防雾涂层及该涂层的制备方法_2

文档序号:8216147阅读:来源:国知局
表面与聚乙烯马来酸酐共聚 物层中固定聚乙烯马来酸酐共聚物发生化学键的连接。优选第一化学键连接可以为在基体 表面形成氨基层,之后将氨基与聚乙烯马来酸酐共聚物发生开环反应。形成-NH-CO-化学 键作为第一化学键力。该化学键结合力较强,能防止聚乙烯马来酸酐共聚物层与基体在使 用过程中受到摩擦时脱落。
[0029] 光固化交联层为可紫外光固化纤维素酯树脂在受到紫外光照射后固化形成的。该 树脂中含有纤维素基团,纤维素基团中的部分羟基OH与丙烯酸或丙烯酰氯发生反应形成 酯键,将C = C双键接枝到纤维素上,从而可紫外光固化纤维素酯树脂。通过实验发现,具 有纤维素基团的紫外光固化树脂所形成膜层的水接触角较小,使得涂层对液滴或灰尘颗粒 的附着能力较小,起到了较好的防雾效果。
[0030] 当第一化学键力为由开环反应提供时,所形成的聚乙烯马来酸酐共聚物层表面 还形成-COOH羧基,可紫外光固化纤维素酯树脂中的羟基与该羧基发生缩聚反应。形 成-C00-酯键的化学结合力作为第二化学键力。该化学键力足以保证使用过程中聚乙烯马 来酸酐共聚物层与光固化交联层中的上述树脂发生反应,形成的-COO-酯键,该键具有较 强的粘附力,能防止使用过程中光固化交联层与聚乙烯马来酸酐共聚物层分离。防止光固 化交联层脱落导致防雾效果的丧失
[0031] 光固化交联层可以由可紫外光固化纤维素酯树脂直接发生紫外光固化反应得到。 在固化过程中,可以在可紫外光固化纤维素酯树脂外设置含有光引发剂的涂层。在后续经 过紫外光照射时使可紫外光固化纤维素酯树脂产生交联固化反应得到光固化交联层。由于 含有纤维素基团因而紫外光固化后得到的树脂中表面具有较好的耐磨性。
[0032] 优选紫外光固化过程中可紫外光固化纤维素酯树脂与2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸 发生紫外光固化反应形成的交联网络结构层。可紫外光固化纤维素酯树脂中的C = C双键 与2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸分子中的C = C双键在光引发剂和光照下,发生C = C双键 的自由基加成反应,形成网络交联结构。所得光固化交联层中具有网络交联结构,能保证涂 层的耐磨性。避免在擦拭膜面时导致涂层脱落,导致防雾失效。
[0033] 基体表面防雾层的持久性,一方面,与防雾涂层和基体表面的附着力稳定性有关, 附着力越稳定,防雾性能越强;另一方面,与防雾涂层的表面耐磨性有关,表面耐磨性越强, 则亲水基团羟基和磺酸基可更稳定镶嵌于涂层中及表面,形成持久力防雾功能。
[0034] 本发明提供的防雾涂层组合物将具有防雾功能的亲水分子链段通过化学方法接 枝到玻璃表面,结合力更强,稳定性更好。涂层经过紫外光固化,形成交联网状结构,提高防 雾涂层的表面硬度和耐磨性,增加了涂层的长效使用稳定性。水汽或水滴可在涂层表面润 湿铺展,具有优异的防雾功能性。
[0035] 将所得防雾涂层设置于如玻璃的基体表面上,该涂层的RCA耐磨为600次以上,防 雾涂层对玻璃的附着力为5B以上,防雾涂层的铅笔硬度为H以上,防雾涂层的水接触角为 7°以下。
[0036] 防雾效果测试方法为热雾测试法:将产品涂层面静置于80°C的饱和水蒸气中60 分钟后取出,在50%湿度的室温条件下观察涂层产品的透明情况。参见图1中的b为按本 发明提供方法制备得到的涂层附着于玻璃上后的防雾效果图。图1中的a为未设置本发明 提供涂层的玻璃表面。通过对比图1中的a和b可以明显看到,设置本发明提供的涂层后, 玻璃的防雾效果明显,b中没有雾状液滴形成。a中玻璃表面已经形成薄薄的液滴层。由此 可知,本发明提供的涂层具有较优的防雾效果。
[0037] 因此,在本发明中,聚乙烯马来酸酐共聚物层起到架桥作用,粘结具有防雾功能的 树脂固化涂层及基体表面。而可UV固化纤维素酯树脂含有大量亲水性的羟基,以及2-丙 烯酰胺-2甲基丙磺酸含有亲水功能性的磺酸基团,可提供涂层的防雾功能;同时通过光固 化的交联结构,亲水基团可牢固镶嵌于涂层表面及涂层中,保证防雾功能的持久稳定性。
[0038] 本发明另一方面还提供了一种上述涂层的制备方法,包括以下步骤:
[0039] 1)羟基化基体表面;
[0040] 2)将基体表面的羟基转化为氨基,得到氨基基体;
[0041] 3)在氨基基体表面涂覆聚乙烯马来酸酐共聚物,并发生开环反应,得到具有聚乙 烯马来酸酐共聚物层的开环基体;
[0042] 4)在开环基体表面涂覆可紫外光固化纤维素酯树脂,并使可紫外光固化纤维素酯 树脂与开环基体发生酰胺反应后,再进行固化反应,得到具有光固化交联层的防雾涂层。
[0043] 按常规方法进行上述各步骤即可得到前述防雾涂层。
[0044] 本发明为解决具有亲水防雾功能性的涂层与基体附着力问题,该方法首先将基体 表面进行羟基化,再将所得羟基转换为氨基。将基体表面氨基化处理以生产氨基基团;再 采用聚乙烯马来酸酐共聚物分子结构中马来酸酐单元与氨基在热作用下发生开环反应,形 成-NH-CO-酰胺化学键结合力,以及生产-COOH羧基基团;然后利用可紫外光固化纤维素酯 树脂分子结构中羟基与羧基发生缩合反应形成-ο-co-酯键,使可紫外光固化纤维素酯树 脂分子与聚乙烯马来酸酐共聚物分子形成牢固的化学键结合力;最后紫外光曝光条件下, 光引发剂引发2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸分子中的丙烯酸酯碳碳双键与可紫外光固化纤维 素酯树脂分子中的丙烯酸酯碳碳双键发生自由基反应,形成稳定的交联网状结构,增加涂 层表面的硬度和耐磨性能。因此,在本发明中,聚乙烯马来酸酐共聚物起到架桥作用,以提 供对具有防雾功能的涂层及基体表面的结合力;而可紫外光固化纤维素酯树脂含有大量亲 水性的羟基,以及2-丙烯酰胺-2甲基丙磺酸含有亲水功能性的磺酸基团,可提供涂层的防 雾功能;同时通过光固化的交联结构,亲水基团可牢固镶嵌于涂层表面及涂层中,保证防雾 功能的持久稳定性。
[0045] 该方法制备得到的涂层耐磨,与基体的粘附力较强,使用中即使涂层遭受污染后, 经过常规清洗也不易脱落。延长了涂层的使用寿命。
[0046] 优选1)步骤中包括以下步骤:在超声波处理条件下,对基体依序进行清洗、浸入 羟基化溶液和再次清洗,之后对所得基体进行干燥。清洗,能将基体表面的灰尘杂质去除, 减少杂质对后续涂层附着的影响。在超声波条件下进行能减少对基体的损伤,仅对基体表 面发挥清洁作用。优选羟基化过程中所用羟基化溶液为按体积比3:7混合双氧水与浓硫酸 得到。此时该溶液对基体的羟基化效果达到最优。羟基化后对基体进行清洗是为了将羟基 化溶液从基体表面去除。羟基化过程中两次清洗时间均为10分钟。此时清洗效果达到最 优。
[0047] 优选的2)步骤为在微波等离子体反应器中进行,所通气体为氢气和氮气的混合 气体。此时能见基体表面的羟基完全转化为氨基。更优选的混合气体为按氢气与氮气的体 积比例为1:1混合,微波等离子体反应器的功率为300瓦、2. 45GHZ,2)步骤在微波等离子体 反应器的处理时间为400?800秒。再此条件下,所形成的氨基能跟有效的与后续加入的 聚乙烯马来酸酐共聚物发生反应,提高所得涂层的粘附力。
[0048] 优选的,3)步骤中聚乙烯马来酸酐共聚物溶于丙酮和四氢呋喃混合后的溶液中 形成聚乙烯马来酸酐溶液,将聚乙烯马来酸酐溶液涂覆于氨基基体上。通过将聚乙烯马来 酸酐共聚物溶于混合溶液分钟,能提高聚乙烯马来酸酐共聚物在氨基基体表面的流布均匀 性,提高所得涂层的粘附力。更优选聚乙烯马来酸酐溶液的浓度为〇. 1?〇. 5% ;聚乙烯马 来酸酐共聚物的分子量为100000?500000 ;丙酮与四氢呋喃混合溶液中丙酮与四氢呋喃 按体积比为1 :2混合。此时所得聚乙烯马来酸酐溶液的粘度达到最优,最有利于在氨基基 体表面形成的聚乙烯马来酸酐共聚物层的均匀性,气孔和缩孔最少,从而有利于获得具有 最优粘附力和耐磨性能的涂层。
[0049] 优选涂覆方式可以为旋涂或喷涂或浸涂。当为旋涂时聚乙烯马来酸酐溶液的涂覆 速度为2000rpm。此时聚乙烯马来酸酐溶液的涂覆涂层均匀,平整,气泡缺陷较少。
[0050] 优选的开环反应条件为在真空度为665帕的条件下加热至90?100°C恒温8? 12小时,使基体表面的氨基与聚乙烯马来酸酐共聚物分子链中的马来酸酐发生开环化学反 应。此时开环反应在氨基基体表面形成的-NH-CO-化学键数量达到最大,从而可见所得涂 层的粘附力提尚至$父尚。
[0051] 更优选的步骤4)中包括以下步骤:
[0052] a)将可紫外光固化纤维素酯树脂溶于乙酸乙酯后,再向所得溶液中加入质量为可 紫外光固化纤维素
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