[发明专利]聚合物基底的耐久透明涂层

说明书

背景

技术领域

[1]本公开内容涉及聚合物基底如窗户和视屏防护屏的透明保护涂层。

背景技术

[2]聚合物具有广泛的应用，如透明部件。例如，许多眼镜是由聚碳酸酯构成的，其优于玻璃，因为其重量更轻并且具有更大的折射光的能力。飞机乘客窗一般是由拉伸的丙烯酸制成的，这是由于其轻质、柔性和易成型性。许多手持电子设备，如手机、便携式音乐播放器和个人数据助手，包括视屏，其在透明屏障后面被保护。这些屏障可由聚碳酸酯、丙烯酸、树脂基塑料等制成。

[3]遗憾的是，许多透明聚合物对于下列情况不具有足够的耐磨性和耐腐蚀性：例如，微粒物质(如砂)、水、化学物质以及与其他固体物体的接触。如果经历眼镜、窗户和手持设备通常经历的条件，那么这些聚合物会快速显现刮痕和裂纹。因此，为了增加这些聚合物的耐磨性，它们一般被涂上更硬的透明物质。

[4]目前，丙烯酸和其它类型的飞机窗用溶胶-凝胶基聚硅氧烷涂层保护。溶胶-凝胶涂层是溶剂、有机硅烷、醇盐和催化剂的均匀混合物，其被加工以形成合适的涂层。溶胶-凝胶涂层提供高的透光率，但是对磨损和UV诱导的降解的耐久性有限。此外，在飞行期间，飞机窗遭受由飞机内部和外部之间压差所引起的差压。在飞行期间舱差压和空气动力应力的结合使得窗户弯曲，并且因此可引起大部分溶胶-凝胶涂层破裂，随后使化学物质侵袭丙烯酸基底并且在一些情况下使涂层与丙烯酸基底分层。

发明内容

[5]用于聚合物基底的本耐久透明涂层的优选实施方式具有几个特征，其中没有一个特征是其耐久属性的惟一原因。考虑了该讨论后，并且尤其在阅读了标题为“具体实施方式”的部分后，将理解，优选实施方式的特征如何提供优点，所述优点包括增加的耐久性同时保持基底弯曲的能力。

[6]本涂层的一个方面包括认识到对透明硬涂层的需要，所述透明硬涂层提高了耐久性并且延长了聚合物基底的寿命。更大优势的将是这样的涂层，所述涂层对化学物质具有复原性(resilient)并且显示强的耐候性特性。

[7]本涂层的一种实施方式包括用于聚合物基底的双涂层。该涂层被构造来增强基底的耐久性。涂层包括第一相对软的聚硅氧烷基涂层，其覆盖基底第一表面的至少一部分；和第二相对硬的硅基涂层，其覆盖第一涂层的至少一部分。第一涂层厚度在大约0.1到10微米之间，硬度在大约100MPa到500MPa之间，并且模量在大约1GPa到9GPa之间。第二涂层厚度在大约0.1到10微米之间，硬度在大约100MPa到4GPa之间，并且模量在大约8GPa到20GPa之间。

[8]本涂层的另一种实施方式包括在基底上形成双涂层的方法。涂层被构造来增强基底的耐久性。该方法包括将第一相对软的聚硅氧烷基涂层沉积在基底第一表面的至少一部分上，以及将第二相对硬的硅基涂层沉积在第一涂层的至少一部分上。第一涂层厚度在大约0.1到10微米之间，硬度在大约100MPa到500MPa之间，并且模量在大约1GPa到9GPa之间。第二涂层厚度在大约0.1到10微米之间，硬度在大约100MPa到4GPa之间，并且模量在大约8GPa到20GPa之间。

[9]本双涂层有利地提高了耐候性、耐化学暴露性、耐磨性和对基底弯曲诱导的裂开的抵抗性。此外，带有双涂层的基底的光学特性(在太阳光谱的可见光区域中的透光率、清晰度和浊度)大约与具有单层聚硅氧烷涂层的基底相同。

附图说明

[10]用于聚合物基底的本耐久透明涂层的优选实施方式现在将详细讨论，重点在于突出有利的特征。这些实施方式描述了在附图中显示的新颖的且非显而易见的涂层，其仅仅是为了例证性的目的。这些附图包括下面的图，其中相同的数字表示相同的部分：

[11]图1是呈现出划痕和裂纹的基底的正视图；

[12]图2是根据本涂层一种实施方式的带有双涂层的基底的示意横截面图；

[13]图3是这样的图，其图解了具有聚硅氧烷的拉伸丙烯酸和本双涂层的一种实施方式的泰氏(Taber)磨损测试结果；

[14]图4是在涂布基底上三点弯曲测试的示意横截面图；

[15]图5是用于测试本双涂层的一种实施方式的循环性的负荷/温度曲线的简化示意图；

[16]图6是这样的图，其显示了聚硅氧烷涂布的拉伸丙烯酸和本双涂布的拉伸丙烯酸的一种实施方式的干粘合指数，其是暴露于各种化学物质24小时的结果；

[17]图7是这样的图，其显示了聚硅氧烷涂布的拉伸丙烯酸和本双涂布的拉伸丙烯酸的一种实施方式的湿粘合指数，其是暴露于各种化学物质24小时的结果；和