聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜具有優(yōu)異的透光性、耐熱性、韌性和絕緣性,已廣泛用于包裝、屏幕及光學(xué)級(jí)鏡面保護(hù)等。PET表面硬度低、不耐磨和刮擦等,使其應(yīng)用領(lǐng)域受限。在PET膜表面涂覆涂料提高其性能是行之有效的方法,而光固化涂料具有固化速度快、節(jié)能和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。本文采用有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化技術(shù),制備UV固化PET膜用增硬增韌透明涂層和抗污阻燃超疏水涂層,研究其構(gòu)效規(guī)律。采用無(wú)機(jī)納米粒子與UV固化體系復(fù)合制備PET膜用增硬增韌透明涂料,研究光固化樹(shù)脂及配比、無(wú)機(jī)納米粒子種類(lèi)與添加量對(duì)涂層硬度、附著力、柔韌性、抗沖擊性的影響,發(fā)現(xiàn)當(dāng)添加量低于0.5%時(shí),納米粒子可提高涂膜硬度,不會(huì)降低涂膜的透明度,其中以0.3%八乙烯基POSS為無(wú)機(jī)納米增硬材料最好,其制備的涂膜筆硬度為4 H,耐沖擊性為100 kg cm,附著力為0級(jí),柔韌性為2 mm,透光率≥90%;紅外光譜分析表明八乙烯基POSS中的C=C鍵參與了光固化反應(yīng),生成含有Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)聚合物。熱重和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析表明由0.3%OVPOSS改性的復(fù)合涂層具有良好的熱穩(wěn)定性,其5%重量損失溫度高達(dá)到335.2°C,其儲(chǔ)能模量(E')從167.7 MPa提高到258.9 Mpa。SEM和AFM圖表明OVPOSS顆粒均勻分散在涂層中,與有機(jī)組分具有良好的相容性。為改善PET膜易沾污、易燃、機(jī)械強(qiáng)度差等不足,制備KH-570改性納米SiO_2 A(簡(jiǎn)稱(chēng)KH-570/SiO_2 NPs A)和十七氟癸基三甲氧基硅烷(FAS-17)改性SiO_2納米粒子B(簡(jiǎn)稱(chēng)F17-SiO_2 NPs B),與UV組分共混,制備PET膜用超疏水涂層。利用接觸角測(cè)量?jī)x、掃描電鏡對(duì)涂層潤(rùn)濕性和表面形貌進(jìn)行了表征。研究各組分對(duì)涂層性能的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)UV組分為15%時(shí),隨F17-SiO_2 NPs B添加量增加,涂層對(duì)水的接觸角增大,當(dāng)其添加量大于45%時(shí),其接觸角超過(guò)160o,具有超疏水性能。隨UV組分添加量增大,其涂膜硬度、附著力、耐磨性及耐化學(xué)品性提高。但當(dāng)UV組分超過(guò)25%時(shí),大量納米顆粒被包埋在涂層內(nèi),較難得到超疏水涂層。當(dāng)w(KH-570/SiO_2 NPs A):w(F17-SiO_2 NPs B)(質(zhì)量分?jǐn)?shù))=1時(shí),UV組分添加量為15%時(shí),PET膜涂層的水接觸角為160.3°,滾動(dòng)角為2°,鉛筆硬度為2 H,附著力為1級(jí),磨耗量為0.052 mg·100r~(-1),阻燃等級(jí)為V-0級(jí)。SEM和AFM圖表明涂層表面含乳突狀納米顆粒和孔坑洞狀凹面的微納粗糙結(jié)構(gòu)。
【學(xué)位單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TQ637
【部分圖文】：

第二章 紫外光固化 PET 膜增硬增韌涂層的制備和 258.9 Mpa。Tg 和 E'的增加是由于 UV 有機(jī)聚合物中無(wú)機(jī)納米材料的分散或聚集，這限制了聚合物鏈的自由移動(dòng)[105, 106]。Film 5 的 Tg 和 E'是最高的，因?yàn)?OVPOSS 的存在增強(qiáng)了玻璃化轉(zhuǎn)變過(guò)程中的阻尼作用，產(chǎn)生較大的損耗模量，因此，復(fù)合涂層需要更多的能量來(lái)維持固化完成，這使復(fù)合膜難以從玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橄鹉z態(tài)，最終導(dǎo)致 Tg 增加[107]。2.6.7 涂層的表面形貌圖 2-5 是有機(jī)涂層與復(fù)合涂層的 SEM 圖像。

獲得有機(jī)和復(fù)合涂層的表面形貌，如圖2-6 所示。圖 2-6 涂層的 AFM 圖：(a) Film 1；(b) Film 2；(c) Film3；(d) Film 4；(e) Film 5Fig.2-6 AFM images of coatings: (a) Film 1; (b) Film 2; (c) Film3; (d) Film 4; (e) Film 5在表 2-11 中，Ra、RMS、Rz 和 Rz Count 分別表示平均表面粗糙度、均方根粗糙度、10 點(diǎn)平均粗糙度和計(jì)數(shù)點(diǎn)。從表 2-11 可以推斷，純 UV 有機(jī)涂層 Film1 的粗糙度最小，涂層表面最光滑，Ra = 0.843 nm，RMS = 1.148 nm；而添加納米 SiO2、JH-10、納米 Al2O3和 OVPOSS 增加了涂層的粗糙度。Film 5 的 Ra 達(dá)到 1.370 nm，但它不影響涂層表面的光滑度。

Film 1 0.843 1.148 2.55110Film 2 1.072 1.424 2.84310Film 3 2.279 2.606 3.84510Film 4 1.860 2.041 5.33610Film 5 1.370 3.877 3.80410.6.9 涂層的固化機(jī)理Film 5 的 PET 膜 UV 固化有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化涂層的固化機(jī)理如圖 2-7 所示。通過(guò) SEM 和 AFM 探索，得知圖中 OVPOSS 八個(gè)頂點(diǎn)的乙烯基作為光敏基團(tuán)，在引發(fā)劑作用下，產(chǎn)生自由基，將涂層中的 UV 有機(jī)組分與 OVPOSS 中的 Si-O-Si 無(wú)機(jī)分橋接，且其以一種有序方式排列在涂層中，使得雜化涂層中無(wú)機(jī)-有機(jī)組分相容性好，涂膜機(jī)械強(qiáng)度高。hnUV resins: EA & PUAUVmonomers:HDDA& PETA
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2882590