CN101283067A - 具有中和高折射率的基于硅氧烷的涂料组合物、其制备方法以及由其制备的光学透镜 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有中和高折射率的基于硅氧烷的涂料组合物、其制备方法以及由其制备的光学透镜，更具体而言，涉及一种包含有机硅烷、折射率为1.7～3.0的无机氧化物、乙酰丙酮铝、C1－C5烷基溶纤剂和溶剂的基于硅氧烷的涂料组合物，其制备方法以及由其制备的光学透镜。该基于硅氧烷的涂料组合物透明、不粘稠且长时间储存稳定。因此，该涂料组合物可应用于如光学透镜、工业用安全透镜或休闲用护目镜的塑料透镜表面上的涂层。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有中和高折射率的基于硅氧烷的涂料组合物、其制备方法以及由其制备的光学透镜，更具体而言，涉及一种具有中和高折射率的基于硅氧烷的涂料组合物，其透明、不粘稠，且长时间贮存稳定，并能够适用于如光学透镜、工业用镜片或休闲用护目镜的塑料透镜的涂层，涉及该涂料组合物的制备方法以及由其制备的光学透镜。
背景技术
由于玻璃具有高压缩效率和良好的耐磨性，因此一般都是将玻璃用于高度数的透镜。然而，由于玻璃因撞击容易碎裂，并且难以染色和赋予如抗紫外线的功能，因此玻璃透镜被透明的塑料透镜所取代。
塑料具有透明、重量轻、抗爆裂及良好的可染性等优点，并且也很容易具备多种功能。因此塑料透镜被应用于光学透镜，尤其是工业用镜片和休闲用护目镜。
然而，由于塑料较软的表面很容易划伤和因撞击而破碎，使得塑料用于透镜的使用受到限制。
为了弥补上述问题，具有良好耐磨性的涂料组合物(例如有机材料或硅材料)被用在塑料透镜的表面上形成涂层。
所述用于塑料透镜的涂料组合物优选具有良好的耐磨性、可染性、抗溶剂性、抗热水性、粘合性、光泽度、透明度以及使用和贮存的稳定性。然而，已知的涂料组合物均缺少至少一种上述的性质，因而上述涂料组合物用于塑料透镜的应用受到限制。
韩国专利公开No.1998-0002185披露了一种具有良好的贮存稳定性、耐磨性以及可染性的基于硅氧烷的涂料组合物。然而该基于硅氧烷的涂料组合物由于透明度不佳，因而对于如光学透镜的精细组件来说不适合。
韩国专利公开No.2000-0020026披露了一种具有良好耐撞击性的耐磨损涂料组合物。然而，当该涂料组合物用于休闲用护目镜时，由于它的可染性低、光泽度差，因而很难获得高质量的护目镜。
韩国专利公开No.2002-0009786披露了一种具有增强的粘合性、光泽度以及使用与贮存时的稳定性的基于硅氧烷的涂料组合物。虽然该基于硅氧烷的涂料组合物具有上述增强的性质，但是其可染性不佳，而且在抗热水性测试期间，该涂层的表面会出现一些裂缝。因此，该涂料组合物不适合用作塑料透镜的涂层。
发明内容
为了克服上述问题，本发明一方面在于提供一种具有中和高折射率的基于硅氧烷的涂料组合物，其透明、不粘稠，并且长时间贮存稳定。
本发明的另一方面在于提供一种制备上述具有中和高折射率的基于硅氧烷的涂料组合物的方法。
本发明的又一方面在于提供一种光学透镜，其包括由上述涂料组合物制备的涂层。
为了达到这些目的，本发明提供一种基于硅氧烷的涂料组合物，其包含：
a)0.1～50重量份的由下面化学式1所示的化合物，其水解产物或其部分缩合产物；
b)10～60重量份的由下述化学式2所示的化合物、其水解产物或其部分缩合产物；
c)1.0～100重量份的折射率为1.7～3.0的无机氧化物；
d)1.0～100重量份的乙酰丙酮铝；
e)1.0～30重量份的C1-C5烷基溶纤剂；以及
f)10～130重量份的溶剂。
化学式1
R1 a(SiOR2)4-a
化学式2
R3 bSi(OR4)4-b
其中：
R1与R2独立地选自由C1-C6烷基、C1-C6链烯基、C1-C6卤代烷基、烯丙基和C3-C6芳基组成的组中；
R3为
其中R5为C1-C4亚烷基，R6选自由氢、C1-C4烷基和
组成的组中，其中R7选自由氢、C1-C4亚烷基和C1-C4烷基组成的组中；
R4为C1-C6烷基；
a为0～3的整数；以及
b为0～3的整数。
此外，本发明提供一种制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，包括如下步骤：
a)在溶剂和催化剂存在的条件下，将至少一种如化学式1所示化合物、其水解产物或其部分缩合产物与至少一种如化学式2所示化合物、其水解产物或其部分缩合产物混合，然后进行溶胶-凝胶反应制备有机-无机溶胶；以及
b)将折射率为1.7～3.0的无机氧化物加入到上述有机-无机溶胶中；
其中，在步骤a)及步骤b)中的至少一个步骤中加入乙酰丙酮铝与C1-C5烷基溶纤剂。
此外，本发明提供一种光学透镜，其包括由所述的涂料组合物制备且折射率为1.5～1.65的涂层。
具体实施方式
在下文中，对本发明进行更加详细的解释。
所述基于硅氧烷的涂料组合物包含有机硅烷化合物与乙酰丙酮铝。由于所述乙酰丙酮铝与所述有机硅烷的羟基形成螯合物，因此所述涂料组合物是透明的，且可以长时间的稳定贮存。此外，由于作为稳定剂的C1-C5烷基溶纤剂存在其中，所以该涂料组合物不粘稠。
因此，所述基于硅氧烷的涂料组合物适用于多种光学透镜的涂层，尤其适用于工业用安全镜或休闲用护目镜的涂层。
本发明的涂料组合物包含a)由化学式1所示的有机硅烷化合物、其水解产物或其部分缩合产物，以及b)由化学式2所示的有机硅烷化合物、其水解产物或其部分缩合产物。
化学式1
R1 a(SiOR2)4-a
化学式2
R3 bSi(OR4)4-b
其中，
R1与R2独立地选自由C1-C6烷基、C1-C6链烯基、C1-C6卤代烷基、烯丙基和C3-C6芳基组成的组中；
R3为
其中R5为C1-C4亚烷基，R6选自由氢、C1-C4烷基和
组成的组中，其中R7选自由氢、C1-C4亚烷基和C1-C4烷基组成的组中；
R4为C1-C6烷基；
a为0～3的整数；以及
b为0～3的整数。
在由化学式1所示的化合物中，当下标“a”为1或更大时，R1为甲基最合适。随R1的烷基变长，所述涂层的柔软度增加且所制成的涂层的性质会变差。
含有甲基的有机硅烷化合物与含有其它取代基的另一个有机硅烷化合物可根据需要同时使用。但是，含有甲基的有机硅烷的摩尔数必须大于另一个有机硅烷化合物的摩尔数。此外，当化学式1的下标“a”为0时，R2为C1-C6烷基合适。
更具体而言，由化学式1所示的化合物可以为选自由甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、二苯基乙氧基乙烯基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷(methyltriacethoxy silane)、四苯氧基硅烷、四丙氧基硅烷和乙烯基三异丙氧基硅烷组成的组中的至少一种化合物。
由化学式1所示的有机硅烷化合物可以总组合物的0.1～50重量份，更优选以总组合物的1.0～30重量份的量包含在所述涂料组合物中。在所述涂料组合物中，当所述有机硅烷化合物的含量低于上述范围时，该涂层的耐磨性将会下降；相反地，当所述有机硅烷化合物的含量高于上述范围时，在抗热水性测试过程中，该涂层的表面将会出现一些裂缝。
另外，由化学式2所示的有机硅烷化合物含有环氧基作为官能团，从而在本发明涂料组合物硬化过程中，该有机硅烷化合物使其涂层用有机染料能够着色或染色。
更具体而言，所述由化学式2所示的化合物可以为选自由3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基乙氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷组成的组中的至少一种化合物。
由化学式2所示的有机硅烷化合物可以总组合物的10～60重量份，更优选以总组合物的20～40重量份的量包含在所述涂料组合物中。当所述有机硅烷化合物的含量低于上述范围时，在抗热水性测试过程中，该涂层的表面会出现一些裂缝；相反地，当所述有机硅烷化合物的含量高于上述范围时，该涂层的耐磨性会下降；因此，优选地，由化学式2所示的有机硅烷化合物的含量控制在上述范围之内。
然而，当所述包含有机硅烷的涂料组合物长时间保存时，由于存在于有机-无机溶胶表面上羟基的缩合反应，该涂料组合物可能会聚集并变得粘稠。因此，所述基于硅氧烷的涂料组合物包含乙酰丙酮铝，乙酰丙酮铝能与有机硅烷的羟基形成螯合物，从而提高该涂料组合物的贮存稳定性与涂布使用性。
所述乙酰丙酮铝可以总组合物的0.01～10重量份，更优选以总组合物的0.1～5重量份的量包含在所述涂料组合物中。
当乙酰丙酮铝的含量低于上述范围时，添加乙酰丙酮铝的作用不显著，而且由于涂层在干燥过程中会变得粘附，可使用性可能降低。相反地，当乙酰丙酮铝的含量高于上述范围时，所述涂层的耐磨性会下降。因此，优选地，所述乙酰丙酮铝的含量控制在上述范围之内。
此外，所述涂料组合物包含作为稳定剂的以改善储存稳定性的C1-C5烷基溶纤剂。该C1-C5烷基溶纤剂可以为选自由甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂和异丙基溶纤剂组成的组中的至少一种化合物。
所述烷基溶纤剂可以总组合物的1.0～30重量份，更优选以总组合物的5～20重量份的量包含在所述涂料组合物中。当所述烷基溶纤剂的含量低于上述范围时，该涂料组合物的贮存稳定性会降低，且有机-无机溶胶会发生聚集；相反地，当烷基溶纤剂的含量高于上述范围时，所述涂层在干燥过程中会变得粘附，且涂布性会变差。因此，优选地，所述烷基溶纤剂的含量控制在上述范围之内。
此外，为了使本发明的涂料组合物表现中和高的折射率性质并改善其磨损性质，本发明包含预定含量的无机氧化物。
所述无机氧化物具有1.7～3.0的折射率，且更优选地，可以是包含选自由TiO2(折射率：2.5～2.7)、SiO2(折射率：1.5)、ZrO2(折射率：2.2)、SnO2(折射率：2.0)、Ce2O3(折射率：2.2)、BaTiO3(折射率：2.4)、Al2O3(折射率：1.73)和Y2O3(折射率：1.92)组成的组中的两种或多种化合物的多组分氧化物。
所述多组分氧化物可以依照上述化合物的折射率，以适当的含量组成，更优选可以使用TiO2-ZrO2-SnO2、TiO2-ZrO2-SiO2和TiO2-SnO2-SiO2中的至少一种。
所述无机氧化物使由该涂料组合物制备的涂层的折射率在1.5～1.65的范围之内，从而表现出中和高的折射性质。
优选地，所述无机氧化物在涂料组合物中保持稳定的分散状态。因此，在考虑该涂层透明度的情况下，该无机氧化物的粒子大小优选为5nm～30nm。
所述无机氧化物可以总组合物的1.0～100重量份，更优选以总组合物的5～80重量份的量包含在所述涂料组合物中。当该无机氧化物的含量低于上述范围时，很难制备出具有合适折射率的涂层。相反地，当该无机氧化物的含量高于上述范围时，由于该无机氧化物可能是一个破裂点，致使该涂层的硬度急剧降低从而使得该涂层破裂或裂开。因此，所述无机氧化物的含量可控制在上述的范围内。
此外，鉴于涂层的不同性能(如贮存稳定性和耐磨性)，因此在制备所述涂料组合物的过程中，必须控制pH和反应速度。为此目的，在制备该涂料组合物的过程中可使用催化剂。所述催化剂的优选实例可以为酸性催化剂或碱性催化剂；其中所述酸性催化剂可以是选自由乙酸、磷酸、硫酸、氯酸、硝酸、氯磺酸、对甲苯磺酸、三氯乙酸、多磷酸、碘酸、碘酸酐和高氯酸组成的组中的至少一种酸化合物。所述碱性催化剂可以是选自由氢氧化钠、氢氧化钾、正丁胺、二正丁胺、咪唑和高氯酸铵组成的组中的至少一种碱。
鉴于所述涂料组合物最终的pH、以涂料组合物成分分类的反应速度以及适用于基板的粘合性，所述催化剂可单独使用，也可两种或多种化合物组合使用。
本发明方法中使用的溶剂可以是选自由甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二甲苯和甲苯组成的组中的至少一种溶剂。所述溶剂可以总组合物的10～130重量份，更优选以总组合物的30～100重量份的量使用。
本发明的耐磨损的基于硅氧烷的涂料组合物在不降低该涂料组合物性质的范围内，可进一步包含各种添加剂以提高该涂料组合物对基板的粘合性、可使用性以及抗反射性等。
所述添加剂的优选实例为基于聚烯烃的环氧树脂、环己烷氧化物、聚缩水甘油酯、双酚A型环氧树脂、环氧丙烯酸酯树脂或者紫外吸收剂，所述紫外吸收剂如基于二苯甲酮的化合物、基于苯并三唑的化合物以及基于苯酚的化合物。
此外，所述涂料组合物还可包含不同的表面活性剂以改善其涂布性，该表面活性剂可以是二甲基硅氧烷与聚醚的嵌段共聚物或接枝共聚物或氟化的表面活性剂。
所述涂料组合物可通过包括下述步骤的方法制备：a)在溶剂和催化剂存在的条件下，将至少一种由化学式1所示的化合物、其水解产物或其部分缩合产物与至少一种由化学式2所示的化合物、其水解产物或其部分缩合产物混合，然后进行溶胶-凝胶反应制备有机-无机溶胶，以及b)将折射率为1.7～3.0的无机氧化物加入到上述有机-无机溶胶中；其中，在步骤a)及步骤b)中的至少一个步骤中加入乙酰丙酮铝与C1-C5烷基溶纤剂。
更优选地，步骤a)的溶胶-凝胶反应可以在20～40℃的温度下进行。
由于由化学式1和2所示的化合物通过上述溶胶-凝胶反应形成立体网状结构，所以所述有机-无机溶胶具有稳定的分子状态，因此能够在低温下由所述涂料组合物快速得到具有良好粘合性的涂层。
在步骤b)中，将折射率为1.7～3.0的无机氧化物加入到步骤a)制得的有机-无机溶胶中。
可于步骤a)、步骤b)或步骤a)和步骤b)两步中加入所述乙酰丙酮铝和烷基溶纤剂，更优选在步骤a)的溶胶-凝胶反应之前或之后加入。然而，更优选在加入乙酰丙酮铝之后加入烷基溶纤剂。
所述乙酰丙酮铝可与有机硅烷的羟基(OH)形成螯合物，并且通过抑制存在于有机-无机溶胶表面上羟基的缩合反应，来防止所述涂料组合物的有机-无机溶胶聚集。
本发明涂料组合物制备的涂层的折射率为1.5～1.65，因此该涂层可被用作多种光学透镜(特别是如工业用安全镜或休闲用护目镜的塑料透镜)的中和高折射率的涂层，以提高所述塑料透镜的品质。
本发明的基于硅氧烷的涂料组合物长时间贮存稳定，且由于该涂料组合物容易进行干燥，因此具有极佳的可使用性，并且在涂布过程中减少由灰尘引起的污染。
由所述涂料组合物制备的涂层的硬度为4H～8H，且在染色后表现30％～70％的良好透明度，以及抗热水性测试测定的良好的粘合性。
此外，所述涂层具有很好的耐磨性、抗溶剂性以及光学透明度，且在硬化后不会褪色。
所述涂层是根据常规的涂布方法，通过将涂料组合物涂布在光学透镜(具体为，例如工业用安全镜或休闲用护目镜的塑料透镜)的表面上，并将涂布的组合物干燥和硬化而制备的。
涂布后的硬化条件根据涂料组合物的混合比率或成分而有所不同。然而，优选在60～150℃的温度(此温度低于基板的软化点)下硬化涂层20分钟～10小时。
对本发明的涂布方法没有具体地限制，常规的湿涂法可适用于本发明，但是优选，本发明适用选自辊涂法、喷涂法、浸涂法以及旋涂法中的任意一种方法。
由所述涂料组合物制备的涂层可用分散性染料加以染色。在染色过程中，如染料的浓度、温度以及时间的条件可自由设定。然而，优选，在80～100℃下，将涂层浸入到0.1～1重量％的染料水溶液中5～10分钟而进行染色过程。
以下通过实施例对本发明进行更加详细的描述。然而下述实施例仅用以理解本发明，并非用以局限本发明。
实施例1
(涂料组合物的制备)
将100g四乙氧基硅烷、250g缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷以及100g甲醇导入保持在室温的夹套式反应器中并搅拌5分钟。
将10g乙酰丙酮铝加入夹套式反应器中，搅拌5分钟，然后将pH2.5的80g乙酸水溶液加入夹套式反应器中，搅拌下进行溶胶-凝胶反应3小时。
溶胶-凝胶反应之后，将反应器的温度调至25℃，将350gTiO2-SiO2-ZrO2分散溶液(Nissan Chemical Co.制造，DH-40，直径7～9nm，球形，结晶态，折射率2.0，固体含量为30wt％，分散在甲醇中)加入到所述溶胶-凝胶反应制备的溶胶溶液中。
搅拌该混合物1小时后，将100g丁基溶纤剂加入其中，得到基于硅氧烷的涂料组合物。
(涂层的制备)
将高折射的用于眼镜的透镜(Chemiglass Co.制造，MR-8，折射率1.59)蚀刻后，通过浸涂法将所述涂料组合物涂布于该透镜上，并在110℃硬化2小时而制得涂层。
实施例2
除了用甲基溶纤剂替代丁基溶纤剂外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
实施例3
除了用乙基溶纤剂替代丁基溶纤剂外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
实施例4
除了用异丙基溶纤剂替代丁基溶纤剂外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
实施例5
除了将5g乙酰丙酮铝加入到涂料组合物中外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
实施例6
除了将20g乙酰丙酮铝加入到涂料组合物中外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
实施例7
除了在溶胶-凝胶反应后加入乙酰丙酮铝外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
实施例8
除了在溶胶-凝胶反应前加入50g丁基溶纤剂且在溶胶-凝胶反应后加入300g丁基溶纤剂外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
实施例9
除了将170g TiO2-SiO2-ZrO2分散溶液(Nissan Chemical制造，DH-40，直径7～9nm，球形，结晶态，折射率2.0，固体含量为30wt％，分散在甲醇中)加入到涂料组合物中外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
比较实施例1
除了在涂料组合物中不加乙酰丙酮铝外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
比较实施例2
除了将100g乙酰丙酮加入到涂料组合物中，而不加入丁基溶纤剂外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
比较实施例3
除了加入100g乙酰丙酮代替加入乙酰丙酮铝和丁基溶纤剂外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
比较实施例4
除了加入10g异丙醇铝代替乙酰丙酮铝外，基本上根据与实施例1相同的方法制备基于硅氧烷的涂料组合物以及其涂层。
试验实施例1：基于硅氧烷的涂料组合物的性质测试
测试实施例和比较实施例制备的基于硅氧烷的涂料组合物的贮存稳定性以及可使用性，结果列于如下表1中。
A：贮存稳定性
在25℃下贮存一个月后评估粘度与沉淀率。
◎：粘度改变1cP或更少，以及沉淀率低于0.1％
○：粘度改变超过1cP且等于或少于3cP，以及沉淀率等于或高于0.1％且低于0.5％
△：粘度改变超过3cP，以及沉淀率等于或高于0.5％
B：可使用性
在涂布所述涂料组合物并在60℃干燥10分钟后测试可使用性。
○：涂层表面完全干燥，因此用手触摸时表面不粘附
△：涂层表面未完全干燥，因此用手触摸时表面粘附
×：涂层表面干燥情况差，因此用手触摸时表面沾污手
【表1】
| 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较实施例1 | 比较实施例2 | 比较实施例3 | 比较实施例4 | |
| 贮存稳定性 | ◎ | ○ | ○ | ○ | ○ | ○ | △ | △ |
| 可使用性 | ○ | ○ | ○ | ○ | × | △ | × | × |
依据上述表1，由于长时间贮存后组合物中未有沉淀，且涂层容易干燥且不粘附，因此本发明的包含丁基溶纤剂和乙酰丙酮铝的涂料组合物具有良好的贮存稳定性以及可使用性。
相反地，由于涂料组合物中未包含乙酰丙酮铝，因此比较实施例1制成的组合物随着时间的流逝而出现微量的沉淀，尤其是涂层很粘且涂层的干燥性能差。
在比较实施例2中，组合物的贮存稳定性并不差。然而，由于涂层无法完全干燥且有粘性，因此用乙酰丙酮代替丁基溶纤剂的涂料组合物的可使用性不佳。
在比较实施例3中，由于涂料组合物中用乙酰丙酮代替了乙酰丙酮铝和丁基溶纤剂，因此贮存稳定性与可使用性都不佳。
在比较实施例4中，由于使用异丙醇铝代替了乙酰丙酮铝，因此涂层容易干燥，然而随着时间流逝，涂料组合物中出现了严重的沉淀。
试验实施例2：涂层性质测试
根据下表2测试实施例和比较实施例制备的涂层的性质，结果如下表3所示。
【表2】
【表3】
依据上表3，根据实施例1～4使用乙酰丙酮铝和烷基溶纤剂制备的涂层具有高折射率1.58～1.59，且在外观、耐磨性、粘合性、抗溶剂性、抗热水性以及硬化后褪色的测试中也良好。此外，其可染性亦佳，且其透光率小于或等于70％。
比较实施例1制备的涂层在室温下具有良好的粘合性，然而其耐磨性不佳，且经过抗热水性测试后，该涂层和基板完全分离。此外，该涂层在可染性测试方面显示75％的相对较高的透光率，由此可知染料无法固定在该涂层上。
在比较实施例2中，当该涂层经过抗热水性的测试后，其粘合性良好。然而，由于该涂料组合物的涂布性不佳，在耐磨性测试后，该涂层耐磨性差，且涂层的表面出现许多划痕。因此，比较实施例2制备的涂层不适合用作透镜的涂层。
在比较实施例3中，该涂层的外观和粘合性良好，且该涂层硬化后并未出现褪色。然而，其耐磨性与抗热水性非常低。特别是，由于该涂料组合物的可涂布性不佳，因此硬化后的涂层耐磨性差，其在干燥的过程中是粘的。当该涂层经过抗热水性的测试后，会容易地与基板分离。此外，该涂层在可染性测试中显示出73％的相对较高的透光率。由此可知染料无法均匀的分散并固定在该涂层上。
在比较实施例4中，该涂层的粘合性不论在室温下或是经过抗热水性的测试后均良好，且在硬化后并未发生褪色的现象。然而，该涂层的透明度很差，这是因为所述涂料组合物的贮存稳定性低所造成的沉淀导致该涂层硬化后的透明度降低。此外，该涂层在耐磨性测试中显示为等级“2”，且在可染性测试时显示78％的高透光率。
如上所述，由于本发明的基于硅氧烷的涂料组合物可以容易地干燥，使其在涂布的过程中不易被灰尘污染，因此具有极佳的贮存稳定性和可使用性。此外，制备的涂层具有良好的耐磨性、抗溶剂性、抗热水性并能保持良好的透明度，且硬化后未出现褪色。因此，本发明的涂层可用于塑料透镜(例如光学透镜、工业用镜片和休闲用护目镜)的涂层。
虽然本发明参照优选的实施方式进行详述，然而本领域技术人员应该理解在不脱离所附权利要求中示出的本发明的精神及范畴的情况下可以对其进行多种修改或取代。
Claims (19)
1、一种基于硅氧烷的涂料组合物，其包含：
a)0.1～50重量份的由下面化学式1所示的化合物、其水解产物或其部分缩合产物；
b)10～60重量份的由下面化学式2所示的化合物、其水解产物或其部分缩合产物；
c)1.0～100重量份的折射率为1.7～3.0的无机氧化物；
d)0.01～10重量份的乙酰丙酮铝；
e)1.0～30重量份的C1-C5烷基溶纤剂；以及
f)10～130重量份的溶剂；
化学式1
R1 a(SiOR2)4-a，
化学式2
R3 bSi(OR4)4-b，
其中，
R1和R2独立地选自由C1-C6烷基、C1-C6链烯基、C1-C6卤代烷基、烯丙基和C3-C6芳基组成的组中；
R3为
其中R5为C1-C4亚烷基，R6选自由氢、C1-C4烷基和
组成的组中，其中R7选自由氢、C1-C4亚烷基和C1-C4烷基组成的组中；
R4为C1-C6烷基；
a为0～3的整数；以及
b为0～3的整数。
2、根据权利要求1所述的基于硅氧烷的涂料组合物，其中，所述由化学式1所示的化合物为选自由甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、二苯基乙氧基乙烯基硅烷、甲基三异丙氧基硅烷、甲基三乙酰氧基硅烷、四苯氧基硅烷、四丙氧基硅烷和乙烯基三异丙氧基硅烷组成的组中的至少一种化合物。
3、根据权利要求1所述的基于硅氧烷的涂料组合物，其中，所述由化学式2所示的化合物为选自由3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基甲氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基甲基乙氧基硅烷和β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷组成的组中的至少一种化合物。
4、根据权利要求1所述的基于硅氧烷的涂料组合物，其中，所述无机氧化物是包含选自由TiO2、SiO2、ZrO2、SnO2、Ce2O3、BaTiO3、Al2O3和Y2O3组成的组中的两种或多种化合物的多组分氧化物。
5、根据权利要求4所述的基于硅氧烷的涂料组合物，其中，所述无机氧化物是选自由TiO2-ZrO2-SnO2、TiO2-ZrO2-SiO2和TiO2-SnO2-SiO2组成的组中的一种或多种多组分氧化物。
6、根据权利要求1所述的基于硅氧烷的涂料组合物，其中，所述无机氧化物的粒子大小为5nm～30nm。
7、根据权利要求1所述的基于硅氧烷的涂料组合物，其中，所述C1-C5烷基溶纤剂为选自由甲基溶纤剂、乙基溶纤剂、丁基溶纤剂和异丙基溶纤剂组成的组中的至少一种化合物。
8、根据权利要求1所述的基于硅氧烷的涂料组合物，其中，所述溶剂为选自由甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二甲苯和甲苯组成的组中的至少一种溶剂。
9、一种制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，包括下述步骤：
a)在溶剂和催化剂存在的条件下，将至少一种由化学式1所示的化合物、其水解产物或其部分缩合产物与至少一种由化学式2所示的化合物、其水解产物或其部分缩合产物混合，然后进行溶胶-凝胶反应制备有机-无机溶胶；以及
b)将折射率为1.7～3.0的无机氧化物加入到上述有机-无机溶胶中；
其中，在步骤a)和步骤b)中的至少一个步骤中加入乙酰丙酮铝与C1-C5烷基溶纤剂，
化学式1
R1 a(SiOR2)4-a，
化学式2
R3 bSi(OR4)4-b，
其中，
R1和R2独立地选自由C1-C6烷基、C1-C6链烯基、C1-C6卤代烷基、烯丙基和C3-C6芳基组成的组中；
R3为其中R5为C1-C4亚烷基，R6选自由氢、C1-C4烷基和组成的组中，其中R7选自由氢、C1-C4亚烷基和C1-C4烷基组成的组中；
R4为C1-C6烷基；
a为0～3的整数；以及
b为0～3的整数。
10、根据权利要求9所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，步骤a)在20℃～40℃的温度下进行。
11、根据权利要求9所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，在步骤a)的溶胶-凝胶反应之前或之后加入乙酰丙酮铝。
12、根据权利要求9所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，在步骤a)的溶胶-凝胶反应之前或之后加入所述烷基溶纤剂。
13、根据权利要求9所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，在加入乙酰丙酮铝之后加入所述烷基溶纤剂。
14、根据权利要求9所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，所述催化剂为酸性催化剂或碱性催化剂。
15、根据权利要求14所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，所述酸性催化剂为选自由乙酸、磷酸、硫酸、氯酸、硝酸、氯磺酸、对甲苯磺酸、三氯乙酸、多磷酸、碘酸、碘酸酐和高氯酸组成的组中的至少一种酸化合物。
16、根据权利要求14所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，所述碱性催化剂为选自由氢氧化钠、氢氧化钾、正丁胺、二正丁胺、咪唑和高氯酸铵组成的组中的至少一种碱化合物。
17、根据权利要求9所述的制备基于硅氧烷的涂料组合物的方法，其中，所述溶剂为选自由甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、仲丁醇、叔丁醇、乙酸乙酯、乙酸甲酯、二甲苯和甲苯组成的组中的至少一种溶剂。
18、一种光学透镜，其包括由权利要求1～8中任意一项所述涂料组合物制备的且折射率为1.5～1.65的涂层。
19、根据权利要求18所述的光学透镜，其中，所述光学透镜是工业用安全镜或休闲用护目镜。
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