CN112574609B - 一种高耐磨抗指纹助剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于助剂技术领域，具体涉及一种高耐磨抗指纹助剂及其制备方法和应用，由如下重量份的各组分组成：全氟聚醚硅烷20‑30份、有机硅氧烷10‑30份、烷氧基金属盐0.05‑2份、溶剂30‑60份、水0.1‑5份。本发明中含有全氟聚醚硅烷和有机硅氧烷，添加到涂料中后可在涂层表面形成一层高硬度、高耐磨的有机硅层和致密的全氟聚醚层，可有效提高涂层表面水滴角，提高抗指纹效果；助剂中的全氟聚醚硅烷和有机硅氧烷之间反应可获得一端为具有可反应官能团的有机硅结构、另一端为全氟聚醚链段的结构，将助剂添加到涂料中后，具有可反应官能团的一端可与体系发生键合，形成化学键，使全氟聚醚链段牢固地存在于体系内，避免抗指纹效果不稳定、长期使用后各项性能下降等问题。

Description

一种高耐磨抗指纹助剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于助剂技术领域，具体涉及一种高耐磨抗指纹助剂及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，由于手机、平板电脑等电子产品基本已经从传统的按键模式转为触摸模式，机身尤其是屏幕长时间与手指接触很容易使指纹、汗液等粘附在上面，不仅影响外观和触摸灵敏度，长期粘附汗液等还会逐渐侵蚀表层，导致性能下降，因此需要在机身或屏幕表层涂层中添加抗指纹助剂。
氟作为一种具有超低表面能的物质，被广泛用于各种抗指纹产品中，但现有的含氟抗指纹助剂，通常存在与涂料或硬化液体系难相容的问题，导致涂层抗指纹效果不稳定、耐磨性能下降、易出现缺陷点等问题。
发明内容
为了解决添加现有含氟助剂容易导致涂层的抗指纹效果不稳定、耐磨性能下降、易出现缺陷点等问题，本发明公开了一种高耐磨抗指纹助剂及其制备方法和应用，助剂中添加的全氟聚醚硅烷和有机硅氧烷之间反应可以获得一端为具有可反应官能团的有机硅结构、另一端为全氟聚醚链段的结构，将含有这种结构的助剂添加到涂料中后，具有可反应官能团的有机硅结构一端可以与体系发生键合反应，形成化学键，从而使全氟聚醚链段牢固地存在于涂料体系内，避免出现涂层抗指纹效果不稳定、长期使用后各项性能严重下降等问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高耐磨抗指纹助剂，由如下重量份的各组分组成：
Figure BDA0002218668400000011
作为优选，上述全氟聚醚硅烷结构为PFPE-Si-(R)3，R为C原子数量1-4的烷基，PTPE中-CF3的数量至少1个，-CF2-的数量3-30个。
作为优选，上述全氟聚醚硅烷为α-全氟聚醚烷氧基硅烷、全氟聚醚三甲氧基硅烷中的一种或两种。
作为优选，上述有机硅氧烷结构为R1-Si-(OR2)3，R1是环氧基类、丙烯酰氧基类、乙烯基类官能团，R2是直链或支链烷基，C原子数量1-8个。
作为优选，上述有机硅氧烷为环氧丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三叔丁氧基乙烯基硅烷中的一种或几种。
作为优选，上述烷氧基金属盐结构为M-(OR3)x，R3是直链或支链烷基，C原子数量2-4个，M是金属元素Al、Mg、Zn、Ti、Fe中的一种，X表示基团数量为1-4个。
作为优选，上述烷氧基金属盐为异丙醇铝、异丙醇钛、正丁醇钛、叔丁醇镁、乙醇铁、乙醇锌中的一种或几种；所述溶剂为酮类溶剂、酯类溶剂、苯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂、酰胺溶剂、亚砜类溶剂中的一种或多种。
一种高耐磨抗指纹助剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将全氟聚醚硅烷、有机硅氧烷和水混合均匀，得到混合物一；
(2)将烷氧基金属盐与溶剂混合均匀，得到混合物二；
(3)将混合物二加入混合物一中，60-120℃下搅拌反应1-6h，得到高耐磨抗指纹助剂。
作为优选，上述步骤(1)中将全氟聚醚硅烷、有机硅氧烷和水混合后，搅拌水解1-20min。
一种高耐磨抗指纹助剂的应用，所述高耐磨抗指纹助剂用于透明PI基材表面用硬化液。
本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明助剂中含有全氟聚醚硅烷和有机硅氧烷，添加到涂料中后可以在涂层表面形成一层高硬度、高耐磨的有机硅层和致密的全氟聚醚层，可以有效提高涂层表面的水滴角，提高抗指纹效果；
(2)本发明助剂中的全氟聚醚硅烷和有机硅氧烷之间反应可以获得一端为具有可反应官能团的有机硅结构、另一端为全氟聚醚链段的结构，将具有这种结构的助剂添加到涂料中后，具有可反应官能团的有机硅结构一端可以与涂料体系发生键合反应，形成化学键，从而使全氟聚醚链段牢固地存在于涂料体系内，避免出现涂层抗指纹效果不稳定或长期使用后因全氟聚醚链段迁移或析出而导致各项性能严重下降等问题；
(3)与常规的硅烷、硅氧烷改性全氟聚醚相比，本发明的助剂末端有网状交联的金属杂化有机硅粒子，粒子外围有大量环氧基类、丙烯酰氧基类和/或乙烯基类官能团，可以在涂料固化时，进一步高度交联，从而有更高的表面硬度、更好的耐磨特性、更低的动摩擦系数；
(4)将本发明的高耐磨抗指纹助剂应用于透明PI基材表面涂布的硬化液中，可以显著提高透明PI硬化膜的耐磨性和抗指纹效果，进一步提高透明PI硬化膜作为电子屏幕保护膜的性能。
具体实施方式
现在结合实施例对本发明作进一步详细的说明。
高耐磨抗指纹助剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例称取各组分，将全氟聚醚硅烷、有机硅氧烷和水混合均匀，得到混合物一；
(2)将烷氧基金属盐与溶剂混合均匀，得到混合物二；
(3)将混合物二加入混合物一中，60-120℃下搅拌反应1-6h，得到高耐磨抗指纹助剂。
作为优选，上述步骤(1)中将全氟聚醚硅烷、有机硅氧烷和水混合后，搅拌水解1-20min。
实施例1-4和对比例1-4所用各组分的重量份见表1。
表1
Figure BDA0002218668400000031
对比例5与实施例4基本相同，不同之处在于，制备过程中是直接将所有物质混合在一起进行反应。
对比例6与实施例4基本相同，不同之处在于，制备过程中先将烷氧基金属盐加入混合物一中获得混合物二，再将溶剂加入混合物二中进行反应。
对比例7与实施例4基本相同，不同之处在于，制备过程中先将全氟聚醚硅烷和有机硅氧烷加入溶剂中获得混合物一，再向混合物一种加入水获得混合物二，然后向混合物二中加入烷氧基金属盐。
将实施例1-4和对比例1-7所制备的助剂分别与6官能度聚氨酯丙烯酸酯、引发剂184按质量比0.01:100:0.03混合后，用MIBK稀释至30％固含量，得到硬化液，然后将硬化液均匀涂布于厚度为80μm的CPI基材表面，在300mW/cm2，500mJ/cm2的条件下固化，所获得的涂层各项测试数据如表2所示。
表2
Figure BDA0002218668400000041
其中，紫外湿热老化后水滴角中紫外湿热老化的条件是：强紫外，340nm，60℃，相对湿度90％，72小时；钢丝绒耐磨性：BonStar 0000#Steel Wool，荷重1kg，摩擦面积1*1cm；橡皮擦耐磨性：Minoan Eraser，荷重1kg，摩擦面积Ф6mm。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种高耐磨抗指纹助剂，其特征在于：由如下重量份的各组分组成：
全氟聚醚硅烷 20-30份
有机硅氧烷 10-30份
烷氧基金属盐 0.05-2份
溶剂 30-60份
水 0.1-5份；
所述有机硅氧烷结构为R1-Si-(OR2)3，R1是环氧基类、丙烯酰氧基类、乙烯基类官能团，R2是直链或支链烷基，C原子数量1-8个。
2.如权利要求1所述的高耐磨抗指纹助剂，其特征在于：所述全氟聚醚硅烷结构为PFPE-Si-(OR)3，R为C原子数量1-4的烷基，PTPE中-CF3的数量至少1个，-CF2-的数量3-30个。
3.如权利要求2所述的高耐磨抗指纹助剂，其特征在于：所述全氟聚醚硅烷为α-全氟聚醚烷氧基硅烷。
4.如权利要求1所述的高耐磨抗指纹助剂，其特征在于：所述有机硅氧烷为环氧丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、三叔丁氧基乙烯基硅烷中的一种或几种。
5.如权利要求1所述的高耐磨抗指纹助剂，其特征在于：所述烷氧基金属盐结构为M-(OR3)x，R3是直链或支链烷基，C原子数量2-4个，M是金属元素Al、Mg、Zn、Ti、Fe中的一种，X表示基团数量为1-4个。
6.如权利要求5所述的高耐磨抗指纹助剂，其特征在于：所述烷氧基金属盐为异丙醇铝、异丙醇钛、正丁醇钛、叔丁醇镁、乙醇铁、乙醇锌中的一种或几种；所述溶剂为酮类溶剂、酯类溶剂、苯类溶剂、醚类溶剂、醇类溶剂、酰胺溶剂、亚砜类溶剂中的一种或多种。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的高耐磨抗指纹助剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按比例称取各组分，将全氟聚醚硅烷、有机硅氧烷和水混合均匀，得到混合物一；
（2）将烷氧基金属盐与溶剂混合均匀，得到混合物二；
（3）将混合物二加入混合物一中，60-120℃下搅拌反应1-6h，得到高耐磨抗指纹助剂。
8.如权利要求7所述的高耐磨抗指纹助剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中将全氟聚醚硅烷、有机硅氧烷和水混合后，搅拌水解1-20min。
9.一种如权利要求1所述的高耐磨抗指纹助剂的应用，其特征在于：所述高耐磨抗指纹助剂用于透明PI基材表面用硬化液。
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