水性丙烯酸樹脂在聚酯片基底層中的應用

張文廣，許德偉，湛博濤，牛曉東，黃海水，盧志凱

（1 樂凱醫(yī)療科技有限公司 河北 保定 071054）

（2 河北省醫(yī)用影像材料及應用技術創(chuàng)新中心< 籌> 河北 保定 071054）

0 引言

聚酯片基憑借其強度高、吸水膨脹率小和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在信息記錄材料行業(yè)應用非常廣泛，如感光膠片、印刷片、柔性PS 版等。這些產品的功能層多為水性體系，為了使功能層很好的黏附在聚酯片基上，必須在片基與功能層之間涂上一層底層，俗稱“打底”。這一底層既能牢固地粘接功能層，又能很好地黏附于片基表面[1]。但就聚酯片基而言，由于其表面親水性極差，且在一般的有機溶劑中不能很好地溶脹，其底層的開發(fā)難度很大。傳統(tǒng)的底層中主要成分是起粘接作用的疏水聚合物，如1，1-二氯乙烯-甲基丙烯酸酯-亞甲基丁二酸共聚物與聚（丙烯酸乙酯）構成的水分散液和親水的明膠[2]。為了提高疏水聚合物的粘接作用，底層中還要加入如酚類、間苯二酚、氯酚[3]等溶脹劑。這些溶脹劑是對人體和環(huán)境有害的，在生產過程中不僅要采取特殊的防護，還增加了企業(yè)環(huán)保成本。

隨著科技的發(fā)展，以水性丙烯酸酯樹脂為代表的水性樹脂開發(fā)成功，并獲得了廣泛的應用[4]。這類水性樹脂既有起粘接作用的聚合物主鏈，又有親水的側鏈，如羥基、羧基或磺酸基等。如果篩選合適型號的樹脂用于聚酯片基底層，不僅可能去掉親水的明膠，簡化配方，而且可能去掉有害的溶脹劑，實現(xiàn)打底過程的環(huán)境友好。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

同德樹脂：1AB99W（固含30%）、1AB910W（固含51%）；歐寶迪樹脂：AC2403（固含48%）、AC2544（固含44%）、AC2742（固含48%）、十二烷基磺酸鈉，市售；125微米厚雙向拉伸聚酯薄膜，自產；照相明膠，羅賽洛（廣東）明膠有限公司；酸性品紅染料，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；乙二醛，市售。

1.2 實驗儀器

涂布線棒，英國RK 公司，型號為KHC.11.0 K Bar 和KHC.11.5 K Bar；電子天平，梅特勒，型號為ME4002E；鼓風干燥箱，上海精密儀器儀表有限公司，型號為DHG-9245A；達因筆，美國HEAD；百格刀，東莞市華國精密儀器有限公司；薄膜厚度測量儀，美國FILMETRICS 公司，型號F20-UV。

1.3 打底實驗

將五種樹脂用純水稀釋至固含4%，再用十二烷基磺酸鈉調節(jié)溶液表面張力到33～36 mN/m。使用KHC.11.0 K Bar 涂布線棒將樹脂溶液涂布在125 微米厚雙向拉伸聚酯薄膜上，經鼓風干燥箱130 ℃熱烘5 分鐘，得到涂層厚度在200～300 納米的打底樣片。

1.4 應用實驗

在5%的明膠溶液中，加入適量的十二烷基磺酸鈉、酸性品紅染料和乙二醛（用作堅膜劑），制得表面張力在30～33 mN/m 的明膠體系防光暈溶液。使用KHC.11.5 K Bar 涂布線棒將防光暈溶液分別涂布在聚酯薄膜和打底樣片上，經鼓風干燥箱40～50 ℃干燥10 分鐘，得到涂層厚度為2～3 微米的具有防光暈功能的樣片。

1.5 性能測試

使用薄膜厚度測量儀測量打底樣片的底層厚度。按照GB/T 9286-2021 測試打底樣片涂層的附著力。使用達因筆對比測試聚酯薄膜和打底樣片的表面張力。

使用薄膜厚度測量儀測量防光暈樣片涂層厚度。按照GB/T 9286-2021 測試防光暈樣片功能層的附著力。

2 結果與討論

2.1 底層性能

使用五種樹脂制得打底樣片的底層性能列于表1。

表1 不同樹脂打底樣片的底層性能Table 1 Subbing layer properties of different resin samples

由表1數(shù)據(jù)可以看出，聚酯薄膜表面張力較低，親水性差。經打底后，樣片表面張力明顯提升，且五種水性樹脂對聚酯薄膜表面的附著力優(yōu)異。

2.2 功能層性能

測試五種樹脂的打底樣片涂布明膠防光暈功能層性能列于表2。

表2 不同樹脂打底樣片涂布防光暈層性能Table 2 The properties of antihalation layer coating on different resin subbing layer

由表2數(shù)據(jù)可知，沒有打底的聚酯薄膜對明膠防光暈功能層的附著力極差；使用同德樹脂1AB910W 和歐寶迪樹脂AC2544 打底的聚酯薄膜對明膠防光暈功能層的附著力有改善，但仍不合格；使用同德樹脂1AB99W 和歐寶迪樹脂AC2403、AC2742 打底的聚酯薄膜對明膠防光暈功能層的附著力非常好。

2.3 問題分析

通過實驗發(fā)現(xiàn)，不同型號的水性丙烯酸酯樹脂可應用于聚酯薄膜打底，但不同底層對明膠功能層的附著力卻不同。為了進一步確認是明膠功能層影響到了底層對聚酯薄膜的附著力，還是不同底層對明膠功能層的黏附強度不同，專門對同德樹脂1AB910W 和歐寶迪樹脂AC2544 打底樣片的防光暈功能層脫落前、后底層厚度進行了測試，數(shù)據(jù)見表3。

表3 防光暈層脫落前、后底層厚度變化Table 3 Thickness change of the subbing layer before and after the antihalation layer falls off

由表3數(shù)據(jù)對比可以發(fā)現(xiàn)，使用兩種樹脂打底樣片在涂布的防光暈層脫落后，底層依然存在，說明兩種樹脂對聚酯薄膜的黏附性強。造成防光暈層脫落的原因是這兩種樹脂對明膠防光暈層的黏附性差。

3 結論

（1）水性丙烯酸酯樹脂可應用于聚酯薄膜打底，而且不使用溶脹劑，實現(xiàn)打底過程的環(huán)境友好。

（2）不同的水性丙烯酸酯樹脂對明膠功能層的黏附能力不同，需要試用和篩選。