聚對苯二甲酸乙二醇酯(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、屏幕及光學級鏡面保護等。PET表面硬度低、不耐磨和刮擦等,使其應用領域受限。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。本文采用有機/無機雜化技術,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,研究其構效規(guī)律。采用無機納米粒子與UV固化體系復合制備PET膜用增硬增韌透明涂料,研究光固化樹脂及配比、無機納米粒子種類與添加量對涂層硬度、附著力、柔韌性、抗沖擊性的影響,發(fā)現(xiàn)當添加量低于0.5%時,納米粒子可提高涂膜硬度,不會降低涂膜的透明度,其中以0.3%八乙烯基POSS為無機納米增硬材料最好,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,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,生成含有Si-O-Si網(wǎng)絡結構聚合物。熱重和動態(tài)熱機械分析表明由0.3%OVPOSS改性的復合涂層具有良好的熱穩(wěn)定性,其5%重量損失溫度高達到335.2°C,其儲能模量(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,與有機組分具有良好的相容性。為改善PET膜易沾污、易燃、機械強度差等不足,制備KH-570改性納米SiO_2 A(簡稱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(簡稱F17-SiO_2 NPs B),與UV組分共混,制備PET膜用超疏水涂層。利用接觸角測量儀、掃描電鏡對涂層潤濕性和表面形貌進行了表征。研究各組分對涂層性能的影響規(guī)律,發(fā)現(xiàn)UV組分為15%時,隨F17-SiO_2 NPs B添加量增加,涂層對水的接觸角增大,當其添加量大于45%時,其接觸角超過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、耐磨性及耐化學品性提高。但當UV組分超過25%時,大量納米顆粒被包埋在涂層內(nèi),較難得到超疏水涂層。當w(KH-570/SiO_2 NPs A):w(F17-SiO_2 NPs B)(質量分數(shù))=1時,UV組分添加量為15%時,PET膜涂層的水接觸角為160.3°,滾動角為2°,鉛筆硬度為2 H,附著力為1級,磨耗量為0.052 mg·100r~(-1),阻燃等級為V-0級。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構。
【學位單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：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 有機聚合物中無機納米材料的分散或聚集，這限制了聚合物鏈的自由移動[105, 106]。Film 5 的 Tg 和 E'是最高的，因為 OVPOSS 的存在增強了玻璃化轉變過程中的阻尼作用，產(chǎn)生較大的損耗模量，因此，復合涂層需要更多的能量來維持固化完成，這使復合膜難以從玻璃態(tài)轉變?yōu)橄鹉z態(tài)，最終導致 Tg 增加[107]。2.6.7 涂層的表面形貌圖 2-5 是有機涂層與復合涂層的 SEM 圖像。

獲得有機和復合涂層的表面形貌，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 點平均粗糙度和計數(shù)點。從表 2-11 可以推斷，純 UV 有機涂層 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 涂層的固化機理Film 5 的 PET 膜 UV 固化有機/無機雜化涂層的固化機理如圖 2-7 所示。通過 SEM 和 AFM 探索，得知圖中 OVPOSS 八個頂點的乙烯基作為光敏基團，在引發(fā)劑作用下，產(chǎn)生自由基，將涂層中的 UV 有機組分與 OVPOSS 中的 Si-O-Si 無機分橋接，且其以一種有序方式排列在涂層中，使得雜化涂層中無機-有機組分相容性好，涂膜機械強度高。hnUV resins: EA & PUAUVmonomers:HDDA& PETA
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 王俏俏;李強;于景媛;;多孔Al_2O_3陶瓷/納米ZrO_2顆粒/環(huán)氧樹脂復合材料的制備及性能研究[J];遼寧工業(yè)大學學報(自然科學版);2015年02期

2 謝全煥;高宇;張大為;黃焰根;;籠型倍半硅氧烷(POSS)基多含氟支鏈共聚物的制備及其在棉織物上的應用[J];化工新型材料;2015年03期

3 劉云鴻;李光吉;陳超;彭新艷;王立瑩;陳志鋒;;超疏水PET織物的制備及其抗菌性能[J];化工學報;2014年04期

4 王穎;楊合;劉風國;薛向欣;;EA/POSS納米復合材料的相容性及熱穩(wěn)定性[J];東北大學學報(自然科學版);2013年01期

5 徐文華;張麗東;趙利;陳壽花;王麗;劉偉良;;耐久性超疏水表面研究進展[J];化工進展;2012年10期

6 歐樂軍;;紫外光固化涂料的應用概況[J];廣州化工;2011年16期

7 高鵬;薛向欣;;UV固化環(huán)氧丙烯酸酯-納米Al_2O_3顆粒復合涂層的性能[J];過程工程學報;2009年03期

8 付鍇;周集義;;紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯研究進展[J];化學推進劑與高分子材料;2009年02期

9 王云;張堯;;光引發(fā)劑及其在紫外光固化粘合劑中的應用研究進展[J];中國膠粘劑;2007年01期

10 曲愛蘭;文秀芳;皮丕輝;程江;楊卓如;;超疏水涂膜的研究進展[J];化學進展;2006年11期

相關博士學位論文 前2條

1 李昭青;TiO_2非晶納米顆粒的制備與表征[D];蘭州大學;2015年

2 吳月;通過Friedel-Crafts烷基化反應制備POSS基雜化材料及性能研究[D];山東大學;2014年

相關碩士學位論文 前2條

1 胡毅勍;透明聚甲基丙烯酸甲酯/二氧化鋯納米復合材料的制備與性能研究[D];復旦大學;2010年

2 刁兆銀;紫外光固化高性能樹脂體系的研究[D];蘇州大學;2010年

本文編號：2882590