CN103351777A - 纳米防污防指纹的涂层组合物及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米防污防指纹的涂层组合物及其制备方法。该涂层组合物包括如下重量份数的各组分：低表面能低聚物A1～50份，反应性化合物B0.1～10份，纳米粒子C0.1～8份，润湿剂D0.1～8份，溶剂E50～95份。制备时，将偶联剂表面处理后的纳米粒子C分散在部分溶剂E中；将低表面能低聚物A和反应性化合物B溶于余下的溶剂E中，加入分散好的纳米粒子C，润湿剂D，得透明无色的涂布液；将其涂覆在玻璃基材上，常温下待溶剂挥发后，即得纳米防污防指纹涂层。本发明的涂层组合物不仅可以有效防止指纹，汗液，也可以起到防油污以及油污易清洗的作用，而且也不会影响触摸屏的硬度和光学性能。

Description

纳米防污防指纹的涂层组合物及其制备方法

技术领域

本发明涉及屏幕贴膜领域，具体涉及一种纳米防污防指纹的涂层组合物及其制备方法。

背景技术

在目前电子产品日新月异的时代，触摸屏已经成为电子材料的趋势。但是手指的长期接触，导致触摸屏产生的指纹，汗液和污垢不仅影响电子产品的外观，同时也使屏幕的清晰度受影响。因此，各种不同功能的屏幕贴膜发展十分迅猛，仅手机贴膜一项，每年国内市场的销售额就达数十亿元。

常用的屏幕贴膜，其材质主要有聚酯(PET)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、以及ARM膜(由硅胶/PET/表面处理层组成)。其中，PP材质的贴膜比较软，透光性也很差，起不到防刮花、防磨损的作用，只可防灰尘，由于效果不好，现在基本被消费者抛弃了；PVC材质贴膜比较柔软、容易粘贴，但比较厚，透光性能不是很好。而且如果撕下贴膜，会在手机屏幕上留下残胶，影响美观；PET材质的贴膜，具有较高的透光性，撕下后也没有残胶，也不太容易出现贴膜中间的小气泡，但缺点是反光度高，容易在表面留下指纹及油渍的痕迹；ARM材质是PET膜经表面处理而得，主要使用含氟或硅的丙烯酸酯类低聚物，该类低聚物具有很低的表面能，无论水或油，在其表面都不浸润，因此具有很好的防污抗指纹和自清洁性能，耐磨抗划能力强、透光性很强，撕下后不会留下痕迹，但价格较贵。此外，目前用于触摸屏防污防指纹的贴膜大多采用表面涂层技术，尚存在一定问题。常规的硬涂层膜具有被称为“彩虹效应”的缺陷，当显示器的背景为黑色以改善对比度时，该效应更为明显，且易被肉眼观察到。更为严重的是，彩虹效应会导致图像的重叠干扰，同时引起图像失真。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种纳米防污防指纹的涂层组合物及其制备方法。该涂层组合物不仅可以有效防止指纹，汗液，也可以起到防油污以及油污易清洗的作用，而且也不会影响触摸屏的硬度和光学性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种纳米防污防指纹的涂层组合物，包括如下重量份数的各组分：

优选地，所述纳米防污防指纹的涂层组合物，包括如下重量份数的各组分：

优选地，所述低表面能低聚物A为含氟或硅氧烷的反应性低聚物。

优选地，所述的含硅氧烷的反应性低聚物的单或双端基为环氧基、羟基、羧基、氨基或硅氧烷基。

优选地，所述含硅氧烷的反应性低聚物的结构式为：

其中，n为3～50中的任一整数，R1为碳原子数为1～6的烷基，R2为碳原子数为1～6的烷基，R3为环氧基、羟基、羧基、氨基或含硅氧烷基；所述含硅氧烷的反应性低聚物的数均分子量为200～6000道尔顿。

优选地，所述反应性化合物B为带有反应活性基团的可以与低表面能低聚物A反应的化合物，优选的有，碳链长度在1～20之间的醇、羧酸或胺类化合物。更优选的为，五乙烯六胺、甘油、双环氧E-44、十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷或辛烷基三乙氧基硅烷。

优选地，所述纳米粒子C为粒径在2～300纳米二氧化硅或碳酸钙。所述纳米粒子C是为了构建类似于荷叶的微相表面形貌，可以在原基础上更好的提高防指纹效果，同时也起到防硬物划伤的功能。

优选地，所述纳米粒子C为经硅烷或钛酸酯偶联剂表面处理后的纳米粒子C。优选的偶联剂有KH-550，KH-560，KH-580，KR-TTS，KR-38S。

优选地，所述润湿剂D为具有烷基硅氧烷或全氟烷基链段，以及聚氧乙烯醚、羧基或羟基亲水链段的聚合物。所述润湿剂D是为了调整涂层与基材的界面能，使其能很好润湿基材，而且可以和配发中的主体树脂有很好的相容性。优选为低聚物。更优选为聚醚改性聚二甲基硅氧烷、聚氧乙烯脂肪醇醚、氟改性聚硅氧烷、聚醚改性有机硅表面活性剂YNE5211或辛基酚聚氧乙烯醚。

优选地，所述溶剂E为碳链长度在2～10的酯类、醚类、含氯或含氟烷烃溶剂。

优选地，所述溶剂E为醋酸乙酯，醋酸丁酯，石油醚，正己烷，环己烷，氯仿，二氯化碳，二氟甲基-2，2，2-三氟乙基醚，氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚，全氟碳环醚，甲基九氟丁基醚或乙基九氟丁基醚。

本发明还涉及一种前述的纳米防污防指纹的涂层组合物的制备方法，包括如下步骤：

A、偶联剂表面处理所述纳米粒子C后，分散在部分所述溶剂E中；

B、将所述低表面能聚合物A和反应性化合物B按比例溶于余下的所述溶剂E中，加入步骤A中分散好的纳米粒子C，最后加入所述润湿剂D，得到透明无色的涂布液；

C、将所述涂布液涂覆在玻璃基材上，溶剂挥发后，即得所述纳米防污防指纹的涂层。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1.该涂层组合物具有良好的抗指纹、抗油污，以及油污易清洗的性能；

2.纳米材料的应用，赋予表面以“荷叶效应”，增强了涂层表面的防污能力，同时还提高了表面的耐划伤性能；

3.使用低表面能、低沸点的无毒有机溶剂，在屏幕表面铺展性好，挥发快，且不含对屏幕其它涂层有损伤的醇类物质。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

14份带有双端基环氧基团的硅氧烷(组分A，Shin-Etsu公司X-22-163，分子量为200道尔顿左右)和2份五乙烯六胺(组分B)和50份溶剂正己烷投入搅拌釜搅拌混合均匀，纳米二氧化硅事先用硅烷偶联剂KH550进行表面处理，然后将2份偶联处理后的二氧化硅高速搅拌均匀分散在30份溶剂正己烷中，然后缓慢加入到刚混合均匀含有反应性的组分A和B的混合溶液。最后加入2份润湿剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，得到抗指纹的涂层涂布液。将涂布液喷涂在玻璃基材上，几分钟后就可以得到表干的涂层。

接触角测试：使用接触角仪OCA20(Dataphysics)分别测试介质水和油酸对抗指纹涂层的静态接触角。试验结果表明，对水和油酸接触角分别为112°和54°。

耐指纹涂层检测方法

方法1：使用人工汗液

人工汗液的配制：

将人工汗液滴加或沾到耐指纹涂层上，等水挥发后，看是否有印迹留下，并且印迹是否容易擦去。

试验结果表明，有少许印迹留下，使用无纺布很容易就可以擦拭掉印迹。

方法2：使用色差仪

测试耐指纹涂层涂白色凡士林前后的L，a，b，并计算ΔE值

ΔE＝(ΔL2+Δa2+Δb2)1/2

根据ΔE值来判断涂层的耐指纹性能

性能评价指标：ΔE＜3.0可以具有抗指纹的性能。

试验结果表明，本发明的是ΔE＝1.8±0.2。

实施例2

40份带有双端基环氧基的硅氧烷(组分A，Shin-Etsu公司X-22-162C，分子量为600道尔顿左右)和6份甘油(组分B)和30份二氯化碳投入搅拌釜搅拌混合均匀，纳米碳酸钙事先用硅烷偶联剂KH560表面处理，然后将3.5份偶联处理过的碳酸钙高速搅拌均匀分散在20份二氯化碳溶剂中，然后缓慢加入到刚混合均匀含有反应性的组分A和B的混合溶液。最后加入0.5份润湿剂聚氧乙烯脂肪醇醚，得到抗指纹的涂层涂布液。将涂布液喷涂在玻璃基材上，几分钟后就可以得到表干的涂层。此涂层对水和油酸接触角分别为131°和68°，ΔE＝1.2±0.3。

实施例3

1.5份带有双端基硫醇反应基团的硅氧烷(组分A，法国罗狄亚化学公司，数均分子量为5600道尔顿左右)，0.5份双环氧树脂E-44(组分B，巴陵石化公司产6101)(组分B)和30份乙酸乙酯投入搅拌釜搅拌混合均匀，纳米二氧化硅事先用钛酸酯偶剂KR-TTR进行表面处理，然后将8份偶联处理后的二氧化硅高速搅拌均匀分散在52份溶剂乙酸乙酯中，然后缓慢加入到刚混合均匀含有反应性的组分A和B的混合溶液。最后加入8份润湿剂氟改性聚硅氧烷，得到抗指纹的涂层涂布液。将涂布液喷涂在玻璃基材上，几分钟后就可以得到表干的涂层。此涂层对水和油酸接触角分别为119°和75°，ΔE＝1.6±0.2。

实施例4

6份带有双端基羟基的线型聚二甲基硅氧烷(组分A，苏州勋云化工公司，XUNYUN-5，数均分子量为3600道尔顿左右)，1.5份十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷(组分B)和40份氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚溶剂投入搅拌釜搅拌混合均匀，纳米碳酸钙事先用三异硬脂酸钛酸异丙酯偶联剂表面处理，然后将2份偶联处理后的碳酸钙高速搅拌分散在44份氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚溶剂中得到均匀透明溶液，然后缓慢加入到刚混合均匀含有反应性的组分A和B的混合溶液。最后加入6.5份润湿剂非离子聚醚改性有机硅表面活性剂YNE5211(南京伊诺恩化工有限公司)，得到抗指纹的涂层涂布液。将涂布液喷涂在玻璃基材上，几分钟后就可以得到表干的涂层。此涂层对水和油酸接触角分别为127°和51°，ΔE＝1.5±0.1。

实施例5

35份十三氟代辛烷基三乙氧基硅烷F₃C-(CF₂)₅-(CH₂)₂-Si(OC₂H₅)₃，(组分A，德国德固萨公司F8261，分子量为415道尔顿左右)，和9份辛烷基三乙氧基硅烷(组分B)以及30份甲基九氟丁基醚溶剂投入搅拌釜搅拌混合均匀，纳米二氧化硅事先用三异硬脂酸钛酸异丙酯偶联剂表面处理，然后将5份偶联处理后的二氧化硅高速搅拌分散在20份甲基九氟丁基醚溶剂中得到均匀透明溶液，然后缓慢加入到刚混合均匀含有反应性的组分A和B的混合溶液。最后加入6份润湿剂聚醚改性聚二甲基聚硅氧烷，得到抗指纹的涂层涂布液。将涂布液喷涂在玻璃基材上，几分钟后就可以得到表干的涂层。此涂层对水和油酸接触角分别为108°和53°，ΔE＝2.1±0.4。

实施例6

25份双端胺基的硅氧烷(组分A，广州市优美达化工有限公司，UMIDA-DA1000～10000，数均分子量为3000道尔顿左右)和8份双环氧树脂E-44(组分B，巴陵石化公司产6101)以及40份全氟碳环醚溶剂投入搅拌釜搅拌混合均匀，纳米二氧化硅事先用硅烷偶联剂KH550表面处理，然后将3份偶联处理后的二氧化硅高速搅拌分散在20份全氟碳环醚溶剂中得到均匀透明溶液，然后缓慢加入到刚混合均匀含有反应性的组分A和B的混合溶液。最后加入4份润湿剂辛基酚聚氧乙烯醚，得到抗指纹的涂层涂布液。将涂布液喷涂在玻璃基材上，几分钟后就可以得到表干的涂层。此涂层对水和油酸接触角分另为128°和63°，ΔE＝1.8±0.4。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (12)

1.一种纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，包括如下重量份数的各组分：

2.根据权利要求1所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述低表面能低聚物A为含氟或硅氧烷的反应性低聚物。

3.根据权利要求2所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述含硅氧烷的反应性低聚物的单或双端基为环氧基、羟基、羧基、氨基或含硅氧烷基。

4.根据权利要求3所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述含硅氧烷的反应性低聚物的结构式为：

其中，n为3～50中的任一整数，R1为碳原子数为1～6的烷基，R2为碳原子数为1～6的烷基，R3为环氧基、羟基、羧基、氨基或含硅氧烷基；所述含硅氧烷的反应性低聚物的数均分子量为200～6000道尔顿。

5.根据权利要求1所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述反应性化合物B为带有反应活性基团的可以与低表面能低聚物A反应的化合物。

6.根据权利要求5所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述反应性化合物B为碳链长度在1～20的醇、羧酸或胺类化合物。

7.根据权利要求1所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述纳米粒子C为二氧化硅或碳酸钙，其粒径为2～300纳米。

8.根据权利要求7所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述纳米粒子C为经硅烷或钛酸酯偶联剂表面处理后的纳米粒子C。

9.根据权利要求1所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述润湿剂D为具有烷基硅氧烷或全氟烷基链段，以及聚氧乙烯醚、羧基或羟基亲水链段的聚合物。

10.根据权利要求1所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述溶剂E为碳链长度为2～10的酯类、醚类、含氯或含氟烷烃溶剂。

11.根据权利要求10所述的纳米防污防指纹的涂层组合物，其特征在于，所述溶剂E为醋酸乙酯、醋酸丁酯、石油醚、正己烷、环己烷、氯仿、二氯化碳、二氟甲基-2，2，2-三氟乙基醚、氯甲基-1，1，1，3，3，3-六氟异丙基醚、全氟碳环醚、甲基九氟丁基醚或乙基九氟丁基醚。

12.一种根据权利要求1所述的纳米防污防指纹的涂层组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、将偶联剂表面处理后的所述纳米粒子C分散在部分所述溶剂E中；

B、将所述低表面能低聚物A和反应性化合物B溶于余下的所述溶剂E中，加入所述步骤A中分散好的纳米粒子C，最后加入所述润湿剂D，得透明无色的涂布液；

C、将所述涂布液涂覆在玻璃基材上，溶剂挥发后，即得所述纳米防污防指纹涂层。