Uv光固化防霧涂料組合物的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種UV光固化防霧涂料組合物；所述組合物包括如下重量份數(shù)的各組分：親水性光固化樹(shù)脂35～80份；疏水性光固化樹(shù)脂15～50份；親水性光固化單體5～15份；光引發(fā)劑1～5份；助劑0.01?0.05份；所述組合物還包括溶劑，所述溶劑重量是其它組分總重量的2?4倍。本發(fā)明提供的UV防霧涂料經(jīng)UV光固化后，涂膜耐水性能提高，同時(shí)具有持久的防霧性能，涂膜硬度高、耐擦拭性好。
【專利說(shuō)明】
UV光固化防霧涂料組合物
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于光固化涂料領(lǐng)域，具體涉及一種UV光固化的防霧涂料組合物。
【背景技術(shù)】
[0002] 空氣中的水蒸氣在溫度低于露點(diǎn)時(shí)，便會(huì)凝結(jié)成微小的液滴而成霧。這種不良的 影響經(jīng)常發(fā)生在窗戶、浴室鏡子、眼鏡、游泳及潛水眼鏡、擋風(fēng)玻璃、光學(xué)儀器鏡頭、車燈、指 示燈、農(nóng)膜等這些與我們生活緊密相關(guān)的透明材料上。透明材料表面水滴霧化的結(jié)果，不僅 透光率下降影響視覺(jué)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生危害，例如當(dāng)霧滴凝結(jié)在如紅外光學(xué)顯微鏡等精密分析 儀器的透鏡表面上時(shí)，其分析的準(zhǔn)確性會(huì)降低。而當(dāng)霧滴凝結(jié)在太陽(yáng)能電池透光板上時(shí)，致 使太陽(yáng)能吸收效率降低，從而不利于太陽(yáng)能電池設(shè)備充分發(fā)揮應(yīng)有的作用。
[0003] 為了解決這些問(wèn)題，一般會(huì)對(duì)材料表面進(jìn)行疏水或親水處理。疏水常用全氟樹(shù)脂 類，一方面價(jià)格較高，另一方面該類樹(shù)脂一般較軟，耐磨性差，同時(shí)其疏水特性也導(dǎo)致其表 面容易吸附油污和灰塵，反而達(dá)不到要求的效果。而有機(jī)親水涂料本身價(jià)格較為便宜，也可 通過(guò)一些改性來(lái)提高其耐磨性。使用有機(jī)親水涂層相比于疏水涂層處理方法不但施工方 便，而且價(jià)格低廉。
[0004] 現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外主要集中在超親水的研究，如涂層表面引入能形成氫鍵的基團(tuán)如羧 基、氨基、巰基、羥基，或是一些離子基團(tuán):羧酸根、磺酸根、銨根、磷酸根等，當(dāng)引入這些基團(tuán) 或是離子時(shí)，涂層的表面達(dá)到超親水的狀態(tài)，水汽冷凝后在基材表面高度鋪展，形成一層均 勻的水膜，消除了微小水珠對(duì)光線的漫反射而達(dá)到防霧的目的。目前制備超親水的途徑主 要是通過(guò)物理共混、化學(xué)表面修飾、化學(xué)鍵接法。目前市場(chǎng)上的防霧涂層持續(xù)防霧性能與耐 磨性能無(wú)法平衡，使用一段時(shí)間后，防霧性能便下降明顯。
[0005] 國(guó)內(nèi)專利CN 102795791A公開(kāi)了一種耐磨超親水增透涂層，該涂層通過(guò)反復(fù)沉積 聚二烯丙基二甲基氯化銨和聚苯乙烯磺酸鈉制備5~20層的雙層結(jié)構(gòu)，再通過(guò)反復(fù)沉積聚 二稀丙基二甲基氯化銨和含有粒徑為10~40nm的Si〇2球形納米粒子的懸浮液制備3~8層 的雙層結(jié)構(gòu)，再通過(guò)100~140 °C的水熱處理和在600~800 °C的馬弗爐中淬火100~300s制 得所需涂層。盡管該方法制得的涂層能夠達(dá)到5H的高硬度且水接觸角也很小，但步驟復(fù)雜， 持續(xù)防霧性一般，能耗大，只是對(duì)性能有特殊高要求的用戶合適。
[0006] 國(guó)內(nèi)專利CN102086348A公開(kāi)了一種聚氨酯固化丙烯酸酯樹(shù)脂防霧涂料的制備方 法，該涂料由親水性丙烯酸樹(shù)脂，封閉型聚醚異氰酸酯固化劑和催化劑二月桂酸二丁基錫 組成。該涂層硬度大于2H，耐磨性能好，但持續(xù)防霧性能一般，固化過(guò)程需要時(shí)間較長(zhǎng)，且需 分段固化(50°C~120°C)，工藝較為復(fù)雜。
[0007] 為克服市面上傳統(tǒng)防霧涂料持續(xù)防霧性能和耐磨性能的矛盾，本發(fā)明公開(kāi)一種UV 光固化親水防霧涂料。該涂料光固化后所得涂層，親水性極佳且持續(xù)防霧性能出色，同時(shí)不 會(huì)損失耐磨性能，因此克服了市面上防霧涂料的一些弊端，非常適合做車燈、擋風(fēng)玻璃、浴 室鏡、光學(xué)透鏡材料等具有防霧要求的領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種UV光固化的親水防霧涂料組合 物。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0010] 本發(fā)明提供了一種UV光固化防霧涂料組合物，所述組合物包括如下重量份數(shù)的各 組分： 親水性光固化樹(shù)脂 35~80份； 疏水性光固化樹(shù)脂 15~50份；
[0011] 親水性光固化單體 5~15份; 光引發(fā)劑 1-~5份; 助劑 Q, 01-0. 05 份；
[0012] 所述組合物還包括溶劑，所述溶劑重量是其它組分總重量的2-4倍。
[0013]優(yōu)選地，所述親水性光固化樹(shù)脂、疏水性光固化樹(shù)脂、親水性光固化單體的重量份 數(shù)之和為100份。
[0014] 優(yōu)選地，所述親水性光固化樹(shù)脂為親水性三官聚氨酯丙烯酸酯。
[0015] 優(yōu)選地，所述親水性聚氨酯丙烯酸酯的合成方法包括以下步驟：
[0016] S1、將聚乙二醇與二異氰酸酯在乙酸乙酯中反應(yīng)，得到雙端異氰酸酯基的聚氨酯 樹(shù)脂；
[0017] S2、雙端異氰酸酯基的聚氨酯樹(shù)脂與三羥甲基丙烷反應(yīng)，得到三端異氰酸酯基的 聚氨酯樹(shù)脂；
[0018] S3、三端異氰酸酯基的聚氨酯樹(shù)脂與丙烯酸羥乙酯反應(yīng)，得到所述的親水性三官 聚氣醋丙稀fe醋。
[0019] 優(yōu)選地，所述聚乙二醇、二異氰酸酯、三羥甲基丙烷、丙烯酸羥乙酯的摩爾數(shù)比為 6:9:1:3〇
[0020] 優(yōu)選地，所述步驟SI、S2、S3中的反應(yīng)溫度均為70~75°C ;步驟S1中的反應(yīng)時(shí)間為 2-3小時(shí)，步驟S2中的反應(yīng)時(shí)間為1-2小時(shí)，步驟S3中的反應(yīng)時(shí)間為2-3小時(shí)。
[0021] 優(yōu)選地，所述聚乙二醇的數(shù)均分子量為500~3000，優(yōu)選為1000~2500，更優(yōu)選為 1500~2000。
[0022]優(yōu)選地，所述二異氰酸酯為異氟爾酮二異氰酸酯（IPDI)或氫化苯基甲烷二異氰酸 酯(HMDI);更優(yōu)選IPDI。
[0023]優(yōu)選地，所述疏水性光固化樹(shù)脂包括官能度高于6的聚氨酯丙烯酸酯、官能度大于 等于2的環(huán)氧丙烯酸酯、官能度高于4的聚酯丙烯酸酯中的一種或多種。
[0024]優(yōu)選地，所述親水性光固化單體包括3-磺酸丙基甲基丙烯酸鉀、甲基丙烯酸三甲 基氯化銨、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚、烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯醚硫酸銨的一種或幾種 的組合。所述親水性光固化單體在本發(fā)明中作為可聚合表面活性劑，可以大大降低水接觸 角，且可參與光固化反應(yīng)，具有極佳的持續(xù)親水效果。
[0025] 優(yōu)選地，所述光引發(fā)劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮，1-[4-(2_羥乙氧基)_ 亞苯基]-2-羥基-2人二甲基乙酮，1-羥基環(huán)己基苯基甲酮，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮中的一種或兩種以上的組合物。
[0026]優(yōu)選地，所述溶劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯、異丙醇、正丁醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲 醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的至少一種。
[0027]更優(yōu)選地，所述溶劑為乙酸乙酯、乙酸丁酯和異丙醇，三者重量比為2:3:1。
[0028]優(yōu)選地，所述助劑包括流平劑、阻聚劑中的至少一種。
[0029]本發(fā)明還提供了一種UV光固化防霧涂料組合物的制備方法，所述方法包括以下步 驟：
[0030] 準(zhǔn)確稱取各組分，將親水性三官聚氨酯丙烯酸酯、疏水性光固化樹(shù)脂、親水性光固 化單體和溶劑混合30分鐘;再加入光引發(fā)劑和助劑，混合10分鐘，即制得。
[0031] 現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果：
[0032] 1、市面上的防霧涂料若持續(xù)親水性能優(yōu)異，就無(wú)法保證耐磨性能；相反在硬度耐 磨優(yōu)異的同時(shí)，持續(xù)防霧效果一般。而本發(fā)明因采用親水性優(yōu)良的光固化樹(shù)脂和可聚合表 面活性劑，配合高官的疏水性光固化樹(shù)脂，光固化后形成親水性和疏水性部分交聯(lián)的網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)。其中親水部分具有優(yōu)異的親水性能，致使水滴在涂層上易鋪展形成水膜而不會(huì)起霧。 疏水部分在涂層中起到錨固點(diǎn)的作用，交聯(lián)密度增加，保證涂層在遇到大量的水時(shí)不會(huì)因 溶脹而溶解，既能保證持續(xù)防霧性能又可以提高耐磨性能。
[0033] 2、本發(fā)明制備的UV光固化防霧涂料組合物，涂覆于塑料基材表面，經(jīng)光固化后，所 得涂膜的初期水接觸角小于1 〇度，經(jīng)水浸泡1 〇〇小時(shí)后，水接觸角小于35度。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。以下實(shí)施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù) 人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
[0035] 實(shí)施例和對(duì)比例
[0036]本發(fā)明所涉及的實(shí)施例及對(duì)比例的配方如表1所示，表中所述親水性三官聚氨酯 丙烯酸酯是通過(guò)以下方法制備得到，其中固體份含量為50%:
[0037]以不同數(shù)均分子量的PEG (實(shí)施例1-3中所使用分子量分別為1500,4-6為分子量 2000;對(duì)比例1-2中PEG的分子量分別為1500、對(duì)比例3-4中PEG的分子量為2000;對(duì)比例5和6 的分子量分別為600和3000)與異氟爾酮二異氰酸酯（ΙΗ)Ι)，70~75°C下在乙酸乙酯中反應(yīng) 2-3小時(shí)，得到雙端異氰酸酯基的聚氨酯樹(shù)脂;然后加入三羥甲基丙烷，在70~75°C下反應(yīng) 1-2小時(shí)，得到三端異氰酸酯基的聚氨酯樹(shù)脂;最后加入丙烯酸羥乙酯，在70-75度下反應(yīng)2-3小時(shí)，得到相應(yīng)的親水性三官聚氨酯丙烯酸酯。其中聚乙二醇2000、ΙΗ)Ι、三羥甲基丙烷、 丙烯酸羥乙酯的摩爾數(shù)比為6:9:1: 3。
[0038] 所述實(shí)施例及對(duì)比例涂料組合物的配制方法如下：
[0039] 準(zhǔn)確稱取所述親水性三官聚氨酯丙烯酸酯、疏水性光固化樹(shù)脂、親水性光固化單 體和溶劑，混合30分鐘;再加入光引發(fā)劑和助劑，混合10分鐘即制得，避光保存。所述溶劑為 乙酸乙酯、乙酸丁酯和異丙醇，三者重量比為2: 3:1。實(shí)施例和對(duì)比例中溶劑的重量為其他 組分總重量的3倍，這里省略了2-4倍中的其它范圍。以PET作為基材，將涂料(30%固含）用 10號(hào)線棒涂布在其表面，放入60 °C烘箱lmin，之后經(jīng)過(guò)UV固化，能量為500mJ/cm2。
[0040] 性能檢測(cè)
[0041] 分別對(duì)實(shí)施例1~5以及對(duì)比例1~3制得的涂層進(jìn)行性能檢測(cè)，測(cè)定涂層的附著 力、鉛筆硬度、耐磨性、初期水接觸角和持續(xù)水接觸角性能。具體結(jié)果列于表1中。
[0042] 具體性能檢測(cè)項(xiàng)目及對(duì)應(yīng)的方法如下：
[0043] -、附著力
[0044]采用百格法，用3M不干膠帶對(duì)樣張附著力進(jìn)行測(cè)試。
[0045] 評(píng)估方法：
[0046] 5B-劃線邊緣光滑，在劃線的邊緣及交叉點(diǎn)處均無(wú)油漆脫落；
[0047] 4B-在劃線的交叉點(diǎn)處有小片的油漆脫落，并且脫落總面積小于5%;
[0048] 3B-在劃線的邊緣及交叉點(diǎn)處有小片的油漆脫落，并且脫落總面積在5~15 %之 間；
[0049] 2B-在劃線的邊緣及交叉點(diǎn)處有成片的油漆脫落，并且脫落總面積在15~35%之 間；
[0050] 1B-在劃線的邊緣及交叉點(diǎn)處有成片的油漆脫落，并且脫落總面積在35~65%之 間；
[0051] 0B-在劃線的邊緣及交叉點(diǎn)處有成片的油漆脫落，并且脫落總面積大于65%。 [0052]二、鉛筆硬度
[0053] 參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6739《漆膜硬度鉛筆測(cè)定法》。
[0054] 三、耐磨性能
[0055] 使用0000#鋼絲絨，300g力，一個(gè)來(lái)回記為一次，記錄表面出現(xiàn)刮花的次數(shù)。
[0056] 評(píng)估方法:經(jīng)過(guò)一定次數(shù)的摩擦后，觀察涂層是否有刮痕，記錄無(wú)刮痕時(shí)所能耐受 的最多摩擦次數(shù)。
[0057]四、初期親水角
[0058]在固化好的試樣表面滴4yL去離子水，在20~25°C范圍內(nèi)用接觸角測(cè)試儀測(cè)定。 [0059] 五、持續(xù)親水角
[0060]將固化好的試樣放入去離子水中浸泡l〇〇h，晾干后用接觸角測(cè)量?jī)x測(cè)定。
[0061] 六:防霧性:把表面溫度為25度的測(cè)試板水平置于80°C的水面上方10cm處，觀察樣 板起霧的時(shí)間。
[0062] X 1秒內(nèi)起霧
[0063] Δ: 10秒后起霧
[0064] 〇：30秒后起霧
[0065] ◎:不起霧
[0066] 將實(shí)施例1~5和對(duì)比例1~3制備的涂料組合物進(jìn)行測(cè)試包括附著、鉛筆硬度，耐 磨，初期親水角和持續(xù)親水角以及防霧性能，其結(jié)果如表1所示。
[0067] 表 1
[0068]
[0069]
[0070] 注：甲氧基聚乙二醇1000丙烯酸酯為聚乙二醇數(shù)均分子量為1000的甲氧基聚乙二 醇1000丙烯酸酯。
[0071] 由表1可以看出，實(shí)施例1~6具有較好的防霧性能，且初始水接觸角均低于10度， 100小時(shí)浸泡后的水接觸角均低于35度，防霧性能優(yōu)良。對(duì)比例1中，由于親水性光固化樹(shù)脂 加入量較高，因此所得最終光固化后所得涂膜親水性太好，所以有些許防霧性，但10秒后起 霧，并且100小時(shí)浸泡后，水接觸角變得很大。這是由于所用樹(shù)脂的親水性太好，水蒸氣氛圍 和水浸泡后，最終涂層由于水蒸氣和水溶脹而使親水部分網(wǎng)絡(luò)從基材表面脫離，導(dǎo)致涂層 中疏水部分占大多數(shù)，而使親水性大大降低。對(duì)比例2由于親水性樹(shù)脂加入量較少，因此所 得最終光固化后所得涂膜親水性太差，初始水接觸角較大，沒(méi)有防霧性。對(duì)比例3與實(shí)施例3 相比，由于加入了官能度低于6的疏水性光固化樹(shù)脂，初期水接觸角雖然在10度之內(nèi)，但是 由于最終涂層網(wǎng)絡(luò)不致密，導(dǎo)致其長(zhǎng)時(shí)間接觸水蒸氣和水浸泡時(shí)，親水部分網(wǎng)絡(luò)從基材表 面脫離，而使親水性降低，所以防霧性能較差，持續(xù)親水性差。對(duì)比例4與實(shí)施例3相比，采用 了非離子型光固化親水單體，由于其親水性低于離子型單體，因此其初始水接觸角較高，不 具備防霧性能。對(duì)比例5與實(shí)施例2相比，因親水性樹(shù)脂合成時(shí)采用分子量較低的聚乙二醇， 所得樹(shù)脂的親水性本身就很差，因此配成涂料光固化所得涂層初始水接觸角很高，根本沒(méi) 有防霧性。相反，對(duì)比例6中，因親水性樹(shù)脂合成時(shí)采用分子量較高的聚乙二醇，所得樹(shù)脂本 身為水溶性的，因此配成涂料光固化所得涂層初始水接觸角很高，初始水接觸角較低，有些 許防霧性，但10秒后起霧，并且1〇〇小時(shí)浸泡后，水接觸角變得很大。
[0072] 本發(fā)明具體應(yīng)用途徑很多，以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)指出，以上 實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而并不用于限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也應(yīng)視為本發(fā) 明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種uv光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述組合物包括如下重量份數(shù)的各組 分： 親水性光固化樹(shù)脂 3日~80份； 疏水性光固化樹(shù)脂巧~日0份； 親水性光固化單體 日~巧份； 光引發(fā)劑 1~5份； 助劑 0. 01-0. 05 份： 所述組合物還包括溶劑，所述溶劑重量是其它組分總重量的2-4倍。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述親水性光固化樹(shù) 脂為親水性Ξ官聚氨醋丙締酸醋。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述親水性聚氨醋丙 締酸醋的合成方法包括W下步驟： 51、 將聚乙二醇與二異氯酸醋在乙酸乙醋中反應(yīng)，得到雙端異氯酸醋基的聚氨醋樹(shù)脂； 52、 雙端異氯酸醋基的聚氨醋樹(shù)脂與Ξ徑甲基丙烷反應(yīng)，得到Ξ端異氯酸醋基的聚氨 醋樹(shù)脂； 83、Ξ端異氯酸醋基的聚氨醋樹(shù)脂與丙締酸徑乙醋反應(yīng)，得到所述的親水性Ξ官聚氨 醋丙締酸醋。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述聚乙二醇、二異 氯酸醋、Ξ徑甲基丙烷、丙締酸徑乙醋的摩爾數(shù)比為6:9:1:3。5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述聚乙二醇的 數(shù)均分子量為500-3000。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述疏水性光固化樹(shù) 脂包括官能度高于6的聚氨醋丙締酸醋、官能度大于等于2的環(huán)氧丙締酸醋、官能度高于4的 聚醋丙締酸醋中的一種或多種。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述親水性光固化單 體包括3-橫酸丙基甲基丙締酸鐘、甲基丙締酸Ξ甲基氯化錠、締丙氧基壬基酪聚氧乙締酸、 締丙氧基壬基酪聚氧乙締酸硫酸錠的一種或幾種的組合。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述光引發(fā)劑為2-徑 基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酬，1-[4-(2-徑乙氧基)-亞苯基]-2-徑基-2/，2/-二甲基乙酬， 1-徑基環(huán)己基苯基甲酬，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎嘟-1-丙酬中的一種或兩種W上 的組合物。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述溶劑為乙酸乙 醋、乙酸下醋、異丙醇、正下醇、乙二醇下酸、丙二醇甲酸、丙二醇甲酸醋酸醋中的至少一種； 所述助劑為流平劑、阻聚劑的至少一種。10. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的UV光固化防霧涂料組合物的制備方法，其特征在于，所 述方法包括W下步驟： 準(zhǔn)確稱取各組分，將親水性Ξ官聚氨醋丙締酸醋、疏水性光固化樹(shù)脂、親水性光固化單 體和溶劑混合;再加入光引發(fā)劑和助劑，混合，即制得。
【文檔編號(hào)】C09D163/10GK106085203SQ201610607807
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日 公開(kāi)號(hào)201610607807.0, CN 106085203 A, CN 106085203A, CN 201610607807, CN-A-106085203, CN106085203 A, CN106085203A, CN201610607807, CN201610607807.0
【發(fā)明人】虞明東, 王艷梅, 李桐, 王晨
【申請(qǐng)人】上海維凱光電新材料有限公司, 上海乘鷹新材料有限公司, 江蘇乘鷹新材料股份有限公司