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耐擦刮无胶消光膜制备方法、高表面张力与收解卷顺畅性的平衡(二)
来源:广东德冠包装材料有限公司 浏览 25 次 发布时间:2025-09-05
控制所述马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的重均分子量为12~15万,所述马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的表面张力为42~45mN/m,更利于所述马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的有效分散并实现优异耐擦刮性能与高表面张力的平衡,使薄膜消光层具有良好的耐擦刮性能,同时又具有良好的印刷适性。
随着重均分子量的增加,一方面,马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的弹性恢复能力增强,这有利于耐擦刮性能的提高,且高分子量马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮在基体中的迁移性会降低,因为分子链更长,缠结更多,扩散速率减慢,有助于保持极性基团在表面的稳定存在,不会因流动性过高而导致表面性能不稳定,更有利于保证消光层的表面张力,同时在收解卷的过程中马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮不会迁移至热复合层而对薄膜与印刷件之间的复合牢度产生不良影响;另一方面,相对高分子量硅酮具有更多的分子链缠结和更高的熔体粘度,在相对高温加工或使用过程中更能保持结构完整性,能够适用于本发明的共挤出双向拉伸制备工艺。若马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮分子量过低,硅酮分子容易向表面迁移并可能进一步在收解卷的过程中迁移至热复合层,影响消光层的表面张力稳定性和热复合层与印刷件之间的复合牢度;若马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮分子量过高,则会导致马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的折光指数会变大,不利于保持消光膜应用所要求的透明性,且可能存在分散不均的问题。本发明控制所述马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的表面张力为42~45mN/m,有利于使消光层的印后加工适用性提升与卷状薄膜的收解卷顺畅性之间达到平衡,若所述硅酮的表面张力过低,不利于提升消光层的表面张力从而无法提高印刷适性,若所述硅酮的表面张力过高,则薄膜消光层表面张力过高,导致消光层表面容易与其接触的纵向拉伸金属辊之间出现粘辊现象,且对薄膜自身的收解卷顺畅性不利。
为了进一步保证消光层的印后加工适用性,同时兼顾到薄膜自身的收解卷顺畅性,还在消光层中加入了2000~4000ppm球体聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),一方面,PMMA属于极性酯类聚合物,本身具有较高的表面张力,有利于进一步保证消光层的印后加工适用性,另一方面,极性酯基有利于与马来酸酐改性烷基聚硅酮形成较强的极性相互作用力,结合PMMA是以微球的形式存在,具有一定的抗粘性,收卷过程中有效抑制了因马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮中的极性基团与热复合层中具有一定粘性的乙烯~醋酸乙烯酯之间的作用力,有利于保证薄膜自身的收解卷顺畅。另外PMMA与聚丙烯的折光指数相近,不会对薄膜的透光率产生不利影响。若PMMA加入量过少,无法有效保证薄膜收解卷顺畅性,若PMMA加入量过多,容易造成在消光层中分散不均匀,对薄膜外观产生不利影响。发明人经过试验发现,所述消光层中选用的球体聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的粒径D50为4.0~5.0μm,有利于使PMMA的粒径D50与消光层表面粗糙度(Rz,为轮廓最大高度,通过极端波峰和波谷之差得到)之差保持在一定范围,有利于收卷后的所述薄膜的高极性的消光层表面与高极性的热复合层表面之间有适当的间隙以保证收解卷顺畅性,使所述薄膜的生产顺畅性与消光层的印后加工适用性提升之间获得合适的平衡,同时又不会对所述薄膜的消光效果产生明显负面影响,保证外观质量。优选地,PMMA的粒径D50与消光层表面粗糙度(Rz)之差为0.5~1μm。
从实施例1~实施例5的数据可知,本发明的耐擦刮无胶消光膜在常温和低温环境下均具有良好的耐擦刮性能,实现了消光层表面在耐擦刮性、高表面张力(与印刷适性正相关)与收解卷顺畅性的平衡。其中实施例4中球体抗粘连剂为球体聚硅氧烷,虽然制得的薄膜的透光率相比实施例2有所下降,但是薄膜的分切解卷噪声降低明显,总体性能是符合本申请要达到的目标的。实施例5中,在热复合层中加入了适宜熔融指数的高密度聚乙烯,其制备的耐擦刮无胶消光膜表现出更低的分切解卷噪声,解卷顺畅性更好,且未对薄膜的透光率和热复合层与印刷件之间的剥离强度产生不良影响。
对比例1用直链烷基硅酮替代马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮,虽然耐擦刮性能较好,但是其消光层表面张力过低,无法满足在消光层表面印刷的应用需求,且由于其迁移性,也不利于覆膜数码印刷件剥离强度;对比例2用氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮替代马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮,虽然耐擦刮性能较好,但是其消光层表面张力仍然偏低,仍无法满足在消光层表面印刷的应用需求;对比例3中,马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的加入量过低,不利于消光层表面的耐擦刮性能,而且消光层表面张力也无法得到有效提升,不利于薄膜的印后加工适用性;对比例4中马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的加入量过高,虽然消光层表面的耐擦刮性能和表面张力提升明显,但是分切解卷噪声过高,且收解卷不够顺畅,而且生产过程中消光层表面存在粘辊的现象;对比例5中,马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的分子量过低,导致其迁移性过高,影响消光层的表面张力和热复合层与印刷件之间的复合牢度;对比例6中,马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮的分子量过高,不利于消光层表面的耐擦刮性能,薄膜整体透光率下降,影响薄膜自身的外观质量和应用时所需的透明性。
对比例7中,消光层中PMMA粒径D50过小,与消光层粗糙度之间的差值为0,导致在收卷后的薄膜中消光层与热复合层之间的间隙过小,无法有效抑制马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮中的极性基团与热复合层中具有一定粘性的乙烯-醋酸乙烯酯之间的作用力,不利于薄膜的解卷顺畅性;对比例8中,消光层中PMMA粒径D50过大,与消光层粗糙度之间的差值过大,虽然在收卷后的薄膜中消光层与热复合层之间的间隙足以保证解卷的顺畅性,但此时由于PMMA粒径过大,一是易造成在消光层中的分散不均,影响薄膜自身的外观质量(出现“亮点”、“白点”外观瑕疵),二是过大的PMMA颗粒随边料循环进入芯层,因双向拉伸过程中与芯层的聚丙烯分相应力不均而导致破膜;对比例9中,马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮中直链烷基过短,导致消光层表面的耐擦刮性能下降,且导致马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮在消光层的分散性较差,不利于薄膜的外观质量和表面张力分布的均匀性;对比例10,马来酸酐改性氮杂环丙烷为端基的直链烷基硅酮中直链烷基过长,导致其流动性与消光层其他组分差异过大,双向拉伸过程中出现破膜现象。