涂布复合材料由涂布基材和附着于基材表面的涂层材料构成。因此,涂布复合材料的构成,包括涂布基材和涂布液(涂层材料)(如表1-4所示)。涂布基材从结构上分包括单层、多层材料;从状态上可分为固体基材和柔性基材;从材质有纸张、织物、薄膜、复合膜、金属、玻璃等。涂布液的主要成分和具体构成,取决于涂层性能要求和涂布加工工艺。
表1-4 涂布复合材料一览表
涂布功能材料是指人们用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质,当然,并非所有物质都可以称为材料。
材料一般分成结构材料和功能材料两大类。结构材料是指能承受外加载荷而保持其形状和结构稳定的材料,在物件中起着“力能”的作用。功能材料是指具有一种或几种特定功能的材料,它具有优良的物理、化学和生物功能,在物件中起着“功能”作用。
功能材料的概念于1965年由美国贝尔研究所J.A.Morton博士提出,功能材料是具有特殊物化性能和生物性能材料的统称。它能将光、声、磁、热、压力、位移、角度、重量、速度、加速度、化学能、生物能等转换为电信号,或将某种性质的量转化为另一种性质的量,从而实现对能量和信号的转换、吸收、存储、发射、传送、传感、控制和处理等功能。有些功能材料可以选择性地吸附某种物质,或者只允许某种物质通过;有些材料有分离、催化或传感某种物质的功能。
①单功能材料:导电、介电、磁性、信息记录、储热、隔热、光学、红外、旋光材料、防雾等。
②功能转换材料:压电、光电、热电、声光、磁光、声能转换、磁敏材料等。
③多功能材料:防震降噪、三防(热、激光、核)材料、耐热密封、电磁材料。
④复合和综合功能材料:形状记忆、隐身、电磁屏蔽、传感、智能、显示材料、隔热保温、安全防爆、遮光防晒、耐磨防滑、防油污抗指纹、自修复等。
⑤新形态和新概念功能材料:液晶、非晶态、梯度材料、纳米、非平衡态材料。
涂布液属于涂料,我国发布的第一个涂料分类标准GB/T 2705—1981《涂料产品分类、命名和型号》,于1982年5月开始实施。后来对基本名称及其代号的划分、涂料命名的补充规定做过修改。修订后的新标准为GB/T 2705—1992,于1993年6月1日实施。
GB/T 2705—1992中明确了涂料产品分类(是以涂料基料中的主要成膜物质为基础),并将成膜物质分为17类,分别是油脂、天然树脂、酚醛树脂、沥青、醇酸树脂、氨基树脂、硝基纤维素(酯)、纤维素酯(醚)、过氯乙烯树脂、烯类树脂、丙烯酸树脂、聚酯树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、元素有机聚合物、橡胶和其他。
《涂料产品分类和命名》国家标准(编号GB/T 2705—2003),由国家质检总局于2003年7月3日发布,并于2004年1月1日实施。
尽管上述内容主要涵盖建筑涂料和油漆,但对于涂布复合技术涉及的涂布液,也有参考价值。涂布液成分通常包括构成涂层的胶黏剂、填料及添加剂,还有作为涂布液载体的溶剂,参见图1-3涂料的构成。其中,胶黏剂属于结构性材料,填料和助剂则大多属于功能性材料。
图1-3 涂料的构成
功能性填料是构成涂布液的基本成分,也是决定涂布产品性能的关键成分。事实上,很难严格区分并罗列所有涂布液填料。仅按照可见资料报道,列出部分填料与涂布产品对应关系,如表1-5所示。
表1-5 部分功能性填料与涂布产品对应关系
由全国印刷机械标准化技术委员会归口管理,北京印刷学院、北京印刷机械研究所等为起草单位的20190697-T-604获批立项,报批稿将涂布基材定义为表面能够承载涂布液的材料。
精密涂布复合基材大多以刚性基板或柔性薄膜形式存在。有些刚性基板厚度在降低到一定程度时,也具备一定的柔韧性。例如,刚性玻璃以微米厚度存在时,则用作柔性显示器件制备。
汽车和建筑用窗膜,采用磁控溅射基材,Ar、O 2 混合气体中的等离子体,在电场和磁场的作用下被加速,加速后的高能粒子轰击靶材表面,进行能量交换,靶材表面的原子溢出,转移到PET基材表面形成窗膜基材,如图1-4所示。
图1-4 磁控溅射制备窗膜
常用涂布复合薄膜基材如表1-6所示。
表1-6 常用涂布复合薄膜基材一览表
为了保证涂布液在涂布基材表面具有良好的润湿铺展性能,要求涂布表面的高表面能和涂布液的低表面张力,合成树脂薄膜表面的均匀结构致使表面能偏低,一般要经过处理提高其表面能。
常用薄膜表面可以通过化学处理或等离子体处理提高薄膜表面粗糙度进而提高表面能,更多的是在薄膜表面加预涂层,提高表面能。以PET薄膜为例,表面处理技术可用方式包括机械处理、化学处理、表面改性剂处理、火焰处理、等离子体处理、表面接枝、表面涂覆等。
涂布复合也可以看作基材表面处理,经过涂布的基材,形成了平滑、致密或透光以及耐抗性调整后的表面,进而适应不同表面性能要求。