硅烷/硅溶胶共聚物紫外固化硬涂层组合物及其涂层
技术领域
本发明涉及可涂覆在透明PET膜上的紫外光固化硬涂层组合物领域,特别涉及一种硅炕/硅溶胶共聚物紫外固化硬涂层组合物及其涂层。
背景技术
随着科学技术的不断进步,显示装置越来越多的应用了触摸面板,但触摸面板的被动磨损会导致使用性能、美观度的降低,最终导致其失去使用价值,造成经济损失。所以可用于涂覆于基材表面的硬质涂层就成了当前的研究热点。
紫外光(UV)固化是利用紫外光线照射涂层,产生辐射聚合、辐射交联和辐射接枝等反应,迅速将低分子量反应物转变为高分子量产物的化学过程。UV固化具有独特的优势和特点,可总结为“5E”,即“Energy”节省能源:在UV固化中不必对基材进行加热,一般UV固化能耗仅为热固化的1/5;“Ecology”生态环境保护:UV固化材料中不含或只含少量溶剂,无挥发性,同时UV固化所用的能源为电能,不燃油或燃气,无CO2生成,故被誉为“绿色技术”;“Economy”经济;“Efficiency”效率:UV固化技术装置紧凑,流水线生产,加工速度快,因而节省了场地和空间,劳动生产率高,且具有优良的性能,从而减少原料的消耗,有利于降低经济成本;“Enabling”多能:可用于塑料、木材、纸张、热敏合金及含有热敏零件的金属原件等方面,应用领域非常广泛。
中国专利201210105279.0公开了一种可用于触摸屏面板防污防指纹的涂层组合物及防污防指纹涂层的制备方法。由10~90份的紫外光固化成膜树脂,0~5份光引发剂,0.1-10丙烯酸改性氟化树脂,10-90份溶剂组成,其能有效抑制指纹、油污及汗渍等污垢附着于涂层表面,同时该涂层还具有防刮花及抗摩擦性能,可广泛应用于触摸屏的显示面板。中国专利201210428561.2公开了一种耐候抗刮擦紫外固化硬涂层组合物,由聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、粘度促进剂、功能性助剂、光引发剂组成或由丙烯酸酯弹性体、聚氨酯丙烯酸酯、丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、粘度促进剂、纳米氧化硅-4HBAGE、功能性助剂、光引发剂组成。其应用于塑料及薄膜和金属罩面漆、木器表面清漆、光学玻璃等领域,起到保护,美观及装饰的作用。中国专利201110355923.5公开了可紫外固化的有机/无机纳米复合耐磨透明涂层材料及制备方法,其使用含有硅酸酯、含环氧基团的可水解硅烷及其他成分制备紫外固化涂层,然而,环氧基团在涂层中添加量有限,且利用该方法制备的涂层储存稳定性较差。
目前,市场上的紫外固化硬涂层主要存在硬度低的问题。铅笔硬度在1-3H,摩擦后易产生划痕,显然不能满足我们现在的大气环境(生活环境)要求。
发明内容
为解决上述现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种硬度≥5H,涂膜耐候性好,抗刮擦效果明显的硅烷/硅溶胶共聚物紫外固化硬涂层组合物。
本发明的目的在于提供一种硅烷/硅溶胶共聚物紫外固化硬涂层将上述涂层组合物均匀的涂覆在基材上经紫外光固化后可形成一层性能优良的防刮擦效果良好的涂层。
一种硅烷/硅溶胶共聚物紫外固化硬涂层组合物,由以下重量份的组分组成:
进一步的,所述的酸性纳米二氧化硅水溶胶的平均颗粒直径<100nm。
进一步的,所述单三烷氧基硅烷为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷中的一种或两种的任意比例混合。
进一步的,所述酸催化剂为乙酸、冰醋酸中的一种。
进一步的,所述溶剂为二丙酮醇、异丙醇中的一种。
进一步的,所述固化剂为羧酸的碱金属盐,胺羧酸盐,季胺盐,和铵羧酸的碱金属盐。
进一步的,所述单三烷氧基硅烷优选为40-60份。
进一步的,单三烷氧基硅炕与酸性纳米二氧化硅水溶胶的重量比为2∶3。
进一步的,其所涂覆厚度为4-5微米。
进一步的,该硅烷/硅溶胶共聚物紫外固化硬涂层的制备方法为:将酸性纳米二氧化硅水溶胶、单三烷氧基硅烷和酸催化剂,光引发剂和流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温,在室温下静置7天,之后加入溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到所述涂层。
相对于现有技术,本发明的有益效果为:
本发明硅烷/硅溶胶共聚物紫外固化硬涂层组合物,硬度≥5H,涂膜耐候性好,抗刮擦效果明显,且在室温下静置时,在30天内不凝胶。不但成本低,而且可以使得涂层表面硬度达到5H,可以经受0000#钢丝棉摩擦,耐磨性能优异。具有显著的商业利用价值,值得大面积推广。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明技术方案做进一步详细描述:
实施例1
在2升反应容器中装入14份水性硅溶胶,70份甲基三乙氧基硅烷和1份乙酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例2
在2升反应容器中装入19份水性硅溶胶,65份甲基三乙氧基硅烷和1份乙酸中,0.3份光引发剂和0.8份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例3
在2升反应容器中装入23份水性硅溶胶,60份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸中,0.2份光引发剂和0.2份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例4
在2升反应容器中装入29份水性硅溶胶,55份甲基三乙氧基硅烷和1份乙酸中,0.8份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例5
在2升反应容器中装入32份水性硅溶胶,50份甲基三乙氧基硅烷和3份乙酸中,0.5份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例6
在2升反应容器中装入39份水性硅溶胶,45份甲基三乙氧基硅烷和1份乙酸中,0.8份光引发剂和0.6份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例7
在2升反应容器中装入43份水性硅溶胶,40份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸中,0.2份光引发剂和0.3份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例8
在2升反应容器中装入47份水性硅溶胶,35份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,16份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例9
在2升反应容器中装入49份水性硅溶胶,30份甲基三乙氧基硅烷和4份乙酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,17份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例10
在2升反应容器中装入42份水性硅溶胶,40份甲基三甲氧基硅烷和2份乙酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,16份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例11
在2升反应容器中装入32份水性硅溶胶,50份甲基三甲氧基硅烷和2份乙酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,16份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例12
在2升反应容器中装入24份水性硅溶胶,60份甲基三甲氧基硅烷和1份乙酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例13
在2升反应容器中装入34份水性硅溶胶,48份甲基三乙氧基硅烷和3份冰醋酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例14
在2升反应容器中装入36份水性硅溶胶,16份二丙酮醇的溶液混合,39份甲基三甲氧基硅烷和2份乙酸中,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天,15份二丙酮醇的溶液中加入作为尾溶剂。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例15
在2升反应容器中装入38份水性硅溶胶,60份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例16
在2升反应容器中装入38份水性硅溶胶,10份甲基三甲氧基硅烷50份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例17
在2升反应容器中装入38份水性硅溶胶,20份甲基三甲氧基硅烷40份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例18
在2升反应容器中装入38份水性硅溶胶,30份甲基三甲氧基硅烷30份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例19
在2升反应容器中装入38份水性硅溶胶,40份甲基三甲氧基硅烷20份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例20
在2升反应容器中装入38份水性硅溶胶,50份甲基三甲氧基硅烷10份甲基三乙氧基硅烷和2份乙酸,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
实施例21
在2升反应容器中装入38份水性硅溶胶,60份甲基三甲氧基硅烷和2份乙酸,0.2份光引发剂和0.5份流平剂加入容器中,加热充分混合,冷却至室温,再添加0.65%固化剂,混合溶液加热过夜,然后使其冷却至室温。在室温下静置7天。将得到的混合物涂布液涂覆在PET基材上,用200-350mJ/cm2能量紫外线照射固化,得到4-5微米的防刮擦组合物涂层。详细结果见表1。
表1
试验例,为了证明甲基三乙氧基硅烷更优于甲基三甲氧基硅烷。取7个瓶子,按实施例15-21中所列的成分顺序加入,随后加盖,充分混合。然后将小瓶静置在室温下直至凝胶化的,以观察防刮涂层的相对稳定性。
表2
如表2所示,当甲基三乙氧基硅烷的替换量增多,稳定性也增加了5-50倍。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何不经过创造性劳动想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。