专利名称：：一种紫外光固化防雾涂料组合物及其配制方法
技术领域：
：本发明属于紫外光固化涂料
技术领域：
，特别涉及一种紫外光固化防雾涂料组合物。
背景技术：
：我们在日常生活中的很多场合都需要用到一些透明或光学器件，如窗户、镜子、照明灯具、透镜、眼镜、面具或防护屏中使用的玻璃和透明塑料材料。这些材质在低于露点、有大气湿度存在时会起雾。超细的小水滴沉积在表面上，极大地降低了透明性。起雾现象已经愈来愈引起人们的重视，轻则给人们生活带来不便，重则影响交通工具的正常运行，进而给工业生产、经济生活带来影响。过去简单的镜子防雾，通常在镜子背面加装电热器驱赶蒙雾湿气。但是类似眼镜、潜水面具等湿雾笼罩办法甚少；若车灯，指示灯等照明灯具的湿雾无法有效防治，将会产生十分不利的后果。为了防止湿雾的产生，人们进行了大量的尝试。德国专利DE000001928409A披露了一种由羟垸基丙烯酸或甲基丙烯酸酯聚合物构成的防雾涂料。由此形成的亲水层能够吸水，在膜表面形成一层水层从而不影响透明性。但是由于涂层吸水溶胀变软，机械性能下降。涂层交联虽然可以提高机械性能，但是它的防雾性能就会下降。曰本专利JPH08-176466A(1996)提供了一种防雾涂料组合物，它包含一种金属氧化物微颗粒分散体溶胶，一种含有环氧基团或其部分水解产物有机硅化合物，和至少含有磺酸盐、磺酸酯、磷酸酯或碳酸酯中的一种的阴离子表面活性剂。但是，它需要预涂一层底漆以保证附着力。此外，它在热成型过程中容易产生裂纹。张春雪等报道(《丙烯酸酯防雾涂料的合成及性能的研究》；热固性树脂；1999年04期)，由甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸羟乙酯(HEA)及少量交联剂，N,N-亚甲基双丙烯酰胺聚合构成的涂料有很好的防雾效果。李学峰等(《聚丙烯酸类防雾涂料的研制》；湖北化工；1993年03期)将甲基丙烯酸羟乙酯，甲基丙烯酸聚乙二醇酯，丙烯酸酯共聚物，加入少量交联剂及表面活性剂构成防雾涂料。这些方法都有一定得防雾效果，但亲水性高分子吸水后，不仅防雾性能下降，同时机械性能也变得很差。曰本专利JP2005-239382A提供了一种使用了特殊亲水单体的紫外光固化的防雾组合物。但是，由于它混有有机溶剂，有机溶剂在涂覆成膜过程中会挥发到大气中。此外，防雾性能有两层意思。一种是指水蒸气起雾后可以很快消失(防雾性能-l)。另一种是指在水蒸气中放置很长时间也不会有湿雾产生(防雾性能-2)。此日本专利提供的紫外光固化防雾涂料无法满足防雾性能-2，因为双官能组分的比例比具有亲水丙烯酸酯单体组分要高。欧洲专利EP1845141(Al)提供了一种涂覆在聚碳酸酯上的紫外光固化防雾涂料组合物，这种涂料在紫外光固化后具有较好的防雾性能。但是这种组合物只适合使用在聚碳酸酯塑料上，而且制备过程中需要用PET薄膜附在涂层表面，工艺复杂，不大适用实际生产。为了解决上述问题，迫切需要一种具有优异防雾性能、优秀的机械性能和防雾持久性好且易于在多种透明基材施工操作的防雾材料。
发明内容本发明的目的在于克服上述现有技术中的不足之处而提供一种可在多种透明基材聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯(PET)等表面涂覆、并可快速固化的紫外光固化防雾涂料。本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案来实现的--种紫外光固化防雾涂料组合物，由亲水性活性低聚物、疏水性光固化树脂、亲水性的聚合单体、疏水性活性稀释剂、光引发剂和助剂组成，各个组份在组合物中的含量分别为亲水性活性低聚物1560wt%疏水性光固化树脂15~60wt%亲水性聚合单体1040wt%疏水性活性稀释剂1040wt%光引发剂0.56wt%助剂0.5~2wt%;所述亲水性活性低聚物为聚乙二醇(PEG)与二异氰酸酯及端羟基丙烯酸酯反应合成的亲水性聚氨酯丙烯酸酯；所述亲水性聚合单体为可溶于水的(甲基)丙烯酸酯类可聚合单体；所述疏水性活性稀释剂为单官能或多官能的油性丙烯酸酯类活性稀释剂。为更好的实现本发明作为优选，所述的涂料组合物，在紫外光固化后能够形成具有亲水和疏水的两亲性交联网络。其中的亲水部分由亲水性活性低聚物和亲水性聚合单体提供；它们具有优异的亲水性能，使得水滴在涂层上具有很小的接触角，水滴在涂层表面形成水膜而不会起雾。其中的疏水部分由疏水性光固化树脂和疏水性活性稀释剂组成；疏水部分在涂层中起锚固点的作用，保证涂层遇水时不会因溶胀而溶解，提供较好的附着力和硬度等物理性能。作为优选，所述的亲水性活性低聚物是通过如下方法制备的聚乙二醇(PEG)与甲苯二异氰酸酯(TDI)或异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)在55^60'C下反应2~3小时得到端异氰酸酯基的聚氨酯树脂，然后所述的端异氰酸酯基的聚氨酯树脂与羟乙基(甲基)丙烯酸酯在758(TC下反应34小时，得到所述的亲水性活性低聚物。其中，所述的聚乙二醇分子量在5002000之间，聚乙二醇分子量小于500时，所合成的亲水性活性低聚物的防雾性能较差，聚乙二醇分子量大于2000时，所合成的亲水性活性低聚物的物理机械性能会下降，因而，聚乙二醇的分子量优选500-2000,较优选10001500;所述的聚乙二醇(PEG)、甲苯二异氰酸酯(TDI)或异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)、羟乙基(甲基)丙烯酸酯的物质的量之比为1:2:2。亲水性活性低聚物在涂料组合物中的含量为15~60%，当亲水性活性低聚物的含量低于15%时，组合物的亲水性不够，紫外光固化后的涂层防雾性能较差。当亲水性活性低聚物的含量高于60%时，组合物过于亲水，紫外光固化后的涂层的机械性能和耐水性较差。因而亲水性活性低聚物的含量优选1560%，较优选20~50%，最优选2540%。作为优选，所用的疏水性光固化树脂可以是环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯和丙烯酸酯化丙烯酸酯中的一种或几种。其中，聚氨酯丙烯酸酯具有较好的附着力、耐磨性和耐黄变性，因而本发明优选使用聚氨酯丙烯酸酯。疏水性光固化树脂在涂料组合物中的含量为1560%，当疏水性光固化树脂的含量低于15%时，组合物过于亲水，紫外光固化后的涂层的机械性能和耐水性较差。当疏水性光固化树脂的含量高于60%时，组合物的亲水性不够，紫外光固化后的涂层防雾性能较差。因而疏水性光固化树脂的含量优选15~60%，较优选2045%，最优选25~30%。作为优选，所用的亲水性聚合单体可以为既含有羟基、羧基、氨基或磺酸盐等一种或多种亲水性基团，又含有(甲基)丙烯酸酯双键的可聚合单体中的一种或几种。其中，既含羟基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合单体可以是羟乙基(甲基)丙烯酸酯、羟丙基(甲基)丙烯酸酯等；既含羧基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合单体可以是(甲基)丙烯酸、羧乙基(甲基)丙烯酸酯等；既含氨基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合单体可以是丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺等；既含磺酸基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合单体可以是丙烯酰胺丙烷磺酸钠(铵)盐、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠等。亲水性聚合单体在涂料组合物中的含量为1040%，当亲水性聚合单体的含量低于10%时，组合物的亲水性不够，紫外光固化后的涂层防雾性能较差。当亲水性聚合单体的含量高于40%时，组合物过于亲水，紫外光固化后的涂层的机械性能和耐水性较差。因而亲水性活性低聚物的含量优选1040%，较优选15~35%，最优选20~30%。作为优选，所用的活性稀释剂为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、三縮丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和丙烯酸异辛酯中的一种或几种。疏水性活性稀释剂在涂料组合物中的含量为10~40%，当疏水性活性稀释剂的含量低于10%时，组合物过于亲水，紫外光固化后的涂层的机械性能和耐水性较差。当疏水性活性稀释剂的含量高于40%时，组合物的亲水性不够，紫外光固化后的涂层防雾性能较差。因而疏水性光固化树脂的含量优选1040%，较优选1535%，最优选20~30%。作为优选，所用的光引发剂为二苯甲酮/胺体系、苯偶酰二縮酮、安息香乙醚、2-羟基-2-甲基-l-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮和双(2，4,6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦中的一种或几种。光引发剂在组合物中的含量为0.56%。本发明还提供了上述紫外光固化防雾涂料组合物的配制方法按配方，准确称取所述亲水性活性低聚物和疏水性光固化树脂于容器中，依次加入所述亲水性聚合单体、活性稀释剂和助剂，混合10分钟；再加入所述光引发剂，混合5分钟即制得，避光保存。相对现有技术，本发明具有如下的有益效果利用本发明制备的紫外光固化涂料组合物生产工艺简单，在紫外光照射下可快速固化，生产效率高且能耗低；不需要高温烘烤，可适用于各种热敏性的透明基材；不含有机溶剂，对环境友好；组份的亲水性物质含量高，亲水性好，防雾性能优异；紫外光固化后形成两亲性的交联网络，附着力、硬度、耐刮性、耐磨性、耐水性等机械性能好，可持久防雾抑雾。具体实施方式以下结合实施例对本发明作进一步具体描述，但不局限于此。实施例及对比例的配方如表1所示，表中亲水性活性低聚物通过以下方法制备得到以不同分子量的PEG(实施例1-10中所用PEG的分子量分别为3000、2000、400、600、1000、1500、1000、1000、1000和1000;对比例A3-4中PEG的分子量分别为1000和1500)与甲苯二异氰酸酯(TDI)或异氟尔酮二异氰酸酯(IPDI)在5560'C下反应23小时得到端异氰酸酯基的聚氨酯树脂，然后所述的端异氰酸酯基的聚氨酯树脂与羟乙基(甲基)丙烯酸酯在758(TC下反应34小时，得到所述的亲水性活性低聚物。各实施例及对比例组合物的配制方法为准确称取所述亲水性活性低聚物和疏水性光固化树脂于容器中，依次加入所述亲水性聚合单体、活性稀释剂和助剂，混合10分钟；再加入所述光引发剂，混合5分钟即制得，避光保存。表i组合物配方<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>将上述实施例、对比例A所配制的本发明紫外光固化防雾涂料组合物辊涂在PC、PMMA、PET板表面。用4KW的紫外灯作辐射源照射5s，对所固化后的样板进行各项性能测试和评定；为比较结果优劣，同时对其他热固化的防雾产品(对比例B)进行各项性能的测试和评定。实验结果如表2所示表2组合物光罔化后性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2中，各性能指标为(1)水接触角接触角测定仪测试，不同位置测3次，取平均值(2)防雾性把表面温度为25'C的测试板水平置于80'C的水面上方10cm处，观察测试板起雾的时间X:1S内起雾△:IOS后起雾〇30s后起雾◎:不起雾(3)耐水性把测试板置于25'C的水中48小时，观察测试板表面涂层状况X:50%破损溶解水中△:20%以上破损〇5%以上破损◎:无破损(4)附着力参照国家标准GB/T9286《色漆和清漆漆膜的划格试验》(5)铅笔硬度参照国家标准GB/T6739《漆膜硬度铅笔测定法》从表2可以看出，实施例110具有较好防雾性能和耐水性能，其中，实施例610在防雾性和耐水性二者得到了很好的保证，具有优异的综合性能。对比例A虽然具有很好的物理性能，但亲水性和防雾性很差。从本发明的防雾产品与现有的热固防雾产品的比较可以看出，虽然热固型的防雾产品也能达到防雾和一定的机械性能，但热固的防雾产品所需的固化温度高，固化时间长，不适用于PMMA、PET等热敏性基材。上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。权利要求1.一种紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于由以下重量配比的组分组成亲水性活性低聚物15～60wt％疏水性光固化树脂15～60wt％亲水性聚合单体15～40wt％疏水性活性稀释剂10～40wt％光引发剂0.5～6wt％助剂0.5～2wt％；所述亲水性活性低聚物为聚乙二醇与二异氰酸酯及端羟基丙烯酸酯反应合成的亲水性聚氨酯丙烯酸酯；所述亲水性聚合单体为可溶于水的(甲基)丙烯酸酯类可聚合单体；所述疏水性活性稀释剂为单官能或多官能的油性丙烯酸酯类活性稀释剂。2.根据权利要求1所述的紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述的涂料组合物，在紫外光固化后形成具有亲水性和疏水性的两亲性交联网络。3.根据权利要求1所述的紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述的亲水性活性低聚物是通过如下方法制备的聚乙二醇与甲苯二异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯在556(TC下反应23小时得到端异氰酸酯基的聚氨酯树脂，然后所述的端异氰酸酯基的聚氨酯树脂与羟乙基(甲基)丙烯酸酯在758(TC下反应34小时，得到所述的亲水性活性低聚物；其中，所述的聚乙二醇、甲苯二异氰酸酯或异氟尔酮二异氰酸酯、羟乙基(甲基)丙烯酸酯的物质的量之比为1:2:2。4.根据权利要求1所述的紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述的疏水性光固化树脂为环氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯和丙烯酸酯化丙烯酸酯中的一种或两种以上的组合物。5.根据权利要求1所述的紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述的亲水性聚合单体为既含有羟基、羧基、氨基和磺酸盐基团中的一种或多种亲水性基团，又含有(甲基)丙烯酸酯双键的可聚合单体中的一种或两种以上的组合物。6.根据权利要求1所述的紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述的活性稀释剂为乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、三縮丙二醇二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和丙烯酸异辛酯中的任一种或两种以上的组合物。7.根据权利要求1所述的紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述的光引发剂为二苯甲酮/胺体系、苯偶酰二縮酮、安息香乙醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羟基环己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮和双(2,4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦中的任一种或两种以上的组合物。8.根据权利要求1所述的紫外光固化防雾涂料组合物，其特征在于，所述的助剂为流平剂或/和消泡剂。9.一种权利要求l-8任一项所述的紫外光固化防雾涂料组合物的配制方法，其特征在于，准确称取所述亲水性活性低聚物和疏水性光固化树脂于容器中，依次加入所述亲水性聚合单体、活性稀释剂和助剂，混合10分钟；再加入所述光引发剂，混合5分钟即制得，避光保存。全文摘要本发明涉及一种具有优异防雾效果的紫外光固化涂料组合物及其配制方法。该紫外光固化涂料组合物包括亲水性活性低聚物、疏水性光固化树脂、亲水性聚合单体、疏水性活性稀释剂、光引发剂和助剂组成。准确称取所述亲水性活性低聚物和疏水性光固化树脂于容器中，依次加入所述亲水性聚合单体、活性稀释剂和助剂，混合10分钟；再加入所述光引发剂，混合5分钟即制得本发明的组合物，避光保存。本发明提供的紫外光固化涂料组合物可涂覆于PC、PMMA、PET等热敏性塑胶基材；紫外光固化后涂层具有优异的亲水性和优秀的物理性能；防雾抑雾效果好，同时涂层有极好的附着力和耐水性，保证防雾性能的持久性。文档编号C09D175/14GK101602913SQ20091004058公开日2009年12月16日申请日期2009年6月26日优先权日2009年6月26日发明者刘世基,刘建伟,琴张,鹏李申请人:广州慧谷化学有限公司