CN108864783A

CN108864783A - 防水涂层

Info

Publication number: CN108864783A
Application number: CN201810575784.9A
Authority: CN
Inventors: 陈琦; 荀为伟; 芮顺; 廖元龙
Original assignee: PPG Industries Ohio Inc
Current assignee: PPG Coatings Tianjin Co Ltd; PPG Industries Ohio Inc
Priority date: 2018-06-06
Filing date: 2018-06-06
Publication date: 2018-11-23
Also published as: TW202000802A; WO2019233471A1

Abstract

本发明提供一种UV和湿气双固化防水涂料组合物，其包含丙烯酸酯单体、异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯添加剂和溶剂。本发明还提供用所述防水涂料组合物涂覆基材的方法以及经所述防水涂料组合物涂覆的基材。

Description

防水涂层

技术领域

本发明涉及一种双重固化防水涂料组合物，具体而言涉及一种UV及湿气固化防水涂料组合物。本发明还涉及用所述涂料组合物涂覆基材的方法以及用所述涂料组合物涂覆的基材。

背景技术

电子产品在没有任何防护的情况下落入水中，通常都会报废，给用户带来损失。为了避免这种损失，通常需要给电子产品增加IPX6以上防水功能，这通常需要通过电子防水涂层的技术来实现。

电子防水涂层技术通常分为两类。一类是气相沉积技术，例如HZO公司派瑞林和P2i公司采用含氟丙烯酸酯的PECVD技术。这类技术的缺点在于需要使用气相沉积技术，设备及工艺成本高，产量低。

另一类技术是溶液型防水涂层，通过浸涂、喷涂、刷涂等方式施工。这类涂层成本低，产量高，应用广泛。但是由于现在的电子设备小型化的趋势，电子元件结构日趋精密，在需要选择性保护某些区域时，必须对其他区域或元件进行遮蔽，这种遮蔽和去遮蔽的过程通常会极大的影响生产效率。

为了提高生产效率，在尝试不使用遮蔽的涂敷工艺时，通常会选择精密的选择性点胶。在使用这种工艺时，涂层的黏度会对精密点胶的施工速度产生很大的影响。黏度过大，会影响出胶速度，进而限制点胶设备运行的速度；黏度过低，又会导致涂层在施工到元件上之后继续流动，影响到其他的元件。

本发明的目的是开发一种黏度合适的双固化防水涂层，适合在使用精密点胶设备进行快速选择性涂覆。

本发明的另一个目的是在双固化防水涂层配方中，加入含氟的添加剂，提高涂层的疏水性能。

发明内容

本发明提供一种涂料组合物，其包含基于所述涂料组合物的重量计约20-60wt％的丙烯酸酯单体、20-60wt％的异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯、0.5-5wt％含氟丙烯酸酯添加剂和10-30wt％的溶剂。

本发明还提供一种涂覆基材的方法，包括将所述涂料组合物通过点胶工艺施用于基材。

本发明还提供经涂覆的基材，其包括基材；和涂覆在所述基材的至少一部分上的涂层，该涂层由包含基于涂料组合物的重量计20-60wt％的丙烯酸酯单体、20-60wt％的异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯、0.5-5wt％含氟丙烯酸酯添加剂和10-30wt％的溶剂的涂料组合物形成。

附图说明

图1.点胶区域示意图(阴影部分)

具体实施方式

为了下面的详细描述的目的，应当理解，本发明可采用各种替代的变化和步骤顺序，除非明确规定相反。此外，除了在任何操作实例中，或者以其他方式指出的情况下，表示例如说明书和权利要求中使用的成分的量的所有数字应被理解为在所有情况下被术语“约”修饰。因此，除非相反指出，否则在以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是根据本发明所要获得的期望性能而变化的近似值。至少并不是试图将等同原则的适用限制在权利要求的范围内，每个数值参数至少应该根据报告的有效数字的个数并通过应用普通舍入技术来解释。

尽管阐述本发明的广泛范围的数值范围和参数是近似值，但是具体实例中列出的数值尽可能精确地报告。然而，任何数值固有地包含由其各自测试测量中发现的标准偏差必然产生的某些误差。

此外，应当理解，本文所述的任何数值范围旨在包括归入其中的所有子范围。例如，“1至10”的范围旨在包括介于(并包括)所述最小值1和所述最大值10之间的所有子范围，即具有等于或大于1的最小值和等于或小于10的最大值。

在本申请中，除非另有明确说明，单数的使用包括复数且复数包含单数。此外，在本申请中，除非另有明确说明，否则使用“或”表示“和/或”，即使在某些情况下可明确地使用“和/或”。此外，在本申请中，除非另有明确说明，否则使用“一(a)”或“一(an)”表示“至少一”。例如，“一种”聚合物，“一种”涂料组合物等指这些物品中的任何的一种或多种。

本发明涉及一种UV及湿气双重固化的电子防水涂料组合物。所述组合物包含丙烯酸酯单体、异氰酸(甲基)丙烯酸酯、含氟丙烯酸酯和溶剂。

用于本发明涂料组合物的丙烯酸酯单体可包括适用于本发明的任何丙烯酸酯单体。优选地，所述丙烯酸酯单体为单官能的(甲基)丙烯酸酯，其酯链上的碳原子数在1到20之间，优选碳原子数为4-10。可用于本发明涂料组合物中的丙烯酸酯单体的实例包括(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-2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸四氢糠醇酯，及其任意混合物。

通常，所述丙烯酸酯单体以基于所述涂料组合物的重量计约20-60wt％的量存在于该涂料组合物中。当该树脂的量低于20wt％时，由该涂料组合物形成的涂层柔韧性变差。当该量高于60wt％时，由该涂料组合物形成的涂层强度不够，从而影响防护性能。

用于本发明涂料组合物的异氰酸(甲基)丙烯酸酯可包括适用于本发明的任何异氰酸(甲基)丙烯酸酯。优选地，所述异氰酸(甲基)丙烯酸酯是由二异氰酸酯和羟基(甲基)丙烯酸酯单体以摩尔比1:1制备的单异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯。可用于本发明涂料组合物中的单异氰酸(甲基)丙烯酸酯可商购或者通过本领域已知的技术来制备获得。

例如，可通过使用二异氰酸酯和羟基(甲基)丙烯酸酯单体来制备可用于本发明涂料组合物中的单异氰酸(甲基)丙烯酸酯。可以使用的二异氰酸酯包括且不限于：甲苯二异氰酸酯(TDI)、乙基二异氰酸酯、丙基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(DMI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、氢化DMI、氢化XDI、低聚HDI(例如二聚体,三聚体等)、低聚IPDI(例如二聚体、三聚体等)、萘二异氰酸酯及其他低聚氰酸酯。可以使用的羟基(甲基)丙烯酸酯包括但不限于2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、3-羟基丙基丙烯酸酯、3-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯。

可用于本发明的涂料组合物的单异氰酸(甲基)丙烯酸酯的实例例如可包括而不限于：karenz公司的异氰酸酯丙烯酸乙酯和异氰酸酯甲基丙烯酸乙酯。

通常，所述异氰酸(甲基)丙烯酸酯以基于所述涂料组合物的重量计约20-60wt％的量存在于该涂料组合物中。当该树脂的量低于20wt％时，由该涂料组合物形成的涂层防水性能下降。当含量高于60wt％时，由该涂料组合物形成的涂层柔韧性变差。

所述涂料组合物还可包含光引发剂。对所使用的光引发剂并没有特别限定，只要其能够经光照射后发生裂解而产生自由基，从而引发光聚合反应。可用的光引发剂包括但不限于苯偶姻衍生物、苯偶酰缩酮衍生物、二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氢化物、酯化肟酮化合物、芳基过氧酯化合物、卤代甲基芳酮、有机含硫化合物、苯甲酰甲酸酯等。根据需要，可以选择两种或超过两种的光引发剂。基于所述涂料组合物的重量计，所述引发剂可以占1-10wt％，优选3-6wt％。

很多商业可得的光引发剂可用于本发明中。例如，可用于本发明的光引发剂的实例包括但不限于：来自BASF公司生产的商品名为IRGACURE 184、127、2959、500、TPO、2100、819、907、369、1300、651和DAROCUR 1173、MBF、4265、BP的光引发剂；久日化学生产的商品名为JRCure BP的光引发剂，以及它们的任意组合。

所述涂料组合物还可包含湿气固化催化剂。可用于本发明的湿气固化催化剂的实例包括但不限于：二月桂酸二丁基锡、二月桂酸二辛基锡、单丁基氧化锡、氯代单丁基锡酸、二丁基醋酸锡、马来酸二丁基锡、辛酸亚锡、有机铋以及它们的任意组合。所述湿气固化催化剂能够加速主体树脂中异氰酸酯基与羟基和水的反应。基于所述涂料组合物的重量计，所述湿气固化催化剂可以占0.1-1wt％，优选0.2-0.5wt％。

所述涂料组合物还包含丙烯酸酯类含氟添加剂以提高涂层的疏水性。该含氟添加剂具有疏水效果，能溶解于酯类、醚类、酮类等溶剂。可用于本发明的含氟丙烯酸酯添加剂可包括含氟烷基醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸全氟聚醚醇酯及其组合。优选地，可用于本发明的含氟烷基醇(甲基)丙烯酸酯可包括全氟丁基乙基(甲基)丙烯酸酯、全氟己基乙基(甲基)丙烯酸酯、全氟辛基乙基(甲基)丙烯酸酯中的任意一种或两种或更多种的组合。优选地，可用于本发明的(甲基)丙烯酸全氟聚醚醇酯可包括K型、Y型、M型、D型、Z型全氟聚醚醇丙烯酸酯。

可商购的用于本发明的含氟丙烯酸酯添加剂的实例可包括但不限于大金公司的DCP-HP；信越公司的KY-1203；DIC公司的KS75、KS95；Solvay公司的Fluorolink AD1700、MD700，以及它们的任意组合。

所述含氟丙烯酸酯类添加剂以基于所述涂料组合物的重量计约0.1-5wt％，优选约0.5-2wt％的量存在于该涂料组合物中。

所述涂料组合物还包含酯类、酮类等不含羟基的稀释剂。含氟添加通常与本发明中的UV树脂体系不相容。为了改进该UV体系的疏水性能，在引入含氟添加剂的同时需要引入稀释剂。所述稀释剂旨在改善含氟添加剂的相容性、调节涂料的黏度和施工性能。在本发明中，所述稀释剂例如可将所得涂料组合物的黏度调节至15-100Cps，优选30-80Cps(用Brookfield公司制DV-C转子黏度计测定)。在该粘度范围内，所述涂料组合物能够利用精密的选择性点胶工艺在不采用遮蔽的情况来涂覆，从而提高生产效率。所述稀释剂以基于所述涂料组合物的重量计10-30wt％，优选15-25wt％的量存在于所述涂料组合物中。所述稀释剂包括但不限于乙酸甲酯、乙酯、丁酯、甲基乙基酮，以及以上任意两种或更多种的混合物。

本发明的涂料组合物可应用于各种电子设备和元件的基材，所述基材例如可以是金属或非金属的。金属基材包括但不限于锡、钢(包括电镀锌钢、冷轧钢、热浸镀锌钢等)、铝、铝合金、锌-铝合金、涂有锌-铝合金的钢和镀铝钢。非金属基材包括聚合物、塑料、聚酯、聚烯烃、聚酰胺、纤维素、聚苯乙烯、聚丙烯酸、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚乙烯、尼龙、EVOH、聚乳酸、其他“绿色”聚合物基材、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯、聚碳酸酯丙烯丁二烯苯乙烯(PC/ABS)、聚酰胺等。

基材还可包括金属化塑料基材。如本文所用，“金属化塑料基材”是指由塑料和金属两者形成的基材。例如，金属化塑料基材可包括塑料材料，其包含并入到塑料材料中和/或涂覆在塑料材料的至少一部分上的金属材料。

当至少部分涂覆在消费性电子产品之上时，所述涂料组合物是特别有用的。例如，本发明的涂料组合物可应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑的主板及其他电子元器件，为其提供防水保护。基于上述，本发明还包括具有至少部分地涂覆有本文所述涂料组合物的表面的电子产品或电子部件。应当理解，消费性电子产品可由任何的前述材料形成，诸如金属化塑料。

本发明的涂料组合物可通过喷涂、浸涂、辊涂、刷涂、点胶等不同方法涂覆，优选的是精密点胶。涂料组合物在固化后形成涂层。本发明的涂层可涂覆成形成1微米至100微米，或5微米至75微米，或25微米至50微米的干膜厚度。

实施例

提供下述实施例进一步阐述本发明，但不应认为其将本发明限制在实施例所述的细节。除另外说明之外，下述实施例以及通篇说明书中所有的份数和百分数均以重量计。

I.涂料组合物的制备

根据表1中列出的组分及其含量制备实施例1-6和比较实例1-4。

表1.涂料组合物实施例

表2.涂料组合物比较例

组分	比较实例1(wt％)	比较实例2(wt％)	比较实例3(wt％)	比较实例4(wt％)
					A	48	48.5	19	78
B	48	48.5	78	19
					C	0	0	0	0
D	1	0	0	0
					E	2	2	2	2
F	1	1	1	1
					G	0	0	0	0
总计	100	100	100	100

A.异氰酸酯丙烯酸乙酯，购自karenz公司

B.甲基丙烯酸正丁酯，购自Sigma-aldrich公司

C.全氟己基乙基(甲基)丙烯酸酯，购自Chemour公司

D.Fluorolink AD1700，购自Solvay公司

E.α-羟烷基苯酮光引发剂，购自Sigma-aldrich公司

F.二月桂酸二丁基锡，购自Sigma-aldrich公司

G.醋酸丁酯，购自Sigma-aldrich公司

II.涂层制备过程

在氮气氛围的保护下，向1L三口烧瓶中依次加入A-G的不同组分，并充分搅拌，即可制得涂料湿样样品。通过点胶工艺将所述涂料湿样样品涂布于玻璃上，经过UV固化1分钟(UV波长365nm，UV能量800-1200mJ/cm²)。然后于室温放置于空气中湿气固化2-3天，即得该防水涂层。

III.性能测试

对本发明的涂料组合物以及涂覆有本发明的涂层的基底以及对比涂料组合物及由其形成的涂层进行如下性能测试。结果示于下表3-4中。

1.相容性测试

涂料的相容性通过目测所制备的涂料组合物是否有分层或者明显的液滴进行评估。

优：完全澄清透明

好：均匀，乳白色浑浊，无分层或液滴

差：有分层或者明显液滴

-：未进行评价

2.黏度

涂料的黏度用DV-C转子黏度计测定(Brookfield公司制)，根据待测样品的黏度选择合适的转子，将涂料组合物倒入测试容器，直至转子锥形面全部插入液体为止。开动电机，使转筒对准中心，当数据稳定后即可读数。连续测定2次，取其平均值(误差不超过平均值的±5％)

3.涂层的柔韧性

将直径为0.3cm的芯棒置于涂有防水涂层的铁板上，将其在1秒内弯折180度，在10x显微镜下观察是否有裂纹出现。

4.疏水性

涂层的疏水性通过水的静态接触角评估，水的静态接触角使用接触角测定装置(Bioscience公司制)。用1微升水滴于涂层表面，测定水滴角的大小。所测量的角度越大，说明其疏水性能越好。

5.防水性能

防水性能通过涂层的水汽透过率来评估。将涂层制备成20微米厚的薄膜，在W3-031水汽透过率测试仪(Labthink公司制)上用减重法测试。测试条件为38℃，90％的相对湿度。水汽透过率越低，说明涂层的防水性能越好。

6.点胶速度

通过在如图1所示的设定区域内(阴影部分)完成点胶所用的时间来评估点胶速度。点胶设备由Nordson公司制造，阀的型号是SC-280和S400。

表3.实施例性能测试结果

表4.比较例性能测试结果

可见本发明实施例1-6的施工效率、产品相容性、防水疏水性能和产品的柔韧性均好于对比实例1-4。

尽管已解释和描述了本发明的特定方面，对本领域技术人员来说很明显的是可做出多种其它改变和修饰而不会背离本发明的精神和范围。因此所附权利要求意图涵盖落入本发明范围内的所有这些改变和修饰。

Claims

1.一种涂料组合物，其包含基于所述涂料组合物的重量计约20-60wt％的丙烯酸酯单体、20-60wt％的异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯、0.5-5wt％含氟丙烯酸酯添加剂和10-30wt％的溶剂。

2.如权利要求1所述的涂料组合物，其具有适合用于点胶工艺的15-100cps范围内的粘度。

3.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其中所述丙烯酸酯单体包括酯链上的碳原子数为4-10的单官能(甲基)丙烯酸酯。

4.如权利要求3所述的涂料组合物，其中所述丙烯酸酯单体包括(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-2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸四氢糠醇酯，及其任意混合物。

5.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其中所述异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯是由二异氰酸酯和羟基(甲基)丙烯酸酯单体以摩尔比1:1制备的单异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯。

6.如权利要求5所述的涂料组合物，其中所述二异氰酸酯包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、乙基二异氰酸酯、丙基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯(DMI)、1,5-萘二异氰酸酯(NDI)、苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、氢化DMI、氢化XDI、低聚HDI、低聚IPDI、萘二异氰酸酯及其任意组合。

7.如权利要求5所述的涂料组合物，其中所述羟基(甲基)丙烯酸酯单体包括2-羟基乙基丙烯酸酯、2-羟基乙基(甲基)丙烯酸酯、3-羟基丙基丙烯酸酯、3-羟基丙基(甲基)丙烯酸酯。

8.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其中所述含氟丙烯酸酯添加剂包括含氟烷基醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸全氟聚醚醇酯及其组合。

9.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其还包含湿气固化催化剂和光引发剂。

10.一种涂覆基材的方法，包括将权利要求1-9任一项所述的涂料组合物通过点胶工艺施用于基材。

11.一种经涂覆的基材，包括：

(a)基材；

(b)涂覆在所述基材的至少一部分上的涂层，该涂层由包含基于涂料组合物的重量计20-60wt％的丙烯酸酯单体、20-60wt％的异氰酸酯(甲基)丙烯酸酯、0.5-5wt％含氟丙烯酸酯添加剂和10-30wt％的溶剂的涂料组合物形成。

12.如权利要求11所述的经涂覆的基材，其中所述基材包括塑料基材、金属基材和玻璃。