CN113260686A - 合成树脂涂布组合物以及利用其的合成树脂基材制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种可以给在科学、工业领域使用的合成树脂赋予亲水化特性的合成树脂涂布组合物以及利用上述涂布组合物的合成树脂基材制造方法。此外，本发明提供一种合成树脂涂布组合物，包含倍半硅氧烷高分子以及溶剂，上述倍半硅氧烷高分子包含上述说明书中所记载的化学式1以及化学式2的重复单元。

Description

合成树脂涂布组合物以及利用其的合成树脂基材制造方法
技术领域
本发明涉及一种合成树脂涂布组合物(coating composition)以及利用上述涂布组合物的合成树脂基材制造方法，尤其涉及一种在科学、工业领域使用的合成树脂涂布组合物以及利用上述涂布组合物的合成树脂基材制造方法。
背景技术
最近在科学、工业领域，用于替代玻璃的塑料薄膜以及片材开发的必要性变得越来越重要。塑料材料旨在满足需要使用下述特性的消费者对替代品的开发需求。
根据制造方法，用于形成上述塑料的合成树脂的透明度可以达到与玻璃相当的水准，而且与玻璃相比较轻且可以承受冲击的强度特性也非常优秀，颜色的体现也非常自由，因此不仅可以单纯地用来替代玻璃，还可以扩展到如装修用材料等多种应用领域。通过合理地利用如上所述的优点，塑料有望逐渐成为能够替代玻璃的材料而被广泛使用。
但是，用于形成塑料的合成树脂的透明材料与玻璃相比难以实现表面的亲水化，因此具有难以将表面能维持在较高水准的缺点。因如上所述的缺点，塑料材料在决定产品价值的表面(外部)处理中将受到如下所述的限制。
因为上述用于形成塑料的合成树脂与玻璃相比难以实现表面亲水化而在涂布液的扩散特性方面具有局限性，因此为了赋予如耐指纹、指纹减少、提升滑动性等表面特性而使用的化学产品的适用非常复杂且受限，而且很难与用于决定如低折射、漫反射、高/低反射等光学特性的涂布材料在界面上诱导较强的粘合力，从而难以实现类似于玻璃的外观的高级化。此外，用于强化如硬度、耐刮擦等物理特性的表面涂布剂的适用同样受到限制。
因此，用于形成塑料的合成树脂虽然具有诸多优点，但是目前还无法广泛地在适用玻璃的各个领域作为替代材料来使用。所以，为了克服如上所述的用于形成塑料的合成树脂基材的缺点，目前正在进行大量的科学性/技术性研究尝试。
在公开专利第10-2018-0100985号中，为了解决如上所述的问题，通过在对塑料基材进行等离子体处理之后再利用具有亲水性的底漆涂布剂(primer coating agent)进行涂布而使其可以长期维持亲水特性，并通过在其上部涂布氟类涂布剂而实现耐指纹特性并提升滑动特性。此外，在公开专利第10-2007-0034517号中，公开了利用包含亲水性结合剂的涂布液制造出可以诱导亲水特性的涂布液，由此可以制造出具有亲水表面特性的基板，其中，上述亲水性结合剂含有光催化剂物质以及水解有机硅酸盐。
但是，在通过如上所述的方法克服问题时，还具有如下所述的几个问题。
在导入上述利用底漆的亲水涂布剂的情况下，需要非常复杂的工序，具体而言，需要在塑料基材上利用特定气体(gas)类型适用等离子体法而进行瞬间性的表面亲水化处理，之后再执行底漆涂布，然后立即利用目标功能性涂布剂再次进行涂布。在上述工序中，由于通过瞬间性的等离子体处理而在塑料基材上形成的亲水性表面的维持事件极短，因此具有在几分钟至几小时的时间内还原到原始的表面能值的问题。因此，必须在极快的时间内或连续地进行底漆涂布处理，而且在处理时间发生变化时可能无法确保底漆层与基材之间的粘合力。
此外，因为含有光催化剂以及硅酸盐的亲水涂布剂无法诱导与所使用的粘合剂的可靠的化学结合，因此难以确保类似于玻璃的特性(例如，较高的表面硬度以及刮擦抗性等)，因此在实际适用方面会有诸多问题。
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的目的在于提供一种不需要使用单独的底漆或执行复杂的连续工序就可以在一般的塑料材料的表面长期实现亲水特性的合成树脂涂布组合物以及利用上述涂布组合物的合成树脂基材制造方法。
本发明的另一目的在于提供一种合成树脂涂布组合物以及利用上述涂布组合物的合成树脂基材制造方法，上述合成树脂涂布组合物可以以相同的水准体现目前在玻璃表面使用的功能性涂布层，而且可以在需要替代玻璃的各个应用领域使用。
用于解决问题的手段
为了达成如上所述的目的，本发明提供一种合成树脂涂布组合物，包含倍半硅氧烷高分子以及溶剂，上述倍半硅氧烷高分子包含下述化学式1以及化学式2的重复单元。
[化学式1]
Figure BDA0003140338180000031
[化学式2]
Figure BDA0003140338180000032
在上述化学式1以及化学式2中，R1各自独立地为氢、氘、卤素、胺基、环氧基、环己基环氧基(cyclohexylepoxy)、(甲基)丙烯酰基、羟基、硫醇基、异氰酸酯基、腈基、硝基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为1至40的烷氧基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基、碳原子数为3至40的芳氧基或碳原子数为3至40的芳基硫醇基(arylthiol)，R2各自独立地为氢、氘、卤素、异氰酸酯基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基或碳原子数为2至40的环氧基，n以及m各自独立地为1至100000的整数，n/m为0.1至10。
此外，本发明提供一种合成树脂涂布组合物，包含倍半硅氧烷高分子、合成树脂以及溶剂，上述倍半硅氧烷高分子包含上述化学式1以及化学式2的重复单元。
此外，本发明提供一种合成树脂基材，包含合成树脂涂布组合物，上述合成树脂涂布组合物包含倍半硅氧烷高分子、合成树脂以及溶剂，上述倍半硅氧烷高分子包含上述化学式1以及化学式2的重复单元。
此外，本发明提供一种合成树脂基材，包括合成树脂基板以及在上述合成树脂基板的一侧面以上形成的合成树脂涂布组合物固化的涂布层。上述合成树脂涂布组合物包含倍半硅氧烷高分子以及溶剂或包含倍半硅氧烷高分子、合成树脂以及溶剂。其中，上述倍半硅氧烷高分子包含上述化学式1以及化学式2的重复单元。
发明的效果
适用本发明的合成树脂涂布组合物以及利用上述涂布组合物的合成树脂基材制造方法，不需要使用额外的底漆或执行复杂的连续工序就可以在一般的塑料材料的表面长期实现亲水特性，还可以以相同的水准体现目前在玻璃表面使用的功能性涂布层。
附图说明
图1是适用本发明之实施例的合成树脂基材的截面图。
图2是适用本发明之另一实施例的合成树脂基材的截面图。
图3是适用本发明之实施例的具有亲水性的合成树脂基材的截面图。
具体实施方式
之后，将对本发明进行更为详细的说明。
作为适用本发明的合成树脂涂布组合物的一实施例，包含倍半硅氧烷高分子以及溶剂，上述倍半硅氧烷高分子包含下述化学式1以及化学式2的重复单元。
[化学式1]
Figure BDA0003140338180000051
[化学式2]
Figure BDA0003140338180000052
在上述化学式1以及化学式2中，R1各自独立地为氢；氘；卤素；胺基；环氧基；环己基环氧基；(甲基)丙烯酰基；羟基；硫醇基；异氰酸酯基；腈基；硝基；碳原子数为1至40的烷基；碳原子数为2至40的烯基；碳原子数为1至40的烷氧基；碳原子数为3至40的环烷基；碳原子数为3至40的杂环烷基；碳原子数为6至40的芳基；碳原子数为3至40的杂芳基；碳原子数为3至40芳烷基，具体来讲为碳原子数为7至40的芳烷基；碳原子数为3至40的芳氧基，具体来讲为碳原子数为6至40的芳氧基；或碳原子数为3至40的芳基硫醇基，具体来讲为碳原子数为6至40的芳基硫醇基。R2各自独立地为氢；氘；卤素；异氰酸酯基；碳原子数为1至40的烷基；碳原子数为2至40的烯基；碳原子数为3至40的环烷基；碳原子数为3至40的杂环烷基；碳原子数为6至40的芳基；碳原子数为3至40的杂芳基；碳原子数为3至40的芳烷基，具体来讲为碳原子数为7至40的芳烷基；或碳原子数为2至40的环氧基。并且，n以及m各自独立地为1至100000的整数，n/m为0.1至10。在上述n/m值低于0.1的情况下，可能会因为油性(oily)而导致与基材(例如塑料基材)剥离的问题，而在超过10的情况下，可能会因为脆性(brittle)而导致使用困难的问题。
在上述化学式1以及化学式2中，碳原子数为1至40的烷基具体来讲可以是甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、仲丁基、戊基、己基等，而芳基可以是苯基等。在上述化学式2中，R2可以是氢、甲基、乙基或丙基，而-OR2基可以通过包含氧而对倍半硅氧烷高分子的溶解度、分散性以及相容性进行调节。
根据需要，上述R1以及R2可以被如氘、卤素、氨基、乙烯基、(甲基)丙烯酰基、硫醇基、异氰酸酯基、腈基、硝基等取代基取代。具体来讲，R1可以具有如氨基、(甲基)丙烯酰基、羟基、硫醇基等反应性取代基或如乙烯基、环氧基等反应性功能基，例如可以是具有上述反应性取代基或功能基的烷基，而借助于如上所述的反应性取代基或功能基，可以使本发明的倍半硅氧烷高分子交联结合。作为具有上述反应性取代基或功能基的R1，可以以(甲基)丙烯酰氧丙基、2-(3,4-环氧环己基)乙基等为例。
在本发明的倍半硅氧烷高分子具有反应性取代基或反应性功能基的情况下，相对于整个R1，具有反应性取代基或反应性功能基的R1的比例可以是例如10％至100％，具体来讲可以是50％至100％。在上述反应性取代基或功能基的含量过低时，可能会因为倍半硅氧烷高分子的交联结合力过低而导致最终形成的涂布膜的硬度下降或倍半硅氧烷高分子的交联结合需要较长时间的问题。
上述倍半硅氧烷高分子可以包含下述化学式3的高分子。
[化学式3]
Figure BDA0003140338180000071
在上述化学式3中，对R1、R2、n以及m的定义与上述化学式1以及化学式2相同。
上述化学式3的倍半硅氧烷高分子具有随机结构，上述R1以及-OR2均可以是相同的有机官能基，根据不同的情况，也均可以取代成其他种类，上述倍半硅氧烷高分子的重均分子量可以是2000至100000。
在上述化学式3中，可以通过调节OR2基团的导入量而对合成树脂的相容性进行调节。上述化学式3中所包含的Si-O-Si基团(group)在等离子体、电晕、强碱或强酸中进行处理时将被诱导成Si-OH或Si-O·，而上述OR2基团被诱导成如C-OH以及羧基(carboxylgroup)(例如C-C＝O等)等亲水性功能基，因此可以维持与玻璃相同的长期亲水特性。因此，可以制造出具有与玻璃相同的长期亲水性的塑料片材和/或薄膜。
上述溶剂为有机溶剂，对合成树脂与适用本发明的倍半硅氧烷高分子的均匀混合起到帮助作用，例如不仅可以使用极性溶剂(如水(蒸馏水)；如甲醇，乙醇，异丙醇，丁醇等醇类；如丙酮，甲基(异丁基)乙基酮等酮类；如乙二醇等二醇类；如四氢呋喃等呋喃类；二甲基甲酰胺；二甲基乙酰胺；N-甲基-2-吡咯烷酮等)，还可以使用如己烷、环己烷、环己酮、甲苯、二甲苯、甲酚、氯仿、二氯苯、二甲基苯、三甲基苯、吡啶、甲基萘、硝基甲烷、丙烯腈、二氯甲烷、十八烷基胺、苯胺、二甲基亚砜、苄醇等多种溶剂，但是并不限定于此。上述溶剂的含量为除硅类组合物的含量之外的剩余含量。
上述化学式3的倍半硅氧烷高分子，可以通过首先对混合蒸馏水以及乙醇溶剂的溶剂与氯硅烷单体进行合成而制造出前驱体，接下来为了导入重复单元n以及m结构而进行缩聚之后再进行提纯的方式获得。
作为适用本发明的合成树脂涂布组合物的另一实施例，包含倍半硅氧烷高分子、合成树脂以及溶剂。上述倍半硅氧烷高分子以及溶剂与上述记载相同。
上述合成树脂是用于形成塑料的树脂，可以包含商用化的有机类高分子。例如，可以包含如聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、聚乙烯(polyethylene，PE)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚苯乙烯(polystyrene，PS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚酰胺(polyamides，PA)、聚酯(polyester，PES)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride，PVC)、聚氨酯(polyurethanes，PU)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、高硬度聚碳酸酯(高硬度PC)、聚偏二氯乙烯(polyvinylidenechloride，PVDC)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)以及聚醚酰亚胺(polyetherimide，PEI)等，上述合成树脂可以使用碎屑(颗粒)形态。
上述合成树脂和包含化学式1以及化学式2的重复单元的倍半硅氧烷高分子，具体来讲为上述合成树脂和上述化学式3的倍半硅氧烷高分子以1:9至9:1的重量比进行混合为宜，在满足上述重量比的情况下，具有所形成的合成树脂基材的表面亲水性持续较长时间的特性。
本发明包括可以长期维持亲水性的合成树脂基材。图1是适用本发明之实施例的合成树脂基材(例如塑料薄膜以及树脂)的截面图。上述图1所示的合成树脂基材，具体来讲可以通过对包含合成树脂20和倍半硅氧烷高分子10以及根据需要包含可溶解上述合成树脂20以及倍半硅氧烷高分子10的溶剂的合成树脂涂布组合物进行固化的方式形成合成树脂基材，更具体来讲可以通过对合成树脂20和倍半硅氧烷高分子10进行混合之后挤出成型的方式形成，上述倍半硅氧烷高分子10包含上述化学式1以及化学式2的重复单元。
图2是适用另一实施例的合成树脂基材(例如塑料薄膜以及树脂)的截面图。上述图2所示的合成树脂基材，具体来讲可以通过在合成树脂20基板的一侧面以上利用合成树脂涂布组合物10形成涂布层的方式形成合成树脂基材，更具体来讲可以以包括合成树脂20基板以及在上述合成树脂基板的一侧面以上使用合成树脂涂布组合物10而成的涂布层的方式形成合成树脂基材，上述合成树脂涂布组合物10包含上述倍半硅氧烷高分子或包含上述合成树脂以及倍半硅氧烷高分子。
上述合成树脂可以使用公知的塑料材料，例如可以包含如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)树脂、聚碳酸酯类(PC)树脂、聚(甲基)丙烯酸类树脂(例如聚(甲基丙烯酸甲酯)树脂(PMMA)等)、乙烯醋酸乙烯类(EVA)树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚酰亚胺类树脂、聚酰胺酰亚胺类树脂、聚邻苯二甲酸烯丙酯类树脂、硅类树脂、聚砜类树脂、聚苯硫醚类树脂、聚醚砜类树脂、聚氨酯类树脂、缩醛类树脂、纤维素类树脂(例如，三醋酸纤维素(TAC)树脂)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS树脂)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS树脂)、聚氯乙烯类树脂等。
上述涂布层可以通过对适用本发明的合成树脂涂布组合物进行固化的方式形成。上述合成树脂涂布组合物可以包含倍半硅氧烷高分子以及溶剂或包含倍半硅氧烷高分子、合成树脂以及溶剂，上述倍半硅氧烷高分子包含上述化学式1以及化学式2的重复单元。
通过对根据本发明形成的合成树脂基材进行等离子体或电晕处理或以湿式法进行强酸、强碱处理而提升表面能，由此可以提升合成树脂与包含上述化学式1以及化学式2的重复单元的倍半硅氧烷高分子的粘合力，而且因为上述倍半硅氧烷高分子的Si-O-Si结构被诱导成Si-OH或Si-O·，或上述OR2基团被诱导成C-OH、羧基(carboxyl group)(例如C-C＝O等)等亲水性功能基，因此可以具有与玻璃相同的亲水性。借此，可以以相同的水准体现目前在玻璃表面使用的功能性涂布层，而且可以在需要替代玻璃的各个应用领域使用。
上述合成树脂基材还可以根据需要包含氟类涂布层。通过形成氟类涂布层，可以维持更长时间的拨水性，上述氟类涂布层可以使用如三氟甲基三甲氧基硅烷、三氟甲基三乙氧基硅烷、三氟丙基三甲氧基硅烷、三氟丙基三乙氧基硅烷、九氟丁基乙基三甲氧基硅烷、九氟丁基乙基三乙氧基硅烷、九氟己基三甲氧基硅烷、九氟己基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、十七氟癸基三乙氧基硅烷、十七氟癸基三异丙基硅烷、3-三甲氧基甲硅烷基丙基十五氟辛酸酯、3-三乙氧基甲硅烷基丙基十五氟辛酸酯、3-三甲氧基甲硅烷基丙基十五氟辛酸酰胺、3-三乙氧基甲硅烷基丙基十五氟辛酸酰胺、2-三甲氧基甲硅烷基乙基十五氟二癸基硫醚、2-三乙氧基甲硅烷基乙基十五氟二癸基硫醚、五氟苯基三甲氧基硅烷、五氟苯基三乙氧基硅烷、4-(全氟甲苯基)三甲氧基硅烷、4-(全氟甲苯基)三乙氧基硅烷、二甲氧基双(五氟苯基)硅烷、二乙氧基双(五氟甲苯基)硅烷等化合物形成。
本发明包括可以长期维持亲水性的合成树脂基材的制造方法。上述合成树脂基材的制造方法不需要使用额外的底漆或执行复杂的连续工序就可以在一般的塑料材料的表面长期实现亲水性，上述合成树脂基材可以包含塑料片材、塑料薄膜、塑料基板以及通过如挤出或注塑成型等方法制造出的塑料成型品。
图3是适用本发明之实施例的具有亲水性的合成树脂基材的截面图，具体来讲，是对下述图1或图2中的合成树脂基材进行等离子体或电晕处理，或通过在强碱或强酸中进行湿式表面处理而形成的具有亲水性30的合成树脂基材的截面图。
具体来讲，包括制造具有与玻璃相同的长期亲水性的合成树脂基材的制造方法，其通过向上述合成树脂基材(成型体)的基础材料即有机类高分子添加耐热性得到保障的倍半硅氧烷高分子而制造出基材(成型体)，接下来通过向上述基材(成型体)进行简单的等离子体、电晕或湿式处理。更具体来讲，包括：首先形成包含合成树脂和倍半硅氧烷高分子10的合成树脂涂布组合物，接下来通过挤出成型以及固化而制造出合成树脂基材的步骤，其中，上述倍半硅氧烷高分子10包含上述化学式1以及化学式2的重复单元；以及，通过向上述合成树脂基材的表面照射等离子体或电晕，或以湿式法进行强酸或强碱处理而制造出具有亲水性的合成树脂基材的步骤。
上述所形成的合成树脂基材(例如塑料片材或薄膜)的厚度可能会根据加工方法而发生变化，尤其是其性能不会因为厚度而受到限制。上述合成树脂基材的制造方法，可以在不执行涂布工序的情况下，通过混合上述合成树脂涂布组合物并进行挤出成型而为合成树脂基材(成型品)的自身表面赋予亲水性。
适用本发明的可以长期维持亲水性的合成树脂基材的制造方法的另一实施例，包括：利用包含倍半硅氧烷高分子的上述合成树脂涂布组合物对合成树脂基板进行涂布的步骤，其中，上述倍半硅氧烷高分子包含上述化学式1以及化学式2的重复单元；以及，通过向上述经过涂布的合成树脂基板进行等离子体或电晕处理或以湿式法进行强酸或强碱处理而形成具有亲水性的合成树脂基材的步骤。具体来讲，可以通过向上述合成树脂基板喷射或涂布包含倍半硅氧烷高分子和有机溶剂的合成树脂涂布组合物而形成涂布层，上述倍半硅氧烷高分子包含上述化学式1以及化学式2的重复单元，并且，还可以包括通过向上述涂布层进行高温热处理而去除有机溶剂的步骤。
此外，包含上述化学式1以及化学式2的重复单元的倍半硅氧烷高分子可以以与一般的涂布剂混合的方式作为涂布组合物来使用，而且还可以根据需要包含光引发剂。
上述涂布只需要执行一次就可以充分地为塑料表面赋予高硬度、耐刮擦性以及亲水性。上述涂布层的厚度为50nm至100μm。在上述涂布层的厚度不足50nm的薄膜上，可能会在涂布之后的工序即等离子体或电晕处理中导致基板与涂布层面之间的粘接界面的弱化问题，而在超过100μm的较厚的涂布层中，可能会导致涂布层面破裂的现象。
对于向上述合成树脂基材赋予亲水性的方法而言，可通过对上述合成树脂成型品进行等离子体或电晕处理或以湿式法进行强酸、强碱处理而提升表面能，由此可以提升合成树脂与包含上述化学式1以及化学式2的重复单元的倍半硅氧烷高分子的粘合力，而且因为上述倍半硅氧烷高分子的Si-O-Si结构被诱导成Si-OH或Si-O·，或上述OR2基团被诱导成C-OH、羧基(carboxyl group)(例如C-C＝O等)等亲水性功能基，因此可以具有与玻璃相同的亲水性。借此，可以以相同的水准体现目前在玻璃表面使用的功能性涂布层，可以在需要替代玻璃的各个应用领域使用。根据需要还可向上述具有亲水性的合成树脂基材涂布氟类涂布剂，由此可以维持更长时间的拨水性。
具体实施例
之后，将参阅实施例对本发明进行更为详细的说明，但是本发明并不限定于下述实施例。
[合成例1]倍半硅氧烷高分子的制造
在配备冷却管以及搅拌器的干燥的烧瓶中混合12g的蒸馏水以及50g的甲醇，然后在10分钟之内缓缓滴加200g的3-(三氯甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯(3-(Trichlorosilyl)propyl methacrylate)。此时，维持-4℃的温度。接着，在搅拌20分钟之后缓缓滴加500g的甲苯，然后将温度提升至常温并继续搅拌10分钟。在上述反应的准备期间内，额外制备20重量％的Na2CO3水溶液，然后将5g所制备出的20重量％的Na2CO3一次性滴加到上述反应器中。之后，将温度提升至50℃并进行1天的缩聚反应。
对于通过上述缩聚反应而获得的化学式3的结构体以及溶剂的混合物，执行2次水和甲苯的层分离提纯，且在确认pH为中性之后，获得甲苯层，并通过真空减压方式去除所有甲苯而获得最终产物。
通过分子量测定结果可以确认，如化学式3所示结构的线性结构的倍半硅氧烷高分子具有3000苯乙烯换算分子量，而且可以确认没有未反应状态的单体。
通过热重分析(TGA)的分解温度测定法可以确认，烷氧基的残存率为1wt％，而通过1H核磁共振(1H-NMR)测定结果可以确认，n/m比例值为0.5。
[合成例2]倍半硅氧烷高分子的制造
在配备冷却管以及搅拌器的干燥烧瓶中投入50g通过上述合成例1获得的物质，并在氮环境下取代1小时之后缓缓添加100g的甲苯。之后，再投入50g的盐酸水溶液并将温度提升至50℃之后强烈搅拌3天。
之后，执行5次水和甲苯的层分离提纯，且在确认pH为中性之后，获得甲苯层，并通过真空减压方式去除所有甲苯而获得倍半硅氧烷高分子。通过分子量测定结果可以确认，在上述化学式3的结构中去除烷氧基(alkoxy)部分的线性结构的倍半硅氧烷高分子具有2500苯乙烯换算分子量，通过热重分析(TGA)的分解温度测定法可以确认，没有烷氧基存在，且Si-O-Si结构转换成了Si-OH，而通过1H核磁共振(1H-NMR)测定结果可以确认，n/m比例为0.5，即没有发生比例变化。
[合成例3]倍半硅氧烷高分子的制造
在配备冷却管以及搅拌器的干燥的烧瓶中混合5g的蒸馏水以及100g的甲醇，然后在10分钟之内缓缓滴加261.61g的3-(三氯甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯(3-(Trichlorosilyl)propyl methacrylate)。此时，维持-4℃的温度。接着，在搅拌50分钟之后缓缓滴加500g的甲苯，然后将温度提升至常温并继续搅拌10分钟。在上述反应的准备期间内，额外制备20重量％的KOH水溶液，然后将5g所制备出的20重量％的KOH一次性滴加到上述反应器中。之后，在常温下缓缓地进行7天的缩聚反应。
对于通过上述过程而获得的化学式3的结构体以及溶剂的混合物，执行2次水和甲苯的层分离提纯，且在确认pH为中性之后，获得甲苯层，并通过真空减压方式去除所有甲苯而获得最终产物。
通过分子量测定结果可以确认，具有20000苯乙烯换算分子量，而且可以确认没有未反应状态的单体。
通过热重分析(TGA)的分解温度测定法可以确认，没有烷氧基存在，而通过1H核磁共振(1H-NMR)以及29Si核磁共振(29Si-NMR)分析可以确认，n/m比例为15。
[合成例4]倍半硅氧烷高分子的制造
在配备冷却管以及搅拌器的干燥的烧瓶中混合0.1g的蒸馏水以及100g的甲醇，然后在10分钟之内缓缓滴加261.61g的3-(三氯甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯(3-(Trichlorosilyl)propyl methacrylate)。此时，维持-4℃的温度。接着，在搅拌50分钟之后缓缓滴加500g的甲苯，然后将温度提升至常温并继续搅拌10分钟。在上述反应的准备期间内，额外制备20重量％的KOH水溶液，然后将10g所制备出的20重量％的KOH一次性滴加到上述反应器中。之后，在常温下缓缓地进行3天的缩聚反应。
对于通过上述过程而获得的化学式3的结构体以及溶剂的混合物，执行2次水和甲苯的层分离提纯，且在确认pH为中性之后，获得甲苯层，并通过真空减压方式去除所有甲苯而获得最终产物。
通过分子量测定结果可以确认，具有30000苯乙烯换算分子量，而且可以确认没有未反应状态的单体。
通过热重分析(TGA)的分解温度测定法可以确认，烷氧基的残存率为10wt％，而通过1H核磁共振(1H-NMR)测定结果可以确认，n/m比例值为0.05。
[实施例1以及比较例1至比较例3]亲水性塑料薄膜的制造
以对上述合成例1以及聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)树脂进行混合的方式制造出塑料薄膜(实施例1)，并以利用合成例2至合成例4(即利用合成例2至合成例替代上述合成例1)与聚甲基丙烯酸甲酯树脂进行混合的方式制造出塑料薄膜(比较例1至比较例3)。
上述聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)为LG IH830，将其以50wt％溶解于甲苯中而完成制备。将所制备的聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)甲苯混合溶液与通过上述合成例1至合成例4获得的物质分别以50wt％进行混合搅拌。在搅拌3小时以后将混合溶液倒在平面玻璃上，并在刮刀涂布之后制造出50μm、500μm、2mm厚度的试片。对上述所制造出的塑料薄膜表面进行电晕处理(3DT公司multidyne，DC24V)。
此时，在使用上述合成例3的比较例2中因为破碎而没有形成薄膜，在使用合成例2以及合成例4的比较例1以及比较例3中因为没有被固定即具有流动特性而没有形成薄膜。
[实施例2以及比较例4至比较例6]亲水性塑料薄膜的制造
以对上述合成例1以及聚碳酸酯(PC，polycarbonate)树脂进行混合的方式制造出塑料薄膜(实施例2)，并以利用合成例2至合成例4替代上述合成例1的方式制造出塑料薄膜(比较例4至比较例6)。上述聚碳酸酯(PC)为乐天化学公司的PC-1220，将其以50wt％溶解于甲苯中而完成制备。将所制备的聚碳酸酯(PC)甲苯混合溶液与通过上述合成例1至合成例4获得的物质分别以50wt％进行混合搅拌。在搅拌3小时以后将混合溶液倒在平面玻璃上，并在刮刀涂布之后制造出50μm、500μm、2mm厚度的试片。对上述所制造出的塑料薄膜表面进行电晕处理(3DT公司multidyne，DC24V)。
此时，在使用合成例3的比较例5中因为破碎而没有形成薄膜，在使用合成例2以及合成例4的比较例4以及比较例6中因为没有被固定即具有流动特性而没有形成薄膜。
[实施例3至实施例4]亲水性塑料薄膜的制造
将50g通过上述合成例1获得的上述化学式3的结构体以50wt％溶解于甲基异丁基酮而制造出100g的组合物。之后，通过向100g所准备的组合物添加5g的紫外线(UV)引发剂(irgacure-250(巴斯夫(BAST)公司))并搅拌10分钟而制造出光固化性树脂组合物。将所制造出的光固化性树脂组合物涂布到2mm厚度的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(SPOLYTECH公司)片材(实施例3)以及聚碳酸酯(PC)(SPOLYTECH公司)片材(实施例4)中，并在85℃的干燥烘箱中蒸发溶剂之后利用紫外线(UV)装置照射1J/cm2的紫外线(UV)而形成涂布膜。此时的涂布层厚度为20μm。对上述所制造出的塑料薄膜表面进行电晕处理(3DT公司multidyne，DC24V)。
[实施例5至实施例8]亲水性塑料薄膜的制造
在进行电晕处理之前，分别将通过上述实施例1至实施例4制造出的片材以及薄膜投入到混合1kg的KOH、1kg的乙醇以及1kg的蒸馏水的乙醇水溶液中并进行20分钟的表面处理之后，利用蒸馏水进行3次水洗并在100℃的烘箱中进行10分钟的干燥处理，从而制造出实施例5至实施例8。
[试验例1]水接触角的变化(亲水性比较)
对上述经过电晕处理的实施例1至实施例8的水接触角的变化进行60天的测定，其结果如下述表1所示。此时，对一般玻璃(即钠钙玻璃)、纯聚碳酸酯(PC)以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂的变化也同时进行了测定。
[表1]
Figure BDA0003140338180000161
参阅上述表1可以确认，适用本发明的实施例1至实施例8具有与玻璃相同的表面亲水化程度。
[试验评估]对倍半硅氧烷高分子的不同n/m比例的物理特性比较
对倍半硅氧烷高分子的不同n/m比例的透明度、附着力、涂布后强度、柔韧程度等物理特性进行比较评估，其结果如下述表2所示。
[表2]
Figure BDA0003140338180000171
Figure BDA0003140338180000181
参阅上述表2可以得知，上述倍半硅氧烷高分子的n/m比例满足0.1至10的试验中，透明度、附着力、涂布后强度、柔韧程度等物理特性更加优秀。
[试验评估]倍半硅氧烷高分子与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)的不 同混合比例的亲水化比较
通过将上述倍半硅氧烷高分子与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)按照如下述表3所记载的混合比例进行混合而制造出薄膜。对于所制造出的薄膜，对通过电晕处理诱导亲水化的亲水化程度进行了评估，其结果如下述表3所示。
[表3]
Figure BDA0003140338180000182
Figure BDA0003140338180000191
Figure BDA0003140338180000201
参阅上述表3，上述倍半硅氧烷高分子与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯(PC)的混合比例满足1:9至9:1的试验，亲水化程度更加优秀，而且表面亲水性的持续力更加长久，而且参考上述表1可以得知，具有与玻璃相同的亲水化程度。

Claims (12)

1.一种合成树脂涂布组合物，其特征在于，包含：
倍半硅氧烷高分子，包含下述化学式1以及化学式2的重复单元；以及
溶剂，
[化学式1]
Figure FDA0003140338170000011
[化学式2]
Figure FDA0003140338170000012
在上述化学式1以及化学式2中，
R1各自独立地为氢、氘、卤素、胺基、环氧基、环己基环氧基、(甲基)丙烯酰基、羟基、硫醇基、异氰酸酯基、腈基、硝基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为1至40的烷氧基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基、碳原子数为3至40的芳氧基或碳原子数为3至40的芳基硫醇基，
R2各自独立地为氢、氘、卤素、异氰酸酯基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基或碳原子数为2至40的环氧基，
n以及m各自独立地为1至100000的整数，n/m为0.1至10。
2.一种合成树脂涂布组合物，其特征在于，包含：
倍半硅氧烷高分子，包含下述化学式1以及化学式2的重复单元；
合成树脂；以及
溶剂，
[化学式1]
Figure FDA0003140338170000021
[化学式2]
Figure FDA0003140338170000022
在上述化学式1以及化学式2中，
R1各自独立地为氢、氘、卤素、胺基、环氧基、环己基环氧基、(甲基)丙烯酰基、羟基、硫醇基、异氰酸酯基、腈基、硝基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为1至40的烷氧基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基、碳原子数为3至40的芳氧基或碳原子数为3至40的芳基硫醇基，
R2各自独立地为氢、氘、卤素、异氰酸酯基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基或碳原子数为2至40的环氧基，
n以及m各自独立地为1至100000的整数，n/m为0.1至10。
3.根据权利要求1或2所述的合成树脂涂布组合物，其特征在于：
上述倍半硅氧烷高分子包含下述化学式3的高分子，
[化学式3]
Figure FDA0003140338170000031
在上述化学式3中，对R1、R2、n以及m的定义与上述化学式1以及化学式2相同。
4.根据权利要求2所述的合成树脂涂布组合物，其特征在于：
上述合成树脂包含有机类高分子。
5.根据权利要求2所述的合成树脂涂布组合物，其特征在于：
上述合成树脂与倍半硅氧烷高分子以1:9至9:1的重量比进行混合。
6.一种合成树脂基材，其特征在于，包含：
倍半硅氧烷高分子，包含下述化学式1以及化学式2的重复单元；以及
合成树脂，
[化学式1]
Figure FDA0003140338170000032
[化学式2]
Figure FDA0003140338170000033
在上述化学式1以及化学式2中，
R1各自独立地为氢、氘、卤素、胺基、环氧基、环己基环氧基、(甲基)丙烯酰基、羟基、硫醇基、异氰酸酯基、腈基、硝基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为1至40的烷氧基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基、碳原子数为3至40的芳氧基或碳原子数为3至40的芳基硫醇基，
R2各自独立地为氢、氘、卤素、异氰酸酯基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基或碳原子数为2至40的环氧基，
n以及m各自独立地为1至100000的整数，n/m为0.1至10。
7.根据权利要求6所述的合成树脂基材，其特征在于：
上述倍半硅氧烷高分子包含下述化学式3的高分子，
[化学式3]
Figure FDA0003140338170000041
在上述化学式3中，对R1、R2、n以及m的定义与上述化学式1以及化学式2相同。
8.根据权利要求6所述的合成树脂基材，其特征在于：
上述合成树脂包含有机类高分子。
9.根据权利要求6所述的合成树脂基材，其特征在于：
上述合成树脂与倍半硅氧烷高分子以1:9至9:1的重量比进行混合。
10.根据权利要求6所述的合成树脂基材，其特征在于：
在上述合成树脂基材的上部还包括氟类涂布层。
11.一种合成树脂基材，其特征在于，包括：
合成树脂基板；以及
在上述合成树脂基板的一侧面以上形成的合成树脂涂布组合物固化的涂布层，上述合成树脂涂布组合物包含倍半硅氧烷高分子以及溶剂或包含倍半硅氧烷高分子、合成树脂以及溶剂，其中，上述倍半硅氧烷高分子包含下述化学式1以及化学式2的重复单元，
[化学式1]
Figure FDA0003140338170000051
[化学式2]
Figure FDA0003140338170000052
在上述化学式1以及化学式2中，
R1各自独立地为氢、氘、卤素、胺基、环氧基、环己基环氧基、(甲基)丙烯酰基、羟基、硫醇基、异氰酸酯基、腈基、硝基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为1至40的烷氧基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基、碳原子数为3至40的芳氧基或碳原子数为3至40的芳基硫醇基，
R2各自独立地为氢、氘、卤素、异氰酸酯基、碳原子数为1至40的烷基、碳原子数为2至40的烯基、碳原子数为3至40的环烷基、碳原子数为3至40的杂环烷基、碳原子数为6至40的芳基、碳原子数为3至40的杂芳基、碳原子数为3至40的芳烷基或碳原子数为2至40的环氧基，
n以及m各自独立地为1至100000的整数，n/m为0.1至10。
12.根据权利要求11所述的合成树脂基材，其特征在于：
在上述合成树脂基材的上部还包括氟类涂布层。
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