CN103540256B

CN103540256B - 亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料

Info

Publication number: CN103540256B
Application number: CN201310454627.XA
Authority: CN
Inventors: 虞明东; 王艳梅; 朱卫彪; 丁万强; 吴小娟
Original assignee: Shanghai Weikai Optoelectronic New Materials Co Ltd; Shanghai Chengying New Material Co Ltd
Current assignee: Shanghai Weikai Optoelectronic New Materials Co Ltd; Shanghai Chengying New Material Co Ltd
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2016-04-13
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: CN103540256A

Abstract

本发明公开了一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料；包括如下重量份数的各组分：氟改性丙烯酸酯低聚物5～10份，硅改性丙烯酸酯低聚物10～20份，高官能度丙烯酸酯低聚物50～65份，光引发剂5～7份，助剂0.05～3份。与现有技术相比，采用本发明的高硬度抗指纹涂料，在常规的PMMA基材上能够达6H的高硬度，最高能达到8H，该发明的涂料涂布好的PMMA或者PMMA/PC复合板材用在大屏幕触摸屏中具有质量轻、不易被尖锐物体或金属饰品划伤、抗指纹、高耐磨等优点。

Description

亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料

技术领域

本发明涉及一种涂料，具体涉及一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料。

背景技术

紫外光固化涂料(UV涂料)发展迅速，由于固化后的涂层具有优异的抗划伤、高硬度、丰满度好等优点，并且因其具有高效、节能、环保、经济等优势，目前在建筑、体育用品、电子通讯、包装材料和汽车部件中得到广泛的应用。但是，常规的紫外光固化涂层在使用过程中易被指纹，皮肤油脂等污染、而且存在指纹印不易擦拭等缺点，这影响了产品的美观、透光率等相关性能，例如触摸屏灵敏性、分辨率等。

近年来，手机、电脑、电视、MP3/MP4等3C产品的开发更趋向于触摸式操作，目前的小尺寸触摸屏以玻璃屏为主，大尺寸的触摸屏如果使用玻璃屏幕，一方面由于玻璃密度大，造成整个设备质量大而导致不易搬动；另一方面由于玻璃抗冲性差，易碎，使用过程中导致屏幕容易开裂。亚克力(PMMA，俗称有机玻璃)或者亚克力/聚碳酸酯(PMMA/PC)复合板材密度低，抗冲性较玻璃好，因此亚克力镜面越来越多地用在3C产品，特别是大尺寸触摸屏产品中。出于实用、卫生、安全、美观的需要，PMMA或者PMMA/PC复合板材不仅要具有高透光率、优异的耐刮、耐磨等性能，而且还要具有指纹难附着、易擦拭的抗指纹功能性；但是，目前具有抗指纹功能性涂层的PMMA或者PMMA/PC复合板材的硬度在4H-5H，在使用过程中，容易受到尖锐物体或金属饰品划伤，影响屏幕的灵敏性和抗指纹性。因此，具有高硬度抗指纹的相关UV涂料产品就变得极为迫切。

提高UV光固化涂料硬度，一方面可以通过添加无机填充粒子，但这种方法因为无机粒子和UV光固化树脂、单体及溶剂的相溶性问题，导致涂层透光率下降，难于达到光学级别；另一方面可以使用含有有机/无机杂化改性树脂，一定程度上可以提高硬度、但很难彻底解决相溶性的问题，另外这种有机/无机杂化树脂添加量较大，成本也较高；第三个方法是提高涂料的交联密度，使涂层更加致密来提升硬度。如果采用高官能度单体来提高交联密度，则会引起涂料固化时交联收缩、内应力过于集中导致涂层开裂。

通过对现有文献的检索发现，申请号为CN201010533818的专利公开一种含氟涂料，能够在产品表面形成10～100nm的抗指纹涂层，但该涂层的硬度在常规亚克力板材上难达到4H的硬度，且该涂料非UV光固化涂料；申请号为CN103073934A的专利公开一种紫外光固化抗指纹涂料，但其硬度最高为5H，未能达到6H甚至更高硬度。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，解决目前抗指纹涂料硬度普遍偏低导致涂层易受到尖锐物体或金属饰品划伤影响屏幕的灵敏性和抗指纹性的技术问题，进而提供一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料。

本发明的目的是通过以下的技术方案实现的：

本发明涉及一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，包括如下重量份数的各组分：

优选地，所述氟改性丙烯酸酯低聚物为3及其以上官能度的氟改性丙烯酸酯低聚物。氟改性丙烯酸酯低聚物一方面参加交联反应，使疏水疏油效果长期保留，提供涂料良好的疏水疏油性能，另一方面采用含氟低聚物而非单体，是因为低聚物聚合反应时收缩率较低，减少涂层因硬度过高时内应力集中导致涂层容易开裂的问题。

优选地，所述氟改性丙烯酸酯低聚物为含氟聚氨酯丙烯酸酯低聚物，含氟聚酯丙烯酸酯低聚物，含氟环氧丙烯酸酯低聚物，含氟纯丙烯酸树脂中的一种或两种的混合。

优选地，所述硅改性丙烯酸酯低聚物为6或8官能度的有机硅改性环氧丙烯酸酯、6或8官能度的硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物中的一种或两种的混合。采用6或8官能度硅改性丙烯酸低聚物交联固化速度快、交联密度高，涂层表面致密，提高涂层硬度。另外，硅改性丙烯酸酯低聚物固化后，具有优异的表面滑爽性，一方面提升硬度，另一方面也降低涂层与外界摩擦力，使涂层更难被尖锐物体划伤。

优选地，所述高官能度丙烯酸酯低聚物为6～15官能度的丙烯酸酯。

优选地，所述高官能度丙烯酸酯低聚物为聚酯丙烯酸酯，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，芳香族聚氨酯丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯中的一种或几种的混合。6～15官能度丙烯酸酯低聚物反应后较使用6官能度以下丙烯酸低聚物的交联密度更高，赋予涂层更高硬度。

优选地，所述光引发剂为一种或两种裂解型引发剂与一种夺氢型引发剂组成的复合引发剂体系。采用复合光引发剂能够减少氧阻聚，使涂料固化更加完全，另外夺氢型光引发剂能够与涂层中活泼氢基团进一步反应交联进而提高涂层的硬度、耐刮、耐磨等性能。

优选地，所述助剂为阻聚剂、流平剂或附着力促进剂。助剂能够方便涂料的运输、存储、涂布施工等操作以及增强涂层与基材的附着力。

优选地，所述流平剂为氟、硅改性丙烯酸酯或纯丙烯酸酯流平剂。

优选地，所述紫外光固化抗指纹涂料还包括溶剂；所述溶剂为质量比为1：1.5的丁酯和正丁醇的混合溶液。

与现有技术相比，本发明的紫外光固化高硬度抗指纹涂料能够解决目前PMMA或者PMMA/PC复合基材使用的抗指纹涂料遇到的硬度低、易受到尖锐物或金属饰品刮伤的问题，涂层除了具有抗指纹性能持久、耐磨性好、和透光率高的优点外，还能够达到8H的超高硬度；同时，可进一步在本发明的紫外光固化高硬度抗指纹涂料中添加溶剂，得到不同粘度的涂料，可以满足不同涂布方式，例如淋涂、辊涂、喷涂等，且使用的溶剂体系中不含毒害性的甲苯等苯系溶剂，环保、无污染。

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。

本发明的氟改性丙烯酸酯低聚物为3及其以上官能度的含氟聚氨酯丙烯酸酯低聚物，含氟聚酯丙烯酸酯低聚物，含氟环氧丙烯酸酯低聚物，含氟纯丙烯酸树脂中的一种或两种的混合。以下实施例、对比例中采用的氰特8110树脂是3官能度的含氟聚酯丙烯酸酯低聚物。

本发明的硅改性丙烯酸酯低聚物为6或8官能度有机硅改性环氧丙烯酸酯、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物中的一种或两种的混合。以下实施例中采用的长兴公司的DR-U095树脂是8官能度的硅改性聚氨酯丙烯酸酯。以下对比例中采用的沙多玛公司的CN990树脂是2官能度的硅改性丙烯酸酯。

本发明的高官能度丙烯酸酯低聚物为6～15官能度的丙烯酸树脂。优选为聚酯丙烯酸酯，脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，芳香族聚氨酯丙烯酸酯，环氧丙烯酸酯中的一种或几种的混合。以下实施例和对比例中采用的长兴公司的6195树脂是10官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，6196树脂是15官能度的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯，长兴的DR-E527是聚酯丙烯酸酯低聚物，沙多玛公司的CN975是芳香族聚氨酯丙烯酸酯。

本发明的光引发剂为一种或两种裂解型光引发剂与一种夺氢型中的光引发剂组成的复合光引发剂体系；优选为二苯甲酮和1-羟基苯基环己酮的复合光引发剂体系。

以下对本发明的技术方案进行举例说明。以下实施例中，制备方法步骤如下：按重量份数取各组分，之后将各组分均匀混合，即可制得涂料。

实施例1

本实施例涉及一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，包括如下表1所示重量份数的各组分：

表1

实施效果：

制得的涂料与有机溶剂按照质量比1：1.5混合，在亚克力板上进行喷涂，45摄氏度温度下烘烤3～5分钟，然后进行紫外光固化，固化能量为950mJ/cm²，该配方的紫外光固化涂层的测试结果见如下：

1、涂层不易留下指纹，表面接触角(水和油-以二碘甲烷测试)分别达到107和68度；

2、抗指纹效果持久，将指纹按在涂层上，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数能达到100次以上仍具有抗指纹效果；

3、耐油性笔(防涂鸦)，将油性笔在涂层上划横线，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数能达到15次以上仍具有耐油性笔性能；

4、透光率高，达到93.0％；

5、耐磨性好，RCA耐磨测试达到900次以上；

6、1000g力作用下，铅笔硬度能够达到7H。

常见的非抗指纹涂层接触角(水和油)分别低于90和45度；将油性笔在涂层上划横线后，用无尘布无法擦拭掉。另外，非抗指纹涂料中添加不可交联反应型的含氟、硅组分时，一定程度上也能达到抗指纹效果，但抗指纹效果不能持久，涂料固化后，将指纹按在涂层上，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数在20次以下；将油性笔在涂层上划横线，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数在5次以下；塑料基材上，常规的抗指纹涂层硬度为4H。

实施例2

本实施例涉及一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，包括如下表2所示重量份数的各组分：

表2

实施效果：

将上述制得的涂料与有机溶剂按照质量比1：1.6混合，在PMMA/PC复合板的PMMA板面上进行淋涂，45摄氏度温度下烘烤3～5分钟，然后进行UV固化，固化能量为850～1000mJ/cm²，该配方的紫外光固化涂层的测试结果如下：

1、涂层不易留下指纹，表面接触角(水和油)分别达到106和67度；

4、透光率好，达到92.9％；

5、耐磨性好，RCA耐磨测试达到900次以上；

6、1000g力作用下，铅笔硬度能够达到6H。

实施例3

本实施例涉及一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，包括如下表3所示重量份数的各组分：

表3

实施效果：

将上述制得的涂料与有机溶剂按照质量比1：1.4混合，在亚克力板上进行淋涂，45摄氏度温度下烘烤3～5分钟，然后进行UV固化，固化能量为1000mJ/cm²，该配方的紫外光固化涂层的测试结果如下：

1、涂层不易留下指纹，表面接触角(水和油)分别达到110和69度；

4、透光率高，达到92.7％；

5、耐磨性好，RCA耐磨测试达到900次以上；

6、1000g力作用下，铅笔硬度能够达到8H。

实施例4

本实施例涉及一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，包括如下表4所示重量份数的各组分：

表4

实施效果：

将上述制得的涂料与有机溶剂按照质量比1：1.5混合，在亚克力板上进行淋涂，45摄氏度温度下烘烤3～5分钟，然后进行UV固化，固化能量为1000mJ/cm²，该配方的紫外光固化涂层的测试结果下：

1、涂层不易留下指纹，表面接触角(水和油)分别达到110和69.8度；

4、透光率优异，达到92.5％；

5、耐磨性好，RCA耐磨测试达到900次以上；

6、1000g力作用下，铅笔硬度能够达到7H。

实施例5

本实施例涉及一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，包括如下表5所示重量份数的各组分：

表5

实施效果：

将上述制得的涂料与有机溶剂按照质量比1：2混合，在亚克力板上进行淋涂，45摄氏度温度下烘烤3～5分钟，然后进行UV固化，固化能量为1000mJ/cm²，该配方的紫外光固化涂层的测试结果下：

1、涂层不易留下指纹，表面接触角(水和油)分别达到108和68度；

2、抗指纹效果持久，将指纹按在涂层上，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数能达到80次以上仍具有抗指纹效果；

3、耐油性笔(防涂鸦)，将油性笔在涂层上划横线，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数能达到10次以上仍具有耐油性笔性能；

4、透光率优异，达到92.6％；

5、耐磨性好，RCA耐磨测试达到800次以上；

6、1000g力作用下，铅笔硬度能够达到7H。

对比例1

本对比例用于与实施例1进行对比，用于研究本发明的紫外光固化高硬度抗指纹涂料体系中官能度≥3的氟改性丙烯酸酯低聚物对涂料综合性能的影响。本对比例涉及的紫外光固化涂料，包括如下表6所示重量份数的各组分：

表6

实施效果：

1、涂层不易留下指纹，表面接触角(水和油)分别达到105和67度；

4、透光率达到92.0％；

5、RCA耐磨测试达到600次；

6、1000g力作用下，铅笔硬度能够达到4H。

通过本对比例与实施例1的比较可知，本发明的涂料体系中采用官能度≥3的氟改性丙烯酸酯低聚物参加交联反应，使疏水疏油效果长期保留，提供涂料良好的疏水疏油性能，使得抗指纹效果得到较大的改善，同时高官能度的氟低聚物交联固化后，一定程度上提高涂层硬度。此外，在本发明的涂料体系中，官能度≥3的氟改性丙烯酸酯低聚物聚合反应时收缩率较低，还可减少涂层因硬度过高时内应力集中导致涂层容易开裂的问题。

对比例2

本对比例用于与实施例3进行对比，用于研究本发明的紫外光固化高硬度抗指纹涂料体系中6或8官能度的硅改性丙烯酸酯低聚物对涂料综合性能的影响。本对比例涉及的紫外光固化涂料，包括如下表7所示重量份数的各组分：

表7

实施效果：

将上述制得的涂料与有机溶剂按照质量比1：1.4混合，在亚克力板上进行淋涂，45摄氏度温度下烘烤3～5分钟，然后进行UV固化，固化能量为1000mJ/cm²，该配方的紫外光固化涂层的测试结果下：

1、涂层不易留下指纹，表面接触角(水和油)分别达到103和65度；

4、透光率达到92.5％；

5、RCA耐磨测试达到500次；

6、1000g力作用下，铅笔硬度能够达到4H。

通过本对比例和实施例3的比较可知，本发明的涂料体系中采用6或8官能度硅改性丙烯酸低聚物交联固化速度快、交联密度高，涂层表面致密，提高涂层硬度。另外，硅改性丙烯酸酯低聚物固化后，具有优异的表面滑爽性，一方面提升硬度，另一方面也降低涂层与外界摩擦力，使涂层更难被尖锐物体划伤。

对比例3

本对比例是采用高官能度单体来提高交联密度，使涂层更加致密来提升硬度。本对比例涉及的紫外光固化涂料，包括如下表8所示重量份数的各组分：

表8

实施效果：

将上述制得的涂料与有机溶剂按照质量比1：1.5混合，在亚克力板上进行淋涂，45摄氏度温度下烘烤3～5分钟，然后进行UV固化，固化能量为850～1000mJ/cm²，该配方的紫外光固化涂层的测试结果下：

1、由于高官能度单体固化收缩比较严重，涂料内应力较为集中，容易开裂，造成亚克力板距离上端15cm处及其以下涂层开始发生开裂现象，距离上端15cm以内的亚克力板在弯曲20度及其以上时也会发生涂层严重开裂现象；

2、1000g力作用下，距离上端15cm以内部分测试涂层硬度，铅笔硬度能够达到5H。

抗指纹效果持久，将指纹按在涂层上，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数能达到80次以上仍具有抗指纹效果；

3、耐油性笔(防涂鸦)，距离上端15cm以内部分测试，将油性笔在涂层上划横线，用无尘布擦拭掉，反复进行测试，擦拭次数能达到15次以上仍具有耐油性笔性能；

4、透光率，距离上端15cm以内部分测试，达到92.7％；

5、耐磨性，距离上端15cm以内部分测试，RCA耐磨测试达到700次以上。

综上所述，本发明的高硬度抗指纹涂料，采用高官能度树脂，提高交联密度进而提高涂层硬度，利用高官能度树脂的低收缩率，有效降低涂层容易开裂问题。另外提高交联密度，使涂层表面更致密，降低油污等脏污的粘着，促进抗指纹效果的提升，同时利用抗指纹涂料固化后的表面滑爽，促进硬度的提高，使高硬度和抗指纹两项性能相互协同、相互促进。采用本发明的高硬度抗指纹涂料，在常规的PMMA基材上能够达6H的高硬度，最高能达到8H，该发明的涂料涂布好的PMMA或者PMMA/PC复合板材用在大屏幕触摸屏中具有质量轻、不易被尖锐物体或金属饰品划伤、抗指纹、高耐磨等优点。同时，可进一步在本发明的紫外光固化抗指纹涂料中添加溶剂，得到不同粘度的涂料，可以满足不同涂布方式，例如淋涂、辊涂、喷涂等，且使用的溶剂体系中不含毒害性的甲苯等苯系溶剂，环保、无污染。

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

1.一种亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，其特征在于，由如下重量份数的各组分组成：

所述氟改性丙烯酸酯低聚物为官能度≥3的氟改性丙烯酸酯低聚物；

所述硅改性丙烯酸酯低聚物为6或8官能度的有机硅改性环氧丙烯酸酯、硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物中的一种或两种的混合；

所述高官能度丙烯酸酯低聚物为6～15官能度的丙烯酸酯；

所述光引发剂为一种或两种裂解型引发剂与一种夺氢型引发剂组成的复合引发剂体系。

2.如权利要求1所述的亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，其特征在于，所述氟改性丙烯酸酯低聚物为含氟聚氨酯丙烯酸酯低聚物、含氟聚酯丙烯酸酯低聚物、含氟环氧丙烯酸酯低聚物、含氟纯丙烯酸树脂中的一种或两种的混合。

3.如权利要求1所述的亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，其特征在于，所述高官能度丙烯酸酯低聚物为聚酯丙烯酸酯、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、芳香族聚氨酯丙烯酸酯、环氧丙烯酸酯中的一种或几种的混合。

4.如权利要求1所述的亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，其特征在于，所述助剂为阻聚剂、流平剂或附着力促进剂。

5.如权利要求4所述的亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，其特征在于，所述流平剂为氟、硅改性丙烯酸酯或纯丙烯酸酯流平剂。

6.如权利要求1所述的亚克力及其复合材料基材的紫外光固化高硬度抗指纹涂料，其特征在于，所述紫外光固化高硬度抗指纹涂料还包括溶剂；所述溶剂为质量比为1:1.5的丁酯和正丁醇的混合溶液。