CN106497299A - 一种抗菌防指纹uv光固化自洁组合物及其制备方法和应用 - Google Patents

一种抗菌防指纹uv光固化自洁组合物及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及表面处理与新材料技术领域，具体涉及一种抗菌防指纹UV光固化自洁组合物及其制备方法和应用。所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物是将Rg（万能粘结单元）、Rf（不饱和全氟烷基链单元）、Rk（丙烯酸抗菌链单元）、Rh（丙烯酸链单元）、UV光敏剂、微纳米粒子按重量比1‑50：1‑50：1‑50：10‑100：0.2‑5：1‑50混合、研磨均匀而制得。所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层是将所述组合物涂覆于经除油去污处理过的基材表面、经UV光照固化而制得。本发明抗菌防指纹UV光固化自洁涂层，不仅具有良好的抗菌和防指纹功能，而且具有自洁功能，此外，还具有优良的热稳定性、耐久性和化学稳定性。

Description

一种抗菌防指纹UV光固化自洁组合物及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及表面处理与新材料技术领域，具体涉及一种抗菌防指纹UV光固化自洁组合物及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，消费者对产品功能性和外观要求越来越高，除要求产品性能良好，功能化多样外，对产品外观颜色、手感等也提出了特殊要求，特别是对诸如笔记本电脑、手机、冰箱外壳面板等接触频次高、广泛应用的产品外壳，在抗菌防指纹方面越来越重视，这不仅关乎消费者对生活品质的更高追求，还与消费者健康息息相关。塑料外壳，塑料膜等制品表面容易吸附灰尘、油脂等，从而滋生细菌，因此，抗菌防指纹表面处理技术尤为重要。
抗菌防指纹功能形成，首先需要赋予涂层低表面能，减少水、污渍、灰尘、油脂附着力，低表面能涂层中，含氟化合物和含氟聚合物是首选低表面能组分，而在材料表面形成一含氟镀层，是制备低表面能表面最经济有效的方法，该方法既无需改变产品生产原有工艺，又实现了表面的功能化和特殊化处理。目前，也有一些含氟物质涂层，这些涂层与材料基底间主要通过物理吸附作用沉积在材料表面，稳定性和耐久性不佳，很容易受到溶剂腐蚀而损毁功能表面。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中的不足，而提供一种抗菌防指纹UV光固化自洁组合物及其制备方法和应用。采用本发明抗菌防指纹UV光固化自洁组合物制成的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层，不仅具有良好的抗菌和防指纹功能，而且具有自洁功能，此外，还具有优良的稳定性和耐久性的优点。本发明抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法简便，且可方便地通过改变含氟链段和抗菌链段的结构和数目，对制得的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的结构和功能进行调节。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物具有如下通式：
其中，x为10-800的整数，y为10-800的整数，z为10-800的整数；m为10-800的整数；
Rg为万能粘结单元，Rf为不饱和全氟烷基链单元，Rk为丙烯酸抗菌链单元，Rh为丙烯酸链单元，A、B、C和D均为氢或甲基。
优选的，所述Rg含有活性基团和能发生自由基聚合的光敏不饱双键。
优选的，所述Rg为不饱和脂肪族异氰酸酯、丙烯酸甘油酯和乙烯基硅氧烷中的至少一种。
相应的，所述活性基团为不饱和脂肪族异氰酸酯中的异氰酸基团(-NCO)、丙烯酸甘油酯中的环氧基团和乙烯基硅氧烷中的硅氧基团中的至少一种。当将所述组合物涂覆在基材表面时，上述活性基团能与基材表面活性羟基、氨基、羧基等快速反应，从而实现所述组合物与基材间的化学键合。
优选的，所述Rf为全氟苯乙烯、全氟正丙基乙烯基醚、全氟己基乙烯、全氟丁基乙烯、全氟十二烷基乙基丙烯酸酯、全氟癸基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟庚基乙基丙烯酸酯、全氟十二烷基乙基甲基丙烯酸酯、全氟癸基乙基丙烯酸酯、全氟辛基乙基丙烯酸酯、全氟庚基乙基丙烯酸酯、全氟癸基乙基甲基丙烯酸酯、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、全氟庚基乙基甲基丙烯酸酯中的至少一种。
优选的，所述Rk为甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶(MDPB)、6-溴己酸-2-(2-甲基丙烯酰氧)乙基酯吡啶盐(MEBHPy)、11-溴十一酸-2(2-甲基丙烯酰氧)乙基吡啶盐(MEBU-Py)、丙烯酰氧乙基二甲基乙基溴化铵(PEDAB)、3-烯丙氧基异噻唑、3-烯丙基-5，5-二甲基乙内酰脲、N-烯丙基吡啶、溴化烯丙基三乙基铵中的至少一种。
其中，所述Rh为丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸、丙烯酸、甲基丙烯酸羟丙磺酸酯、甲基丙烯酸、聚乙二醇(200)二丙烯酸酯、新戊二醇聚甲基环氧乙烷二丙烯酸酯、丙烯酸异冰片酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、甘油三羟丙基醚三丙烯酸酯、乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、聚二季戊四醇六丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、聚乙二醇邻苯基苯醚丙烯酸酯、2，2-双[4-(异丁烯酰氧基乙氧基)苯基]丙烷、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、β-(丙烯酰氧)丙酸、2-恶庚酮的均聚物的2-[(2-甲基-1-氧代-2-丙烯基)氧]乙酯、羟基己酸内酯均聚物-2-[(2-丙烯酰基)氧]乙酯、三丙二醇二丙烯酸酯、十五乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三乙氧基三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、丙烯酸2-苯氧基乙基酯、五乙氧基季戊四醇三丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二甲基丙烯酸酯和聚乙二醇(400)二甲基丙烯酸酯中的至少一种。
本发明还提供一种如上所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法，该制备方法包括：
将所述Rg、Rf、Rk、Rh、UV光敏剂、微纳米粒子按重量比1-50：1-50：1-50：10-100：0.2-5：1-50混合，研磨均匀，即得所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物。
优选的，所述UV光敏剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(DOUBLECURE 173)、1-羟环己基苯酮(DOUBLECURE 184)、α-氧代苯乙酸甲酯(DOUBLECURE 200)、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、2，2-二甲氧基-苯基乙酮(DOUBLECURE BDK)、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(DOUBLECURE TPO)、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(DOUBLECURE TPO-L)、苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-次膦酸乙酯(DOUBLECURE 1256)、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(DOUBLECURE 107)、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化磷(DOUBLECURE 1819)、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化磷(DOUBLECURE 1819)、二(η5-2，4-环戊二烯-1-基)二[2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛(DOUBLECURE 784)、2-苄基-2-(二甲氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮(DOUBLECURE 369)。
优选的，所述微纳米粒子选自球形微纳米二氧化硅、球形微纳米二氧化钛、球形微纳米三氧化二铝中的至少一种。
优选的，所述微纳米粒子粒径为10-1000nm。
本发明还提供一种如上所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物在抗菌防指纹UV光固化自洁涂层中的应用。
另外，本发明还提供一种如上所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法，包括：
将上述所得抗菌防指纹UV光固化自洁组合物涂覆于经除油去污处理过的基材表面，UV光照固化，得到所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
优选的，所述基材表面含有活性羟基、氨基或羧基。
优选的，所述基材由玻璃、塑料、钢材表面、塑料纤维、陶瓷中的一种制成。
本发明还提供一种如上所述的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层，该抗菌防指纹UV光固化自洁涂层采用如上所述的制备方法制成。
本发明抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的形成原理为：微纳米粒子与功能组分(Rg、Rf、Rk、Rh)通过自组装和自分层作用在基材表面形成低表面能粗糙结构；其中，微纳米粒子与功能组分之间、微纳米粒子与基材之间及功能组分与基材之间通过UV光固化自由基聚合的方式或通过硅氢加成反应、分子间缩合反应等化学键联的方式而形成强相互作用，从而实现涂层与基材间的化学键合，从而形成持久高效的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
本发明抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的抗菌、防指纹和自洁的原理为：所述涂层通过UV光固化自由基反应和化学缩合键合方式，自组装在基底表面，形成持久稳定的含氟涂层，从而赋予产品抗菌防指纹超疏水(超疏水即自洁)功能。
本发明的有益效果：
本发明抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，具有万能粘结单元，该万能粘结单元能使得由该抗菌防指纹UV光固化自洁组合物制得的抗菌防指纹UV光固化自洁与基材实现良好粘结，从而使得抗菌防指纹UV光固化自洁涂层具有优良的稳定性和耐久性。
本发明抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法简便，且可方便地通过改变含氟链段和抗菌链段的结构和数目，对制得的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的结构和功能进行调节。
本发明抗菌防指纹UV光固化自洁涂层，不仅具有良好的抗菌和防指纹功能，而且具有自洁功能，此外，该抗菌防指纹UV光固化自洁涂层还具有优良的热稳定性、耐久性和化学稳定性，热稳定性为：置于-20-160℃的湿热环境中，表面无变化，且性能稳定；化学稳定性为：用各种有机溶剂包括四氢呋喃、乙醇、丙酮、氯仿等浸泡360小时，表面无变化且性能稳定。
具体实施方式
实施例1
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，具有如下通式：
其中，x为10-500的整数，y为10-500的整数，z为10-500的整数；
Rg为不饱和脂肪族异氰酸酯，
Rf为全氟苯乙烯，
Rk为甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶，
Rh为新戊二醇聚甲基环氧乙烷二丙烯酸酯，
A、B、C和D均为甲基。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法为：
将不饱和脂肪族异氰酸酯、全氟苯乙烯、甲基丙烯酰氧十二烷基溴吡啶、新戊二醇聚甲基环氧乙烷二丙烯酸酯、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、球形微纳米二氧化硅按重量比1：50：1：100：0.2：50混合，研磨均匀，即得所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物能应用于制备抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法为：
将本实施例所得抗菌防指纹UV光固化自洁组合物涂覆于经除油去污处理过的基材表面，UV光照固化，得到所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层，采用本实施例所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法制备而成。
实施例2
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，具有如下通式：
其中，x为10-500的整数，y为10-500的整数，z为10-500的整数；
Rg为丙烯酸甘油酯，
Rf为全氟十二烷基乙基丙烯酸酯，
Rk为丙烯酰氧乙基二甲基乙基溴化铵，
Rh为甘油三羟丙基醚三丙烯酸酯，
A、B、C和D均为甲基。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法为：
将丙烯酸甘油酯、全氟十二烷基乙基丙烯酸酯、丙烯酰氧乙基二甲基乙基溴化铵、甘油三羟丙基醚三丙烯酸酯、2，2-二甲氧基-苯基乙酮、球形微纳米二氧化钛按重量比50：1：50：10：5：1混合，研磨均匀，即得所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物能应用于制备抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法为：
将本实施例所得抗菌防指纹UV光固化自洁组合物涂覆于经除油去污处理过的基材表面，UV光照固化，得到所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层，采用本实施例所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法制备而成。
实施例3
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，具有如下通式：
其中，x为10-500的整数，y为10-500的整数，z为10-500的整数；
Rg为乙烯基硅氧烷，
Rf为全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯，
Rk为3-烯丙氧基异噻唑，
Rh为双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯，
A、B、C和D均为甲基。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法为：
将乙烯基硅氧烷、全氟辛基乙基甲基丙烯酸酯、3-烯丙氧基异噻唑、双-三羟甲基丙烷四丙烯酸酯、α-氧代苯乙酸甲酯、球形微纳米三氧化二铝按重量比25：30：20：70：2：10混合，研磨均匀，即得所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁组合物能应用于制备抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法为：
将本实施例所得抗菌防指纹UV光固化自洁组合物涂覆于经除油去污处理过的基材表面，UV光照固化，得到所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
本发明实施例的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层，采用本实施例所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法制备而成。
测试例1
对实施例1至实施例3的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层进行以下三方面的测试：
(1)抗指纹测试：采用色差测试法，即：在涂层材料表面，用色差计测试明度因素L，色度因素a，色度因素b值后，再涂布凡士林，随后用纱布擦拭，再用色差计测定其明度因素L’，色度因素a’，色度因素b’值，根据ΔE＝[(ΔL)2+(Δa)2+(Δb)2]计算ΔE，其中ΔL＝L-L’，Δa＝a-a’，Δb＝b-b’。
(2)抗菌测试：按GB/T21510-2008测试。
(3)附着力测试：采用百格到L500001，按ASTM D3359进行测试，附着力为一级以上，视为通过。
所有测试结果如下表：
样品编号 抗指纹性(ΔE) 抗菌性(％) 附着力(级数)
实施例1 0.13 99.8 0
实施例2 0.16 99.4 0
实施例3 0.11 99.5 0
从上表可以看出，本发明实施例1至实施例3的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的抗指纹性指数范围为0.11-0.16，抗菌性指数范围为99.4-99.8，这说明：本发明实施例1至实施例3的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层具有优良的抗菌和抗指纹性能。
以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，其特征在于，所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物具有如下通式：
其中，x为10-800的整数，y为10-800的整数，z为10-800的整数；m为10-800的整数；
Rg为万能粘结单元，Rf为不饱和全氟烷基链单元，Rk为丙烯酸抗菌链单元，Rh为丙烯酸链单元，A、B、C和D均为氢或甲基。
2.如权利要求1所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，其特征在于，所述Rg含有活性基团和能发生自由基聚合的光敏不饱双键。
3.如权利要求2所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物，其特征在于，所述活性基团为不饱和脂肪族异氰酸酯中的异氰酸基团(-NCO)、丙烯酸甘油酯中的环氧基团和乙烯基硅氧烷中的硅氧基团中的至少一种。
4.一种如权利要求1所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法，其特征在于，包括：
将所述Rg、Rf、Rk、Rh、UV光敏剂、微纳米粒子按重量比1-50：1-50：1-50：10-100：0.2-5：1-50混合，研磨均匀，即得所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物。
5.如权利要求4所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法，其特征在于，所述UV光敏剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟环己基苯酮、α-氧代苯乙酸甲酯、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、2，2-二甲氧基-苯基乙酮、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦、苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-次膦酸乙酯、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化磷、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰)氧化磷、二(η5-2，4-环戊二烯-1-基)二[2，6-二氟-3-(1H-吡咯-1-基)苯基]钛、2-苄基-2-(二甲氨基)-1-(4-吗啉代苯基)-1-丁酮中的至少一种。
6.如权利要求4所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物的制备方法，其特征在于，所述微纳米粒子选自球形微纳米二氧化硅、球形微纳米二氧化钛、球形微纳米三氧化二铝中的至少一种。
7.一种如权利要求1-3任一项所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物在抗菌防指纹UV光固化自洁涂层中的应用。
8.一种抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法，其特征在于，包括：
将如权利要求1-3中任一项所述抗菌防指纹UV光固化自洁组合物涂覆于经除油去污处理过的基材表面，UV光照固化，得到所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
9.如权利要求8所述抗菌防指纹UV光固化自洁涂层的制备方法，其特征在于，所述基材表面含有活性羟基、氨基或羧基。
10.一种采用如权利要求8或9所述制备方法制得的抗菌防指纹UV光固化自洁涂层。
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