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CN105440895A - 一种有机玻璃耐磨疏水涂层及制备方法 - Google Patents

一种有机玻璃耐磨疏水涂层及制备方法 Download PDF

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CN105440895A
CN105440895A CN201510690058.8A CN201510690058A CN105440895A CN 105440895 A CN105440895 A CN 105440895A CN 201510690058 A CN201510690058 A CN 201510690058A CN 105440895 A CN105440895 A CN 105440895A
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CN
China
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acrylic resin
preparation
agent
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CN201510690058.8A
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江国华
陈华
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Zhejiang University of Technology ZJUT
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Abstract

一种有机玻璃耐磨疏水涂层及制备方法，所述的涂层包括以下重量份计的组分：双酚A环氧丙烯酸树脂100份、硅烷偶联剂8－20份、含氟丙烯酸树脂5－10份、引发剂0.1－0.5份、助剂0.2－1份、溶剂80－200份；所述的制备方法包括以下步骤：（1）将双酚A环氧丙烯酸树脂、硅烷偶联剂、含氟丙烯酸树脂、引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、溶剂按比例混合后，加热至60－80oC，搅拌反应20－40min；（2）将步骤（1）中制备的涂料涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，自然流平晾干；（3）放置在50－80oC恒温箱中固化3－6h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层；本发明所述的涂层可用于光学塑料、防毒面罩等有机玻璃材料的耐磨疏水处理，并具有制备工艺简单且绿色环保的特点。

Description

一种有机玻璃耐磨疏水涂层及制备方法
技术领域
本发明涉及一种有机玻璃耐磨疏水涂层及其制备方法，属于有机涂层技术领域。
背景技术
有机玻璃是一种重要的光学塑料，具有密度小、耐冲击、易成型等优点而在光学领域、防护领域等受到广泛应用。但由于其也存在表面硬度低、表面耐磨性较差的缘故，而容易被刮花，严重影响其光学性质。
对有机玻璃进行改性处理的普通方法是在其表面镀制功能涂层。有机硅改性高分子具有良好的热稳定性、耐氧化性、耐候性、低表面能及高介电强度等优点，成为一个获得广泛应用的高分子材料，尤其是在涂料领域。但普通的有机玻璃涂层涂敷在有机玻璃表面后，往往引起透明度下降，或有足够的耐磨性但缺少防雾能力，或有防雾能力但防划耐磨性差，缺少一种综合性能优异的防护涂料。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种可有效防止有机玻璃表面刮痕、雾化凝水等现象的发生，有机玻璃透明度影响小、能产生足够的耐磨性并具有良好疏水防雾能力，制备工艺简单且绿色环保的有机玻璃耐磨疏水涂层及其制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的：所述的一种有机玻璃耐磨疏水涂层，该涂层包括以下重量份计的组分：双酚A环氧丙烯酸树脂100份、硅烷偶联剂8－20份、含氟丙烯酸树脂5－10份、引发剂0.1－0.5份、助剂0.2－1份、溶剂80－200份。
进一步，所述的双酚A环氧丙烯酸树脂为：
其中，R1＝H或CH3；
所述的硅烷偶联剂为：
其中，n＝1～3，R2＝H或CH3，R3＝CH3或CH2CH3；
所述的含氟丙烯酸树脂为：
其中，m＝0～7，n＝1～3，R1＝H或CH3。
进一步，所述的引发剂为：偶氮或过氧类有机自由基引发剂，优选偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)中的一种；
所述的助剂为分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或几种；
所述的溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯中的一种或几种。
一种所述有机玻璃耐磨疏水涂层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂、硅烷偶联剂、含氟丙烯酸树脂、引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、溶剂混合后，加热至60－80℃，搅拌反应2－4h；
(2)将步骤(1)中制备的涂料涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，自然流平晾干；
(3)放置在50－80℃恒温箱中固化3－6h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
与现有技术相比，本发明所述的涂层可用于光学塑料、防毒面罩等有机玻璃材料的耐磨疏水处理，可有效防止有机玻璃表面刮痕、雾化凝水等现象的发生，并具有制备工艺简单且绿色环保的特点。
下面将结合具体实施例对本发明作详细的描述，应当指出：以下所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
具体实施方式
本发明所述的一种有机玻璃耐磨疏水涂层，该涂层包括以下重量份计的组分：双酚A环氧丙烯酸树脂100份、硅烷偶联剂8－20份、含氟丙烯酸树脂5－10份、引发剂0.1－0.5份、助剂0.2－1份、溶剂80－200份。
本发明所述的双酚A环氧丙烯酸树脂为：
其中，R1＝H或CH3；
所述的硅烷偶联剂为：
其中，n＝1～3，R2＝H或CH3，R3＝CH3或CH2CH3；
所述的含氟丙烯酸树脂为：
其中，x＝1～3，y＝0～6，R4＝H或CH3。
本发明所述的引发剂为：偶氮或过氧类有机自由基引发剂，优选偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)中的一种；
所述的助剂为分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或几种；
所述的溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯中的一种或几种。
一种如上所述有机玻璃耐磨疏水涂层的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂、硅烷偶联剂、含氟丙烯酸树脂、引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、溶剂按比例混合后，加热至60－80℃，搅拌反应20－40min；
(2)将步骤(1)中制备的涂料涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，自然流平晾干；
(3)放置在50－80℃恒温箱中固化3－6h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
实施例1：
(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂15g、甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷1.2g、2-(全氟辛基)乙基甲基丙烯酸酯1.5g、BPO0.02g及分散剂、消泡剂和流平剂各0.01g与12g乙醇混合后，加热至60℃，搅拌反应4h后冷却至室温。
(2)有机玻璃依次经过NaOH/Na2CO3混合溶液70℃下浸泡1h以除去表面油污及杂物，超声清洗30分钟后用无水乙醇和蒸馏水交替清洗5次以除碱及杂物，而后晾干后置于70℃烘箱烘干，备用。将步骤(1)中制备的涂料用涂布器涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，室温下放置通风处，自然流平晾干。
(3)放置在50℃恒温箱中固化6h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
实施例2：
(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂15g、甲基丙烯酰氧丙基三乙氧基硅烷1.5g、2-(全氟己基)乙基丙烯酸酯1.3g、AIBN0.02g及分散剂、消泡剂和流平剂各0.01g与15g乙酸乙酯混合后，加热至70℃，搅拌反应3h后冷却至室温。
(2)同实施例1对有机玻璃表面进行净化预处理后。将步骤(1)中制备的涂料用涂布器涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，室温下放置通风处，自然流平晾干。
(3)放置在60℃恒温箱中固化5h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
实施例3：(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂15g、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二乙氧基硅烷3.0g、甲基丙烯酸六氟丁酯1.5g、BPO0.015g及分散剂、消泡剂和流平剂各0.015g与13g乙酸乙酯/乙醇(1:1,v/v)混合后，加热至80℃，搅拌反应2h后冷却至室温。
(2)同实施例1对有机玻璃表面进行净化预处理后。将步骤(1)中制备的涂料用涂布器涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，室温下放置通风处，自然流平晾干。
(3)放置在70℃恒温箱中固化3h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
实施例4：
(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂15g、3-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷2.25g、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯1.5g、BPO0.025g及分散剂、消泡剂和流平剂各0.015g与13g甲醇/乙醇(1:1,v/v)混合后，加热至60℃，搅拌反应3h后冷却至室温。
(2)同实施例1对有机玻璃表面进行净化预处理后。将步骤(1)中制备的涂料用涂布器涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，室温下放置通风处，自然流平晾干。
(3)放置在80℃恒温箱中固化2h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
实施例5：
(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂15g、3-甲基丙烯酰氧丙基甲基二甲氧基硅烷2.25g、甲基丙烯酸三氟乙酯1.5g、AIBN0.025g及分散剂、消泡剂和流平剂各0.015g与13g甲醇/乙醇(1:1,v/v)混合后，加热至60℃，搅拌反应3h后冷却至室温。
(2)同实施例1对有机玻璃表面进行净化预处理后。将步骤(1)中制备的涂料用涂布器涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，室温下放置通风处，自然流平晾干。
(3)放置在80℃恒温箱中固化2h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
详细结果见表1所示。其中，附着力等级采用涂膜的划格法按国家标准GB/T9286-1998中的方法测定；硬度等级采用铅笔硬度计依据国家标准GB/T6739-1996中的方法测定。
表1
样品 外观 附着力等级 铅笔硬度等级 接触角
实施例1 透明均匀 0级 5H 106°
实施例2 透明均匀 0级 5H 105°
实施例3 透明均匀 0级 4H 103°
实施例4 透明均匀 0级 4H 98°
实施例5 透明均匀 0级 4H 94°

Claims (4)

1.一种有机玻璃耐磨疏水涂层，其特征在于该涂层包括以下重量份计的组分：双酚A环氧丙烯酸树脂100份、硅烷偶联剂8－20份、含氟丙烯酸树脂5－10份、引发剂0.1－0.5份、助剂0.2－1份、溶剂80－200份。
2.根据权利要求1所述的有机玻璃耐磨疏水涂层，其特征在于所述的双酚A环氧丙烯酸树脂为：
其中，R1＝H或CH3；
所述的硅烷偶联剂为：
其中，n＝1～3，R2＝H或CH3，R3＝CH3或CH2CH3；
所述的含氟丙烯酸树脂为：
其中，x＝1～3，y＝0～6，R4＝H或CH3。
3.根据权利要求1所述的有机玻璃耐磨疏水涂层及其制备方法，其特征在于所述的引发剂为：偶氮或过氧类有机自由基引发剂，优选偶氮二异丁腈(AIBN)或过氧化苯甲酰(BPO)中的一种；
所述的助剂为分散剂、消泡剂、流平剂中的一种或几种；
所述的溶剂为甲醇、乙醇、乙酸乙酯中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2或3所述有机玻璃耐磨疏水涂层的制备方法，其特征在于该制备方法包括以下步骤：
(1)将双酚A环氧丙烯酸树脂、硅烷偶联剂、含氟丙烯酸树脂、引发剂、分散剂、消泡剂、流平剂、溶剂按比例混合后，加热至60－80℃，搅拌反应20－40min；
(2)将步骤(1)中制备的涂料涂敷于预先表面经净化处理的有机玻璃表面，自然流平晾干；
(3)放置在50－80℃恒温箱中固化3－6h后自然冷却至室温即在有机玻璃表面得到透明耐磨疏水涂层。
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