CN110713784A - 一种新型耐磨防水电子材料涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种新型耐磨防水电子材料涂层及其制备方法。本发明提供一种UV固化防水耐磨涂料组合物，其包括含氟丙烯酸酯，丙烯酸酯单体、聚氨酯丙烯酸酯低聚物，耐磨纳米粒子。本发明了除了具有含氟涂层的疏水防水性能，兼顾具有耐磨硬涂层的性能，为电子产品提供耐磨防水涂料。

Description

一种新型耐磨防水电子材料涂层及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种UV固化防水耐磨涂料组合物，其包括含氟丙烯酸酯，丙烯酸酯单体、聚氨酯丙烯酸酯低聚物，耐磨纳米粒子。本发明了除了具有含氟涂层的疏水防水性能，兼顾具有耐磨硬涂层的性能，为电子产品提供耐磨防水涂料。
技术背景：
随着电子技术的快速发展，各种电子产品，如电脑，平板，随身电子书，耳机等被水弄湿后都会出现故障。所以针对手机外壳，汽车内饰等，没有恰当的防水保护，电子设备经常会出现短路，性能下降，生锈，以至于难于长时间高速可靠的运转。
现有的溶液型防水涂层技术中，丙烯酸酯，环氧树脂，聚氨酯等经常被用做电子元件的防水处理，存在黏度大，涂覆难度大，涂层也比较厚，这将无法满足电子设备日益精细，微型化的需求。同时目前已报导的含氟类的涂层，虽然能达到比较好的疏水涂层，但由于涂层薄，也无法满足高等级的防水需求。
因此在本领域对改进的溶液型防水涂料组合物存在需求，该涂料组合物具有优异的防水耐候性能和耐磨性能，可以为手机外壳，汽车中控屏，PC和PMMA复合板材等提供初级防水，为电子材料提供兼具防水和耐磨的功能。
发明内容：
本发明目的是克服目前技术上的不足，提供一种新型的防水耐磨电子材料涂层及其制备方法。本发明通过含氟丙烯酸酯，丙烯酸酯单体、聚氨酯丙烯酸酯低聚物，耐磨纳米粒子等共聚而形成透明低黏度，低的表面张力的溶液。它可以通过浸涂，喷涂，淋涂等用于各种材料，固化时间短。所形成涂层不仅具有含氟材料优异的疏水功能，同时也能有效地防止水汽的透过。同时该涂料也有优异的耐钢丝绒摩擦以及耐候性能。
用于所述涂料组合物的丙烯酸酯单体，其醇碳原子数在1到20之间，优选醇碳原子数为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、丙烯酸四氢糠醇酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯及其任意组合。
进一步的，所述涂料组合物还包含多官能团聚氨酯丙烯酸酯低聚物，优先选用四官能团，五官能团和六官能团聚氨酯丙烯酸酯低聚物。该类聚氨酯丙烯酸酯低聚物具体提高涂层耐磨的效果。可用于本发明的丙烯酸酯类的实例包括但不限于：DSM公司的六官能聚氨酯丙烯酸酯AgiSyn 2421和乙氧化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯AgiSyn2836、中山杰事达的UA1070和UA1020、Arkema的四官能聚氨酯丙烯酸酯CN925以及他们的任意组合。
进一步的，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。所述丙烯酸酯类含氟添加剂以基于所述涂料组合物的重量计约0.1％-3％，优选约0.5％-1％的量存在于该涂料组合物中。可用于本发明的丙烯酸酯类含氟添加剂的实例包括但不限于：含氟丙烯酸烷基醇酯，如Chemour公司的全氟丁基乙基(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；(甲基)丙烯酸全氟醚醇酯，如大金公司的DCP-HP、信越公司的KY-1203、DIC公司的RS75和RS90、Solvay公司的Fluorolink AD1700和MD700以及它们的任意组合。
进一步的，所述涂料组合物还包含耐磨粒子，优先选用纳米粒子。添加该类耐磨粒子对进一步提高涂层耐钢丝绒磨擦具有明显效果。可用于本发明的耐磨粒子的实例包括但不限于：Tego Nanocryl C150 二氧化硅纳米粒子、nissan chemical公司的MA-ST-M，MEK-ST-L和PGM-AC-4130Y等系列、赢创公司的微米粒子比如Aerosil R972，Aerosil TT 600和VP RS 92等以及它们的任意组合。
所述涂料的引发剂没有特别的限定，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；可以为α-羟烷基苯酮，苯偶姻衍生物、苯偶酰缩酮衍生物、二烷氧基苯乙酮、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，以及它们的任意组合。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3-7wt％。
所述涂料组合物还包含酯类、酮类等稀释剂。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黏度调节至15-80Cps，优选35-50Cps。所述稀释剂以基于所述涂料组合物的重量计10-30wt％，优选的是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，以上述任意两种或两种以上的混合物。
本发明的涂料组合物可应用于各种电子产品和车载显示屏，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑，中控屏等，为其提供初级防水保护，兼具耐磨和防水的坚硬涂层。
制得的涂料组合物固含可以为70％-100％
本发明的涂料组合物可通过喷涂、浸涂、辊涂、刷涂等不同方法涂覆。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。
具体实施方式：
I.涂料组合物的制备
通过以下表1中列出的组分及其含量制备实施例1-5和比较实例1-3，对本方案较为详细的说明，但是本发明的组分不限于以下实例。
表1.涂料组合物的制备
Figure BSA0000167168280000021
A.六官能聚氨酯丙烯酸酯AgiSyn 2421，购自DSM公司
B.丙烯酸四氢糠醇酯，购自Sigma-aldrich公司
C.RS90，购自DIC公司
D.NANOCRYL C 150纳米二氧化硅，购自Solvay公司
E.α-羟烷基苯酮光引发剂，购自Sigma-aldrich公司
F.醋酸丁酯，购自Sigma-aldrich公司
II.涂层制备过程
向1L烧瓶中依次加入A-F的不同组分，并充分搅拌，即可制得涂料湿样样品。可通过不同的施工方式(包括喷涂、浸涂)涂布于不同素材上，经过UV固化(UV光波365nm，800-1200mj/cm2)即得该防水涂层。
III.性能测试
对涂覆有本发明的涂层的基底进行如下性能测试。结果示于下表2中。
1.涂层的耐磨性能
将涂有防水涂层的亚克力板置于固定的工作台面上，装好钢丝绒摩擦头，保证其摩擦部位与亚克力板垂直，设定摩擦速度为60cycle/min，行程为2英寸，设定固定的摩擦次数后，观察表面划痕情况。
2.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。
3.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。
IV.测试结果如下
表2.各个实施实例和比较实例性能测试结果
可见本发明实施例1-4的测试结果，水滴角均在105°以上，同时水汽透过率均小于60g/cm2*h。通过实施例和比较例的对比，说明产品的防水疏水性能和耐磨性能都比较优异。

Claims (8)

1.一种涂料组合物，其包含所述涂料组合物的重量计约10-40wt％的丙烯酸酯单体、30-60wt％聚氨酯丙烯酸酯低聚物、0.5-2wt％含氟丙烯酸酯和、10％-30wt％的耐磨纳米粒子和10％-30wt％的溶剂。
2.如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述丙烯酸酯单体为碳原子数为4-10的单官能(甲基)丙烯酸酯。
3.如权利要求1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。
4.如权利要求1所述的涂料组合物，应包含多官能团聚氨酯丙烯酸酯低聚物，分子量在10000-100000g/mol之间，优先选用4-6官能度的聚氨酯丙烯酸酯低聚物，兼具柔性和硬度要求。
5.如权利要求1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。该含氟类树脂应该可以UV固化，同时能溶解于酯类、醚类、酮类等溶剂。
6.如权利要求1所述的涂料组合物，其中所述所述涂料组合物还包含耐磨粒子，优先选用纳米粒子。添加该类耐磨粒子对进一步提高涂层耐钢丝绒磨擦具有明显效果。优先选用与与含氟添加剂和丙烯酸相容性较好的纳米粒子。
7.如权利要求1所述的涂料组合物，其还包含光引发剂。很多商业可得的光引发剂可用于本发明中，只要可以在紫外照射下裂解成活性自由基团，优先选用活性较高的催化剂。
8.如权利要求1所述的涂料组合物，其具有适合用于浸涂，喷涂，淋涂的粘度，根据不同的应用方式，可以在权利要求1所述的涂料组合物添加10％-50％的稀释剂。所述稀释剂应选择与含氟添加剂和丙烯酸相容性较好的酯类和酮类。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112300689A (zh) * 2020-11-11 2021-02-02 湖南哲龙科技有限公司 一种提高uv光固化涂层耐磨性的涂料配方

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