CN104231914A - 一种光学塑料保护涂层及制备方法 - Google Patents

一种光学塑料保护涂层及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光学塑料保护涂层及其制备方法。所述的光学塑料保护涂层，按重量份数计算，即将2份正硅酸乙酯、5～6.5份苯基三甲氧基硅烷、1.5～2份偶联剂、3～4份蒸馏水、0.02～0.03份固化剂和0.02～0.04份催化剂依次加入到容器中，搅拌后室温放置24h，将得到的无色透明的液体涂覆在光学塑料板上并于80℃烘干，在光学塑料板上形成的一层涂层即为光学塑料保护涂层。该光学塑料保护涂层具有高透光率、高硬度等特点，可广泛用于光学塑料防护领域，也可用于涂料、油墨等领域。

Description

一种光学塑料保护涂层及制备方法
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种光学塑料保护涂层及其制备方法。
背景技术
与光学玻璃相比，光学塑料具有比重轻、抗冲击力强、成本低、透光性好、安全可靠等诸多优点而得到广泛使用，用于制作眼镜片、飞机和汽车上的风档、照相机上的各种透镜。但是光学塑料同样也存在易擦伤、耐热性差等问题。为克服上述缺点，张崇照以四烷氧基硅烷、三烷氧基硅烷、二烷氧基硅烷的混合物经催化反应制备了耐磨光学塑料保护光学塑料保护涂层，耐磨光学塑料保护涂层具有一定的硬度和耐磨性，但其采用的硅氧烷均为甲基硅氧烷结构，导致其硬度偏低，加入二烷氧基硅烷也导致其硬度偏低[专利CN200410035837.6]。王占雷采用多种烷氧基硅烷在加热的情况下制备了单组份聚碳酸脂表面耐磨增硬透明光学塑料保护涂层，但透光、耐磨性能不佳，且对其他光学塑料的适应性较差[专利CN200810163975.0]。
基于以上背景，迫切需要发展一种同时具有高透光性、高硬度、制备简单、易于规模化生产的光学塑料保护涂层及其制备方法。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决上述的光学塑料涂层硬度低、耐磨性差等技术问题而提供一种光学塑料保护涂层，该光学塑料保护涂层同时具有高透光性、高硬度的特点。
本发明的目的之二是提供上述的一种光学塑料保护涂层的制备方法。
本发明的技术方案
一种光学塑料保护涂层，按重量份数计算，其组成及含量如下：
正硅酸乙酯             2份
苯基三甲氧基硅烷       5～6.5份
偶联剂                 1.5～2份
蒸馏水                 3～4份
固化剂                 0.02～0.03份
催化剂                 0.02～0.04份；
所述的偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷组成的混合物；
所述的固化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液、质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液或质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液与质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液组成的混合酸水溶液；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物。
上述的一种光学塑料保护涂层的制备方法，步骤如下：
将正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、偶联剂、蒸馏水、固化剂和催化剂依次加入到容器中，搅拌后室温放置24h，得到无色透明的液体；
将上述所得的无色透明的液体均匀涂覆在光学塑料板上，控制温度为80℃烘干，在光学塑料板上形成的一层涂层，即为光学塑料保护涂层；
所述的光学塑料板为聚碳酸酯透明塑料板或聚甲基丙烯酸甲酯透明塑料板。
上述所得的光学塑料保护涂层其透光率可达90～97%，涂膜的铅笔硬度可达7H～9H。可广泛用于光学塑料防护领域，也可用于涂料、油墨等领域。
本发明的有益成果 
本发明的一种光学塑料保护涂层，由于苯基三甲氧基硅烷独特所带的三个甲氧基团的存在，可使得高透、高硬的光学塑料保护涂层具有三维网状结构。进一步，由于正硅酸乙酯的加入，可大大改善了光学塑料保护涂层的化学结构，进一步，苯基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯共同作用下，光学塑料保护涂层的网络结构在长期贮存的情况下更稳定，这种强交联结构赋予光学塑料保护涂层极高的耐划伤性，依据GB/T 6739-2006 《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》标准，采用QHQ涂膜铅笔划痕硬仪（天津材料试验机厂）对所得的光学塑料保护涂层的涂膜的铅笔硬度进行测试，其涂膜的铅笔硬度可达7~9H。
进一步，本发明的一种光学塑料保护涂层，由于苯基三甲氧基硅烷的加入，最终所得的光学塑料保护涂层中引入了苯基，由于苯基的引入，因此该光学塑料保护涂层具有较好的耐高温性能和高硬耐磨等性能。
进一步，本发明的一种光学塑料保护涂层，通过控制苯基三甲氧基硅烷等原料的组分的含量来实现对最终所得的光学塑料保护涂层中苯基含量的控制，由于苯基含量能很好的控制在5%-10%之间，因此最终所得的光学塑料保护涂层在不影响折光率的情况下、同时满足高硬度、高透光率。
进一步，本发明的一种光学塑料保护涂层的制备方法，其制备方法简便、易于实施，适于工业化生产的特点。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述，但并不限制本发明。
本发明各实施例所用的原料中除特殊表明的厂家及型号外，其他原料均为市售，规格均为分析纯；
所用的正硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷为上海华硅化工新材料有限公司。
本发明所用的各种设备的型号及生产厂家的信息如下：
涂膜铅笔划痕硬仪QHQ，天津材料试验机厂生产；
UV-2102PC紫外分光光度计，尤尼柯（上海）仪器有限公司。 
实施例1
一种光学塑料保护涂层，按重量份数计算，其组成及含量如下：
正硅酸乙酯             2份
苯基三甲氧基硅烷       5份
偶联剂                 1.5份
蒸馏水                 4份
固化剂                 0.02份
催化剂                 0.02份；
所述的偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；
所述的固化剂为质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
上述的一种光学塑料保护涂层的制备方法，步骤如下：
将2份正硅酸乙酯、5份苯基三甲氧基硅烷、1.5份偶联剂、4份蒸馏水、0.02份固化剂和0.02份催化剂依次加入到容器中，搅拌后室温放置24h，得到无色透明的液体；
将上述所得的无色透明的液体均匀涂覆在光学塑料板上，控制温度为80℃烘干，在光学塑料板上形成的一层涂层，即为光学塑料保护涂层；
所述的光学塑料板为聚甲基丙烯酸甲酯透明塑料板。
按照GB/T 2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》的方法进行检测，利用UV-2102PC紫外分光光度计对上述所得的光学塑料保护涂层的透光率进行了测定，其透光率为97%；
依据GB/T 6739-2006 《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》标准，采用QHQ涂膜铅笔划痕硬仪（天津材料试验机厂）对上述所得的光学塑料保护涂层的涂膜的铅笔硬度进行测试，结果表明，所得的光学塑料保护涂层的涂膜的铅笔硬度为7H。
上述的结果表明，实施例1所得的光学塑料保护涂层具有高透、高硬等特性。
实施例2
一种光学塑料保护涂层，按重量份数计算，其组成及含量如下：
正硅酸乙酯             2份
苯基三甲氧基硅烷       6.5份
偶联剂                 2份
蒸馏水                 3份
固化剂                 0.03份
催化剂                 0.04份；
所述的偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
所述的固化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液；
所述的催化剂为辛酸亚锡。
上述的一种光学塑料保护涂层的制备方法，步骤如下：
将2份正硅酸乙酯、6.5份苯基三甲氧基硅烷、2份偶联剂、3份蒸馏水、0.03份固化剂和0.04份催化剂依次加入到容器中，搅拌后室温放置24h，得到无色透明的液体；
将上述所得的无色透明的液体均匀涂覆在光学塑料板上，控制温度为80℃烘干，在光学塑料板上形成的一层涂层，即为光学塑料保护涂层；
所述的光学塑料板为聚碳酸酯透明塑料板。
按照GB/T 2410-2008《透明塑料透光率和雾度的测定》的方法进行检测，利用UV-2102PC紫外分光光度计对上述所得的光学塑料保护涂层的透光率进行了测定，其透光率为90%；
依据GB/T 6739-2006 《色漆和清漆 铅笔法测定漆膜硬度》标准，采用QHQ涂膜铅笔划痕硬仪（天津材料试验机厂）对上述所得的光学塑料保护涂层的涂膜的铅笔硬度进行测试，结果表明，所得的光学塑料保护涂层的涂膜的铅笔硬度为9H。
上述结果表明，实施例2所得的光学塑料保护涂层具有高透、高硬等特性。
综上所述，本发明的一种光学塑料保护涂层，涂膜的铅笔硬度为7~9H，透光率为90～97%，因此具有良好的耐磨性和透光性，即解决了目前光学塑料涂层硬度低、耐磨性差等技术问题。且制备方法简便、易于实施。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种光学塑料保护涂层，其特征在于所述的光学塑料的保护涂层的原料按重量份数计算，其组成及含量如下：
正硅酸乙酯             2份
苯基三甲氧基硅烷       5～6.5份
偶联剂                 1.5～2份
蒸馏水                 3～4份
固化剂                 0.02～0.03份
催化剂                 0.02～0.04份；
所述的偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷或γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷组成的混合物；
所述的固化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液、质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液或质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液与质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液组成的混合酸水溶液；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡或二月桂酸二丁基锡与辛酸亚锡组成的混合物。
2.如权利要求1所述的一种光学塑料保护涂层，其特征在于按重量份数计算，其组成及含量如下：
正硅酸乙酯             2份
苯基三甲氧基硅烷       5份
偶联剂                 1.5份
蒸馏水                 4份
固化剂                 0.02份
催化剂                 0.02份；
所述的偶联剂为γ―(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷；
所述的固化剂为质量百分比浓度为38%的盐酸水溶液；
所述的催化剂为二月桂酸二丁基锡。
3.如权利要求1所述的一种光学塑料保护涂层，其特征在于按重量份数计算，其组成及含量如下：
正硅酸乙酯             2份
苯基三甲氧基硅烷       6.5份
偶联剂                 2份
蒸馏水                 3份
固化剂                 0.03份
催化剂                 0.04份；
所述的偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；
所述的固化剂为质量百分比浓度为98%的硫酸水溶液；
所述的催化剂为辛酸亚锡。
4.如权利要求1、2或3所述的一种光学塑料保护涂层的制备方法，其特征在于步骤如下：
将硅酸乙酯、苯基三甲氧基硅烷、偶联剂、蒸馏水、固化剂和催化剂依次加入到容器中，搅拌后室温放置24h，得到无色透明的液体；
将上述所得的无色透明的液体均匀涂覆在光学塑料板上，控制温度为80℃烘干，在光学塑料板上形成的一层涂层，即为光学塑料保护涂层。
5.如权利要求4所述的一种光学塑料保护涂层的制备方法，其特征在于所述的光学塑料板为聚碳酸酯透明塑料板或聚甲基丙烯酸甲酯透明塑料板。
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