一种有机硅耐磨加硬涂层及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种涂层，特别是涉及一种适用于有机玻璃及其他透明或不透明塑料 表面保护，以及用于金属表面、金属镀件的防腐、耐磨涂层、电子元件的绝缘和防潮涂层、石 质材料防风化涂层等的有机硅耐磨加硬涂层及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 与光学玻璃相比，光学塑料如聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA)、聚碳酸酯（PC)等，不仅 有着许多突出的光学性能，同时具有低密度及高抗冲击性能。但是光学塑料的表面硬度低， 易擦伤，日常使用过程中容易使其光学性能急剧下降，影响正常使用。耐磨涂层多为一些低 分子量聚合物与硅烷偶联剂制得，而环保型的环氧丙烯酸树脂体系由于成本较高，限制了 该类产品的普及应用。虽然市场上也有成本较低的涂料选用丙烯酸酯类作为助剂，但该类 助剂与涂料基体树脂的相容性差，从而影响了涂层的应用性能。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的之一是要提供一种环氧丙烯酸树脂型透明耐磨涂层，以克服市场现 有涂料对有机塑料表面附着力差、环保性差以及丙烯酸树脂体系制备成本过高导致其不能 普及应用的弊端，同时也解决了选用常规的丙烯酸脂树脂体系对有机塑料表面进行透明涂 装，所呈现的由于两者的相容性差而降低塑料表面涂层的透明效果的难题。
[0004] 本发明的目的之二是要提供一种制备环氧丙烯酸树脂型透明耐磨涂层的方法，从 而能生产出制备工艺简单的环氧丙烯酸树脂型透明耐磨涂层。
[0005] 本发明的目的是这样实现的：本发明有机硅耐磨加硬涂层及其制备方法，具体说 来是设计一种以液体环氧丙烯酸树脂为主要基料的透明液体涂层及其制备方法。
[0006] 本发明的有机硅耐磨加硬涂层，由80-90重量份的环氧树脂、10-20重量份的硅烷 偶联剂和〇. 2重量份的引发剂组成。
[0007] 进一步地，所述的环氧树脂为双酚A型环氧树脂。
[0008] 进一步地，所述的双酚A型环氧树脂为的E03型双酚A环氧树脂。
[0009] 进一步地，所述的硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷KH-570。
[0010] 进一步地，所述的引发剂为BPO(过氧化二苯甲酰）。
[0011] 本发明的有机硅耐磨加硬涂层的制备方法，包括如下步骤：
[0012] (1)双酚A型环氧丙烯酸树脂的制备：将双酚A型环氧树脂与丙烯酸按摩尔比1:2 混合均匀，加入三苯基膦作催化剂，催化剂的重量为双酚A型环氧树脂与丙烯酸总重量的 0.2% ;80°C条件下反应4h制得双酚A型环氧丙烯酸树脂；
[0013] (2)涂料的制备：将80-90重量份的双酚A型环氧丙烯酸树脂％、10-20重量份 的KH-570硅烷偶联剂（γ -甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷）混合均匀，以0. 2重量份的 BPO(过氧化二苯甲酰）作引发剂制备有机硅耐磨加硬涂料；
[0014] (3)涂层的制备：将步骤⑵得到的涂料涂覆在PMMA基材表面，在通风处放置30 分钟后放入烘箱中在80°C下固化8h，在PMMA基材表面获得有机硅耐磨加硬涂层。
[0015] 本发明能适用于溶剂型塑料涂料技术领域，所述的有机硅耐磨加硬涂层可广泛应 用于各种有机塑料板材表面，使之获得较好的防护修饰，它能较好地保护有机塑料表面，具 有高透光率、良好的耐擦伤性、外观感强、符合环保要求、应用成本低的特点。
[0016] 本发明的主要改进体现在：创新性地先将双酚A环氧树脂与丙烯酸进行开环反应 后再与硅烷偶联剂进行共聚的方式将硅氧烷类化合物引入环氧树脂体系中，提高制备的涂 层与基材之间的结合力，提供一种各项性能良好的新型光学塑料耐磨加硬涂层。
【附图说明】
[0017] 图1是PMM板涂膜前后的透光率图（a-空白，b-实施例一，C-实施例二，d-实施 例三）；
[0018] 图2是PMMA板涂膜前后的耐磨性能变化图（a-空白，b-实施例一，C-实施例二， d-实施例三）；
[0019] 图3是涂层表面水及乙二醇接触角随硅烷偶联剂含量的变化图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合附图和具体实施例对发明作进一步详细说明。
[0021] 实施例一：
[0022] 一种有机硅耐磨加硬涂层。首先是涂料的制备：双酚A型环氧丙烯酸树脂90重量 份（E03型环氧树脂与丙烯酸按摩尔比1 :2混合均匀，加入三苯基膦作催化剂，催化剂的重 量为双酚A型环氧树脂与丙烯酸总重量的0. 2%，80°C条件下反应4h制得双酚A型环氧丙 烯酸树脂）；KH-570硅烷偶联剂（γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）10重量份。其 次是基材的表面预处理：将有机玻璃（PMMA)板切割成：6X6cm2规格，依次经过Na0H/Na2C0 3碱液清洗-超声振荡清洗-蒸馏水、无水乙醇交替清洗-异丙醇吹干，烘干备用。最后将90 重量份双酚A型环氧丙烯酸树脂和10重量份KH-570硅烷偶联剂混合均匀，以0. 2重量份的 BPO (过氧化二苯甲酰）作引发剂制备有机硅耐磨加硬涂层，涂覆在PMM板表面，在通风处 放置30分钟后放入烘箱中于80°C下固化8h，在PMMA基材表面获得有机硅耐磨加硬涂层， 并进行后期的涂层性能测试。
[0023] 采用该种方法制得的耐磨加硬涂层在有机玻璃上固化后铅笔硬度可达6H，附着力 为1级。
[0024] 实施例二：
[0025] 一种有机硅耐磨加硬涂层。首先是涂料的制备：双酚A型环氧丙烯酸树脂85重量 份（E03型环氧树脂与丙烯酸按摩尔比1 :2混合均匀，加入三苯基膦作催化剂，催化剂的重 量为双酚A型环氧树脂与丙烯酸总重量的0. 2%，80°C条件下反应4h制得双酚A型环氧丙 烯酸树脂）；KH-570硅烷偶联剂（γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）15重量份。其 次是基材的表面预处理：将有机玻璃（PMMA)板切割成：6X6cm2规格，依次经过Na0H/Na2C0 3碱液清洗-超声振荡清洗-蒸馏水、无水乙醇交替清洗-异丙醇吹干，烘干备用。最后将85 重量份双酚A型环氧丙烯酸树脂和15重量份KH-570硅烷偶联剂混合均匀，以0. 2重量份的 BPO (过氧化二苯甲酰）作引发剂制备有机硅耐磨加硬涂层，涂覆在PMM板表面，在通风处 放置30分钟后放入烘箱中于80°C下固化8h，在PMMA基材表面获得有机硅耐磨加硬涂层， 并进行后期的涂层性能测试。
[0026] 采用该种方法制得的耐磨涂层在有机玻璃上固化后铅笔硬度可达5H，附着力为1 级。
[0027] 实施例三：
[0028] 一种有机硅耐磨加硬涂层。首先是涂料的制备：双酚A型环氧丙烯酸树脂80重量 份（E03型环氧树脂与丙烯酸按摩尔比1 :2混合均匀，加入三苯基膦作催化剂，催化剂的重 量为双酚A型环氧树脂与丙烯酸总重量的0. 2%，80°C条件下反应4h制得双酚A型环氧丙 烯酸树脂）；KH-570硅烷偶联剂（γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷）20重量份。其 次是基材的表面预处理：将有机玻璃（PMMA)板切割成：6X6cm2规格，依次经过Na0H/Na2C0 3碱液清洗-超声振荡清洗-蒸馏水、无水乙醇交替清洗-异丙醇吹干，烘干备用。最后将80 重量份双酚A型环氧丙烯酸树脂和20重量份KH-570硅烷偶联剂混合均匀，以0. 2重量份的 BPO (过氧化二苯甲酰）作引发剂制备有机硅耐磨加硬涂层，涂覆在PMM板表面，在通风处 放置30分钟后放入烘箱中于80°C下固化8h，在PMMA基材表面获得有机硅耐磨加硬涂层， 并进行后期的涂层性能测试。
[0029] 采用该种方法制得的耐磨涂层在有机玻璃上固化后铅笔硬度可达6H，附着力为1 级。
[0030] 表1涂层的铅笔硬度及附着力与硅烷偶联剂含量的关系
[0031]
【主权项】
1. 一种有机硅耐磨加硬涂层，其特征在于，所述涂层由80-90重量份的环氧树脂、 10-20重量份的硅烷偶联剂和0. 2重量份的引发剂组成。2. 根据权利要求1所述的一种有机硅耐磨加硬涂层，其特征在于，所述的环氧树脂为 双酚A型环氧树脂。3. 根据权利要求2所述的一种有机硅耐磨加硬涂层，其特征在于，所述的双酚A型环氧 树脂为的E03型双酚A环氧树脂。4. 根据权利要求1所述的一种有机硅耐磨加硬涂层，其特征在于，所述的硅烷偶联剂 为y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷KH-570。5. 根据权利要求1所述的一种有机硅耐磨加硬涂层，其特征在于，所述的引发剂为 BPO(过氧化二苯甲酰）。6. -种权利要求1所述有机硅耐磨加硬涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 双酚A型环氧丙烯酸树脂的制备：将双酚A型环氧树脂与丙烯酸按摩尔比1:2混合 均匀，加入三苯基膦作催化剂，催化剂的重量为双酚A型环氧树脂与丙烯酸总重量的0. 2% ; 80°C条件下反应4h制得双酚A型环氧丙烯酸树脂； (2) 涂料的制备：将80-90重量份的双酚A型环氧丙烯酸树脂％、10-20重量份的KH-570 硅烷偶联剂（y-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷）混合均匀，以0.2重量份的BPO(过 氧化二苯甲酰）作引发剂制备有机硅耐磨加硬涂料； (3) 涂层的制备：将步骤（2)得到的涂料涂覆在PMM基材表面，在通风处放置30分钟 后放入烘箱中在80°C下固化8h，在PMMA基材表面获得有机硅耐磨加硬涂层。
【专利摘要】本发明公开了一种有机硅耐磨加硬涂层及其制备方法，所述涂层由80-90重量份的环氧树脂、10-20重量份的硅烷偶联剂和0.2重量份的引发剂组成。涂料可以在室温下简单的设备中进行反应制备，易于运输、储存，达到了简化生产工艺、减少能源消耗、减少设备投入的目的，制成的涂层具有硬度高、耐磨性好、能在室温下长时间稳定存在的优点，同时该涂层在用于透明塑料基片如有机玻璃的浸涂时，不需要底涂就能直接浸涂固化。
【IPC分类】C09D163/10, C09D7/12
【公开号】CN104927589
【申请号】CN201510321384
【发明人】任鹏飞, 王立, 俞豪杰
【申请人】浙江大学
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年6月12日