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1、塑膠板材表面硬化技術探討ThepoorperformanceofLensfilmtobethecauseofverification楊安超/YangAnchao第四事業(yè)部LENS工廠技術部摘要：表面硬化技術是改良塑膠板材性能的重要技術之一，本文介紹了塑膠板材硬化原理和硬化劑的成份，同時對硬化工藝流程進行簡單的闡述。[關鍵詞]硬化，有機硅，薄膜，流程Abstract:HardcoatingonthePlasticSheetisoneoftheimportantTechnology，.Inthepaper,wei
2、ntroducethecharacteristicandstructureofhardeningagent,anddetailtheprocessofhardcoating[Keywords]Hardcoating,silicone,film,process概述隨著手機的日益普及，手機鏡片的需求越來越多，其中以PMMA和PC為代表的塑膠鏡片由于低成本，輕薄化，可批量加工性，媲美于玻璃的光學性能等優(yōu)勢，在lens產業(yè)的比重越來越大。但是，塑膠板材過低的機械強度尤其是過低的表面硬度使塑膠板材在lens行業(yè)的應用。
3、為了解決塑膠板材的低劣的表面硬度問題，一般選擇對板材表面進行硬度改性處理。這樣既能保證塑膠板材的優(yōu)點，又便于批量生產。表面改性處理一般有三種方式[1]：1.表面涂層硬度改性，既是我們宗所周知的表面硬化處理（Hardcoating）。就是在板材表面涂上一層硬度高的材料，從而提高板材表面的硬度，可涂敷的材料通常有：無機物、有機硅涂料、氟碳漆、多官能團丙烯酸酯及少量熱固性樹脂等。表面涂層根據結合的性質又分為物理涂層和化學涂層兩種，物理涂層與板材結合只是利用薄膜與板材之間的范德華力，而化學涂層中的分子可以和板材側鏈中
4、的官能團發(fā)生交聯(lián)產生結合力更加強大的化學鍵力，因而化學涂層的附著力較高，更牢靠。2.表面鍍膜處理（一般采用PVD方式完成）；主要是通過PVD方式在板材表面鍍上金屬、金屬氧化物或者其他無機物。3.表面化學處理，主要利用激光等手段使得板材表面結構發(fā)生變化。盡管改變塑膠板材表面硬度的方法多種多樣，但在對板材進行表面加硬處理后，仍然保留塑料板材原來的光學性能等優(yōu)勢的話，以有機硅為主要成分，摻雜少量金屬氧化物及其他助劑的表面涂層工藝是目前PMMA/PC板材的表面硬化首選工藝。專利CN200710148204及CN200
5、380108670[2-5]等都較為詳盡的敘述了相關內容。1.Hardcoating原理及材料選用有機硅是含有硅元素的眾多高分子化合物的總稱，它具有以硅氧鍵為主鏈，以有機基團構成側鏈，是一種典型的半無機高分子材料。它可以根據需要通過改變硅氧分子結構，改變結合在硅原子上的有機基團、選擇不同的固化方法，采用有機樹脂改性、添加不同的添加劑、采用不同的2次加工技術、利用各種共聚技術，開發(fā)出不同分子結構的有機硅產品。因為其主鏈中含有硅氧鍵，因而具有近似無機物SiO2的硬度、安全可靠性、無毒、無污染、耐腐蝕耐老化性及使用
6、壽命長等優(yōu)點。又因可以選擇側鏈中極具特性的有機基團，使其具有有機高分子的可加工性等。有機硅的分子設計路線主要有以下幾種方向[6]：1)變換硅氧烷分子結構，例如變換分子的大小、形狀（線狀、分枝狀）、交聯(lián)密度等。2)改變結合在硅原子的有機基團，例如烷基（甲基、乙基多碳基等）、苯基、乙烯基、氫基聚醚基等。3)選擇不同的固化方法，例如過氧化物固化、脫氫反應、脫水反應、加成反應、紫外光固化及電子束固化等。4)采用有機樹脂改性（共混、共聚）。例如環(huán)氧，丙烯酸等。5)選擇不同填料。比如SiO2、TiO2等?，F(xiàn)在流行的塑膠板
7、材的硬化劑，就是有機硅分子在以上一種或者幾種改性方法的結合。具體采用哪種或者哪幾種改性方法，主要由產品的性能決定。正是因為有機硅材料這樣豐富多樣的可加工性，才使得目前的塑膠板材硬化劑多種多樣，每一種成熟的硬化劑都有自己的獨特的他人不可復制的特性。下面我們通過幾款比較經典的硬化專利的簡述，來了解硬化劑的組份與構造方法。在專利CN200710148024中的塑膠板材的硬化劑主要是由有機硅化合物的水解產物為主體、以復合金屬氧化物微粒為填料，通過雙氰氨和有機多元羧酸對有機硅分子鏈進行改性，加入鈷的螯合物阻止氧化鈦等對
8、有機高分子鏈的裂解作用，增加硬化層的耐候性。在上述專利中，硅類化合物的水解產物可以用如下通式表示：其中R1為可以聚合反應基團的有機基團，最好為環(huán)氧基，因為環(huán)氧基在聚合時為開環(huán)聚合，化學性質較為穩(wěn)定，有利于硬度，耐候性的提高；R2為一般的增塑基團或者其他要求的改性基團即可，不做具體要求。X為可水解的官能團，具體為含有甲氧基之類的烷氧基團，氯、溴基之類的鹵素基團以及酰氧基等，其中以烷氧基性質較為穩(wěn)定，當
