一种无底漆及活化剂的水转印膜、制备方法及其水转印工艺

文档序号:26099155发布日期:2021-07-30 18:09阅读:408来源:国知局
一种无底漆及活化剂的水转印膜、制备方法及其水转印工艺
本发明涉及水转印
技术领域
,具体涉及一种无底漆及活化剂的水转印膜、制备方法及其水转印工艺。
背景技术
:水转印膜因其可用于复杂和热敏基材以及造价低成本,在工业界中被广泛使用。但是,制备水转印膜中使用的活化剂和底漆会释放出挥发性有机化合物(voc),不仅污染生态环境,同时会对使用者的健康构成威胁。此外,在水转印过程中喷涂活化剂产生的额外附加力也可能会使图案变形,导致产品质量变差。针对上述缺陷,现有技术us2020/0055329a1公开了一种无活化剂的水转印膜,该膜由超吸收膜以及亲水层(聚吡咯烷酮)组成。当所述水转印膜放在水上时,超吸收膜吸收水以软化亲水层,因此亲水层内的图案可以直接转印到转印对象上,不需要活化剂。而wo2019/127000a1则公开了一种用于无活化剂水转印的改性水墨,它由具有羟基、磺酸盐和异氰酸酯基的聚氨酯组成,所述改性水墨用于在水溶性膜上印刷图案,并且当膜吸收水时溶胀至可转印状态。但是,上述现有技术并没有涉及对水转印使用的底漆的改进,所述技术仍然很难达到环保标准。因此,开发一种无底漆和活化剂的水转印膜及水转印工艺对于水转印行业具有重要的应用价值。技术实现要素:基于现有技术存在的缺陷,本发明的目的在于提供了一种无底漆及活化剂的水转印膜,所述产品将粘附力及疏水性强的超分子聚合物作为接触粘接层,无需使用污染严重的底漆及活化剂,安全环保,原料及制备成本低廉,同时水转印图案清晰不变形。为了达到上述目的,本发明采取的技术方案为:一种无底漆及活化剂的水转印膜,包括含有图案的底膜及涂覆在表面的粘接层;所述粘接层包括超分子聚合物,所述超分子聚合物的单体包括分子量为900~30000的氨基封端聚二甲基硅氧烷。根据发明人多次实验后发现,虽然随着氨基封端聚二甲基硅氧烷的分子量逐渐变大,所得粘接层的疏水性和自修复性也随之增强,然而其力学性能显著变差,当分子量超过30000时,其力学性能无法继续用于水转印膜。本发明所述无底漆及活化剂的水转印膜的组分中以特定超分子聚合物作为图案的中间介质粘接层,由于其优异的疏水性及粘粘性,在进行水转印图案过程中可有效将图案转印至目标物上且不会发生图案变形或模糊现象,所述粘贴后的图案也具备良好的自修复性;该产品无需添加活化剂或底漆,环保性显著提高。优选地,所述超分子聚合物还包括第二单体,所述第二单体包括异氰酸酯,所述异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯中的至少一种。异氰酸酯单体可与氨基封端聚二甲基硅氧烷相互聚合且相容性较高,所得超分子聚合物粘性及疏水性显著提高。优选地,所述超分子聚合物中,氨基与异氰酸酯的摩尔比为1:1~1.5。优选地,所述粘接层还包括溶剂,所述溶剂为氯仿、甲苯、正己烷中的至少一种。优选地,所述粘接层中超分子聚合物与溶剂的质量比为1:1~5。所述比例下超分子聚合物性质稳定,粘度适中,不会发生析出现象。此外,溶剂的含量总体上对产品的疏水性和自修复性影响不大,但过多添加反而会引起voc的增多,污染性变大。优选地,所述粘接层的厚度为200~1000μm。若所述粘接层过厚,则可能降低水转印膜对转印物的贴合程度,而若太薄则可能导致水转印膜在转印过程中容易损坏。因此,所述适当厚度下既不影响整体水转印膜的水转印溶解过程,同时也能保证图案的粘附性。优选地,所述底膜为聚乙烯醇膜。本发明的另一目的还在于提供所述无底漆及活化剂的水转印膜的制备方法,包括以下步骤:将超分子聚合物单体加入溶剂中并搅拌聚合后作为粘接层涂覆在含有图案的底膜的表面上,即得所述无底漆及活化剂的水转印膜。本发明所述产品的制备方法操作步骤简单,无需借助特殊设备实施,可实现工业化大规模生产。优选地,所述涂覆的方法包括刮涂、喷涂和刷涂。优选地,所述搅拌聚合的温度为20~40℃,时间为0.5~3h。所述条件下超分子聚合物单体可充分聚合,聚合度适中均匀。本发明的再一目的在于提供本发明所述水转印膜的水转印工艺,包括以下步骤:将水转印膜置于水面上,待水转印膜溶解扁平后,将经过表面预处理后的转印物压入水中,使水转印膜上的图案转移至转印物上,随后洗涤干净转印物并干燥,即完成所述水转印过程。本发明所述水转印膜的水转印工艺操作简单,无需额外设备或试剂辅助,且全程无voc排放,不仅实施成本大大降低,同时提高了所述工艺的环保性。优选地,所述转印物的表面预处理包括水洗及使用乙醇擦拭。将转印物表面彻底处理干净可保证超分子聚合物粘接层的充分接触,保障图案在水转印过程中粘贴牢固,不会出现脱落会图案变形的情况。优选地,所述水转印工艺中使用水的温度为25~45℃。所述温度下水转印膜溶解速率快,图案在水转印过程中粘贴充分。优选地,所述干燥的温度为40~60℃。若干燥温度过低,水转印图案上残留的水分无法充分蒸发;若温度过高则可能造成水转印后的图案高温熔化变形,影响产品效果。本发明的有益效果在于,本发明提供了一种无底漆及活化剂的水转印膜,所述产品的组分中以特定超分子聚合物作为图案的中间介质粘接层,由于其优异的疏水性及粘粘性,在进行水转印图案过程中可有效将图案转印至目标物上且不会发生图案变形或模糊现象,所述粘贴后的图案也具备良好的自修复性;该产品无需添加活化剂或底漆,环保性显著提高。本发明还提供了所述水转印膜的制备方法,所述方法操作步骤简单,无需借助特殊设备实施,可实现工业化大规模生产。本发明还提供了所述水转印膜的水转印工艺,所述工艺操作简单,无需额外设备或试剂辅助,且全程无voc排放,相比于现有技术不仅实施成本大大降低,同时提高了该工艺的环保性。附图说明图1为本发明所述水转印膜经过水转印工艺在白鞋上转印图案后的效果图;图2为本发明效果例1所述疏水性测试结果图(其中左侧为市售传统水转印膜接触角图,右侧为本发明所述水转印膜接触角图);图3为本发明所述水转印膜的自修复性测试结果图。具体实施方式为了更好地说明本发明的目的、技术方案和优点,下面将结合具体实施例及对比例对本发明作进一步说明,其目的在于详细地理解本发明的内容,而不是对本发明的限制。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明的保护范围。本发明实施所设计的实验试剂及仪器,除非特别说明,均为常用的普通试剂及仪器。实施例1本发明所述无底漆及活化剂的水转印膜的一种实施例,所述产品的制备方法包括以下步骤:(1)将分子量为10000的氨基封端聚二甲基硅氧烷溶解在正己烷中,得前驱液a;(2)将步骤(1)得到的前驱液a中缓慢加入异佛尔酮二异氰酸酯,得前驱液b,所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为1.5:1,超分子聚合物与溶剂的质量比为1:5;(3)将步骤(2)所得前驱液b以40℃搅拌反应0.5h,得超分子聚合物溶液;(4)将步骤(3)得到的超分子聚合物溶液喷涂在包含图案的聚乙烯醇膜上,涂层厚度控制在900μm,即得所述无底漆及活化剂的水转印膜。将所述水转印膜用于水转印工艺,包括以下步骤:将所得水转印膜置于25℃水的水面上,待水转印膜溶解扁平后,将经过表面预处理后的转印物白鞋压入水中,使水转印膜上的图案由于水的压力转移至白鞋上,随后用清水洗去谢上残余的聚乙烯醇并在40℃烘干干燥,即完成所述水转印过程,所述水转印图案后的白鞋如图1所示,该水转印图案清洗不变形。实施例2本发明所述无底漆及活化剂的水转印膜的一种实施例,所述产品的制备方法包括以下步骤:(1)将分子量为30000的氨基封端聚二甲基硅氧烷溶解在甲苯中,得前驱液a;(2)将步骤(1)得到的前驱液a中缓慢加入二苯基甲烷二异氰酸酯,得前驱液b,所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为1:1,超分子聚合物与溶剂的质量比为1:1;(3)将步骤(2)所得前驱液b以20℃搅拌反应3h,得超分子聚合物溶液;(4)将步骤(3)得到的超分子聚合物溶液刷涂在包含图案的聚乙烯醇膜上,涂层厚度控制在1000μm,即得所述无底漆及活化剂的水转印膜。实施例3本发明所述无底漆及活化剂的水转印膜的一种实施例,所述产品的制备方法包括以下步骤:(1)将分子量为900的氨基封端聚二甲基硅氧烷溶解在正己烷中,得前驱液a;(2)将步骤(1)得到的前驱液a中缓慢加入六亚甲基二异氰酸酯,得前驱液b,所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为1.1:1,超分子聚合物与溶剂的质量比为1:3;(3)将步骤(2)所得前驱液b以20℃搅拌反应0.5h,得超分子聚合物溶液;(4)将步骤(3)得到的超分子聚合物溶液刮涂在包含图案的聚乙烯醇膜上,涂层厚度控制在200μm,即得所述无底漆及活化剂的水转印膜。实施例4本发明所述无底漆及活化剂的水转印膜的一种实施例,所述产品的制备方法包括以下步骤:(1)将分子量为30000的氨基封端聚二甲基硅氧烷和分子量900的氨基封端聚二甲基硅氧烷(质量比2:1)溶解在氯仿中,得前驱液a;(2)将步骤(1)得到的前驱液a中缓慢加入甲苯二异氰酸酯,得前驱液b,所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为1:1,超分子聚合物与溶剂的质量比为1:5;(3)将步骤(2)所得前驱液b以30℃搅拌反应1h,得超分子聚合物溶液;(4)将步骤(3)得到的超分子聚合物溶液刷涂在包含图案的聚乙烯醇膜上,涂层厚度控制在900μm,即得所述无底漆及活化剂的水转印膜。实施例5本发明所述无底漆及活化剂的水转印膜的一种实施例,所述产品的制备方法包括以下步骤:(1)将分子量为10000的氨基封端聚二甲基硅氧烷和分子量900的氨基封端聚二甲基硅氧烷(质量比3:1)溶解在甲苯中,得前驱液a;(2)将步骤(1)得到的前驱液a中缓慢加入甲苯二异氰酸酯,得前驱液b,所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为1.1:1,超分子聚合物与溶剂的质量比为1:4;(3)将步骤(2)所得前驱液b以30℃搅拌反应1h,得超分子聚合物溶液;(4)将步骤(3)得到的超分子聚合物溶液喷涂在包含图案的聚乙烯醇膜上,涂层厚度控制在1000μm,即得所述无底漆及活化剂的水转印膜。实施例6本发明所述无底漆及活化剂的水转印膜的一种实施例,所述产品的制备方法包括以下步骤:(1)将分子量为20000的氨基封端聚二甲基硅氧烷和分子量900的氨基封端聚二甲基硅氧烷(质量比2:1)溶解在氯仿中,得前驱液a;(2)将步骤(1)得到的前驱液a中缓慢加入六亚甲基二异氰酸酯,得前驱液b,所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为1.2:1,超分子聚合物与溶剂的质量比为1:3;(3)将步骤(2)所得前驱液b以40℃搅拌反应2h,得超分子聚合物溶液;(4)将步骤(3)得到的超分子聚合物溶液刮涂在包含图案的聚乙烯醇膜上,涂层厚度控制在500μm,即得所述无底漆及活化剂的水转印膜。对比例1本对比例与实施例1的差距仅在于,步骤(1)所述氨基封端聚二甲基硅氧烷的分子量为500。对比例2本对比例与实施例1的差距仅在于,将步骤(1)所述氨基封端聚二甲基硅氧烷替换为同等摩尔量的氨基封端聚四氢呋喃。对比例3本对比例与实施例1的差距仅在于,步骤(2)所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为0.8:1。对比例4本对比例与实施例1的差距仅在于,步骤(2)所述前驱液b中异氰酸酯与氨基摩尔比为1.8:1。效果例1为验证本申请所述水转印膜中粘接层的疏水性,将本发明实施例1产品、现有市售传统水转印膜以及对比例1~7所得产品进行疏水性测试,所述测试方法为在水转印后的图案上滴一滴4μl水滴,使用光学接触角分析仪测定接触角,所述测试结果如表1及图2所示。表1项目接触角(°)实施例1112.0±1.5传统水转印膜66.5±1.8对比例195±2.0对比例252±0.5对比例3101±1.1对比例4105±0.7由表1及图2可见,相比于现有传统水转印膜,本发明所述水转印膜使用超分子聚合物粘接层代替活化剂及底漆,充分提高粘接层的疏水性,有效提高水转印图案的粘贴效果;对比例1~4所得产品则因技术参数并非优选范围内,疏水性相比实施例1明显削弱。效果例2为验证本发明所述水转印膜的粘性及自修复性,对实施例1所得图案进行自修复测试,所述测试方法为在水转印图案上划一道伤痕,然后用显微镜原位观察修复情况,测试结果如图3所示;由图可见,经过三分钟测试后水转印图案上的伤痕消失,说明所述产品具备优异的自修复性。最后所应当说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制,尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的实质和范围。当前第1页12
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