光固化涂料在真空镀膜中的应用
* 来源: * 作者: * 发表时间: 2019-11-11 19:45:23 * 浏览: 4
摘要：以真空镀铝塑料和真空镀铬塑料的生产为例，介绍了光固化涂料在真空镀膜中的应用现状，并探讨了其发展趋势。关键词：光固化涂层，真空涂层，真空镀铝塑料，真空镀铬塑料简介真空涂层主要通过真空蒸发，溅射，离子镀等，在材料或产品的表面上进行金属，合金和复合镀，成型产品所需的涂层。真空镀膜技术始于1930年代，工业应用始于20世纪中叶。在1980年代大规模生产后，它广泛用于电子，航空航天，光学，磁性，建筑，机械，包装和装饰。应用，并发挥越来越重要的作用。单表面技术通常具有一定的局限性，对同一工件使用两个或多个表面处理工艺不仅可以显示各种表面技术的优势，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。它已经发展了数十年，特别是在塑料和金属基材上的保护性装饰涂层的制备中。生产规模。与湿镀相比，一些技术专家简单地将真空镀膜和有机镀膜的结合称为“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层来形成。固化有机聚合物涂料液体的方法多种多样，紫外线固化涂料（称为光固化涂料）正受到越来越多的关注。它的主要特点是：固化速度快，可以在通常的紫外线灯辐射下在几秒或几十秒内固化，对环境友好，光中的大部分或大部分成分都参与了交联聚合。膜，节能，紫外线固化能量约为溶剂型涂料的1/5，可涂各种基材，以避免对热敏基材（如塑料，纸张或其他电子元件）产生高温敏感性，可能的损坏，低成本，由于可节省大量能源，降低了涂料中的有效成分含量，简化了工艺并显着减少了工厂占地面积而降低了生产成本。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。在真空涂布前后，光固化涂料作为底涂层和面涂层起着非常重要的作用。本文重点研究和讨论用作底漆的光固化涂料的一些重要问题。 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在光能的照射下吸收光能，引起诸如交联和聚合的化学反应，从而促进液体涂料的固化。它主要由反应性低聚物，反应性稀释剂，光引发剂和添加剂组成。反应性低聚物的质量比通常为30％〜60％，反应性稀释剂的质量比为40％〜60％。用量为1％〜5％，各种添加剂为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，环氧丙烯酸酯和氨基甲酸酯丙烯酸酯。反应性低聚物是光固化性涂料的主要成分，具有光固化性基团，例如各种不饱和双键或环氧基，是感光性树脂。它决定了固化涂层的基本性能，官能团的类型影响涂层的固化速度。反应性稀释剂兼具固化交联和溶剂的双重功能，并且在结构上是具有光固化性基团的有机化合物。反应性稀释剂的类型很多，除了要考虑反应性和固化后涂层的性能外，还要特别考虑安全性（生理刺激性和毒性）。当前使用的大多数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的物质，引发低聚物和反应性稀释剂中不饱和基团的聚合。根据所产生的反应性中间体，光引发剂可分为两种类型，自由基光引发剂和阳离子光引发剂。根据反应的类型，前者分为自由基光引发剂，热解和氢提取两类，主要为安息香二甲基醚（DMPA），α，-羟基-2,2-二甲基苯乙酮（1173）。以及α，-羟基环己基苯基酮（184），α，-氨基烷基苯酮和酰基氧化膦等。后者主要包括芳族重氮盐，二芳基碘鎓盐，芳族铁盐等。添加各种添加剂以改善涂层的性能。例如，为了提高涂料的储存稳定性，可加入阻聚剂，以消除涂料在制备和使用过程中产生的气泡，并加入消泡剂，以改善涂料的流平性，为了减少涂膜对流平剂的收缩，为防止涂膜在各种加工过程中破裂，掉落等现象，添加了抗冲剂，以使涂料，颜料着色被添加。 1.2用于真空镀膜的光固化底漆大多数塑料通常在真空镀膜之前先涂底漆。原因是：（1）塑料成型后，表面不可避免地会产生一定的粗糙度，例如0.5mu。米的粗糙度。真空镀层非常薄，难以覆盖基材表面的不平整，采用底漆涂布技术，光固化涂层的厚度约为10〜20μm，涂层本身的粗糙度为小于0.1μm，因此可以大大改善涂层。灯光的亮度。 （2）塑料中含有水分，残留溶剂，单体，低聚物，增塑剂等。挥发性小分子在真空或加热环境下会逸出表面，严重影响真空涂层对基材的附着力。底漆技术的使用可以阻止这些小分子的逸出并改善真空涂层对基材的附着力。 （3）塑料基板和真空镀膜（通常是金属）的热膨胀系数相差很大。膜层在真空涂层的加热和冷却过程中容易破裂。薄膜越厚，破裂的可能性越大。作为过渡层，涂层可以减少内部应力的累积和裂缝的发生。目前，塑料真空镀膜与光固化有机涂料的结合一般采用真空镀铝和光固化有机涂料的结合，但其保护性能受到很大限制。真空镀铬是未来的发展方向之一。真空镀铬层比铝镀层具有更美丽的银白色金属光泽，并且在大气中具有很强的钝化性能，并且在碱，硝酸，硫化物，碳酸盐，有机酸和类似。硬度，良好的耐磨性和耐热性。然而，铬的熔点为1900℃，并且铬在1.397℃的蒸气压为1.33Pa。铬的蒸发温度高，并且难以通过真空蒸发进行镀铬。如果使用磁控溅射，由于铬的脆化，很难制成圆柱形靶。在普通的磁控溅射条件下，由于平面磁控溅射对目标框架材料的污染，导致镀铬层的颜色明显偏离。银白色。本文的作者通过阴极电弧离子镀和离子轰击的结合获得了与电镀铬相同的颜色。在此，所选的底涂层必须具有足够的耐热性和耐辐射性，与基材和真空涂层的粘合性良好，不能彼此发生化学反应，并且在真空中具有良好的流平性。在一定条件下，挥发性组分很少，无吸湿性，固化后表面高度光滑。在许多涂料中，聚丁二烯涂料基本可以满足上述条件，但是这种涂料是热固化涂料，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覆。为此，作者研究并选择了光固化脂环族环氧树脂涂料。脂环族环氧树脂是环氧树脂的分支。结构中的环氧基不是源自环氧丙烷，而是直接连接在脂环上，因此性能与双酚A型环氧树脂相比。它具有良好的热稳定性，耐候性，安全性，工艺性能和出色的绝缘性能。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尝试对其进行增韧和改性。据报道，在碘化物盐的引发下，ERL-4221与不同分子量的聚四氢呋喃（PTHF）进行阳离子聚合，得到一种在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族环氧树脂改性丙烯酸酯涂料作为耐热，耐辐射的底漆涂料，然后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。对面涂层的基本要求是：对真空涂层（通常是金属镀层）的附着力好，固化后涂层上没有明显的内应力，与底涂层的相容性良好，足够的硬度和耐刮擦性，耐磨性，高耐水性，耐腐蚀性，耐候性，耐化学性等，具有合适的粘度和良好的流平性。为了突出真空涂层的颜色，面涂层还应具有较高的可见光透射率和表面光泽度。迄今为止，对于用于真空镀铬的真空固化表面涂层，没有找到理想的品种。主要问题是与铬层的粘附性差，并且硬度，耐磨性，耐候性等不能满足产品的高要求。当前的研究方向是使用纳米粒子改性并选择合适的无机涂料来改善配方。 2真空镀膜的光固化镀膜设备真空镀膜的真空固化膜的镀膜工艺主要包括以下几部分：（1）涂料的存放和检查：涂料应存放在安全清洁的地方，并应小心使用。涂装前检查。涂层的表观粘度，流变性和稳定性。 （2）工件的预处理：要求塑料基板表面光滑且无明显的表面缺陷，然后进行预处理以去除基板表面的油渍，残留的脱模剂，静电和灰尘。 （3）涂层的涂装：根据工艺规范，选择涂刷，刮涂，辊涂，喷淋涂装，喷涂等。涂布液通常通过淋浴涂布和辊涂来施加。 （4）涂料的流平：涂布后必须有一定的流平时间，有时应加热到一定温度（如40〜60°C）以促进流平和溶剂挥发。 （5）涂层的光固化：光滑的工件进入光固化区，涂膜被某些辐射源发出的紫外线迅速固化。事先必须选择类型，数量，布置和与工件的距离。 （6）固化后的涂层延伸：延伸并静置一定时间后，将工件送入真空镀膜设备。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试点工厂的光固化涂料生产线示意图，该生产线适用于连续生产平板和单件产品。工件上底漆后，根据产品要求，采用真空沉积，磁控溅射，离子镀等方法进行真空镀膜，然后重新进入光固化生产线进行表面镀膜，或者保护真空镀膜层。d通过其他方法。光固化生产线由红外调平段，光固化段，延伸段，进出口段，空气净化和排气系统等组成。将工件涂膜光固化，然后进入真空镀膜区，在该区域中放置真空蒸发-磁控溅射复合镀膜机和磁控溅射-离子镀复合镀膜机。光固化区有9套紫外线灯（水银灯）：三组顶灯，前5.6 kW，顶5.6 kW，顶8.0 kW，左和右2个，左上方为5.6 kW，左下方为5.6 kW。右上方5.6kW，右下方5.6kW，2个底部灯，底部8.0kW，底部5.6kW。可以根据上，下，左，右，前后方向调节灯泡。整个布局由一个立方体照亮。生产过程中要根据工艺规范打开的灯的数量和面积。图1适于连续生产扁平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照片3应用示例产品名称：ABS塑料车轮罩。基本性能要求：（1）外观：表面光滑，无明显缺陷，颜色和亮度与镀铬一致；（2）铅笔硬度：ge，H，（3）划格法附着力：100/100，（4）CASS生命GE，72小时。数量：批量。根据上述要求，按以下顺序进行操作：（1）光固化涂料的检查：选择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。涂装前，请仔细检查涂料性能，即涂料是否均匀，是否含有不能完全溶解的高粘度团聚体，是否有杂质和不溶性颗粒，是否超过涂料的储存期，以及涂布液的粘度。 （2）工件的预处理：去除工件表面的油渍，残留的脱模剂，静电和灰尘。 （3）涂层的涂层：在喷涂台上喷涂完成。将光固化性脂环式环氧树脂改性丙烯酸酯涂料均匀地喷涂在工件表面，固化后的涂膜厚度为15-20μm。 （4）涂料流平：工件进入涂料生产线的流平阶段，进行红外加热，温度控制在55〜60℃范围内。 （5）涂膜的光固化：根据脂环式环氧树脂改性丙烯酸烯丙酯涂料的光固化能量要求，打开两盏灯（5.6 kW和8.0 kW），左右灯（6.6 kW） ）1个，1个底灯（8.0kW）。固化时间为45〜60s。 （6）光固化后延伸：工件通过延伸段进入真空镀膜室。 （7）真空镀钛底镀层：镀有中频磁控溅射镀膜装置。真空室中安装了一对双平面磁控钛靶，电源溅射电源规格为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。调节各种参数，并进行5分钟的溅射涂覆。 （8）真空镀铬：用阴极电弧离子镀装置镀。首先抽空至6倍10-3Pa，工件支架旋转，将Ar填充至1.5倍10-1Pa的真空。打开镀铬目标电源，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）真空镀钛氧化物表面涂层：该工艺与步骤（7）相同。 （10）检验包装。通过以上工艺的涂层，ABS塑料汽车轮毂罩具有以下优异的性能：表面颜色：与镀铬一致，横切镀膜附着力（百格）：100/100，铅笔硬度：1〜2H，CASS测试：Gt，96小时。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。在这研究表明，将光固化涂料与真空涂料结合使用可保持塑料的低密度和轻重量。它还具有金属铬的银白色，以及导电性，导热性，耐磨性，耐刮擦性等，并且具有优异的电阻。有腐蚀性。对于光滑的塑料板和简单的形状，可以使用此研究技术代替镀铬，以简化生产过程，显着减少水和电的消耗，节省铜和镍等金属资源并实现铬清洁。生产。 4结论（1）光固化有机涂层和真空涂层的结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漆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附着力，彼此之间没有化学反应，流平性好等。脂环式环氧树脂改性的丙烯酸酯涂料基本满足这些要求，从而为真空镀铬和需要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相结合，氧化钛膜的保护形成了一种新的镀铬技术，与传统的镀铬相比，明显优于真空镀铝。具有环保，节能，节水，节省材料，简化工艺，降低成本，提高性能的特点，值得推广。
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