇:工业级,国产。

1·2实验仪器

EMT2202A拉力仪:深圳新三思材料检测有限公司;LX-A邵尔A型硬度计:青岛佳熹仪器有限公司;JC-101型电热鼓风干燥箱:上海成顺仪器仪表公司;Avatar360傅里叶红外光谱仪:美国尼高力仪器公司。

1·3聚氨酯涂层胶粘剂的合成

在装有电动搅拌装置、温度计的四口烧瓶中加入准确计量的低聚物多元醇加热至100~105℃,在压力0·65~0·7kPa下真空脱水1h,降温至60~70℃时,加入二异氰酸酯和催化剂,混合均匀后升温反应1h,加入BDO、NPG或两者混合物,反应1~2h,待异氰酸含量在理论值附近时(二正丁胺化学滴定法),加入IPDA和二丁胺的乙酸乙酯和异丙醇溶液,反应1~2h得到固含量45%的聚氨酯胶粘剂。

1·4性能测试

1·4·1胶膜的制备

将胶粘剂浇在聚四氟乙烯板上,自然干燥2d,在60~70℃的烘箱中干燥2d,即得聚氨酯胶膜。

1·4·2胶膜力学性能的测试

将胶膜制成长为30mm,宽为2mm哑铃状,用万用拉力仪测试,拉伸速度为100mm/min。

1·4·3硬度的测试

根据GB/T531—1991进行硬度的测试。

1·4·4胶膜的耐水解性能测试

将胶膜剪成2cm×2cm小方块,称质量(m0),在水中浸泡24h,取出吸干表面上的水分,称质量(m1)。计算胶膜的吸水率,如式(1)所示。

吸水率(%)=(m1-m0)/m0×100%式(1)

1·4·5胶膜抗粘连性测试

参照GB/T13217·8—1991对涂层胶粘剂抗粘连性进行测试。

2结果与讨论

2·1产品红外表征

用红外光谱仪对合成的打印涂层用聚氨酯胶粘剂胶膜结构进行表征,如图1所示。


由表1可知,PPG聚氨酯胶粘剂的拉伸强度和吸水率小于PNA、PBA;PPG和PNA的混合物的拉伸强度和断裂伸长率比单一低聚物多元醇明显提高,吸水率显著降低。这可能是由于酯键分子间力较强,内聚能高,醚键极性较低,耐水解,且易于旋转,链的柔顺性好,分子内同时存在醚键(C—O—C)和酯键(—CO),在二者协同作用下,使胶粘剂涂层具有较好的力学性能和耐水解性。

2·3二异氰酸酯对涂层性能的影响