水性丙烯酸树脂在聚酯片基底层中的应用

2023-01-07张文广许德伟湛博涛牛晓东黄海水卢志凯

信息记录材料 2022年11期

张文广，许德伟，湛博涛，牛晓东，黄海水，卢志凯

（1 乐凯医疗科技有限公司河北保定 071054）

（2 河北省医用影像材料及应用技术创新中心< 筹> 河北保定 071054）

0 引言

聚酯片基凭借其强度高、吸水膨胀率小和尺寸稳定性好等优点，在信息记录材料行业应用非常广泛，如感光胶片、印刷片、柔性PS 版等。这些产品的功能层多为水性体系，为了使功能层很好的黏附在聚酯片基上，必须在片基与功能层之间涂上一层底层，俗称“打底”。这一底层既能牢固地粘接功能层，又能很好地黏附于片基表面[1]。但就聚酯片基而言，由于其表面亲水性极差，且在一般的有机溶剂中不能很好地溶胀，其底层的开发难度很大。传统的底层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-亚甲基丁二酸共聚物与聚（丙烯酸乙酯）构成的水分散液和亲水的明胶[2]。为了提高疏水聚合物的粘接作用，底层中还要加入如酚类、间苯二酚、氯酚[3]等溶胀剂。这些溶胀剂是对人体和环境有害的，在生产过程中不仅要采取特殊的防护，还增加了企业环保成本。

随着科技的发展，以水性丙烯酸酯树脂为代表的水性树脂开发成功，并获得了广泛的应用[4]。这类水性树脂既有起粘接作用的聚合物主链，又有亲水的侧链，如羟基、羧基或磺酸基等。如果筛选合适型号的树脂用于聚酯片基底层，不仅可能去掉亲水的明胶，简化配方，而且可能去掉有害的溶胀剂，实现打底过程的环境友好。

1 实验部分

1.1 实验原料

同德树脂：1AB99W（固含30%）、1AB910W（固含51%）；欧宝迪树脂：AC2403（固含48%）、AC2544（固含44%）、AC2742（固含48%）、十二烷基磺酸钠，市售；125微米厚双向拉伸聚酯薄膜，自产；照相明胶，罗赛洛（广东）明胶有限公司；酸性品红染料，上海阿拉丁生化科技股份有限公司；乙二醛，市售。

1.2 实验仪器

涂布线棒，英国RK 公司，型号为KHC.11.0 K Bar 和KHC.11.5 K Bar；电子天平，梅特勒，型号为ME4002E；鼓风干燥箱，上海精密仪器仪表有限公司，型号为DHG-9245A；达因笔，美国HEAD；百格刀，东莞市华国精密仪器有限公司；薄膜厚度测量仪，美国FILMETRICS 公司，型号F20-UV。

1.3 打底实验

将五种树脂用纯水稀释至固含4%，再用十二烷基磺酸钠调节溶液表面张力到33～36 mN/m。使用KHC.11.0 K Bar 涂布线棒将树脂溶液涂布在125 微米厚双向拉伸聚酯薄膜上，经鼓风干燥箱130 ℃热烘5 分钟，得到涂层厚度在200～300 纳米的打底样片。

1.4 应用实验

在5%的明胶溶液中，加入适量的十二烷基磺酸钠、酸性品红染料和乙二醛（用作坚膜剂），制得表面张力在30～33 mN/m 的明胶体系防光晕溶液。使用KHC.11.5 K Bar 涂布线棒将防光晕溶液分别涂布在聚酯薄膜和打底样片上，经鼓风干燥箱40～50 ℃干燥10 分钟，得到涂层厚度为2～3 微米的具有防光晕功能的样片。

1.5 性能测试

使用薄膜厚度测量仪测量打底样片的底层厚度。按照GB/T 9286-2021 测试打底样片涂层的附着力。使用达因笔对比测试聚酯薄膜和打底样片的表面张力。

使用薄膜厚度测量仪测量防光晕样片涂层厚度。按照GB/T 9286-2021 测试防光晕样片功能层的附着力。

2 结果与讨论

2.1 底层性能

使用五种树脂制得打底样片的底层性能列于表1。

表1 不同树脂打底样片的底层性能Table 1 Subbing layer properties of different resin samples

由表1数据可以看出，聚酯薄膜表面张力较低，亲水性差。经打底后，样片表面张力明显提升，且五种水性树脂对聚酯薄膜表面的附着力优异。

2.2 功能层性能

测试五种树脂的打底样片涂布明胶防光晕功能层性能列于表2。

表2 不同树脂打底样片涂布防光晕层性能Table 2 The properties of antihalation layer coating on different resin subbing layer

由表2数据可知，没有打底的聚酯薄膜对明胶防光晕功能层的附着力极差；使用同德树脂1AB910W 和欧宝迪树脂AC2544 打底的聚酯薄膜对明胶防光晕功能层的附着力有改善，但仍不合格；使用同德树脂1AB99W 和欧宝迪树脂AC2403、AC2742 打底的聚酯薄膜对明胶防光晕功能层的附着力非常好。

2.3 问题分析

通过实验发现，不同型号的水性丙烯酸酯树脂可应用于聚酯薄膜打底，但不同底层对明胶功能层的附着力却不同。为了进一步确认是明胶功能层影响到了底层对聚酯薄膜的附着力，还是不同底层对明胶功能层的黏附强度不同，专门对同德树脂1AB910W 和欧宝迪树脂AC2544 打底样片的防光晕功能层脱落前、后底层厚度进行了测试，数据见表3。