用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂涂布液及其制备方法 技术领域 本发明涉及一种用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂涂布液及其制备方法, 以及由 所述丙烯酸树脂涂布液制备的用于电化铝的着色层以及包含该着色层的电化铝。
背景技术 电化铝是一种烫印复合材料, 包括基膜层、 脱离层、 着色层、 镀铝层和胶粘层。 其制 备方法包括在基膜层上涂布脱离层和着色层, 经真空镀铝得到镀铝层, 然后再涂布胶粘层。 其中着色层具有保护镀铝层、 赋予色彩及提高电化铝的耐久性和耐候性的作用。
目前, 因电化铝的特殊性, 其相关报道少。 尤其是与电化铝用着色层有关的报道更 少。而且在电化铝产品中, 着色层的附着力、 分切性和松紧度在技术上通常是相互矛盾的, 难以使这三个技术参数保持在合理的范围。
发明内容 为了克服上述问题, 弥补现有技术上的空白, 本发明的目的是提供一种用于电化 铝的着色层的丙烯酸树脂涂布液及其制备方法。
本发明的目的还在于提供一种由所述丙烯酸树脂涂布液制备的用于电化铝的着 色层以及包含该着色层的电化铝。
本发明的丙烯酸树脂涂布液可以由包括以下步骤的方法制备 :
1) 溶剂添加步骤, 其中将所述溶剂加入到反应釜中, 并加热到 100 ~ 150℃ ;
2) 第一原料添加步骤, 其中将第一部分引发剂、 第一部分乙烯基单体组合物、 第一 部分丙烯酸酯单体组合物和第一部分 ( 甲基 ) 丙烯酸功能单体组合物与所述溶剂的混合物 滴加到所述反应釜中, 并将外部加热温度控制为 120 ~ 130℃ ;
3) 第一保温反应步骤, 其中使反应在 110 ~ 130℃进行 ;
4) 第二原料添加步骤, 其中将引发剂、 第二部分乙烯基单体组合物、 第二部分丙烯 酸酯单体组合物和第二部分 ( 甲基 ) 丙烯酸功能单体组合物与所述溶剂的混合物滴加到所 述反应釜中, 并将外部加热温度控制为 110 ~ 120℃ ;
5) 第二保温反应步骤, 其中使反应在 110 ~ 130℃进行,
其中所述 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体组合物的总量为 10 ~ 80 重量份、 优选 30 ~ 60 重 量份, 所述 ( 甲基 ) 丙烯酸功能单体组合物的总量为 1 ~ 50 重量份、 优选 5 ~ 20 重量份, 所述乙烯基单体组合物的总量为 1 ~ 50 重量份、 优选 10 ~ 30 重量份。
( 甲基 ) 丙烯酸酯单体组合物的总量、 ( 甲基 ) 丙烯酸功能单体组合物的总量、 乙 烯基单体组合物的总量之间的比例可以根据需要适当地确定, 只要能够实现本发明的技术 效果, 则不作特别限定。优选 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体组合物的总量∶ ( 甲基 ) 丙烯酸功能 单体组合物的总量∶乙烯基单体组合物的总量的比例为 3 ~ 10 ∶ 1 ∶ 1 ~ 6。
在上述方法中, 第一原料与第二原料及第一部分引发剂与第二部分引发剂的重量 比可以根据需要适当选择, 不作特别限定。优选所述第一部分丙烯酸酯单体组合物与所述
第二部分丙烯酸酯单体组合物的重量比为 1 ∶ 3 ~ 3 ∶ 1, 优选为 2 ∶ 1 ~ 1 ∶ 2, 更优选为 1 ∶ 1, 并且所述第一部分 ( 甲基 ) 丙烯酸功能单体组合物与所述第二部分 ( 甲基 ) 丙烯酸 功能单体组合物的重量比为 1 ∶ 3 ~ 3 ∶ 1, 优选为 2 ∶ 1 ~ 1 ∶ 2, 更优选为 1 ∶ 1, 所述 第一部分乙烯基单体组合物与所述第二部分乙烯基单体组合物的重量比为 1 ∶ 3 ~ 3 ∶ 1, 优选为 2 ∶ 1 ~ 1 ∶ 2, 更优选为 1 ∶ 1, 所述第一部分引发剂与所述第二部分引发剂的重 量比为 1 ∶ 3 ~ 3 ∶ 1, 优选为 2 ∶ 1 ~ 1 ∶ 2, 更优选为 1 ∶ 1。
其中, 优选 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体组合物为 30 ~ 60 重量份, ( 甲基 ) 丙烯酸功能 单体组合物为 5 ~ 20 重量份, 乙烯基单体组合物为 10 ~ 30 重量份。( 甲基 ) 丙烯酸酯单 体组合物可以包含 Tg 为 40 ~ 80℃的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 5 ~ 50 重量份, Tg 为 -60 ~ 20℃的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体 5 ~ 30 重量份。上述 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体组合物中, 优 选 Tg 为 40 ~ 80℃的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体为 20 ~ 40 重量份, Tg 为 -60 ~ 20℃的 ( 甲 基 ) 丙烯酸酯单体为 10 ~ 20 重量份。其中如果 Tg 为 40 ~ 80℃的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单 体含量超过 50 重量份, 则电化铝可能会太松, 可能会出现糊版、 瞎字、 渍边。若低于 5 重量 份, 其电化铝着色层可能过于柔软, 分切性差。如果 Tg 为 -60 ~ 20℃的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯 单体超过 30 重量份, 则其着色层可能过于柔软, 分切性差。如果低于 5 重量份, 则电化铝可 能会太松, 出现糊版、 瞎字、 渍边。上述 Tg 为 40 ~ 80℃的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体可以是丙 烯酸叔丁酯、 甲基丙烯酸环己酯、 甲基丙烯酸乙酯、 甲基丙烯酸正丁酯中的至少一种。上述 Tg 为 -60 ~ 20℃的 ( 甲基 ) 丙烯酸酯单体可以是丙烯酸甲酯、 丙烯酸乙酯、 丙烯酸正丙酯、 丙烯酸正丁酯、 丙烯酸异丁酯、 2- 甲基 -2- 丙烯酸十三酯中的至少一种。
( 甲基 ) 丙烯酸功能单体组合物可以包含具有羟基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体 0.5 ~ 30 重量份和具有羧基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体 0.1 ~ 30 重量份。在上述 ( 甲基 ) 丙烯酸功 能单体组合物中, 优选具有羟基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体为 2 ~ 15 重量份, 具有羧基的 ( 甲 基 ) 丙烯酸单体为 2 ~ 15 重量份。其中, 如果具有羟基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体超过 30 重 量份, 则电化铝可能会太紧, 烫印不全。如果具有羟基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体低于 0.5 重量 份, 则着色层与镀铝层的牢度差且颜料分散能力差。其中, 如果具有羧基的 ( 甲基 ) 丙烯酸 单体超过 30 重量份, 则电化铝可能会太紧, 烫印不全。若具有羧基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体 低于 0.1 重量份, 则着色层与镀铝层的牢度差。上述具有羟基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体可以 为 ( 甲基 ) 丙烯酸羟乙酯、 ( 甲基 ) 丙烯酸羟丙酯中的至少一种。上述具有羧基的 ( 甲基 ) 丙烯酸单体可以为 ( 甲基 ) 丙烯酸。
乙烯基单体组合物可以包含分别为 0.1 ~ 20 重量份的苯乙烯、 醋酸乙烯酯和 N- 乙烯吡咯烷酮。在乙烯基单体组合物中, 优选苯乙烯、 醋酸乙烯酯和 N- 乙烯吡咯烷酮分 别为 2 ~ 15 重量份。其中, 如果苯乙烯含量超过 20 重量份, 则电化铝可能会太松, 出现糊 版、 瞎字、 渍边。如果苯乙烯含量不到 0.1 重量份, 则着色层可能过于柔软, 分切性差。如果 醋酸乙烯酯含量超过 20 重量份, 则电化铝可能会太松, 出现糊版、 瞎字、 渍边。如果醋酸乙 烯酯含量不到 0.1 重量份, 则着色层与镀铝层的牢度差。如果 N- 乙烯吡咯烷酮的含量超过 20 重量份, 则电化铝可能会太紧, 烫印不全。 如果 N- 乙烯吡咯烷酮的含量不到 0.1 重量份, 则着色层与镀铝层的牢度差。
在聚合过程中可以使用引发剂。该引发剂可以是选自过氧化叔丁基苯甲酸酯、 二 叔丁酯过氧化物和过氧化苯甲酰中的至少一种, 优选是过氧化叔丁基苯甲酸酯、 二叔丁酯过氧化物和过氧化苯甲酰中至少两种引发剂的组合物。 引发剂总量可以为 0.5 ~ 2 重量份。 更优选所述引发剂包含分别为 0.02 ~ 2 重量份的过氧化叔丁基苯甲酸酯、 二叔丁酯过氧化 物和过氧化苯甲酰。进而更优选所述引发剂是均为 0.1 ~ 1 重量份的过氧化叔丁基苯甲酸 酯、 二叔丁酯过氧化物和过氧化苯甲酰的组合物。
在以上各个步骤中, 所述溶剂是沸点高于 100℃的溶剂, 优选所述溶剂是由至少两 种沸点高于 100℃的溶剂组成的混合溶剂, 更优选为选自醋酸丁酯、 甲苯、 二甲苯、 正丁醇、 乙二醇乙醚醋酸酯中的至少两种溶剂的混合溶剂。 在各个步骤中所使用的溶剂的量可以根 据需要适当选择。例如溶剂总量可以为 40 ~ 80 重量份。通过使用沸点为 100℃以上的溶 剂, 可以使得丙烯酸树脂的分子量分布较窄。 另外, 在本发明的方法中, 使用混合溶剂、 分两 次添加原料并且使反应分步进行的目的是防止局部放热导致爆聚的现象发生, 易于控制聚 合反应。
对以上各步骤的时间不作特别限定, 例如第一原料添加步骤和第二原料添加步骤 可以分别为 1 ~ 3 个小时, 优选为 2 小时 ; 第一保温反应步骤可以为 1 ~ 3 个小时, 优选为 2 小时 ; 第二保温反应步骤可以为 1 ~ 5 个小时, 优选为 3 小时。保温反应结束, 即可得到含 有本发明的用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂的反应产物。 可以将上述反应得到的含有丙 烯酸树脂的产物直接用作涂布液, 而无需进行分离。优选该涂布液的固含量为 55 ~ 70 重 量%, 粘度为 1000 ~ 3000cps。 将该涂布液涂布在电化铝的脱离层上, 干燥后即可得到着色 层。所得到的着色层与镀铝层的附着力好, 并且分切性良好, 松紧度适当。 因此, 本发明还提供了由以上方法制备的用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂涂布 液。 另外, 本发明还提供了使用本发明的丙烯酸树脂涂布液制备的用于电化铝的着色层, 以 及包含所述着色层的电化铝。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、 目的和有益效果有更加清楚的理解, 现对本发明的技 术方案进行以下详细说明, 但不能理解为以下说明是对本发明的可实施范围的限定。
实施例 1
本实施例提供了一种用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂及其制备方法。其中, 原 料组成如表 1 所示。表中各组分的单位均为 kg, 下同。
表1
丙烯酸酯组合物∶丙烯酸功能单体组合物∶乙烯基单体组合物= 45 ∶ 8 ∶ 22 ≈ 6 ∶ 1 ∶ 3
本实施例提供的一种用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂的制备方法如下 :
1) 将醋酸丁酯 20kg 和二甲苯 15kg 放入反应釜中, 加温加热到 120℃。
2) 将丙烯酸叔丁酯 15kg, 丙烯酸正丁酯 7.5kg, 甲基丙烯酸羟乙酯 2.5kg, 丙烯酸 1.5kg, 苯乙烯 5kg, 醋酸乙烯酯 4kg, N- 乙烯吡咯烷酮 2kg, 过氧化叔丁基苯甲酸酯 0.25kg, 二叔丁酯过氧化物 0.1kg, 过氧化苯甲酰 0.25kg, 醋酸丁酯 10kg, 二甲苯 7.5kg 进行搅拌, 2 小时内滴加完。滴加时, 外面加热温度控制在 120℃。
3) 滴加结束后, 在 120℃保温反应 2 个小时。
4) 保温反应结束后, 剩下的丙烯酸叔丁酯 15kg, 丙烯酸正丁酯 7.5kg, 甲基丙烯酸 羟乙酯 2.5kg, 丙烯酸 1.5kg, 苯乙烯 5kg, 醋酸乙烯酯 4kg, N- 乙烯吡咯烷酮 2kg, 过氧化叔 丁基苯甲酸酯 0.25kg, 二叔丁酯过氧化物 0.1kg, 过氧化苯甲酰 0.25kg, 醋酸丁酯 10kg, 二 甲苯 7.5kg 进行搅拌, 2 小时内滴加完。滴加时, 外面加热温度控制在 115℃。
5) 滴加完后, 在 115℃保温反应 3 个小时。
所得到的丙烯酸树脂涂布液为无色透明的, 其中丙烯酸树脂的重均分子量为 2000, 分子量分布 Mn/Mw 为 2.1。
实施例 2 :
除原料组成如表 2 所示以外, 按照与实施例 1 相同的方式得到本发明的丙烯酸树 脂。 所得到的丙烯酸树脂涂布液为无色透明的, 其中丙烯酸树脂的重均分子量为 1800, 分子 量分布 Mn/Mw 为 1.8。
表2
丙烯酸酯组合物∶丙烯酸功能单体组合物∶乙烯基单体组合物= 48 ∶ 8 ∶ 16 = 6∶1∶2
实施例 3 :
除原料组成如表 3 所示以外, 按照与实施例 1 相同的方式得到本发明的丙烯酸树 脂。 所得到的丙烯酸树脂涂布液为无色透明的, 其中丙烯酸树脂的重均分子量为 2400, 分子 量分布 Mn/Mw 为 2.3。
表3
丙烯酸酯组合物∶丙烯酸功能单体组合物∶乙烯基单体组合物= 50 ∶ 6 ∶ 22 ≈ 8 ∶ 1 ∶ 4
实施例 4
除原料组成如表 4 所示以外, 按照与实施例 1 相同的方式得到本发明的丙烯酸树 脂。 所得到的丙烯酸树脂涂布液为无色透明的, 其中丙烯酸树脂的重均分子量为 2500, 分子 量分布 Mn/Mw 为 1.9。
表4
丙烯酸酯组合物∶丙烯酸功能单体组合物∶乙烯基单体组合物= 18 ∶ 6 ∶ 30 ≈ 3 ∶ 1 ∶ 5
实施例 5
除原料组成如表 5 所示以外, 按照与实施例 1 相同的方式得到本发明的丙烯酸树 脂。 所得到的丙烯酸树脂涂布液为无色透明的, 其中丙烯酸树脂的重均分子量为 3200, 分子
量分布 Mn/Mw 为 2.3。
表5
丙烯酸酯组合物∶丙烯酸功能单体组合物∶乙烯基单体组合物= 40 ∶ 10 ∶ 12 ≈ 4 ∶ 1 ∶ 1.2
比较例 1 :
比较例 1 说明了对于丙烯酸树脂涂布液中, 各种单体的含量的选择对用于电化铝 的色层的丙烯酸树脂的影响。其中, 原料组成如表 6 所示 :
表6
丙烯酸酯组合物∶丙烯酸功能单体组合物∶乙烯基单体组合物= 17 ∶ 8 ∶ 22 ≈ 2.1 ∶ 1 ∶ 3
在比较例 1 中, 用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂涂布液按照基本与实施例 1 相 同的方法制备。
比较例 2 :
比较例 2 说明了在丙烯酸酯功能性单体组合物中, 单体含量的选择对用于电化铝 的色层的丙烯酸树脂涂布液的影响。其中, 原料组成如表 7 所示 :
表7
丙烯酸酯组合物∶丙烯酸功能单体组合物∶乙烯基单体组合物= 48 ∶ 36 ∶ 16 ≈ 1.3 ∶ 1 ∶ 0.44
在比较例 2 中, 用于电化铝的着色层的丙烯酸树脂涂布液按照基本与实施例 2 相 同的方法制备。
测试例
采用如下方法对由实施例 1-5, 比较例 1-2 提供的用于电化铝的着色层的丙烯酸 树脂涂布液得到的着色层的性能进行评价。所有的测试均是离型剂处理的 PET 薄膜上, 其
上面涂布着色层, 经 170℃烘箱烘干, 干燥后测试的。
着色层的松紧度测试 :
采用日常使用的透明胶带贴在着色层表面, 贴完后, 按 45 度角剥离胶带, 以电化 铝行业普通技术人员手上受力情况的大小判断着色层的松紧度。
与镀铝层的附着力测试 :
着色层上蒸发镀铝后, 使用透明胶带贴在镀铝层表面, 贴完后, 迅速剥离, 在 PET 表面留色的多少来判断与镀铝层的附着力。评价标准如下 :
好: 无留色
差: 大面积留色
一般 : 小面积留色
分切性能的测试 :
采用不同密度的图案模具进行烫印。烫印完整时, 图案密度的大小来判断其分切 性。评价标准如下 :
好: 密度较大的图案烫印清晰。
差: 密度小的图案烫印清晰, 密度适中的图案烫印不清晰。
一般 : 密度适中的图案烫印清晰, 密度较大的图案烫印不清晰。 测试结果如下 : 表8
由上表 8 可知, 通过本发明实施例 1 至 5 的涂布液得到的着色层可以使得松紧度、 附着力和分切性均处于合理的范围。12