CN109021756A - 一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于树脂镜片的超疏油抗污涂料及树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，所述超疏油抗污涂料由以下重量百分数的各组分组成：改性聚丙烯酸树脂1%～25%，改性二氧化硅2%～8%，氨基酸衍生物0.1%～6%，甲苯65%～85%。本发明通过以特定的处理方式对聚碳酸酯树脂镜片进行清洗后将上述涂料喷涂在树脂镜片表面后，形成基本保持原有镜片透光率的涂层，同时提高镜片表面的耐磨损性能，并且镜片表面呈现出憎油和抗菌的特点，增强抗污特性，有效抑制微生物的吸附和生长，有效的增强树脂镜片的使用效果及提高了使用寿命，具有较大的应用前景。

Description

一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及材料表面改性技术领域，更具体地，涉及一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法。
背景技术
聚碳酸酯镜片秉承了原材料的优良特性，具有重量轻、抗冲击强度高、硬度高、折射指数高、机械性能良好、热塑性好、电绝缘性能良好、不污染环境、对人体无害等优点。但是缺点也很明显，聚碳酸酯树脂镜片的耐磨性差，在使用过程中，镜片表面极容易因与硬物碰撞而产生刮痕；另外，由于使用环境的影响，再加上聚碳酸酯本身材料的特性，使得镜片表面极易沾染微生物、指纹、汗液、化妆品或固体颗粒等，从而影响其透光率。此外，聚碳酸酯作为一种优异的材料，由其制成的镜片同样需要定期维护，比如清除镜片表面附着的异物等。如果处理不当，不仅影响透光率，还会在镜片表面产生刮痕，影响视觉。
总体来讲，当前用于开发高档树脂镜片的聚碳酸酯主要存在以下三个需要改进的方向：
首先，聚碳酸酯镜片抗污性能不佳，镜片使用过程中，可能沾染汗液、指纹、皮肤表面固体颗粒等杂质，从而使镜片透光性变差。所以减少这类亲油性物质在镜片表面的吸附将是聚碳酸酯镜片商品急需解决的问题。
其次，镜片抗菌性不佳，受镜片使用条件的影响，镜片表面难免沾染或滋生各类细菌、真菌等微生物，这些微生物附着于镜片表面，不仅影响商品效能，严重则影响人体眼睛的安全卫生。
最后，聚碳酸酯材料虽然具有较高的硬度，但由于镜片使用过程中，可能会与各类硬物碰撞摩擦等，从而产生磨痕。因此，聚碳酸酯镜片需要开发一种耐磨损性能较好的涂层。
专利CN202968391U公开一种防污抗指纹触摸保护玻璃，包括防污抗指纹薄膜以及表面经过处理的玻璃层。虽然该专利通过大气纳米喷镀的方式在玻璃层表面设置抗指纹薄膜。但其选用的基底多为普通石英玻璃，不适合用于以树脂为材料制成的镜片领域。
专利CN102759759A公开了一种关于分子薄膜及其制作方法，特别是指一种涂层于光学镜片的分子薄膜及其制作方法。虽然该专利具有良好的抗污抗菌效能，但是其选用的光学玻璃基底为SiO2和MgF2玻璃，且没有考虑耐磨损能力，不适合用于以树脂为材料制成的镜片领域。因此，需要开发一种适用于树脂镜片的改性方法。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种用于树脂镜片的超疏油抗污涂料并提供涂层的制备方法，通过将超疏油抗污涂料喷涂在树脂镜片表面后，形成基本保持原有镜片透光率的涂层，同时提高镜片表面的耐磨损性能，并且镜片表面呈现出憎油和抗菌的特点，增强抗污特性，有效抑制微生物的吸附和生长。
本发明的第一个目的是提供一种用于树脂镜片的超疏油抗污涂料。
本发明的第二个目的是提供一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法。
本发明的上述目的是通过以下技术方案给予实现的：
一种用于树脂镜片的超疏油抗污涂料，所述抗菌涂料由以下重量百分数的各组分组成：改性聚丙烯酸树脂1%～25%，改性二氧化硅2%～8%，氨基酸衍生物0.1%～6%，余量为甲苯。
本发明提供的用于树脂镜片的涂料可以保持原有镜片的透光率，同时增强镜片表面的耐磨损性能，并且镜片表面呈现出憎油和抗菌的特点，增强抗污特性，有效抑制微生物的吸附和生长。
优选地，所述抗菌涂料由以下重量百分数的各组分组成：改性聚丙烯酸树脂12%～16%，改性二氧化硅5%～8%，氨基酸衍生物2%～5%，余量为甲苯。
优选地，所述改性聚丙烯酸树脂为有机氟改性的具有全氟烷基侧链的聚丙烯酸酯，其通式为RfOOC-C(R1)=CH2，R1为H或-CH3；Rf为1～20个碳原子的全氟化烷基。
更优选地，所述改性聚丙烯酸树脂为聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯。
优选地，所述改性二氧化硅为疏水性二氧化硅（硅烷处理的二氧化硅），表面具有二嵌段共聚物，平均粒径为30～50nm。
优选地，所述氨基酸衍生物为月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐。
本发明还请求保护所述超疏油抗污涂料在制备树脂镜片超疏油抗污涂层或带超疏油抗污涂层的树脂镜片中的应用。
一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，或一种带超疏油抗污涂层的树脂镜片的制备方法，包括如下步骤：
S1.预处理：将基材用表面洗脱液在室温条件下浸泡5～15分钟，用超纯水冲洗表面，然后置于强碱性电解水中浸泡，取出用超纯水冲洗表面，再用15～40℃的乙醇溶液浸泡2～10分钟，最后用超纯水冲洗，40～80℃条件下烘干，取出密封保存；
S2.制备涂层：将上述任一项所述涂料喷涂在经预处理后的基材表面；喷涂成膜后进行干燥固化；再经过低温烘烤形成疏油抗污涂层；
其中，S1所述表面洗脱液包含以下重量百分数的各组分：N,N-二甲基甲酰胺11%～15%，月桂酰肌氨酸钠4%～6%，磷酸氢二钾2%～3%，磷酸二氢钾0.20%～0.30%，余量为纯水。
优选地，所述基底为聚碳酸酯。
本发明以特定的处理方式对聚碳酸酯树脂镜片进行清洗，并喷涂上述任一所述的超疏油抗污涂料，从而在树脂镜片表面形成基本保持原有镜片透光率的涂层，同时增强镜片表面的耐磨损性能，并且镜片表面呈现出憎油和抗菌的特点，增强抗污特性，有效抑制微生物的吸附和生长。
优选地，S1所述表面洗脱液由以下重量百分数的各组分组成：N,N-二甲基甲酰胺11%～15%，月桂酰肌氨酸钠4%～6%，磷酸氢二钾2%～3%，磷酸二氢钾0.20%～0.30%，乙醇10%～15%，纯水65%～70%。
优选地，S1所述烘干温度为60℃～65℃，干燥时间为1.5～5h。具体地，为真空烘干，温度为65℃，真空度保持在0.09Mpa以上。
优选地，S2所述喷涂为在具有排风条件及清除漆雾的喷涂室中，室内温度控制在20℃～35℃，湿度控制为60%～70%，用流变控制剂控制调节涂料粘度，并用自动喷涂机喷涂。
优选地，所述的流变控制剂为氟硅表面活性剂，其主要结构为以硅氧键为主链，侧链包含三氟甲基或连端为三氟甲基的烷基链。
优选地，S2所述干燥固化为微波干燥固化，功率为600～800W，固化时间为2～15min。
优选地，S2中低温烘烤温度为55℃～75℃，烘烤时间为30min～120min。
同时，本发明还请求保护上述任一项所述制备方法制备得到的带超疏油抗污涂层的树脂镜片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种用于树脂镜片的超疏油抗污涂料及树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，通过以特定的处理方式对聚碳酸酯树脂镜片进行清洗后将上述涂料喷涂在树脂镜片表面后，形成基本保持原有镜片透光率的涂层，同时提高镜片表面的耐磨损性能，并且镜片表面呈现出憎油和抗菌的特点，增强抗污特性，有效抑制微生物的吸附和生长，有效的增强树脂镜片的使用效果及提高了使用寿命，具有较大的应用前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
实施例1
一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，所选用的基材为聚碳酸酯，具体包括如下步骤：
1、预处理：基材采用表面洗脱液在室温条件下浸泡8min，表面洗脱液的组分及配比（v/v）为N,N-二甲基甲酰胺溶液（11%）、月桂酰肌氨酸钠（6%）、磷酸氢二钾（2.75%）、磷酸二氢钾（0.25%）、乙醇（15%）、纯水（65%）。
2、使用洗脱液清洗之后，采用超纯水冲洗表面，然后再放置在强碱性电解水中浸泡40秒，取出再用超纯水冲洗表面，再用35℃的乙醇溶液浸泡5min，最后用超纯水冲洗，放入65℃的烘箱中干燥3h，然后取出密封保存。
3、预处理后，将组分为聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯、疏水性二氧化硅、甲苯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐的涂料通过喷涂工艺覆盖在基材表面。其中，疏水性二氧化硅平均粒径为30nm，质量分数为8%，聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯的质量分数为16%，月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐5%，余量为溶剂甲苯；制备方法为：首先根据配比依次将聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐溶解到甲苯溶剂中，然后将相应的疏水性二氧化硅按配比加入到溶液中，搅拌分散3h即可。
4、在具有排风条件及清除漆雾的喷涂室中，25℃的条件下，湿度控制在（65±5）%，根据实际情况使用流变控制剂氟硅表面活性剂控制涂料粘度，并使用自动喷涂机喷涂，喷涂完成后，送进微波炉进行干燥固化，设定功率为800W，，固化时间控制在15min。喷涂后的基材经过低温烘烤工艺形成超疏油抗污涂层。烘烤温度控制在60℃，烘烤时间在30min。
实施例2
一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，所选用的基材为聚碳酸酯，具体包括如下步骤：
1、预处理：基材采用表面洗脱液在室温条件下浸泡8min，表面洗脱液的组分及配比（v/v）为N,N-二甲基甲酰胺溶液（11%）、月桂酰肌氨酸钠（6%）、磷酸氢二钾（2.75%）、磷酸二氢钾（0.25%）、乙醇（15%）、纯水（65%）。
2、使用洗脱液清洗之后，采用超纯水冲洗表面，然后再放置在强碱性电解水中浸泡40秒，取出再用超纯水冲洗表面，再用35℃的乙醇溶液浸泡5min，最后用超纯水冲洗，放入65℃的烘箱中干燥3h，然后取出密封保存。
3、预处理后，将组分为聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯、疏水性二氧化硅、甲苯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐的涂料通过喷涂工艺覆盖在基材表面。其中，疏水性二氧化硅平均粒径为35nm，质量分数为7.5%，聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯的质量分数为16%，月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐4%，余量为溶剂甲苯；制备方法为：首先根据配比依次将聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐溶解到甲苯溶剂中，然后将相应的疏水性二氧化硅按配比加入到溶液中，搅拌分散3h即可。
4、在具有排风条件及清除漆雾的喷涂室中，25℃的条件下，湿度控制在（65±5）%，根据实际情况使用流变控制剂氟硅表面活性剂控制涂料粘度，并使用自动喷涂机喷涂，喷涂完成后，送进微波炉进行干燥固化，设定功率为750W，固化时间控制在15min。喷涂后的基材经过低温烘烤工艺形成超疏油抗污涂层。烘烤温度控制在60℃，烘烤时间在45min。
实施例3
一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，所选用的基材为聚碳酸酯，具体包括如下步骤：
1、预处理：基材采用表面洗脱液在室温条件下浸泡8min，表面洗脱液的组分及配比（v/v）为N,N-二甲基甲酰胺溶液（15%）、月桂酰肌氨酸钠（6%）、磷酸氢二钾（2.75%）、磷酸二氢钾（0.25%）、乙醇（11%）、纯水（65%）。
2、使用洗脱液清洗之后，采用超纯水冲洗表面，然后再放置在强碱性电解水中浸泡40秒，取出再用超纯水冲洗表面，再用35℃的乙醇溶液浸泡5min，最后用超纯水冲洗，放入65℃的烘箱中干燥3h，然后取出密封保存。
3、预处理后，将组分为聚丙烯酸2-（全氟辛基）乙酯、疏水性二氧化硅、甲苯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐的涂料通过喷涂工艺覆盖在基材表面。疏水性二氧化硅平均粒径为40nm，质量分数为6.5%，聚丙烯酸2-（全氟辛基）乙酯的质量分数为16%，月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐4%，余量为溶剂甲苯；制备方法为：首先根据配比依次将聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐溶解到甲苯溶剂中，然后将相应的疏水性二氧化硅按配比加入到溶液中，搅拌分散3h即可。
4、在具有排风条件及清除漆雾的喷涂室中，25℃的条件下，湿度控制在（65±5）%，根据实际情况使用流变控制剂氟硅表面活性剂控制涂料粘度，并使用自动喷涂机喷涂，喷涂完成后，送进微波炉进行干燥固化，设定功率为700W，固化时间控制在12min。喷涂后的基材经过低温烘烤工艺形成超疏油抗污涂层。烘烤温度控制在70℃，烘烤时间在45min。
实施例4
一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，所选用的基材为聚碳酸酯，具体包括如下步骤：
1、预处理：基材采用表面洗脱液在室温条件下浸泡8min，表面洗脱液的组分及配比（v/v）为N,N-二甲基甲酰胺溶液（13%）、月桂酰肌氨酸钠（4%）、磷酸氢二钾（2.75%）、磷酸二氢钾（0.25%）、乙醇（10%）、纯水（70%）。
2、使用洗脱液清洗之后，采用超纯水冲洗表面，然后再放置在强碱性电解水中浸泡40秒，取出再用超纯水冲洗表面，再用35℃的乙醇溶液浸泡5min，最后用超纯水冲洗，放入65℃的烘箱中干燥3h，然后取出密封保存。
3、预处理后，将组分为聚丙烯酸2-（全氟辛基）乙酯、疏水性二氧化硅、甲苯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐的涂料通过喷涂工艺覆盖在基材表面。疏水性二氧化硅平均粒径为40nm，质量分数为6%，聚丙烯酸2-（全氟辛基）乙酯的质量分数为14%，月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐3%，余量为溶剂甲苯；制备方法为：首先根据配比依次将聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐溶解到甲苯溶剂中，然后将相应的疏水性二氧化硅按配比加入到溶液中，搅拌分散3h即可。
4、在具有排风条件及清除漆雾的喷涂室中，25℃的条件下，湿度控制在（65±5）%，根据实际情况使用流变控制剂氟硅表面活性剂控制涂料粘度，并使用自动喷涂机喷涂，喷涂完成后，送进微波炉进行干燥固化，设定功率为600W，固化时间控制在10min。喷涂后的基材经过低温烘烤工艺形成超疏油抗污涂层。烘烤温度控制在65℃，烘烤时间在80min。
实施例5
一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，所选用的基材为聚碳酸酯，具体包括如下步骤：
1、预处理：基材采用表面洗脱液在室温条件下浸泡8min，表面洗脱液的组分及配比（v/v）为N,N-二甲基甲酰胺溶液（11%）、月桂酰肌氨酸钠（6%）、磷酸氢二钾（2.75%）、磷酸二氢钾（0.25%）、纯水（80%）。
2、使用洗脱液清洗之后，采用超纯水冲洗表面，然后再放置在强碱性电解水中浸泡40秒，取出再用超纯水冲洗表面，再用35℃的乙醇溶液浸泡5min，最后用超纯水冲洗，放入65℃的烘箱中干燥3h，然后取出密封保存。
3、预处理后，将组分为聚丙烯酸2-（全氟辛基）乙酯、疏水性二氧化硅、甲苯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐的涂料通过喷涂工艺覆盖在基材表面。疏水性二氧化硅平均粒径为50nm，质量分数为5%，聚丙烯酸2-（全氟辛基）乙酯的质量分数为12%，月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐2%，余量为溶剂甲苯；制备方法为：首先根据配比依次将聚丙烯酸2-（全氟己基）乙酯、月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐溶解到甲苯溶剂中，然后将相应的疏水性二氧化硅按配比加入到溶液中，搅拌分散3h即可。
4、在具有排风条件及清除漆雾的喷涂室中，25℃的条件下，湿度控制在（65±5）%，根据实际情况使用流变控制剂氟硅表面活性剂控制涂料粘度，并使用自动喷涂机喷涂，喷涂完成后，送进微波炉进行干燥固化，设定功率为600W，固化时间控制在8min。喷涂后的基材经过低温烘烤工艺形成超疏油抗污涂层。烘烤温度控制在65℃，烘烤时间在90min。
对比例
没有涂覆本发明中的涂层的聚碳酸酯镜片。
将实施例1～5和对比例中制备得到的聚碳酸酯镜片进行性能测试，其测试结果如表1所示：
表1
性能 对比例 实施例1 实施例2 测试方法
硬度 2H 5H 5H GB-T6739-1996
抗磨损性能 明显擦痕 无擦痕 无擦痕 GB/T 1768-93
接触角测试 79° 121° 123° 采用光学接触角仪测试
耐沾污性能测试 有部分污染物残留 无污染物残留 无污染物残留 GB/T 9780-2013
透光度测试 91.3% 89% 89% GB/T 2410-2008
菌落数目 0% 99% 96% GB/T30706-2014
性能 实施例3 实施例4 实施例5 测试方法
硬度 4H 4H 3H GB-T6739-1996
抗磨损性能 无擦痕 无擦痕 无擦痕 GB/T 1768-93
接触角测试 126° 115° 118° 采用光学接触角仪测试
耐沾污性能测试 无污染物残留 无污染物残留 无污染物残留 GB/T 9780-2013
透明度测试 89.5% 90% 90.4% GB/T 2410-2008
菌落数 97% 96% 95% GB/T30706-2014
经过上述对比测试可以发现，本发明通过特定的处理方式在聚碳酸酯树脂镜片表面喷涂本发明所述涂层，可以基本保持原有树脂镜片的透光率，并且表面呈现出一定的憎油性和抗菌性，有效提高镜片的抗污性能，并且抑制真菌等微生物的吸附与生长，有效的增强聚碳酸酯镜片的使用效果及提高了使用寿命，具有较大的应用前景。

Claims (10)

1.一种用于树脂镜片的超疏油抗污涂料，其特征在于，所述抗菌涂料由以下重量百分数的各组分组成：改性聚丙烯酸树脂1%～25%，改性二氧化硅2%～8%，氨基酸衍生物0.1%～6%，余量为甲苯。
2.根据权利要求1所述的超疏油抗污涂料，其特征在于，所述抗菌涂料由以下重量百分数的各组分组成：改性聚丙烯酸树脂12%～16%，改性二氧化硅5%～8%，氨基酸衍生物2%～5%，余量为甲苯。
3.根据权利要求1或2所述的超疏油抗污涂料，其特征在于，所述改性聚丙烯酸树脂为有机氟改性的具有全氟烷基侧链的聚丙烯酸酯。
4.根据权利要求1或2所述的超疏油抗污涂料，其特征在于，氨基酸衍生物为月桂酰赖氨酸甲酯盐酸盐。
5.一种树脂镜片超疏油抗污涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.预处理：将基材用表面洗脱液在室温条件下浸泡5～15分钟，用超纯水冲洗表面，然后置于强碱性电解水中浸泡，取出用超纯水冲洗表面，再用15～40℃的乙醇溶液浸泡2～10分钟，最后用超纯水冲洗，40～80℃条件下烘干，取出密封保存；
S2.制备涂层：将权利要求1～4任一项所述涂料喷涂在经预处理后的基材表面；喷涂成膜后进行干燥固化；再经过低温烘烤形成疏油抗污涂层；
其中，S1所述表面洗脱液包含以下重量百分数的各组分：N,N-二甲基甲酰胺11%～15%，月桂酰肌氨酸钠4%～6%，磷酸氢二钾2%～3%，磷酸二氢钾0.20%～0.30%，余量为纯水。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S1所述表面洗脱液由以下重量百分数的各组分组成：N,N-二甲基甲酰胺11%～15%，月桂酰肌氨酸钠4%～6%，磷酸氢二钾2%～3%，磷酸二氢钾0.20%～0.30%，乙醇10%～15%，纯水65%～70%。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S2所述喷涂为在具有排风条件及清除漆雾的喷涂室中，室内温度控制在20℃～35℃，湿度控制为60%～70%，用流变控制剂控制调节涂料粘度，并用自动喷涂机喷涂。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S2所述干燥固化为微波干燥，功率为600～800W，固化时间为2～15min。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，S2中低温烘烤温度为55℃～75℃，烘烤时间为30min～120min。
10.权利要求5～9任一项所述制备方法制备得到的带超疏油抗污涂层的树脂镜片。
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