[发明专利]单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料的制备方法，主要涂复于聚碳酸脂表面不需底涂使聚碳酸脂表面达到耐磨增硬透明的涂层。

背景技术

光学透明塑料之一聚碳酸脂，质轻价廉，具有密度低，抗冲强度好、韧性好、易加工成型等优点，已广泛用于光学透镜、眼镜镜片、车灯、仪表板、照明灯具外壳等用途。但最大缺点是硬度低，轻轻地一碰擦材料表面起毛，抗溶剂性能不好，限制了其使用范围。

由于聚碳酸脂材料表面易擦伤，故需要开发能与聚碳酸脂表面紧密牢固粘附在一起，对聚碳酸脂表面起到增硬、耐擦伤、增加透光率的涂料。有机硅耐磨透明增硬涂料因工艺操作方便，成本低廉、性能稳定、贮存期长，是其它涂料(如光固化丙烯酸、聚氨脂、密胺等)所不能具有的。国外从60年代末即开始研究用于光学塑料的有机硅耐磨涂料，耐磨增硬透明涂料是由Rsi(OR’)₃(R为甲基、苯基，R’为甲基、乙基)在微量酸的存在下，水解缩聚而制得树脂的预聚物，在固化剂的存在下涂复于基材，再进一步加热固化，即成为坚硬耐磨透光率好的涂层。由于其对光学塑料表面进行强化后有增硬、耐磨、增加透光率涂层的作用，在此基础上国内外已发表了对聚碳酸脂表面强化使其达到透明、耐磨、增硬涂层报道，如USP3986986、USP4309319、USP4436851等描述了烷氧基硅烷和胶体二氧化硅混合形成的热固化耐磨涂层。虽然所述组合物经加热固化，涂层对丙烯酸类有良好的附着性，但是还不能完全附着于聚碳酸脂表面或暂时附着好。由于各种气候，环境影响下，不久便剥离，因为聚碳酸脂制成塑料制其表面有不规则性，因此通常采用对聚碳酸脂表面进行底涂，再用上述制备方法涂有机硅耐磨增硬透明涂层。为此采用二步法，如日本国专利公开号JP78-13072、特开平6-240206、特开平6-331803、特开平6-166847；中国专利公开号CN1423682A、CN10105109A；这些专利文献披露的底涂采用丙烯酸树脂、有机硅改性丙酸树脂、环氧树脂、硅烷偶联剂等，其采用的方法是先对聚碳酸脂表面进行底涂，才能将有机硅耐磨增硬透明涂料涂复于底涂过的聚碳酸脂表面。众所周知采用二次涂膜，涂膜工艺复杂，净化条件要求高，镜片易污染，在镜片第二次涂膜时易产生“斑点”(晶点)，增加涂膜工艺难度，难以达到产品质量要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料的制备方法，主要使聚碳酸脂表面耐磨增硬时不需要底涂剂，用单组份聚碳酸脂表面达到耐磨增硬透明的作用，使涂层与聚碳酸脂表面紧紧地粘附在一起，起到耐磨增硬透明。本发明的目的是通过如下的技术方案实现的。

一种单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料的制备方法，该制备方法通过多种烷氧基硅烷在加热的状况下，以阳离子交换树脂为催化剂，与无离子水进行共水解，再与有机硅改性丙烯酸环氧异丙醇溶液一起共水解，缩聚反应，加入混合溶剂，滤去催化剂(可反复使用)，加入适量固化剂，聚醚改性硅氧烷而制得单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料。

所述的多种烷氧基硅烷原料为：

一甲基三乙氧基硅烷或一甲基三甲氧基硅烷；

一甲基二乙氧基硅烷或二甲基二甲氧基硅烷；

四乙氧基硅烷或四甲氧基硅烷；

r—甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；

r—环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。

以上所述单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料的多种烷氧基硅烷是择一选取，还根据有机基因与硅原子之间的比例，进行调节涂料的成膜性(或成膜耐磨、硬度)，比例为有机基因：硅原子＝1：0.7～1。

所述单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料所用的多种烷氧基硅烷进行共水解的缩聚反应，催化剂为氢型732阳离子交换树脂，用量按重量计为10～20％。

所述的单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料所述多种烷氧基硅烷进行共水解反应，采用无离子水参与水解缩聚反应，水用量与烷氧基硅烷之间的比例3～12：1mol。

所述的单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明涂料所述用的溶剂为乙醇、乙二醇、异丙醇、苯甲醇、乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、甲基异丁酮、二丙酮醇、环已酮、乙酸、丙酸、醋酸甲脂、醋酸乙脂、醋酸丁脂。根据涂膜挥发不同的层次，选用几种不同沸点的溶剂作为混合溶剂，所述的混合溶剂指至少两种溶剂混合，首先选环保型溶剂。