CN108503875A - 一种装饰膜、碳纤维复合材料装饰构件及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种装饰膜、碳纤维复合材料装饰构件及其制备方法和应用,所述装饰膜为非离型装饰膜或离型装饰膜,所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层和颜色层,所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层和颜色层,在颜色层下方任选地具有底涂层,通过利用本发明所述装饰膜可以对碳纤维复合材料起到保护作用,具有抗磨抗刮擦性能,并且能够使得材料表面颜色装饰效果多样,可随时按照客户需求进行定制,适应于多种碳纤维成型工艺,具有广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于碳纤维复合材料技术领域,涉及一种装饰膜、碳纤维复合材料装饰构件及其制备方法和应用。
背景技术
随着能源与环境的问题越来越受到社会和各国政府的重视,各个国家和地区对乘用车燃油油耗的要求也越来越严格。而汽车轻量化是节省能源的最有效的途径之一。据研究,汽车自重减轻10%,燃油经济性约可提高10%。采用碳纤维复合材料制造汽车车身壳体以及其他金属部件是汽车轻量化最有效的途径之一。目前,各大汽车生厂商都非常注重碳纤维汽车制件的开发,部分车型已将其用到商品化的产品中,典型的有BMW的i3和i8。汽车用碳纤维复合材料零部件除了对性能的要求较高以外,也要求零部件的生产工艺具有很高的生产效率。目前,汽车用碳纤维复合材料零部件的生产工艺有高压树脂模塑成型(HP-RTM)、湿法模压成型、预浸料成型工艺等。自动化的生产线配合可快速固化的热固性树脂,汽车用碳纤维复合材料零部件的产量每年可达几十万件。
与汽车金属车身相同,碳纤维复合材料汽车制件也不能直接暴露于室外环境中。紫外线、湿气、机械力等外界环境会降低碳纤维复合材料的力学性能,进而大大降低汽车的安全性和使用期限。因此,必须在碳纤维复合材料的表面覆盖一层涂层或涂膜,以保护碳纤维复合材料汽车制件免受某些外界环境损伤。另一方面,涂层或涂膜的颜色、图案的多元化也可以满足人们对汽车美观性的不同要求。
目前,制备碳纤维复合材料表面的方法之一是在制品表面覆盖一层胶衣树脂。具体操作是在清理模具后将尚未固化的胶衣树脂通过刷涂或喷涂的方式,使其均匀的覆盖在模具表面;然后等待胶衣固化到一定程度后再铺敷碳纤维或导入树脂。然而,这种方法一方面获得的制件表面颜色单一,另一方面是效率较低,难以配合高效率的汽车碳纤维复合材料制件的生产工艺。
除了上述方法以外,碳纤维复合材料制件还可以通过在制成成品后在其表面喷涂或刷涂涂料的方式获得需要的表面。这种方法需要在喷涂或刷涂前对制件进行多次打磨抛光,比较费时费力、成本也较高。
发明内容
针对现有技术的问题,本发明的目的在于提供一种装饰膜、碳纤维复合材料装饰构件及其制备方法和应用。
为达到此发明目的,本发明采用以下技术方案:
第一方面,本发明提供一种装饰膜,所述装饰膜为非离型装饰膜,所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层和颜色层。
在本发明中,通过利用该装饰膜可以对碳纤维复合材料起到保护作用,具有抗磨抗刮擦性能,并且能够使得材料表面颜色装饰效果多样,可随时按照客户需求进行定制,适应于多种碳纤维成型工艺。
优选地,所述非离型装饰膜中硬化层的制备原料包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层或无机粒子中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述硬化层的硬度为HB以上,采用的测试标准为GBT6739-2006。
优选地,所述非离型装饰膜中硬化层的厚度为0.1-50μm,例如0.1μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。如果硬化层的厚度太厚,则影响膜材的后续加工和延展性。
在本发明中,所述硬化层具有抗磨、抗划伤的性能,作为碳纤维复合材料的装饰膜的表层能够起到保护作用,增强材料的耐磨耐刮擦性能。
优选地,所述非离型装饰膜中基材层为聚甲基丙烯酸酯薄膜、聚丙烯酸酯薄膜、聚氨酯丙烯酸酯薄膜、甲基丙烯酸酯共聚物薄膜、丙烯酸酯共聚物薄膜中的任意一种或至少两种形成的混合薄膜。
优选地,所述非离型装饰膜中基材层的厚度为50-500μm,例如50μm、80μm、100μm、130μm、150μm、180μm、200μm、230μm、250μm、280μm、300μm、350μm、380μm、400μm、450μm、480μm或500μm。如果非离型装饰膜中基材层的厚度太薄,则装饰膜不容易加工成型,成型后的装饰膜较容易起皱、破损,并且延展性不足;如果基材层的厚度太厚,则导致膜材的成本大大增加,并且会导致后续碳纤维复合材料装饰构件的装饰层太厚,影响装饰效果,也会增加构件的重量。
在本发明的非离型装饰膜中的基材层作为装饰膜的组成,其在用于碳纤维复合材料装饰时,会存在碳纤维复合材料装饰件表面,该基材层对于下层的颜色层具有一定的保护作用。保护作用包括抗磨损、抗划伤。膜层中也可通过添加紫外线吸收剂的方式吸收紫外线,增加装饰层的耐候性能。
优选地,所述非离型装饰膜中基材层所用薄膜为经过硬化处理、抗指纹处理、耐磨处理或雾化处理的薄膜。
优选地,所述非离型装饰膜中颜色层,其组成成分包括耐候性热固性树脂、颜料和助剂。
优选地,所述颜色层由可固化的双组份、多组份或单组份涂料或油墨制备而来。
优选地,所述颜色层的制备原料含有或不含有可挥发性溶剂。若含有可挥发性溶剂,则在装饰膜制备中涂膜以后使挥发性溶剂在一定的温度下经过一定的时间挥发完毕。
在本发明中,颜色层能够为非离型装饰膜或离型装饰膜提供颜色修饰,并且颜色层的耐候性很大程度上决定了装饰膜的耐候性。
优选地,所述非离型装饰中颜色层的制备原料包括如下重量比的成分:30%-90%(例如30%、35%、38%、40%、43%、45%、48%、50%、53%、55%、58%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%)的耐候性热固性树脂、10-55%(例如10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%或55%)的颜料以及1%-15%(例如1%、2%、5%、8%、10%、12%、14%或15%)的助剂。
优选地,所述耐候性热固性树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、聚氨酯树脂或氟碳树脂中的一种或两种以上的混合物。
优选地,所述助剂包括紫外线吸收剂和/或自由基捕捉剂。
优选地,所述紫外线吸收剂为2-羟基苯基-二苯甲酮、2-(2-羟基苯基)-苯并***、2-羟基苯基-s-三嗪环或其衍生物中的任意一种或至少两种的组合。
所谓的衍生物是指化合物分子中的原子或原子团被其他原子或原子团取代所形成的化合物,称为该化合物的衍生物。这里的衍生物是指原子或原子团被取代后仍然有紫外线吸收功能的化合物。如上所述其衍生物是指2-羟基苯基-二苯甲酮的衍生物、2-(2-羟基苯基)-苯并***衍生物或2-羟基苯基-s-三嗪环的衍生物。
优选地,所述紫外线吸收剂的添加量为颜色层重量的0.1%-10%,例如0.1%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%。
优选地,所述自由基捕捉剂为2,2,6,6-四甲基哌啶或其衍生物。
优选地,所述自由基捕捉剂的添加量为颜色层重量的0.1%-5%,例如0.1%、0.3%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%或5%。
优选地,所述颜色层的厚度为10-100μm,例如10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。如果颜色层的厚度太薄,则会导致遮盖力不足,起不到应有的装饰效果,如果颜色层的厚度太厚,则颜色层需要较多次数的印刷,一方面增加了装饰膜的制作工序,增加成本降低产能;另一方面降低了装饰膜整体的附着力。
在本发明中,颜色层位于基材层下面,更容易实现纹路设计效果(例如拉丝、花纹等)。并且颜色层位于基材层下面,基材层可以对颜色层具有保护作用,可以提高整个装饰层的抗环境老化年限。例如当基材中添加紫外吸收剂时可阻隔紫外线对颜色层的影响。
优选地,所述非离型装饰膜还包括位于颜色层下方的底涂层。
优选地,所述底涂层的制备原料包括成膜树脂、颜料和助剂。
优选地,所述底涂层的制备原料包括如下重量比的成分:40%-95%(例如40%、43%、45%、48%、50%、53%、55%、58%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%)的成膜树脂、0-50%(例如0%、5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%)的颜料和1%-30%(例如1%、2%、5%、8%、10%、15%、18%、20%、25%、28%或30%)的助剂。
优选地,所述成膜树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述助剂包括消泡剂、润湿分散剂、流平助剂、附着力促进剂或偶联剂中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中,所述消泡剂可以为有机硅、聚合物、矿物油等消泡剂;所述润湿分散剂可以为嵌段共聚物、含酸性基团共聚物、有机盐、丙烯酸共聚物、聚酯、酰胺类化合物等分散剂;所述流平助剂可以为改性脲、聚氨酯、丙烯酸、酰胺和有机改性衍生物、硅酸盐、膨润土等流平助剂;所述附着力促进剂可以为高分子量嵌段共聚物、聚合物盐、含极性基团的聚合物等;所述偶联剂可以为硅氧烷、硅氧烷聚合物及其改性物(例如聚醚改性物、芳烷基改性物)等。
在本发明中,所述底涂层中可以包含颜料,此时,底涂层的颜色主要配合颜色层的颜色增加装饰层的遮盖力,提高装饰效果。底涂层的颜料的颜色选择是根据颜色层中的颜色进行匹配选择,例如如果颜色层的颜料为深色,则底涂层可以选择较深的颜色,而如果颜色层的颜料颜色较浅,则底涂层则选择较浅颜色的颜料,这样通过底涂层的颜色衬托颜色层的颜色,可以获得更佳的装饰效果。
优选地,所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面。
在本发明中,所述底涂层与颜色层和碳纤维浸润树脂均具有良好的附着力和浸润性,并且底涂层的背离基材层的一面(即装饰时与碳纤维复合材料接触的一面)具有粗糙的表面,这样的表面可以进一步增加粘接面积,提高粘接强度。
在本发明中,所述装饰膜在用于装饰碳纤维复合材料装饰时,底涂层与碳纤维浸润树脂的主要粘接力为范德华力,底涂层与碳纤维浸润树脂间不产生化学键或离子键等,为增强粘接力,底涂层与碳纤维浸润树脂在工艺温度下拥有较小的接触角(即较好的浸润性),接触角小于30°。
优选地,所述底涂层的厚度为5-50μm,例如5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。如果底涂层的厚度太薄,则遮盖力不足,底涂层色泽均匀性变差,影响装饰效果,如果底涂层的厚度太厚,则需要较多次数的印刷,增加了装饰膜的制作工序,从而增加装饰膜的成本。
第二方面,本发明提供了如上所述的非离型装饰膜的制备方法,所述制备方法为:在基材层的上下两面上分别涂覆硬化层和颜色层,得到所述装饰膜。
优选地,在颜色层上涂覆底涂层。
优选地,所述涂覆的方式为喷涂、刷涂、滚涂、丝网印刷或凹版印刷。
优选地,将颜色层涂覆至基材上后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在基材上。
在本发明中,可以在得到装饰膜后,进行收卷,而后在熟化室中进一步熟化。
第三方面,本发明提供一种装饰膜,所述装饰膜为离型装饰膜,所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层和颜色层。
优选地,所述离型装饰膜中硬化层的制备原料包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层或无机粒子中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述硬化层的硬度为HB以上。
优选地,所述离型装饰膜中硬化层的厚度为0.1-50μm,例如0.1μm、0.5μm、1μm、3μm、5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。如果硬化层的厚度太厚,则影响膜材的后续加工和延展性。
在本发明中,所述硬化层具有抗磨、抗划伤的性能,作为碳纤维复合材料的装饰膜的表层能够起到保护作用,增强材料的耐磨耐刮擦性能。
优选地,所述离型装饰膜中基材层为聚碳酸酯薄膜、聚甲基丙烯酸酯类薄膜、聚氟乙烯薄膜、聚偏二氟乙烯膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜。
优选地,所述离型装饰膜中基材层的厚度为50-500μm,例如50μm、80μm、100μm、130μm、150μm、180μm、200μm、230μm、250μm、280μm、300μm、350μm、380μm、400μm、450μm、480μm或500μm。如果离型装饰膜中基材层的厚度太薄,则装饰膜不容易加工成型,成型后的装饰膜较容易起皱、破损,并且延展性不足;如果基材层的厚度太厚,则导致膜材的成本大大增加,并且会导致后续碳纤维复合材料装饰构件的装饰层太厚,影响装饰效果,也会增加构件的重量。
在本发明的离型装饰膜中基材层上涂覆了一层离型层,在用于碳纤维复合材料装饰时,该基材层会连同离型层被剥离,从而使得颜色层和硬化层留在碳纤维复合材料装饰件表面。
优选地,所述离型装饰膜中离型层是由有机硅、蜡树脂、醋酸纤维素、硝基纤维素或聚乙烯醇中的一种或两种以上的原料形成的。
优选地,所述离型装饰膜中离型层的厚度为0.2μm-10μm,例如0.2μm、0.5μm、0.8μm、1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm或10μm。
优选地,所述离型装饰膜中颜色层的制备原料包括耐候性热固性树脂、颜料和助剂。
在本发明中,颜色层能够为非离型装饰膜或离型装饰膜提供颜色修饰,并且颜色层的耐候性很大程度上决定了装饰膜的耐候性。
优选地,所述离型装饰膜中颜色层的制备原料包括如下重量比的成分:30%-90%(例如30%、35%、38%、40%、43%、45%、48%、50%、53%、55%、58%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%)的耐候性热固性树脂、10-55%(例如10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%或55%)的颜料以及1%-15%(例如1%、2%、5%、8%、10%、12%、14%或15%)的助剂。
优选地,所述耐候性热固性树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、聚氨酯树脂或氟碳树脂中的一种或两种以上的混合物。
优选地,所述助剂包括紫外线吸收剂和/或自由基捕捉剂。
优选地,所述紫外线吸收剂为2-羟基苯基-二苯甲酮、2-(2-羟基苯基)-苯并***、2-羟基苯基-s-三嗪环或其衍生物中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述紫外线吸收剂的添加量为颜色层重量的0.1%-10%,例如0.1%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%。
优选地,所述自由基捕捉剂为2,2,6,6-四甲基哌啶或其衍生物。
优选地,所述自由基捕捉剂的添加量为颜色层重量的0.1%-5%,例如0.1%、0.3%、0.5%、0.8%、1%、2%、3%、4%或5%。
优选地,所述颜色层的厚度为10-100μm,例如10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm。如果颜色层的厚度太薄,则会导致遮盖力不足,起不到应有的装饰效果,如果颜色层的厚度太厚,则颜色层需要较多次数的印刷,一方面增加了装饰膜的制作工序,增加成本降低产能;另一方面降低了装饰膜整体的附着力。。
优选地,所述离型装饰膜还包括位于颜色层下方的底涂层。
优选地,所述底涂层的制备原料包括成膜树脂、颜料和助剂。
优选地,所述底涂层的制备原料包括如下重量比的成分:40%-95%(例如40%、43%、45%、48%、50%、53%、55%、58%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%或95%)的成膜树脂、10-50%(例如10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%或50%)的颜料和1%-30%(例如1%、2%、5%、8%、10%、15%、18%、20%、25%、28%或30%)的助剂。
优选地,所述成膜树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合。
优选地,所述助剂为消泡剂、润湿分散剂、流平助剂、附着力促进剂或偶联剂中的任意一种或至少两种的组合。
在本发明中,所述底涂层中可以包含颜料,此时,底涂层的颜色主要配合颜色层的颜色增加装饰层的遮盖力,提高装饰效果。底涂层的颜料的颜色选择是根据颜色层中的颜色进行匹配选择,例如如果颜色层的颜料为深色,则底涂层可以选择较深的颜色,而如果颜色层的颜料颜色较浅,则底涂层则选择较浅颜色的颜料,这样通过底涂层的颜色衬托颜色层的颜色,可以获得更佳的装饰效果。
优选地,所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面。
在本发明中,所述底涂层与颜色层和碳纤维浸润树脂均具有良好的附着力和浸润性,并且底涂层的背离基材层的一面(即装饰时与碳纤维复合材料接触的一面)具有粗糙的表面,这样的表面可以进一步增加粘接面积,提高粘接强度。
在本发明中,所述装饰膜在用于装饰碳纤维复合材料装饰时,底涂层与碳纤维浸润树脂的主要粘接力为范德华力,底涂层与碳纤维浸润树脂间不产生化学键或离子键等,为增强粘接力,底涂层与碳纤维浸润树脂在工艺温度下拥有较小的接触角(即较好的浸润性),接触角小于30°。
优选地,所述底涂层的厚度为5-50μm,例如5μm、8μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm或50μm。如果底涂层的厚度太薄,则遮盖力不足,底涂层色泽均匀性变差,影响装饰效果,如果底涂层的厚度太厚,则需要较多次数的印刷,增加了装饰膜的制作工序,从而增加装饰膜的成本。
第四方面,本发明提供了如上所述的离型装饰膜的制备方法,所述制备方法为:将基材层的一面上涂覆离型层,而后在离型层上涂覆硬化层,在硬化层上涂覆颜色层,得到所述装饰膜。
优选地,在颜色层的上涂覆底涂层。
优选地,所述涂覆的方式为喷涂、刷涂、滚涂、丝网印刷或凹版印刷。
优选地,将颜色层涂覆至硬化层后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在硬化层上。
第五方面,本发明提供一种碳纤维复合材料装饰构件,所述碳纤维复合材料装饰构件包括碳纤维复合材料层以及在所述碳纤维复合材料层一面由第一方面或第三方面所述的装饰膜形成的装饰层。
在本发明中,在碳纤维复合材料制件一面装饰上所述装饰膜后得到单面装饰构件,在双面装饰上所述装饰膜后得到双面装饰构件。
在碳纤维复合材料制件双面装饰所述的装饰膜时,所述两面的装饰膜可以相同也可以不同,例如可以同时为非离型装饰膜也可以同时为离型装饰膜;或者一面为非离型装饰膜,一面为离型装饰膜。
碳纤维复合材料制件上装饰所述装饰膜时,为颜色层或底涂层与碳纤维复合材料制件接触。
优选地,当所述碳纤维复合材料装饰构件包括如上所述的离型装饰膜形成的装饰层时,所述装饰膜的基材层连同离型层被剥离除去。
在本发明中,离型装饰膜中利用离型层和基材层可以使得基材层对颜色层具有一定的保护作用,防止离型装饰膜在运输和储存过程中颜色层的磨损、划伤等,在用于碳纤维复合材料装饰时,该基材层会连同离型层被剥离,从而使得颜色层和硬化层留在碳纤维复合材料装饰件表面。
第六方面,本发明提供了如上所述碳纤维复合材料装饰构件的制备方法,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将装饰膜装入模具中,加热软化,而后吸真空,将装饰膜吸附至模具表面;
(2)将碳纤维编织物或碳纤维与树脂的混合物加入表面已经吸附有装饰膜的模具中,将模具闭合,加热固化,得到所述碳纤维复合材料装饰构件。
优选地,当预制备的碳纤维复合材料装饰构件为单面装饰构件时,步骤(1)所述将装饰膜装入模具中为在上模具或下模具中装入装饰膜,当预制备的碳纤维复合材料装饰构件为双面装饰构件时,步骤(1)所述将装饰膜装入模具中为在上下模具中分别装入装饰膜。
优选地,步骤(1)所述加热软化的温度为50℃-200℃,例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃。
优选地,步骤(1)所述吸真空时的真空度为-75kPa~-101.32kPa;例如-75kPa、-78kPa、-80kPa、-85kPa、-88kPa、-90kPa、-93kPa、-95kPa、-98kPa、-100kPa或-101.32kPa。
优选地,步骤(2)所述树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂或不饱和树脂中的一种或两种以上的混合物。
优选地,步骤(2)所述加热固化的温度为50℃-200℃,例如50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃、80℃、85℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃或200℃。
优选地,当步骤(2)中仅将碳纤维编织物加入至表面已经吸附有装饰膜的模具中时,在加热固化前,将树脂导入模具中,并浸润碳纤维编织物。
在本发明所述加热固化后,开模并取出装饰件半成品,而后进一步进行后处理得到成品,所述后处理包括裁剪等一些简单后处理步骤。
在本发明中,当所述装饰膜包括底涂层时,经步骤(2)加热固化后,底涂层与碳纤维浸润树脂的接触角在制件成型工艺温度(即50℃-200℃)下的接触角小于30°
第七方面,本发明提供了让如上所述的碳纤维复合材料装饰构件在汽车结构件中的应用。
相对于现有技术,本发明具有以下有益效果:
本发明提供的装饰膜可以对碳纤维复合材料起到保护作用,具有抗磨抗刮擦性能,并且能够使得材料表面颜色装饰效果多样,可随时按照客户需求进行定制,适应于多种碳纤维成型工艺,由其制备碳纤维复合材料装饰构件时制备方法简单、装饰膜与碳纤维复合材料的粘着力强,装饰膜的硬度高,对碳纤维复合材料具有保护和装饰的作用,无污染、能耗低,可以达到汽车装饰件的性能要求,具有广泛的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的装饰膜的结构示意图。
图2为本发明实施例2提供的装饰膜的结构示意图。
图3为本发明实施例7提供的装饰膜的结构示意图。
图4为本发明实施例8提供的装饰膜的结构示意图。
图5为本发明实施例14-26提供的碳纤维复合材料装饰构件的结构示意图。
图6为本发明实施例17-39提供的碳纤维复合材料装饰构件的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了,所述实施例仅仅是帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
在本实施例中,提供的装饰膜为非离型装饰膜,如图1所示,所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层和颜色层。
硬化层的制备原料包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层和无机粒子。
所述硬化层的硬度为HB,所硬化层的厚度为10μm;基材层为聚甲基丙烯酸酯薄,基材层的厚度为220μm。
颜色层的制备原料包括耐候性热固性树脂、颜料和助剂,包括87%的耐候性热固性树脂、10%的颜料以及3%的助剂。所述颜色层的厚度为30μm。
其制备方法包括以下步骤:在基材层的上下两面上分别涂覆硬化层和颜色层,将颜色层涂覆至基材上后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在基材上,得到所述装饰膜。
实施例2
在本实施例中,提供的装饰膜为非离型装饰膜,如图2所示,所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层、颜色层和底涂层。
硬化层的制备原料包括丙烯酸树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层和无机粒子。
所述硬化层的硬度为F,所硬化层的厚度为20μm。
基材层为聚氨酯丙烯酸酯薄膜,基材层的厚度为220μm。
颜色层的制备原料包括80%的耐候性热固性树脂、10%的颜料以及10%的助剂。所述颜色层的厚度为60μm。
所述底涂层的制备原料包括75%的成膜树脂、20%的颜料和5%的助剂。所述成膜树脂为聚氨酯树脂,所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面,所述底涂层的厚度为15μm。
其制备方法包括以下步骤:在基材层的上下两面上分别涂覆硬化层和颜色层,将颜色层涂覆至基材上后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在基材上,在颜色层的上涂覆底涂层,得到所述装饰膜。
实施例3
与实施例2不同之处仅在于,所硬化层的厚度为40μm,基材层的厚度为150μm,颜色层的厚度为50μm,所述底涂层的厚度为20μm。
实施例4
与实施例2不同之处仅在于,所硬化层的厚度为50μm,基材层的厚度为150μm,颜色层的厚度为30μm,所述底涂层的厚度为30μm。
实施例5
与实施例2不同之处仅在于,所硬化层的厚度为40μm,基材层的厚度为400μm,颜色层的厚度为100μm,所述底涂层的厚度为50μm。
实施例6
与实施例2不同之处仅在于,所硬化层的厚度为5μm,基材层的厚度为50μm,颜色层的厚度为10μm,所述底涂层的厚度为5μm。
实施例7
在本实施例中,提供的装饰膜为离型装饰膜,如图3所示,所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层和颜色层。
其中硬化层的制备原料包括聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层和无机粒子,所述硬化层的硬度为HB,所述离型装饰膜中硬化层的厚度为10μm。
基材层为聚氟乙烯薄膜,基材层的厚度为50μm,所述离型装饰膜中离型层的厚度为3μm。
颜色层的制备原料包括如下重量比的成分:50%的耐候性热固性树脂、35%的颜料以及15%的助剂,所述颜色层的厚度为30μm。
装饰膜的制备方法包括以下步骤:将基材层的一面上涂覆离型层,而后在离型层上涂覆硬化层,在硬化层上涂覆颜色层,将颜色层涂覆至硬化层后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在硬化层上,得到所述装饰膜。
实施例8
在本实施例中,提供的装饰膜为离型装饰膜,如图4所示,所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层、颜色层和底涂层。
其中硬化层的制备原料包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层和无机粒子,所述硬化层的硬度为2H,所述离型装饰膜中硬化层的厚度为30μm。
基材层为聚偏二氟乙烯膜,基材层的厚度为50μm,所述离型装饰膜中离型层的厚度为0.7um。
颜色层的制备原料包括如下重量比的成分:55%的耐候性热固性树脂、40%的颜料以及5%的助剂,所述颜色层的厚度为30μm。
底涂层的制备原料包括如下重量比的成分:85%的成膜树脂、10%的颜料和5%的助剂。
所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面,底涂层的厚度为35μm。
装饰膜的制备方法包括以下步骤:将基材层的一面上涂覆离型层,而后在离型层上涂覆硬化层,在硬化层上涂覆颜色层,将颜色层涂覆至硬化层后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在硬化层上,得到所述装饰膜。
实施例9
与实施例8不同的是,硬化层的硬度为F,硬化层的厚度为40μm,基材层的厚度为50μm,离型层的厚度为7μm,颜色层的厚度为60μm,底涂层的厚度为20μm。
实施例10
与实施例8不同的是,硬化层的硬度为1H,硬化层的厚度为5μm,基材层的厚度为125μm,离型层的厚度为10μm,颜色层的厚度为50μm,底涂层的厚度为25μm。
实施例11
与实施例8不同的是,硬化层的硬度为1H,硬化层的厚度为50μm,基材层的厚度为125μm,离型层的厚度为8μm,颜色层的厚度为30μm,底涂层的厚度为25μm。
实施例12
与实施例8不同的是,硬化层的硬度为F,硬化层的厚度为10μm,基材层的厚度为500μm,离型层的厚度为4μm,颜色层的厚度为100μm,底涂层的厚度为50μm。
实施例13
与实施例8不同的是,硬化层的硬度为HB,硬化层的厚度为50μm,基材层的厚度为300μm,离型层的厚度为0.5μm,颜色层的厚度为10μm,底涂层的厚度为5μm。
实施例14-26
将实施例1-13制备得到的装饰膜分别制备成碳纤维复合材料装饰构件,所述碳纤维复合材料装饰构件如图5所示,包括碳纤维复合材料层以及在碳纤维复合材料层一面由所述装饰膜形成的装饰层。当装饰膜为实施例7-13的装饰膜时,优选地,在碳纤维复合材料层一面形成的装饰层是将装饰膜中的基材层连同离型层剥离除去后得到的装饰层。
具体制备方法包括以下步骤:
(1)将装饰膜装入模具中,在100℃下加热软化,而后吸真空,将装饰膜吸附至模具表面;
(2)将碳纤维与树脂的混合物加入表面已经吸附有装饰膜的模具中,将模具闭合,加热固化,得到碳纤维复合材料装饰构件。
实施例27-39
将实施例1-13制备得到的装饰膜分别制备成碳纤维复合材料装饰构件,所述碳纤维复合材料装饰构件如图6所示,包括碳纤维复合材料层以及在碳纤维复合材料层两面由所述装饰膜形成的装饰层。当装饰膜为实施例7-13的装饰膜时,优选地,在碳纤维复合材料层两面形成的装饰层是将装饰膜中的基材层连同离型层剥离除去后得到的装饰层。
具体制备方法包括以下步骤:
(1)将上层装饰膜装入上层模具中,在100℃下加热软化,而后吸真空,将装饰膜吸附至模具表面;将下层装饰膜装入下层模具中,在100℃下加热软化,而后吸真空,将装饰膜吸附至模具表面;
(2)将碳纤维与树脂的混合物加入表面已经吸附有装饰膜的模具中,将上下模具闭合,加热固化,得到碳纤维复合材料装饰构件。
对实施例14-39制备得到的碳纤维复合材料装饰构件进行性能测试,测试标准如下:
碳纤维复合材料装饰件装饰层的附着力按照GB/T 9286-1998标准进行测试,装饰膜的铅笔硬度按照GB/T 6739-2006标准进行测试;
(4)碳纤维复合材料装饰件装饰面按照GB/T 32088-2015标准中试验方法B-1进行测试,循环700次后装饰面光泽度保持在80%-100%,附着力为0级或1级,色差△E≤3.0。
(5)碳纤维复合材料装饰件装饰面按照GB/T 32088-2015标准中试验方法B-1进行测试,循环500次后装饰面光泽度保持在80%-100%,附着力为0级或1级,色差△E≤3.0。
(6)所述碳纤维复合材料装饰件装饰面按照GB/T 32088-2015标准中试验方法B-1进行测试,循环234次后装饰面光泽度保持在80%-100%,附着力为0级或1级,色差△E≤3.0。
(4)、(5)、(6)中所述的附着力测试标准为GB/T 6739-2006标准;
利用色差仪(Datacolor)测试色差△E(测试前后样件的色差)。
颜色层与非离型装饰膜中的基材之间的附着力按照GB/T 9286-1998标准进行测试。
以上实施例14-39制备的碳纤维复合材料装饰件的测试结果如表1所示。
表1
通过表1所示碳纤维复合材料装饰件的测试结果可以看出,本发明的装饰膜可以对碳纤维复合材料起到保护作用,硬度高,具有抗磨抗刮擦性能,耐老化新能优异,使得装饰膜与碳纤维复合材料的粘着力强,装饰膜的硬度高,耐老化性能好,测试前后色差小。
本发明通过上述实施例来说明本发明的装饰膜、碳纤维复合材料装饰构件及其制备方法和应用,但本发明并不局限于上述实施例,即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种装饰膜,其特征在于,所述装饰膜为非离型装饰膜,所述非离型装饰膜从上至下依次包括硬化层、基材层和颜色层。
2.根据权利要求1所述的装饰膜,其特征在于,所述硬化层的制备原料包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层或无机粒子中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述硬化层的硬度为HB以上;
优选地,所述非离型装饰膜中硬化层的厚度为0.1-50μm;
优选地,基材层为聚甲基丙烯酸酯薄膜、聚丙烯酸酯薄膜、聚氨酯丙烯酸酯薄膜、甲基丙烯酸酯共聚物薄膜、丙烯酸酯共聚物薄膜中的任意一种或至少两种形成的混合薄膜;
优选地,所述基材层的厚度为50-500μm;
优选地,所述基材层所用薄膜为经过硬化处理、抗指纹处理、耐磨处理或雾化处理的薄膜。
3.根据权利要求1或2所述的装饰膜,其特征在于,所述颜色层的制备原料包括耐候性热固性树脂、颜料和助剂;
优选地,所述耐候性热固性树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、聚氨酯树脂或氟碳树脂中的一种或两种以上的混合物;
优选地,所述助剂包括紫外线吸收剂和/或自由基捕捉剂;
优选地,所述紫外线吸收剂为2-羟基苯基-二苯甲酮、2-(2-羟基苯基)-苯并***、2-羟基苯基-s-三嗪环或其衍生物中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述紫外线吸收剂的添加量为颜色层重量的0.1%-10%;
优选地,所述自由基捕捉剂为2,2,6,6-四甲基哌啶或其衍生物;
优选地,所述自由基捕捉剂的添加量为颜色层重量的0.1%-5%;
优选地,所述颜色层的厚度为10-100μm;
优选地,所述装饰膜还包括位于颜色层下方的底涂层;
优选地,所述底涂层的制备原料包括成膜树脂、颜料和助剂;
优选地,所述成膜树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述助剂为消泡剂、润湿分散剂、流平助剂、附着力促进剂或偶联剂中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面;
优选地,所述底涂层的厚度为5-50μm。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的装饰膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法为:在基材层的上下两面上分别涂覆硬化层和颜色层,得到所述装饰膜;
优选地,在颜色层上涂覆底涂层;
优选地,所述涂覆的方式为喷涂、刷涂、滚涂、丝网印刷或凹版印刷;
优选地,将颜色层涂覆至基材上后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在基材上。
5.一种装饰膜,其特征在于,所述装饰膜为离型装饰膜,所述离型装饰膜从上至下依次包括基材层、离型层、硬化层和颜色层。
6.根据权利要求5所述的装饰膜,其特征在于,所述硬化层的制备原料包括丙烯酸树脂、聚氨酯树脂、UV固化涂料、纳米陶瓷耐磨涂层或无机粒子中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述硬化层的硬度为HB以上;
优选地,所述硬化层的厚度为0.1-50μm;
优选地,所述基材层为聚碳酸酯薄膜、聚甲基丙烯酸酯类薄膜、聚氟乙烯薄膜、聚偏二氟乙烯膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜;
优选地,所述基材层的厚度为50-500μm;
优选地,所述离型装饰膜中离型层是由有机硅、蜡树脂、醋酸纤维素、硝基纤维素或聚乙烯醇中的一种或两种以上的原料形成的;
优选地,所述离型装饰膜中离型层的厚度为0.2μm-10μm;
优选地,所述颜色层的制备原料包括耐候性热固性树脂、颜料和助剂;
优选地,所述耐候性热固性树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、聚氨酯树脂或氟碳树脂中的一种或两种以上的混合物;
优选地,所述颜色层中还包括紫外线吸收剂和/或自由基捕捉剂;
优选地,所述紫外线吸收剂为2-羟基苯基-二苯甲酮、2-(2-羟基苯基)-苯并***、2-羟基苯基-s-三嗪环或其衍生物中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述紫外线吸收剂的添加量为颜色层重量的0.1%-10%;
优选地,所述自由基捕捉剂为2,2,6,6-四甲基哌啶或其衍生物;
优选地,所述自由基捕捉剂的添加量为颜色层重量的0.1%-5%;
优选地,所述颜色层的厚度为10-100μm;
优选地,所述装饰膜还包括位于颜色层下方的底涂层;
优选地,所述底涂层的制备原料包括成膜树脂、颜料和助剂;
优选地,所述成膜树脂为氨基类树脂、丙烯酸类树脂、丙烯酸酯类树脂、甲基丙烯酸类树脂、甲基丙烯酸酯类树脂、环氧树脂或聚酯树脂中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述助剂为消泡剂、润湿分散剂、流平助剂、附着力促进剂或偶联剂中的任意一种或至少两种的组合;
优选地,所述底涂层中背离基材层的一面具有粗糙的表面;
优选地,所述底涂层的厚度为5-50μm。
7.根据权利要求5或6所述的装饰膜的制备方法,其特征在于,所述制备方法为:将基材层的一面上涂覆离型层,而后在离型层上涂覆硬化层,在硬化层上涂覆颜色层,得到所述装饰膜;
优选地,在颜色层的上涂覆底涂层;
优选地,所述涂覆的方式为喷涂、刷涂、滚涂、丝网印刷或凹版印刷;
优选地,将颜色层涂覆至硬化层后,采用加热固化或光固化的方式使颜色层固化在硬化层上。
8.一种碳纤维复合材料装饰构件,其特征在于,所述碳纤维复合材料装饰构件包括碳纤维复合材料层以及在所述碳纤维复合材料层的一面或两面由权利要求1-3中任一项或权利要求5或6所述的装饰膜形成的装饰层;
优选地,当所述碳纤维复合材料装饰构件包括权利要求5或6所述的装饰膜形成的装饰层时,所述装饰膜的基材层连同离型层被剥离除去。
9.根据权利要求8所述碳纤维复合材料装饰构件的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括以下步骤:
(1)将装饰膜装入模具中,加热软化,而后吸真空,将装饰膜吸附至模具表面;
(2)将碳纤维编织物或碳纤维与树脂的混合物加入表面已经吸附有装饰膜的模具中,将模具闭合,加热固化,得到所述碳纤维复合材料装饰构件;
优选地,当预制备的碳纤维复合材料装饰构件为单面装饰构件时,步骤(1)所述将装饰膜装入模具中为在上模具或下模具中装入装饰膜,当预制备的碳纤维复合材料装饰构件为双面装饰构件时,步骤(1)所述将装饰膜装入模具中为在上下模具中分别装入装饰膜;
优选地,步骤(1)所述加热软化的温度为50℃-200℃;
优选地,步骤(1)所述吸真空时的真空度为-75kPa~-101.325kPa;
优选地,步骤(2)所述树脂为环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酰亚胺树脂或不饱和树脂中的一种或两种以上的混合物;
优选地,所述不饱和树脂为乙烯基树脂;
优选地,步骤(2)所述加热固化的温度为50℃-200℃;
优选地,当步骤(2)中仅将碳纤维编织物加入至表面已经吸附有装饰膜的模具中时,在加热固化前,将树脂导入模具中,并浸润碳纤维编织物。
10.根据权利要求9所述的碳纤维复合材料装饰构件在汽车结构件中的应用。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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