在许多日常应用中以及工业应用中都可以发现对某些发布特性的需求。1根据这些应用的性质,需要不同级别的释放效果,关于释放效果的持久性的要求有很大的不同。因此,有必要仔细研究产生这种效果的特殊添加剂。

在本文的第一部分中,解释了这类添加剂的化学背景。第二部分介绍了典型脱模添加剂的作用方式和不同类型硅基脱模添加剂的基本效果。最后,阐述了其基本制定原则。

化学背景

获得硅酮基缓释添加剂的最简单途径是从二氯二甲基硅烷中获得聚二甲基硅氧烷(PDMS)(图1),可通过Müller-Rochow合成获得2在工业规模上,通过水解-缩合反应(图2)。3.

通过Müller-Rochow合成二氯二甲基硅烷

图1”通过Müller-Rochow合成二氯二甲基硅烷。

水解-缩合反应合成聚二甲基硅氧烷

图2”水解-缩合反应合成聚二甲基硅氧烷。

得到的PDMS通常由30-50个重复单元组成。为了进一步微调聚合物,平衡过程被利用。在催化剂的作用下,PDMS聚合物被迫发生缩合(脱水)反应;这将产生具有更多重复单元的PDMS聚合物(图3)。4

聚二甲基硅氧烷的缩合反应

图3»聚二甲基硅氧烷的缩合反应

缩合反应通过添加“端盖器”而终止,如(H3.C)3.Si-O-Si (CH3.3..因此,PDMS的重复单元数和分子量受到控制(图4)。或者,也可以用单官能团氯烷基硅烷建立缩合终止(图5)。5

用“封端器”终止聚二甲基硅氧烷缩合反应

图4»通过“端盖器”终止聚二甲基硅氧烷的缩合反应。

单官能氯烷基硅烷终止聚二甲基硅氧烷缩合反应

图5»单官能氯烷基硅烷终止聚二甲基硅氧烷缩合反应。

通过这些合成路线得到的PDMS是不可交联的。这导致迁移趋势主要受分子的分子量、PDMS与涂料配方的相容性以及涂料配方本身的影响。修饰分子量的最基本方法在前一节中已经描述过了。通过改变硅氧烷链的长度和有机改性程度两个参数,可以对有机硅脱模助剂的相容性进行改性。对于前者,释放效应随着硅氧烷链长度的增加而增加。同时,兼容性降低。对于后者,相容性随有机改性程度的增加而增加。此外,有机改性的极性与涂料配方的极性匹配越好,相容性越高。

为了获得交联硅氧烷,在聚合物中引入丙烯酸酯官能。6原则上,有两种主要的修改方案:

  • 在聚合物链的主干处进行修饰,产生梳状结构
  • 在聚合物链末端的修饰,导致a,w修饰(图6)
聚二甲基硅氧烷与α,ω-修饰(有机修饰为蓝色,丙烯酸酯基团为紫色)。

图6»聚二甲基硅氧烷与α,ω-修饰(有机修饰为蓝色,丙烯酸酯基团为紫色)。

在比较改性PDMS/水和纯PDMS/水的混合物时,适当的有机改性对相容性的影响是非常明显的。与纯PDMS混合的水看起来浑浊,而与充分改性的PDMS混合的水保持清澈。图7说明了这种效果。

混合纯PDMS的水(左)和充分改性的PDMS(右)

图7»水与纯PDMS(左)和充分修饰的PDMS(右)的混合物。

作用方式

如第一节所述,硅树脂脱模添加剂可分为两类:非交联型和交联型脱模添加剂。在标准脱模涂层中,非交联脱模添加剂部分位于涂层表面的顶部(图8)。例如,当标签被放置在该涂层上时,非交联脱模添加剂(随着时间的推移)迁移到胶层中;因此,释放效果会受到负面影响(图9)。

涂有非交联脱模添加剂的涂膜,用胶带覆盖

图8»涂有非交联脱模添加剂的涂膜,用胶带覆盖。

涂有非交联缓释添加剂的涂膜,用胶带覆盖;脱模剂迁移到胶层。

图9»涂有非交联缓释添加剂的涂膜,用胶带覆盖;脱模剂迁移到胶层。

如果使用交联释放添加剂,由于所附丙烯酸酯基团的双键交联,大多数添加剂分子将被永久固定。例如,当标签被放置在该涂层上时,交联释放添加剂分子保持在原位,不会迁移到胶层;因此,释放效果在较长时间内保持高水平的性能(图10)。

带有锚定交联释放添加剂的涂膜,用胶带覆盖。

图10»带有锚定交联释放添加剂的涂膜,用胶带覆盖。

制定方法

当印刷应用需要持久的脱模效果时,交联脱模添加剂是重要的。如前一节所述,当需要耐用性时,通过交联丙烯酸酯基团将脱模添加剂永久地合并到涂层或油墨层的能力提供了主要好处。在辐射固化时,丙烯酸酯基团与粘合剂形成网络,从而最大限度地减少添加剂迁移的趋势。通过这种方式,可以达到更持久的表面效果。

交联释放添加剂的典型应用包括:

  • 擦除应用(例如彩票的刮除部分);
  • 剥离应用(如标签释放或易打开包装);
  • 防阻塞应用(例如堆叠包装中的阻塞预防)。

在配方中,主要目标是使释放特性水平和保持表面光滑。一种常见的方法包括使用辐射固化添加剂的组合。通常情况下,产生良好流平性能的添加剂与产生良好释放性能的添加剂相结合。根据配方和体系的极性,辐射固化添加剂的不同组合和比例是必要的。最常见的方法是首先选择合适的释放添加剂,然后选择合适的组合伙伴,以实现所需的调平。图11显示了各种添加剂的释放效果。因此,如果希望获得最大的释放,Rad 2800是首选产品。

TEGO Rad不同添加剂的释放效果比较

图11»TEGO Rad不同添加剂的释放效果比较。

对辐射固化添加剂

辐射固化添加剂是一系列经过有机改性的硅基改性添加剂。它们含有丙烯酸基团,因此它们是交联的,这使它们具有独特的性能。根据硅树脂的特性和有机改性的程度,它们可以改善滑移、基材润湿性和防弹坑性、耐划伤性和找平性。此外,其中一些具有释放和消泡性能。

总结

辐射固化添加剂是独特的,因为它们可以交联到涂层中;由此产生的滑动和释放效果特别持久。使用传统的添加剂,由于添加剂没有交联到涂层中,释放效果明显较弱,也不太持久。

Rad 2800是印刷油墨和清漆的理想脱模添加剂。本产品释放效果最好。它具有明显的硅树脂特性,结合了强疏水性能和最佳的系统兼容性。

Rad 2200n, 2250和2300的使用使配方剂在印刷清漆中实现良好的滑移和流动,从而获得确定的表面光滑度和良好的触觉质量。由于其出色的兼容性,它们的使用不会损害透明度。Rad 2500, Rad 2650和Rad 2800的突出特点是其良好的释放效果,所以胶条可以很容易地分离而不留下残留。

参考文献

1Glöckner等。辐射固化涂料和印刷油墨;汉诺威:文森特网络,2008 (1),p 142ff。

2Koerner等。硅酮;埃森:Vulkan Verlag, 1991 (1) p. 9-15。

3.小溪。硅在有机、有机金属和聚合物化学中的应用;纽约:威利父子出版社,2000(1),第258ff页。

4小溪。硅在有机、有机金属和聚合物化学中的应用;纽约:威利父子出版社,2000(1),第261ff页。

5Klotzenburg;et al。复合神经节;《中国科学》,2014 (1),p. 204f。

6Glöckner等:辐射固化涂料和印刷油墨;汉诺威:文森特网络,2008 (1),p 98f。

这篇文章也出现在PPCJ和Boytürk杂志上。