[发明专利]有机聚合物表面疏水耐刮擦涂层及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光固化涂层材料，尤其是涉及一种疏水耐刮擦有机-无机杂化紫外光固化涂料及涂层制备方法，具体用于塑料表面。

背景技术

有机聚合物材料具有很多优良的性能，如加工性能、耐候性、电绝缘性好，光学性能优异，且质轻性韧，已广泛应用于农业、航空、建筑、交通、光学仪器等领域。随着科技的发展，目前这一材料已在新型高端产品中实施应用，如新型有机显示器、光学镜片和器件、高档装饰材料、声屏障、航空窗户、高速轨道列车窗户、有机生物器皿、高级包装材料等。然而与玻璃相比还存在一些不足之处，如耐划伤性差、易与油污结合而难清洁。为充分发挥有机聚合物材料的优点并克服材料易划伤、难清洁等缺点，扩大材料使用寿命和应用范围，人们对此进行了广泛的研究。

为了提高机聚合物表面耐划伤性能，研究者较多的是采用纳米技术，并取得了不错的效果。CN1772820A报道了在传统的紫外光固化涂料中添加0.1~8.0%的耐磨-硬度添加剂，能在一定程度上提高涂层的耐磨性，但存在无机填料与树脂不相容的问题，甚至导致宏观相分离，耐磨性提高并不明显，透过率下降。CN101045833A报道了一种原位改性紫外光固化涂料的制备方法，该方法选择粘度较低的丙烯酸酯类活性稀释剂中一种或几种作为原位反应的基体，采用正硅酸酯作为前驱体，以带氨基的硅烷偶联剂作为催化剂和表面处理剂，一步完成纳米材料的制备和表面处理，进而制得紫外光固化涂料，所得涂膜硬度高，有效解决了纳米粒子和有机树脂相容性以及纳米粒子易团聚的问题。但是以上研究都没有考虑涂膜的易洁性。

在提高有机聚合物表面易洁性方面，研究人员发明了很多方法来制备超疏水涂层，主要有模板法、粒子填充法、刻蚀法、纳米阵列法、气相沉积法、相分离法、溶胶-凝胶法、光化学法等，其主要制备思想是构筑表面的微纳粗糙结构达到使表面超疏水的性质。随着近来超疏水研究的深入，越来越突显出通过各种方法得到表面微观结构的弊端及其致命缺点。尽管具有微纳复合结构的薄膜或表面具有大于150°的接触角以及低滞后效应，但是这样的薄膜或表面机械强度差且容易脱落。

发明内容

为了解决以上存在的不足，本发明提供一种有机聚合物表面疏水耐刮擦涂层的制备方法，此法具有成本低、工艺简单等优点，涂层具有附着力强、硬度高、疏水性好等特点，可用于有机聚合物表面的涂饰保护。

本发明提出的有机聚合物表面疏水耐刮擦涂层包含一个有机-无机杂化涂料经紫外固化的耐刮擦底层以及一个疏水顶层，所述底层粘附在有机聚合物表面，所述疏水顶层包括经含不饱和双键的有机硅单体疏水改性的粒子，该粒子通过可紫外固化的树脂固定。

本发明提出的有机聚合物为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），聚碳酸酯（PC），聚对苯二甲酸乙二酯（PET）中的一种。

本发明提出的耐刮擦底层所用有机-无机杂化涂料，涂料的各组分及其重量百分含量如下：

      组成                                 重量百分含量wt%

有机-无机杂化树脂                            30-70

齐聚物                                       20-50

活性稀释剂                                   5-25

光引发剂                                     1-2

助剂                                         0.2-3

本发明提出的齐聚物可选自聚氨酯丙烯酸酯、双酚A环氧丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯中的一种或几种。

本发明提出的活性稀释剂为1,6-己二醇二丙烯酸酯、三缩丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的一种或几种。

本发明提出的有机-无机杂化树脂是由如下组分制得：

组分                       重量百分比wt%

烷氧基硅烷                         10-20

含不饱和双键的有机硅单体           20-50

硅溶胶                             2-20

溶剂                               10-20