专利名称：涂料、硬涂层及其制备方法
技术领域：
本发明是有关于一种涂料、涂层及其制备方法，且特别是有关于一种混合有补强 剂的涂料、硬涂层及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着光电显示科技不断地进步，使得应用其的产品领域持续扩大。其中又 以应用其的行动电话、笔记型电脑和薄型化的显示装置，比如电浆电视、液晶电视等，最广 受消费者的欢迎。除此之外，车用仪表也是不容忽视的潜力市场。相应地，随着这些产品逐 渐地普及化，对于显示品质的要求也将日益严苛。对消费者而言，除了解晰度、亮度、对比、可视角度等显示品质的要求的外，抗磨耗 性能也相当重要。目前应用于平面显示器外层的偏光板，主要由两片三醋酸纤维素(TAC) 中间夹着聚乙烯醇(PVA)的三层结构所组成。由于三醋酸纤维素(TAC)属于光线穿透率佳 但表面硬度软的材料，未经任何处理时其铅笔硬度介于H和B之间，往往容易因碰触刮伤而 导致表面受损，进而影响显示品质。因此往往会针对三醋酸纤维素表面进行表面处理来补 强其物理性质或附加光学功能，常见的如硬涂层、抗眩膜与抗反射膜等等。习知的紫外光固化树脂一般以有机化合物为主，包括反应型稀释单体、反应型寡 聚物及光启始剂，其形成的涂层硬度虽高，却会影响材料体积涨缩而容易发生翘曲问题，严 重限制其应用领域。
发明内容
本发明有关于一种涂料及其制备方法，将具环氧基的硅氧烷与硬化剂进行开环反 应后，与水溶液进行第一次水解缩合反应，再与具双键的硅氧烷及水溶液进行第二次水解 缩合反应而形成补强剂，将补强剂与硬涂层涂料混合之后形成涂料。改质过的涂料涂布基 材并经紫外光固化后，可以形成透明涂层，其硬度很高且透光度佳。根据本发明的一具体实施方式
，提出一种涂料，包括硬涂层涂料、补强剂。该补强 剂是以具环氧基的硅氧烷与硬化剂进行开环反应后，与水溶液进行第一次水解缩合反应， 再与具双键的硅氧烷及水溶液进行第二次水解缩合反应而形成。作为可选的技术方案，该补强剂的重量占该涂料总重量的10%至20%之间。作为可选的技术方案，该具环氧基的硅氧烷以化学式表示如下COC-R1x-Si (OR2)3，其中χ= [1-15]的自然数；“R1”选自具有1_12个碳原子的烷 基、醛类或酮类；及“R2”选自具有1-3个碳原子的烷基。作为可选的技术方案，该具环氧基的硅氧烷的分子量介于164至1200之间。作为可选的技术方案，该硬化剂为室温可硬化型硬化剂。作为可选的技术方案，该硬化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯戊胺、二 乙胺基丙胺、双氰二胺、4，4' -二胺基二苯甲烷、二氨基苯砜、2-乙-4-甲咪唑、苯甲基 二甲胺、2，4，6-三-(二甲基胺基甲基)苯酚、三氟化硼单乙胺(Boron Trifluoride Monoethylene Amine,BF3 :MEA)、苯酐(Phthalic Anhydride，PA)、六氢邻苯二甲酸酐、六甲 酸酐(Nadicmethyl anhydride，NMA)、苯偏三酸酐、顺丁烯二酸酐或上述化合物的组合。作为可选的技术方案，该具双键的硅氧烷以化学式表示如下C = C-R1xSi (0R2)4_X，其中X = 1或2 ；“R1”选自具有1-12个碳原子的烷基；及“R2” 选自具有1-12个碳原子的烷基。作为可选的技术方案，该具双键的硅氧烷选自丙烯酸硅氧烷、甲基丙烯酸硅氧烷、 乙基丙烯酸硅氧烷、丁基丙烯酸硅氧烷、丙烯酸酯硅氧烷、甲基丙烯酸酯硅氧烷、乙二醇二 甲基丙烯酸酯硅氧烷、双酚二甲基丙烯酸酯硅氧烷或上述化合物的组合。根据一具体实施方式
，本发明提供一种制备涂料的方法，包括(a)将具环氧基的 硅氧烷与硬化剂混勻，进行开环反应；(b)加入水溶液，进行第一次水解缩合反应；(C)加入 具双键的硅氧烷及水溶液进行第二次水解缩合反应而形成补强剂；以及(d)将硬涂层涂料 与该补强剂混合形成涂料。作为可选的技术方案，该具环氧基的硅氧烷以化学式表示如下COC-R1x-Si (OR23),其中χ= [1-15]的自然数；“R1”选自具有1_12个碳原子的烷 基、醛类或酮类；及“R2”选自具有1-3个碳原子的烷基。作为可选的技术方案，该具环氧基的硅氧烷的分子量介于164至1200之间。作为可选的技术方案，该硬化剂为室温可硬化型硬化剂。作为可选的技术方案，该硬化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯戊胺、二 乙胺基丙胺、双氰二胺、4，4' -二胺基二苯甲烷、二氨基苯砜、2-乙-4-甲咪唑、苯甲基 二甲胺、2，4，6-三-(二甲基胺基甲基)苯酚、三氟化硼单乙胺(Boron Trifluoride Monoethylene Amine,BF3 :MEA)、苯酐(Phthalic Anhydride，PA)、六氢邻苯二甲酸酐、六甲 酸酐(Nadicmethyl anhydride，NMA)、苯偏三酸酐、顺丁烯二酸酐或上述化合物的组合。作为可选的技术方案，于该步骤(a)加入的该硬化剂的重量占该具环氧基的硅氧 烷的重量的2% -8%。作为可选的技术方案，该具双键的硅氧烷以化学式表示如下C = C-R1xSi (0R2)4_X，其中X = 1或2 ；“R1”选自具有1-12个碳原子的烷基；及“R2” 选自具有1-12个碳原子的烷基。作为可选的技术方案，该具双键的硅氧烷选自丙烯酸硅氧烷、甲基丙烯酸硅氧烷、 乙基丙烯酸硅氧烷、丁基丙烯酸硅氧烷、丙烯酸酯硅氧烷、甲基丙烯酸酯硅氧烷、乙二醇二 甲基丙烯酸酯硅氧烷、双酚二甲基丙烯酸酯硅氧烷或上述化合物的组合。作为可选的技术方案，该步骤(b)形成硅氧烷寡聚物，该步骤(C)中该具双键的硅 氧烷的当量为该硅氧烷寡聚物的当量的1-2倍。作为可选的技术方案，该步骤(d)中，该补强剂的重量占该涂料总重量的10%至 20%之间。根据一具体实施方式
，本发明提供一种硬涂层，藉由将权利要求1所述的涂料涂 布至基材上，该涂料经紫外光固化而形成该硬涂层。作为可选的技术方案，该基材选自三醋酸纤维素、聚对苯二甲酸乙脂、聚甲基丙烯 酸甲酯或上述材料的组合。根据一具体实施方式
，本发明提供一种制备硬涂层的方法，包括(a)如权利要求
510所述的方法制备涂料；(b)将该涂料涂布至基材上；以及(C)照射紫外光使得该涂料固 化而形成硬涂层。作为可选的技术方案，在步骤(C)之前还包括(C’ )烘烤涂有该涂料的该基材。本发明提出的涂层及其制备方法可增加涂层硬度，厚度越厚效果越明显，且其光 学特性亦维持在可接受的范围内。于本发明的优点与精神可以由以下的
及具体实施方式
详述得到进一步 的了解。
图1为本发明的一具体实施方式
的制备涂料的方法的流程图。图2为本发明的一具体实施方式
的制备硬涂层的方法的流程图。
具体实施例方式本发明揭露一种涂料及其制备方法，将具环氧基的硅氧烷与硬化剂进行开环反应 后，与水溶液进行第一次水解缩合反应，再与具双键的硅氧烷及水溶液进行第二次水解缩 合反应而形成补强剂，将补强剂与硬涂层涂料混合之后形成涂料。改质过的涂料涂布基材 并经紫外光固化后，可以形成透明涂层，其硬度很高且透光度佳。可资应用的领域很广，例 如偏光板上的光学涂层、电脑、电视、汽车用仪器等各种平面显示器、多层高性能光学薄膜 最外层的保护层等等。在下文配合图示并举例说明，在实际应用时，以下说明所提供的材料、制程参数与 步骤细节，可依照应用条件的需要作适度的调整。涂料及其制备方法本具体实施方式
提供一种制备涂料的分法，包括至少下列步骤。请参照图1。首 先，如步骤S201所示，将具环氧基的硅氧烷与硬化剂混勻，进行开环反应。硬化剂较佳地为 阳离子或阴离子可与环氧基反应，进行开环并聚合成寡聚物(Oligomer)型态。在较佳具体 实施方式中，硬化剂的重量大约占具环氧基的硅氧烷的重量的2%-8%。开环反应方程式 可以表示如下 开环反应的速率可以由反应物浓度、反应温度、反应物种类等方面进行控制。开环 反应的反应速率需要受到控制，反应速率太快会导致寡聚物分子量太高，其黏度过高不易 与其他反应物混合而无法继续反应；反应速度太慢则导致寡聚物分子量太小无法达到补强 的效果。反应速率可以藉由产物状态、颜色以及傅立叶式红外线光谱仪观测而得。具环氧基的硅氧烷的分子量介于164至1200之间，其可以化学式表示如下COC-R1x-Si(OR2)3其中X= [1-15]的自然数；25 黏度小于5.0
pa.s
DETA
TETA
25 °C 黏度为 0.0055-0.0085 pa.s
溶点(m.p.): 89°C
MDA
四乙烯戊
胺
Π2 Γ*2
-c——C一NH2
2
25 °C 黏度为 0.020-0.023 pa.s
7
DEAPA
H3C——CH2
\
N——(CH2)3-NH2
H3C CHp
沸点(b.p·): 152。C
硬化剂
化学式
性质
DICY
NH2
I
H2N——C=N——C=N
熔点(m.p.): 207-209
°C“R1”选自具有1-12个碳原子的烷基、醛类或酮类，“R1”较佳地为具有1_4个碳原 子的烷基；“R2”选自具有1-3个碳原子的烷基。硬化剂较佳地是室温可硬化型硬化剂，硬化剂可以选自二乙烯三胺 (Diethylenetetramine, DETA)、三乙烯四胺(Triethylenetetramine, TETA)、四乙烯戊 胺(Tetraethylenepentamine)、二 乙胺基丙胺(Diethylaminepropylamine, DEAPA)、双 氰二胺(Dicyandiamide, DICY)、4，4' -二胺基二苯甲烧(4，4，-Methylenedianiline, MDA)、二氨基苯砜(4，4，-Diaminodiphenylsulfone，DDS)、2_ 乙-4-甲咪唑 (2-Ethyl-4-methylimidazole, EMI)> 苯甲基 二甲胺(Benzyldimethylamine)>2,4, 6-三-(二甲基胺基甲基)苯酚(2，4，6-Tri-(dimethylaminomethyl)Phenol，TMPT)、三 UitM 月安(Boron Trifluoride =Monoethylene Amine, BF3 :MEA)(Phthalic Anhydride, PA)、六氢邻苯二 甲酸酐(Hexahydrophthalic anhydride, HHPA)、六甲酸酐 (Nadicmethyl anhydride，NMA)、苯偏三酸酐(Trimellitic anhydride)、顺丁烯二酸酐 (Maleic anhydride)或上述化合物的组合。以下列出前述硬化剂的化学结构及性质表一、硬化剂的化学结构与性质
硬化剂
化学式
性质
NH2
Hc
Hc
H C
2 I
Hc
H2N
NH权利要求
一种涂料，其特征在于，包括硬涂层涂料；以及补强剂，以具环氧基的硅氧烷与硬化剂进行开环反应后，与水溶液进行第一次水解缩合反应，再与具双键的硅氧烷及水溶液进行第二次水解缩合反应而形成。
2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于该补强剂的重量占该涂料总重量的10% 至 20%。
3.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于该具环氧基的硅氧烷以化学式表示如下COC-R1x-Si(OR2)3其中X= [1-15]的自然数；“R1”选自具有1-12个碳原子的烷基、醛类或酮类；及“R2”选自具有1-3个碳原子的烷基。
4.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于该具环氧基的硅氧烷的分子量介于164 至1200之间。
5.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于该硬化剂为室温可硬化型硬化剂。
6.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于该硬化剂选自二乙烯三胺、三乙烯四胺、 四乙烯戊胺、二乙胺基丙胺、双氰二胺、4，4' -二胺基二苯甲烷、二氨基苯砜、2-乙-4-甲咪 唑、苯甲基二甲胺、2，4，6_三-(二甲基胺基甲基)苯酚、三氟化硼单乙胺、苯酐、六氢邻苯 二甲酸酐、六甲酸酐、苯偏三酸酐、顺丁烯二酸酐或上述化合物的组合。
7.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于该具双键的硅氧烷以化学式表示如下C = C-R15iSi(OR2)4-X其中X = 1或2;“R1”选自具有1-12个碳原子的烷基；及“R2”选自具有1-12个碳原子的烷基。
8.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于该具双键的硅氧烷选自丙烯酸硅氧烷、甲 基丙烯酸硅氧烷、乙基丙烯酸硅氧烷、丁基丙烯酸硅氧烷、丙烯酸酯硅氧烷、甲基丙烯酸酯 硅氧烷、乙二醇二甲基丙烯酸酯硅氧烷、双酚二甲基丙烯酸酯硅氧烷或上述化合物的组合。
9.一种硬涂层，其特征在于藉由将权利要求1至8中任意一项权利要求所述的涂料 涂布至基材上，该涂料经紫外光固化而形成该硬涂层。
10.根据权利要求9所述的硬涂层，其特征在于该基材选自三醋酸纤维素、聚对苯二 甲酸乙脂、聚甲基丙烯酸甲酯或上述材料的组合。
11.一种制备如权利要求1至8中任意一项权利要求所述的涂料的方法，其特征在于 包括(a)将具环氧基的硅氧烷与硬化剂混勻，进行开环反应；(b)加入水溶液，进行第一次水解缩合反应；(c)加入具双键的硅氧烷及水溶液进行第二次水解缩合反应而形成补强剂；以及(d)将硬涂层涂料与该补强剂混合形成涂料。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于于该步骤(a)加入的该硬化剂的重量 占该具环氧基的硅氧烷的重量的2% -8%。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于该步骤(b)形成硅氧烷寡聚物，该步骤 (c)中该具双键的硅氧烷的当量为该硅氧烷寡聚物的当量的1-2倍。
14.一种制备硬涂层的方法，其特征在于包括(a)如权利要求11所述的方法制备涂料；(b)将该涂料涂布至基材上；以及(c)照射紫外光使得该涂料固化而形成硬涂层。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于在步骤(c)之前还包括 (c’ )烘烤涂有该涂料的该基材。
全文摘要
本发明揭露一种涂料、硬涂层及其制备方法，该制备涂料的方法包括(a)将具环氧基的硅氧烷与硬化剂混匀，进行开环反应；(b)加入水溶液，进行第一次水解缩合反应；(c)加入具双键的硅氧烷及水溶液进行第二次水解缩合反应而形成补强剂；以及(d)将硬涂层涂料与该补强剂混合形成涂料。本发明提出的涂层及其制备方法可增加涂层硬度，厚度越厚效果越明显，且其光学特性亦维持在可接受的范围内。
文档编号C09D4/00GK101955698SQ201010293158
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月16日 优先权日2010年9月16日
发明者林士斌, 翁畅健, 陈庆松, 陈铭慧 申请人:苏州达信科技电子有限公司;明基材料股份有限公司