光固化涂料在真空镀膜中的应用研究.doc

光固化涂料在真空镀膜中的应用研究 钱苗根（上海交通大学，200030）? ? 冯露露（湖州金泰科技股份有限公司，313001） ? ? 摘要：以真空镀铝塑料和真空镀铬塑料的生产为例，介绍光固化涂料在真空镀膜中应用的现状并探讨其发展趋势。? ? 关键词：光固化涂料；真空镀膜；真空镀铝塑料；真空镀铬塑料? ??真空镀膜主要通过真空蒸镀、溅射、离子镀等方法，将金属、合金和化合物镀覆在材料或制品表面，形成产品所要求的镀层。真空镀膜技术始于20世纪30年代，20世纪中叶开始出现工业应用，到了80年代实现大规模生产，之后在电子、宇航、光学、磁学、建筑、机械、包装、装饰等各领域得到了广泛应用，并且发挥着越来越大的作用。单一的表面技术往往具有一定的局限性，而将两种或两种以上的表面处理工艺用于同一工件的处理，不仅可以发挥各种表面技术各自的特长，而且更能显示组合使用的突出效果［1］。真空镀膜与有机涂层的复合技术是一种应用广泛的复合表面处理技术，已有几十年的发展历史，尤其在塑料、金属基体上制备防护-装饰镀膜等方面，国内外已经形成很大的生产规模。相对于湿法电镀而言，有些技术专家为方便起见，把真空镀层与有机涂层的复合简称为“干法镀”。事实上真空镀膜是一种气相沉积方法，而有机涂层通常是由涂覆的有机高分子涂液经固化成膜而成。有机高分子涂液的固化有多种方法，其中用紫外光固化的涂料（简称光固化涂料）日益受到人们的高度关注。它的主要特点是：固化速度快，在通常紫外灯辐射下只需几秒或几十秒就可固化完全；对环境友好，在光照时大部分或绝大部分的成分参与交联聚合而进入膜层；节约能源，UV光固化所用能量约为溶剂型涂料的1/5；可涂装各种基材，避免因热固化时高温对热敏感基材（如塑料、纸张或其他电子元件等）可能造成的损伤；费用低，由于节省大量能源、涂料中有效成分含量高以及简化工序、显著减少厂房占地面积等因素而降低生产成本［2］。由以上分析可见，光固化涂料及其在真空镀膜工业中的应用具有广阔的前景。光固化涂料在真空镀膜的前后分别用作底涂层和面涂层，起着非常重要的作用。本文着重对光固化涂料用作底涂层的某些重要问题开展研究和讨论。? ? 1真空镀膜用光固化涂料? ? 1.1光固化涂料的组成? ? 光固化涂料在光能辐照下吸收光能，引起交联、聚合等化学反应，促使液态涂料固化。它主要由反应性低聚物、活性稀释剂、光引发剂和添加剂4部分组成，其质量配比一般为反应性低聚物30%~60%，活性稀释剂40%~60%，光引发剂1%~5%，各种添加剂0.2%~1%。常用的反应性低聚物有不饱和聚酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯等。反应性低聚物是光固化涂料的主要组分，在结构上具有光固化基团，如各类不饱和双键或环氧基等，属于感光性树脂。它决定了固化后涂层的基本性能，其官能团的种类影响着涂料的固化速度。活性稀释剂兼有固化交联和溶剂的双重功能，在结构上是具有光固化基团的有机化合物。活性稀释剂种类很多，除了着重从反应活性和固化后涂层性能两方面的因素考虑外，还要对安全性（生理刺激性和毒性）予以特别考虑。目前使用的活性稀释剂大多为丙烯酸酯类单体。光引发剂是一类容易吸收紫外光能量而产生自由基或阳离子，引发低聚物和活性稀释剂中不饱和基团聚合的物质。按产生的活性中间体不同，光引发剂可分为自由基型光引发剂和阳离子型光引发剂两类。按其反应类型不同，前者又分为裂解型与夺氢型两类自由基光引发剂，主要有安息香二甲醚（DMPA）、α-羟基-2，2二甲基苯乙酮（1173）和α-羟基环己基苯基酮（184）、α-胺烷基苯酮和酰基膦氧化物等品种。后者主要有芳香重氮盐、二芳基碘鎓盐、芳香铁鎓盐等。各种添加剂是为了改善涂料性能而加入的。例如：为了提高涂料的贮存稳定性加入阻聚剂；用以消除涂料在制备和使用过程中产生的气泡加入消泡剂；用来改善涂料流平性、减少涂膜缩孔加入流平剂；为了防止涂膜在各种机械加工中出现碎裂、掉膜等缺陷加入抗冲击剂；为使涂料着色加入颜料。? ? 1.2真空镀膜用光固化底涂层? ? 大多数塑料在真空镀膜之前，一般先要涂覆底涂层，其原因是：? ? （1）塑料成型后，表面不可避免产生一定粗糙度，例如有0.5μm的粗糙度。真空镀膜层很薄，难以掩盖基材表面的凹凸不平，而采用底涂技术，光固化涂层厚度约10~20μm，涂层自身粗糙度在0.1μm以下，因此可大大提高镀层的光亮度。? ? （2）塑料中含有水分、残留溶剂、单体、低聚合物、增塑剂等，挥发性小分子会在真空或升温环境下逸出表面，严重影响真空镀层对基材的附着力，而采用底涂技术就可阻碍这些小分子的逸出，提高真空镀层对基材的附着力。? ? （3）塑料基材与真空镀层（通常为金属）两者热膨胀系数相差很大，在真空镀膜升温、降温过程中膜层容易破裂，膜层越厚，破