Uv光固化防雾涂料组合物的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种UV光固化防雾涂料组合物；所述组合物包括如下重量份数的各组分：亲水性光固化树脂35～80份；疏水性光固化树脂15～50份；亲水性光固化单体5～15份；光引发剂1～5份；助剂0.01?0.05份；所述组合物还包括溶剂，所述溶剂重量是其它组分总重量的2?4倍。本发明提供的UV防雾涂料经UV光固化后，涂膜耐水性能提高，同时具有持久的防雾性能，涂膜硬度高、耐擦拭性好。
【专利说明】
UV光固化防雾涂料组合物
技术领域
[0001] 本发明属于光固化涂料领域，具体涉及一种UV光固化的防雾涂料组合物。
【背景技术】
[0002] 空气中的水蒸气在温度低于露点时，便会凝结成微小的液滴而成雾。这种不良的 影响经常发生在窗户、浴室镜子、眼镜、游泳及潜水眼镜、挡风玻璃、光学仪器镜头、车灯、指 示灯、农膜等这些与我们生活紧密相关的透明材料上。透明材料表面水滴雾化的结果，不仅 透光率下降影响视觉，有时会产生危害，例如当雾滴凝结在如红外光学显微镜等精密分析 仪器的透镜表面上时，其分析的准确性会降低。而当雾滴凝结在太阳能电池透光板上时，致 使太阳能吸收效率降低，从而不利于太阳能电池设备充分发挥应有的作用。
[0003] 为了解决这些问题，一般会对材料表面进行疏水或亲水处理。疏水常用全氟树脂 类，一方面价格较高，另一方面该类树脂一般较软，耐磨性差，同时其疏水特性也导致其表 面容易吸附油污和灰尘，反而达不到要求的效果。而有机亲水涂料本身价格较为便宜，也可 通过一些改性来提高其耐磨性。使用有机亲水涂层相比于疏水涂层处理方法不但施工方 便，而且价格低廉。
[0004] 现在国内外主要集中在超亲水的研究，如涂层表面引入能形成氢键的基团如羧 基、氨基、巯基、羟基，或是一些离子基团:羧酸根、磺酸根、铵根、磷酸根等，当引入这些基团 或是离子时，涂层的表面达到超亲水的状态，水汽冷凝后在基材表面高度铺展，形成一层均 匀的水膜，消除了微小水珠对光线的漫反射而达到防雾的目的。目前制备超亲水的途径主 要是通过物理共混、化学表面修饰、化学键接法。目前市场上的防雾涂层持续防雾性能与耐 磨性能无法平衡，使用一段时间后，防雾性能便下降明显。
[0005] 国内专利CN 102795791A公开了一种耐磨超亲水增透涂层，该涂层通过反复沉积 聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠制备5~20层的双层结构，再通过反复沉积聚 二稀丙基二甲基氯化铵和含有粒径为10~40nm的Si〇2球形纳米粒子的悬浮液制备3~8层 的双层结构，再通过100~140 °C的水热处理和在600~800 °C的马弗炉中淬火100~300s制 得所需涂层。尽管该方法制得的涂层能够达到5H的高硬度且水接触角也很小，但步骤复杂， 持续防雾性一般，能耗大，只是对性能有特殊高要求的用户合适。
[0006] 国内专利CN102086348A公开了一种聚氨酯固化丙烯酸酯树脂防雾涂料的制备方 法，该涂料由亲水性丙烯酸树脂，封闭型聚醚异氰酸酯固化剂和催化剂二月桂酸二丁基锡 组成。该涂层硬度大于2H，耐磨性能好，但持续防雾性能一般，固化过程需要时间较长，且需 分段固化(50°C~120°C)，工艺较为复杂。
[0007] 为克服市面上传统防雾涂料持续防雾性能和耐磨性能的矛盾，本发明公开一种UV 光固化亲水防雾涂料。该涂料光固化后所得涂层，亲水性极佳且持续防雾性能出色，同时不 会损失耐磨性能，因此克服了市面上防雾涂料的一些弊端，非常适合做车灯、挡风玻璃、浴 室镜、光学透镜材料等具有防雾要求的领域。
【发明内容】
[0008] 针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种UV光固化的亲水防雾涂料组合 物。
[0009] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
[0010] 本发明提供了一种UV光固化防雾涂料组合物，所述组合物包括如下重量份数的各 组分： 亲水性光固化树脂 35~80份； 疏水性光固化树脂 15~50份；
[0011] 亲水性光固化单体 5~15份; 光引发剂 1-~5份; 助剂 Q, 01-0. 05 份；
[0012] 所述组合物还包括溶剂，所述溶剂重量是其它组分总重量的2-4倍。
[0013]优选地，所述亲水性光固化树脂、疏水性光固化树脂、亲水性光固化单体的重量份 数之和为100份。
[0014] 优选地，所述亲水性光固化树脂为亲水性三官聚氨酯丙烯酸酯。
[0015] 优选地，所述亲水性聚氨酯丙烯酸酯的合成方法包括以下步骤：
[0016] S1、将聚乙二醇与二异氰酸酯在乙酸乙酯中反应，得到双端异氰酸酯基的聚氨酯 树脂；
[0017] S2、双端异氰酸酯基的聚氨酯树脂与三羟甲基丙烷反应，得到三端异氰酸酯基的 聚氨酯树脂；
[0018] S3、三端异氰酸酯基的聚氨酯树脂与丙烯酸羟乙酯反应，得到所述的亲水性三官 聚氣醋丙稀fe醋。
[0019] 优选地，所述聚乙二醇、二异氰酸酯、三羟甲基丙烷、丙烯酸羟乙酯的摩尔数比为 6:9:1:3〇
[0020] 优选地，所述步骤SI、S2、S3中的反应温度均为70~75°C ;步骤S1中的反应时间为 2-3小时，步骤S2中的反应时间为1-2小时，步骤S3中的反应时间为2-3小时。
[0021] 优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为500~3000，优选为1000~2500，更优选为 1500~2000。
[0022]优选地，所述二异氰酸酯为异氟尔酮二异氰酸酯（IPDI)或氢化苯基甲烷二异氰酸 酯(HMDI);更优选IPDI。
[0023]优选地，所述疏水性光固化树脂包括官能度高于6的聚氨酯丙烯酸酯、官能度大于 等于2的环氧丙烯酸酯、官能度高于4的聚酯丙烯酸酯中的一种或多种。
[0024]优选地，所述亲水性光固化单体包括3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾、甲基丙烯酸三甲 基氯化铵、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铵的一种或几种 的组合。所述亲水性光固化单体在本发明中作为可聚合表面活性剂，可以大大降低水接触 角，且可参与光固化反应，具有极佳的持续亲水效果。
[0025] 优选地，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮，1-[4-(2_羟乙氧基)_ 亚苯基]-2-羟基-2人二甲基乙酮，1-羟基环己基苯基甲酮，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮中的一种或两种以上的组合物。
[0026]优选地，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯、异丙醇、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种。
[0027]更优选地，所述溶剂为乙酸乙酯、乙酸丁酯和异丙醇，三者重量比为2:3:1。
[0028]优选地，所述助剂包括流平剂、阻聚剂中的至少一种。
[0029]本发明还提供了一种UV光固化防雾涂料组合物的制备方法，所述方法包括以下步 骤：
[0030] 准确称取各组分，将亲水性三官聚氨酯丙烯酸酯、疏水性光固化树脂、亲水性光固 化单体和溶剂混合30分钟;再加入光引发剂和助剂，混合10分钟，即制得。
[0031] 现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
[0032] 1、市面上的防雾涂料若持续亲水性能优异，就无法保证耐磨性能；相反在硬度耐 磨优异的同时，持续防雾效果一般。而本发明因采用亲水性优良的光固化树脂和可聚合表 面活性剂，配合高官的疏水性光固化树脂，光固化后形成亲水性和疏水性部分交联的网状 结构。其中亲水部分具有优异的亲水性能，致使水滴在涂层上易铺展形成水膜而不会起雾。 疏水部分在涂层中起到锚固点的作用，交联密度增加，保证涂层在遇到大量的水时不会因 溶胀而溶解，既能保证持续防雾性能又可以提高耐磨性能。
[0033] 2、本发明制备的UV光固化防雾涂料组合物，涂覆于塑料基材表面，经光固化后，所 得涂膜的初期水接触角小于1 〇度，经水浸泡1 〇〇小时后，水接触角小于35度。
【具体实施方式】
[0034]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0035] 实施例和对比例
[0036]本发明所涉及的实施例及对比例的配方如表1所示，表中所述亲水性三官聚氨酯 丙烯酸酯是通过以下方法制备得到，其中固体份含量为50%:
[0037]以不同数均分子量的PEG (实施例1-3中所使用分子量分别为1500,4-6为分子量 2000;对比例1-2中PEG的分子量分别为1500、对比例3-4中PEG的分子量为2000;对比例5和6 的分子量分别为600和3000)与异氟尔酮二异氰酸酯（ΙΗ)Ι)，70~75°C下在乙酸乙酯中反应 2-3小时，得到双端异氰酸酯基的聚氨酯树脂;然后加入三羟甲基丙烷，在70~75°C下反应 1-2小时，得到三端异氰酸酯基的聚氨酯树脂;最后加入丙烯酸羟乙酯，在70-75度下反应2-3小时，得到相应的亲水性三官聚氨酯丙烯酸酯。其中聚乙二醇2000、ΙΗ)Ι、三羟甲基丙烷、 丙烯酸羟乙酯的摩尔数比为6:9:1: 3。
[0038] 所述实施例及对比例涂料组合物的配制方法如下：
[0039] 准确称取所述亲水性三官聚氨酯丙烯酸酯、疏水性光固化树脂、亲水性光固化单 体和溶剂，混合30分钟;再加入光引发剂和助剂，混合10分钟即制得，避光保存。所述溶剂为 乙酸乙酯、乙酸丁酯和异丙醇，三者重量比为2: 3:1。实施例和对比例中溶剂的重量为其他 组分总重量的3倍，这里省略了2-4倍中的其它范围。以PET作为基材，将涂料(30%固含）用 10号线棒涂布在其表面，放入60 °C烘箱lmin，之后经过UV固化，能量为500mJ/cm2。
[0040] 性能检测
[0041] 分别对实施例1~5以及对比例1~3制得的涂层进行性能检测，测定涂层的附着 力、铅笔硬度、耐磨性、初期水接触角和持续水接触角性能。具体结果列于表1中。
[0042] 具体性能检测项目及对应的方法如下：
[0043] -、附着力
[0044]采用百格法，用3M不干胶带对样张附着力进行测试。
[0045] 评估方法：
[0046] 5B-划线边缘光滑，在划线的边缘及交叉点处均无油漆脱落；
[0047] 4B-在划线的交叉点处有小片的油漆脱落，并且脱落总面积小于5%;
[0048] 3B-在划线的边缘及交叉点处有小片的油漆脱落，并且脱落总面积在5~15 %之 间；
[0049] 2B-在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，并且脱落总面积在15~35%之 间；
[0050] 1B-在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，并且脱落总面积在35~65%之 间；
[0051] 0B-在划线的边缘及交叉点处有成片的油漆脱落，并且脱落总面积大于65%。 [0052]二、铅笔硬度
[0053] 参照国家标准GB/T6739《漆膜硬度铅笔测定法》。
[0054] 三、耐磨性能
[0055] 使用0000#钢丝绒，300g力，一个来回记为一次，记录表面出现刮花的次数。
[0056] 评估方法:经过一定次数的摩擦后，观察涂层是否有刮痕，记录无刮痕时所能耐受 的最多摩擦次数。
[0057]四、初期亲水角
[0058]在固化好的试样表面滴4yL去离子水，在20~25°C范围内用接触角测试仪测定。 [0059] 五、持续亲水角
[0060]将固化好的试样放入去离子水中浸泡l〇〇h，晾干后用接触角测量仪测定。
[0061] 六:防雾性:把表面温度为25度的测试板水平置于80°C的水面上方10cm处，观察样 板起雾的时间。
[0062] X 1秒内起雾
[0063] Δ: 10秒后起雾
[0064] 〇：30秒后起雾
[0065] ◎:不起雾
[0066] 将实施例1~5和对比例1~3制备的涂料组合物进行测试包括附着、铅笔硬度，耐 磨，初期亲水角和持续亲水角以及防雾性能，其结果如表1所示。
[0067] 表 1
[0068]
[0069]
[0070] 注：甲氧基聚乙二醇1000丙烯酸酯为聚乙二醇数均分子量为1000的甲氧基聚乙二 醇1000丙烯酸酯。
[0071] 由表1可以看出，实施例1~6具有较好的防雾性能，且初始水接触角均低于10度， 100小时浸泡后的水接触角均低于35度，防雾性能优良。对比例1中，由于亲水性光固化树脂 加入量较高，因此所得最终光固化后所得涂膜亲水性太好，所以有些许防雾性，但10秒后起 雾，并且100小时浸泡后，水接触角变得很大。这是由于所用树脂的亲水性太好，水蒸气氛围 和水浸泡后，最终涂层由于水蒸气和水溶胀而使亲水部分网络从基材表面脱离，导致涂层 中疏水部分占大多数，而使亲水性大大降低。对比例2由于亲水性树脂加入量较少，因此所 得最终光固化后所得涂膜亲水性太差，初始水接触角较大，没有防雾性。对比例3与实施例3 相比，由于加入了官能度低于6的疏水性光固化树脂，初期水接触角虽然在10度之内，但是 由于最终涂层网络不致密，导致其长时间接触水蒸气和水浸泡时，亲水部分网络从基材表 面脱离，而使亲水性降低，所以防雾性能较差，持续亲水性差。对比例4与实施例3相比，采用 了非离子型光固化亲水单体，由于其亲水性低于离子型单体，因此其初始水接触角较高，不 具备防雾性能。对比例5与实施例2相比，因亲水性树脂合成时采用分子量较低的聚乙二醇， 所得树脂的亲水性本身就很差，因此配成涂料光固化所得涂层初始水接触角很高，根本没 有防雾性。相反，对比例6中，因亲水性树脂合成时采用分子量较高的聚乙二醇，所得树脂本 身为水溶性的，因此配成涂料光固化所得涂层初始水接触角很高，初始水接触角较低，有些 许防雾性，但10秒后起雾，并且1〇〇小时浸泡后，水接触角变得很大。
[0072] 本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上 实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发 明的保护范围。
【主权项】
1. 一种uv光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述组合物包括如下重量份数的各组 分： 亲水性光固化树脂 3日~80份； 疏水性光固化树脂巧~日0份； 亲水性光固化单体 日~巧份； 光引发剂 1~5份； 助剂 0. 01-0. 05 份： 所述组合物还包括溶剂，所述溶剂重量是其它组分总重量的2-4倍。2. 根据权利要求1所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述亲水性光固化树 脂为亲水性Ξ官聚氨醋丙締酸醋。3. 根据权利要求2所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述亲水性聚氨醋丙 締酸醋的合成方法包括W下步骤： 51、 将聚乙二醇与二异氯酸醋在乙酸乙醋中反应，得到双端异氯酸醋基的聚氨醋树脂； 52、 双端异氯酸醋基的聚氨醋树脂与Ξ径甲基丙烷反应，得到Ξ端异氯酸醋基的聚氨 醋树脂； 83、Ξ端异氯酸醋基的聚氨醋树脂与丙締酸径乙醋反应，得到所述的亲水性Ξ官聚氨 醋丙締酸醋。4. 根据权利要求3所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述聚乙二醇、二异 氯酸醋、Ξ径甲基丙烷、丙締酸径乙醋的摩尔数比为6:9:1:3。5. 根据权利要求3或4所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述聚乙二醇的 数均分子量为500-3000。6. 根据权利要求1所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述疏水性光固化树 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的环氧丙締酸醋、官能度高于4的 聚醋丙締酸醋中的一种或多种。7. 根据权利要求1所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述亲水性光固化单 体包括3-横酸丙基甲基丙締酸钟、甲基丙締酸Ξ甲基氯化锭、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锭的一种或几种的组合。8. 根据权利要求1所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述光引发剂为2-径 基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酬，1-[4-(2-径乙氧基)-亚苯基]-2-径基-2/，2/-二甲基乙酬， 1-径基环己基苯基甲酬，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗嘟-1-丙酬中的一种或两种W上 的组合物。9. 根据权利要求1所述的UV光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述溶剂为乙酸乙 醋、乙酸下醋、异丙醇、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种； 所述助剂为流平剂、阻聚剂的至少一种。10. -种根据权利要求1所述的UV光固化防雾涂料组合物的制备方法，其特征在于，所 述方法包括W下步骤： 准确称取各组分，将亲水性Ξ官聚氨醋丙締酸醋、疏水性光固化树脂、亲水性光固化单 体和溶剂混合;再加入光引发剂和助剂，混合，即制得。
【文档编号】C09D163/10GK106085203SQ201610607807
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月28日 公开号201610607807.0, CN 106085203 A, CN 106085203A, CN 201610607807, CN-A-106085203, CN106085203 A, CN106085203A, CN201610607807, CN201610607807.0
【发明人】虞明东, 王艳梅, 李桐, 王晨
【申请人】上海维凯光电新材料有限公司, 上海乘鹰新材料有限公司, 江苏乘鹰新材料股份有限公司