塑胶板材表面硬化技术探讨

《塑胶板材表面硬化技术探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、塑胶板材表面硬化技术探讨ThepoorperformanceofLensfilmtobethecauseofverification杨安超/YangAnchao第四事业部LENS工厂技术部摘要：表面硬化技术是改良塑胶板材性能的重要技术之一，本文介绍了塑胶板材硬化原理和硬化剂的成份，同时对硬化工艺流程进行简单的阐述。[关键词]硬化，有机硅，薄膜，流程Abstract:HardcoatingonthePlasticSheetisoneoftheimportantTechnology，.Inthepaper,weintroducethecharacteristicandstructureofha

2、rdeningagent,anddetailtheprocessofhardcoating[Keywords]Hardcoating,silicone,film,process概述随着手机的日益普及，手机镜片的需求越来越多，其中以PMMA和PC为代表的塑胶镜片由于低成本，轻薄化，可批量加工性，媲美于玻璃的光学性能等优势，在lens产业的比重越来越大。但是，塑胶板材过低的机械强度尤其是过低的表面硬度使塑胶板材在lens行业的应用。为了解决塑胶板材的低劣的表面硬度问题，一般选择对板材表面进行硬度改性处理。这样既能保证塑胶板材的优点，又便于批量生产。表面改性处理一般有三种方式[1]：1.表面涂层

3、硬度改性，既是我们宗所周知的表面硬化处理（Hardcoating）。就是在板材表面涂上一层硬度高的材料，从而提高板材表面的硬度，可涂敷的材料通常有：无机物、有机硅涂料、氟碳漆、多官能团丙烯酸酯及少量热固性树脂等。表面涂层根据结合的性质又分为物理涂层和化学涂层两种，物理涂层与板材结合只是利用薄膜与板材之间的范德华力，而化学涂层中的分子可以和板材侧链中的官能团发生交联产生结合力更加强大的化学键力，因而化学涂层的附着力较高，更牢靠。2.表面镀膜处理（一般采用PVD方式完成）；主要是通过PVD方式在板材表面镀上金属、金属氧化物或者其他无机物。3.表面化学处理，主要利用激光等手段使得板材表面结构发生

4、变化。尽管改变塑胶板材表面硬度的方法多种多样，但在对板材进行表面加硬处理后，仍然保留塑料板材原来的光学性能等优势的话，以有机硅为主要成分，掺杂少量金属氧化物及其他助剂的表面涂层工艺是目前PMMA/PC板材的表面硬化首选工艺。专利CN200710148204及CN200380108670[2-5]等都较为详尽的叙述了相关内容。1.Hardcoating原理及材料选用有机硅是含有硅元素的众多高分子化合物的总称，它具有以硅氧键为主链，以有机基团构成侧链，是一种典型的半无机高分子材料。它可以根据需要通过改变硅氧分子结构，改变结合在硅原子上的有机基团、选择不同的固化方法，采用有机树脂改性、添加不同的

5、添加剂、采用不同的2次加工技术、利用各种共聚技术，开发出不同分子结构的有机硅产品。因为其主链中含有硅氧键，因而具有近似无机物SiO2的硬度、安全可靠性、无毒、无污染、耐腐蚀耐老化性及使用寿命长等优点。又因可以选择侧链中极具特性的有机基团，使其具有有机高分子的可加工性等。有机硅的分子设计路线主要有以下几种方向[6]：1)变换硅氧烷分子结构，例如变换分子的大小、形状（线状、分枝状）、交联密度等。2)改变结合在硅原子的有机基团，例如烷基（甲基、乙基多碳基等）、苯基、乙烯基、氢基聚醚基等。3)选择不同的固化方法，例如过氧化物固化、脱氢反应、脱水反应、加成反应、紫外光固化及电子束固化等。4)采用有机

6、树脂改性（共混、共聚）。例如环氧，丙烯酸等。5)选择不同填料。比如SiO2、TiO2等。现在流行的塑胶板材的硬化剂，就是有机硅分子在以上一种或者几种改性方法的结合。具体采用哪种或者哪几种改性方法，主要由产品的性能决定。正是因为有机硅材料这样丰富多样的可加工性，才使得目前的塑胶板材硬化剂多种多样，每一种成熟的硬化剂都有自己的独特的他人不可复制的特性。下面我们通过几款比较经典的硬化专利的简述，来了解硬化剂的组份与构造方法。在专利CN200710148024中的塑胶板材的硬化剂主要是由有机硅化合物的水解产物为主体、以复合金属氧化物微粒为填料，通过双氰氨和有机多元羧酸对有机硅分子链进行改性，加入钴

7、的螯合物阻止氧化钛等对有机高分子链的裂解作用，增加硬化层的耐候性。在上述专利中，硅类化合物的水解产物可以用如下通式表示：其中R1为可以聚合反应基团的有机基团，最好为环氧基，因为环氧基在聚合时为开环聚合，化学性质较为稳定，有利于硬度，耐候性的提高；R2为一般的增塑基团或者其他要求的改性基团即可，不做具体要求。X为可水解的官能团，具体为含有甲氧基之类的烷氧基团，氯、溴基之类的卤素基团以及酰氧基等，其中以烷氧基性质较为稳定，当