[发明专利]具有增硬涂层的透明塑料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及塑料加工领域，尤其涉及一种具有增硬涂层的透明塑料及其制备方法。

背景技术

透明塑料材料是很好的透明绝缘材料，应用广泛，比如，其中的聚甲基丙烯酸甲酯俗称有机玻璃，具有透明性优异、耐候性好、成型性良好的优点，使它的用途极为广泛。除了在飞机上用作座舱盖、风挡和舷窗外，也用作汽车的风挡和车窗、大型建筑的天窗、电视和雷达的屏幕、仪器和设备的保护罩、电讯仪表的外壳、望远镜和照相机上的光学镜片。但透明塑料材料存在耐磨及耐刮擦性差等问题。

一般采用表面涂层技术来提高透明塑料材料的耐磨性能，最常见的为无机涂层和有机涂层。其中无机涂层在透明塑料制品上的附着力差，易剥落；有机涂层与透明塑料结合性良好，但由于有机物本身柔韧性好，单纯使用有机涂层硬度不高，耐磨性差。

有机-无机复合涂层兼顾有机涂层和无机涂层的优点，附着力强且耐磨性能好。如专利CN103387759A公开了一种有机/无机杂化增硬剂及其制备方法，在该方法中，硅溶胶和不饱和硅烷偶联剂等混合制备了增硬剂，将此增硬剂加入UV固化涂层，形成有机/无机杂化UV固化涂层，涂层的铅笔硬度最高可达4H。又如专利CN1752165A公开了一种有机硅透明耐磨增硬涂料及其制作方法，该方法在用于透明塑料基片时如树脂镜片的浸涂时，不需要底涂就能直接浸涂固化，但是目前的有机-无机复合涂层在高温、低温及其湿热条件下附着力明显降低。

发明内容

本发明提供一种具有增硬涂层的透明塑料，具有在高温、低温及其湿热条件下附着力良好的优点。

本发明还提供了一种具有增硬涂层的透明塑料的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种具有增硬涂层的透明塑料，包括透明塑料基底，所述的透明塑料基底上依次设置有辅助层和有机-无机复合保护层，所述的辅助层为有机硅改性丙烯酸酯，其分子式如式(Ⅰ)所示：

其中，R₁、R₂均为碳原子数为1-6的烷基、氢原子、羟基乙基和羟基丙基中的任意一种；m、n、p均为1-20的整数。

进一步的，所述的透明塑料基底为有机玻璃。

进一步的，所述的辅助层厚度为0.2-10μm。

进一步的，所述的有机-无机复合保护层为聚合物，其分子式如式(Ⅱ)所示：

其中，R₁、R₂、R₃、R₄、R₅、R₆均为甲基、乙基、苯基、乙烯基、羟基、氢原子、甲氧基和乙氧基中的任意一种；m、n、p均为1-20的整数。

进一步的，所述的保护层厚度为0.2-10μm。

另一方面，一种具有增硬涂层的透明塑料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)透明塑料基底预处理：去除所述的透明塑料基底表面的污垢；

(2)制备辅助层：在预处理过的所述透明塑料基底上喷涂有机硅改性丙烯酸酯，待所述的有机硅改性丙烯酸酯表面自然干燥20-40min后在60-90℃条件下干燥固化1-5h，即得所述的辅助层；

(3)制备有机-无机复合保护层：在所述辅助层上喷涂有机-无机复合材料，待所述的有机-无机复合材料表面自然干燥20-40min后在60-90℃条件下干燥固化1-5h，即得所述的有机-无机保护层。

进一步的，所述步骤(1)具体包括如下步骤：将所述的透明塑料基底用氧化铈和水的混合液抛光去除所述的透明塑料基底表面的油垢，所述混合液由体积比为1:1-10氧化铈粉末和水混合得到；然后用去离子水清洗残留在衬底表面的污垢，干燥。

与现有技术相比，本发明至少具有如下优点：

在透明玻璃基底与有机-无机复合保护层之间设置一层辅助层，使整个涂层体系的化学性质、热性质等形成一个梯度，提高了保护层在透明塑料基底上的附着力，在经过70℃48h、-55℃24h、相对湿度95％温度60℃10天的环境试验后用百格法测试，涂层100％不脱落。

本发明具有增硬涂层的透明塑料可见光透过率88％以上；附着力强，在经过70℃48h、-55℃24h、相对湿度95％温度60℃10天的环境试验后百格法测试涂层完全不脱落；在有机玻璃上的铅笔硬度达5H。

附图说明

图1为本发明具有增硬涂层的透明塑料中具有增硬涂层的有机玻璃结构示意图；