PSA | Organic silicon release agent formula analysis

  • PSA
  • 2018/10/08

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       有机硅离型剂,常见有5个组分:主剂,交联剂,附着力添加剂(有的人称为锚固剂),剥离力控制剂(分为重剥离和轻剥离),铂金催化剂。那是不是只有这几个组分呢?答案是肯定不止。第六个组分,所有配方中必备的:抑制剂。还有防雾化剂,摩擦系数调节剂等。

第一:主剂。

       主剂决定了离型涂层主要性能。比如,离型力、残余粘着力、膜面效果、涂布方式、适应基材,干硅量,解卷性能,反应类型等。通过调整主剂的分子结构,分子量,官能团等来调整这些性能。

       目前常见的分子结构,有直链性和支链性。 反应后,支链型的,相对来说,形成更复杂的网状结构,离型力会偏重一些。另外结构更稳定,残余力会更高一些。 直链型形成的涂层相对来说,离型力会偏轻一些。残余力会略低一点。

       决定离型力的因素有很多:如基材,主剂本身的因素,涂布量等。每个厂家,都会根据实际情况(比如成本、铺展性、稳定性等因素),去推荐一个最佳建议。另外,溶剂的选择,对离型力和膜面也会有影响。目前市面上也有很多供应商会推荐一些特殊的助剂去调节离型力,比如重(轻)剥离添加剂等。

       影响残余粘着力的因素也有很多:

       1.配方设计不当;

       2.烘箱温度过低,没有达到交联温度;

       3.烘烤时间过短;

       4.工艺设置不当;

       5.网纹辊,清洗不及时导致堵网等。

       影响膜面效果的因素:

       1.原料本身的原因;

       2.溶剂搭配不当;

       3.设备的因素;

       4.车间环境;

       5.工艺的调整,温度,转速,表面张力控制等。

       涂布方式:硅油主剂本身的分子量,分子结构,粘度决定了涂布方式。比如溶剂型,一般都是分子量巨大,粘度很大,只能用两辊或者微凹的涂布。无溶剂的,可以五辊直接涂布。如果用两辊涂布,得用溶剂去稀释降低干硅量,帮助流平,否则涂布量太高,表面太油。

      适应基材,也是由硅油本身决定。不同的锚固基团对不同的基材,附着力不一样。在确定基材后,要根据要求去选择不同的主剂,干硅量。

      解卷性能:涉及到此类问题的主要是高速贴标。不同厂家的硅油,解卷时的离型力变化差异也会不同。有的上升很快,有的则较慢。

      反应类型分为三部分:热固化加成型,热固化缩合型,光辐射型。

1.加成型:A+B=C。优点:剥离力稳定性好、覆盖性也非常好、残余力高、铂金催化安全、反应速度快。缺点:成本高、容易铂金中毒。

2.缩合型:A+B=C(超大分子)+D(超小分子)。优点:便宜,料槽寿命长,回收利用率高。缺点:有毒。

3.UV光辐射:优点:固化非常快、在薄膜上有优异的锚固性、对基材几乎没有热影响(热收缩,形变)、能耗相对来说较少、常温,老化离型力变化小、低萃取率、自由基对基材要求低,无后固化。缺点:剥离力大小范围有限、成本高、上硅量较高、自由基的必须冲氮气保护、有效期较短、阳离子型对基材要求高。

 

第二:交联剂

       通俗点说,交联剂是含氢硅油。化学机构看起来很简单,其实随着锚固基团的不同,也有很多的复杂变化。会影响离型力,反应速度,附着力等。离型力从配方上调整,主要是调整主剂和交联剂的比例。交联剂添加量增多,离型力会变重(但是过量的加多,会导致剥离力不稳定,老化升高)。不同的锚固基团,导致交联剂的反应速度也会有很大的差异。因为支链有限,接入锚固基团(X和Y)数量有限。

       附着力和反应速度主要由锚固基团(X、Y)决定。锚固基团是参与反应,还是与基材结合。这个平衡厂家会根据不同的应用要求,去做出不同的搭配。正常反应慢的,附着力会比较慢。附着力好的,反应会比较慢。    

 

第三:催化剂-铂金,锡

         化学 结构如下图:

       很多有机硅离型剂是用铂金催化。这也是为什么离型剂体系比较贵的主要原因之一。如果不加,反应速度会非常缓慢,缓慢到反应可以忽略不计。可是加多了,成本会高。所以,也有一些低端的用锡催化。

       催化剂的结构相对来说简单,功效也比较简单,就是催化反应速度。只影响料槽寿命和反应速度。对离型力,附着力,稳定性都没有影响。只要固化好,对残余力也没有影响。当然,如果添加量少了,固化不好,那是很大影响残余粘着力的。在添加上,一般是后添加。即另外单独添加。也有部分厂家,把铂金预埋在主剂中。在试用时,是双组分:主剂(实际是主剂+铂金)+交联剂。

 

第四:特殊成员-锚固剂

        锚固剂,也称为附着力添加剂,密着剂等。经常听到人说,掉硅。非常恐怖的一个不良状况。主要是因为附着不好。可能是主剂选择不对,也可能是交联剂选择不对。也有可能是附着力添加量不够。还有一个是常被大家忽略的因素,环境;空气太潮湿。纸张表面凹凸不平,附着力比较好。离型膜比较难附着力。很多时候,都要大量添加附着力添加剂。比如在阴雨天,空气湿度变大时,一般会稍微增大锚固剂的量。既然湿度影响附着,为什么不把湿度控制的很低?离型剂涂布中有大量的静电产生,必须有一定的湿度,带走一定量的静电。不然容易产生火花,发生着火,爆炸等状况。

       实际生产中,有些厂家会适量添加一些异丙醇等亲水亲油的容易,来帮助减轻水份的影响。建议适当少量添加。过多的水份融入离型层会有很多的弊端。还是建议适当的添加锚固剂。过多添加,也会导致剥离力变大。

 

第五:离型力调节剂

        离型力调节剂分为两种:反应型和非反应性。有些轻剥离添加剂,多为非反应性。是小分子量有机硅,会迁移到表面,牺牲残余粘着力来达到短暂的离型力变轻。一些重剥离添加剂,是反应性,参与反应。这种改变离型力是长久稳定的。

 

第六:抑制剂

        抑制剂一般都是预埋在主剂,或者交联剂中。如果不加交联剂,那离型剂配好后,会迅速反应固化。为了有足够长的料槽寿命,便于生产。厂家都会在配方中预先添加抑制剂。

 

第七:防雾化剂

       防雾化剂,一般在高速涂布机上,辊速太快,容易带起大量的硅油雾气。吸入肺中,固化。会导致人员死亡。所以很多厂家开发了防雾化剂,添加如硅油中,防止雾化。

第八:摩擦系数调节剂

       摩擦系数调节剂,一般用于食品包装等行业。要求表面有很低的摩擦系数。此类比较少见。

       另外还有一些特殊的助剂,如增加雾面效果,使涂层带有一定颜色的特殊颜料。

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