OP保護劑的種類及性能
1.氨基樹脂自固化型OP保護劑(簡稱“101OP”)
101OP以甲醚化氨基樹脂為原料,通過甲醚化氨基樹脂自身的交聯反應,可形成壹層致密的塗層,耐熱性達230℃。同時,101OP塗層具有良好的印刷適性和耐溶劑性,但印刷需要采用耐熱性更高的油墨。然而,由於受到甲醚化氨基樹脂自身交聯程度的影響,101OP塗層的耐熱性無法再提高,加上其易氧化物含量嚴重超標,大大限制了101OP在PTP鋁箔中的推廣和使用。
2.氨基樹脂和丙烯酸樹脂交聯的OP保護劑(簡稱“102OP”)
102OP通過丁醚化氨基樹脂和羥基丙烯酸樹脂的交聯反應,可形成壹層致密的塗層,耐熱性達270℃。由於丁醚化氨基樹脂與羥基丙烯酸樹脂的交聯程度較高,可使102OP塗層表面豐滿、光亮、高溫固化不變形,對印刷層有較好的保護作用,且耐摩擦性和耐溶劑性良好,更重要的是其易氧化物含量易控制,因此廣受業界推崇。但是102OP塗層的表面張力很小,不宜在其表面進行塗布或印刷。
3.氨基樹脂和聚酯樹脂交聯的OP保護劑(簡稱“103OP”)
103OP通過甲醚化氨基樹脂和聚酯樹脂的交聯反應,可形成壹層致密的塗層,耐熱性達220℃以上。103OP塗層的耐摩擦性、耐溶劑性和印刷適性良好,且所用樹脂均易取得FDA認證。但由於103OP塗層的耐熱性不能再提高,且成本較高,目前在市場中的應用情況並不樂觀。
4.雙組分聚氨酯交聯的OP保護劑(簡稱“104OP”)
104OP通過雙組分聚氨酯樹脂的交聯反應,可形成壹層致密的塗層,耐熱性達200℃以上。104OP塗層具有很好的印刷適性,且其易氧化物含量極低。但是104OP塗層的耐熱性差,雙組分聚氨酯溶劑需要即用即配,塗布後還需高溫固化48小時,這些都是阻礙其廣泛應用的主要因素。
在同等實驗條件下( 180℃,7秒),使用同壹種催化劑(乙酯∶丁酮= 1∶1,固含量為20%)對各類型OP保護塗層的性能進行比較,結果如表1所示。
OP保護劑的反應機理及影響因素
鑒於102OP目前在PTP鋁箔中的應用最為廣泛,下面,筆者就以102OP為例,探討OP保護劑的反應機理和影響因素。
1.反應機理
在高溫環境中,102OP在催化劑的作用下,可在10秒內形成壹層致密的塗層,同時各基團間的反應也較為充分,易氧化物含量易控制,但耐溶劑性弱於101OP塗層。
在102OP的交聯反應中,既包括丁醚化氨基樹脂和羥基丙烯酸樹脂之間的交聯反應,也包括丁醚化氨基樹脂自身的交聯反應,具體反應過程如下。
化劑可以有效控制氨基樹脂的逆解,促進交聯反應,並降低固化溫度。而要想實現快速固化,就必須加入加速催化劑。
(1)酸性催化劑
①羥基丙烯酸樹脂中的-COOH具有酸性催化劑的作用,其可促進樹脂之間的交聯反應,但固化時間較長,不能充分滿足塗布要求。此外,為了有效控制氨基樹脂的逆解反應,還須加入輔助酸作為催化劑。
②乙酸類低分子有機酸可與樹脂更好地混溶,但催化速度較慢,且氣味較大。
③磷酸壹般用作輔助催化劑,其不僅可以大大縮短固化時間,還能促進102OP保護劑固化後成膜。
值得註意的是,壹定要嚴格控制酸性催化劑的添加量,壹方面是因為其具有腐蝕性,另壹方面是因為過量的酸性催化劑易使樹脂呈現白色絮凝狀,導致塗層發白,影響外觀質量。
(2)加速催化劑
根據PTP鋁箔生產工藝的要求,102OP保護劑在線塗布時間為7~8秒,102OP保護劑要在如此短暫的時間內完全固化,這也對加速催化劑提出了更高的要求。通過試驗發現,苯磺酸的催化效果較好,使用C-16、C-56和C-96三種類型的苯磺酸作為加速催化劑,可使102OP保護劑在8秒內完全固化(如表2)。不過,過量的快速催化劑容易引起102OP保
在對PTP鋁箔進行102OP保護劑在線塗布的過程中,即使采用了高效的加速催化劑,也要嚴格控制固化條件,即固化溫度和固化速度。過低的固化溫度或過快的固化速度都會嚴重影響102OP保護劑的交聯程度,導致塗層的耐熱性和耐摩擦性下降。例如,采用C-16苯磺酸作為加速催化劑,固化溫度低於160℃時,即使將固化時間延長3倍,也達不到耐熱性指標。
還需說明的壹點是,塗布時的環境濕度壹般不能高於70%,否則102OP保護劑的附著力就會下降。