CN113493621B - 一种透明疏水光固化涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于光固化涂料技术领域，具体涉及一种透明疏水光固化涂层及其制备方法，该制备方法包括以下步骤：将原料混匀，得到光固化涂料，所述原料包括不饱和油脂、交联剂和光引发剂；将所述光固化涂料涂布在基底表面，置于紫外光下照射，得到所述透明疏水光固化涂层。本发明的透明疏水光固化涂层，无论是加工过程还是最终产品应用，都符合国家环保要求，制备方法简单，对设备要求不高，且成本极低，黏度适中，符合透明涂层要求，且该透明涂层较硬，耐刮擦，表面张力较低，耐久性好。

Description

一种透明疏水光固化涂层及其制备方法
技术领域
本发明属于光固化涂料技术领域，具体涉及一种透明疏水光固化涂层及其制备方法。
背景技术
疏水涂料因其优异的表面防护性能，如自清洁、防污、防雾、防冰、防腐等，在很多领域得到应用。然而，透明涂层需要表面涂料极高的光线透过率，除此之外，涂层厚度以及颗粒等也会影响其折射，导致透明度下降。疏水剂通常需要有机溶剂溶解，且疏水涂层，对基底材料粘附力弱，在使用过程中，涂层易脱落而失去表面疏水性。随着国家对环保性的要求，光固化涂料是国家大力主推的方向。因此，对于大力发展环保、性能优异的光固化涂料的要求是迫切的，尤其是透明涂层。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，提供了一种透明疏水光固化涂层及其制备方法，该涂层适用于多种透明基底材料，适合工业加工生产，同时硬度高，耐刮擦，表面疏水性能优异，耐久性优异。
按照本发明的技术方案，所述透明疏水光固化涂层的制备方法，包括以下步骤，
S1：将原料混匀，得到光固化涂料；
所述原料包括不饱和油脂、交联剂和光引发剂，所述不饱和油脂、交联剂和光引发剂的质量比为5：3-4：1-3，所述交联剂为巯基衍生物；
S2：将所述光固化涂料涂布在基底表面，置于紫外光下照射，得到所述透明疏水光固化涂层。
进一步的，所述不饱和油脂选自多元醇与油酸酯的结合物、多元羧酸与油酸酯的结合物和多元氨基与油酸酯的结合物中的一种或多种。具体的，多元醇为季戊四醇、甘油、聚乙二醇或聚醚类多元醇等。
优选的，所述不饱和油脂选自季戊四醇油酸酯、甘油油酸酯和聚乙二醇油酸酯中的一种或多种。其中，季戊四醇油酸酯包括单取代、双取代、三取代或四取代的季戊四醇油酸酯；甘油油酸酯包括单取代、双取代或三取代的甘油油酸酯；聚乙二醇油酸酯包括单取代或双取代的聚乙二醇油酸酯。
进一步的，所述巯基衍生物选自3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷和季戊四醇四-3-巯基丙酸酯中的一种或多种。
进一步的，所述光引发剂选自光引发剂1173、光引发剂651、光引发剂184和光引发剂TPO中的一种或多种。
进一步的，其特征在于，所述原料还包括溶剂，所述溶剂为挥发性有机溶剂；所述步骤S2中，将光固化涂料涂布在基底表面，待溶剂挥发后，置于紫外光下照射，形成所述透明疏水光固化涂层。
进一步的，所述溶剂为乙醇、丙酮和醋酸乙酯中的一种或多种。
进一步的，所述光固化涂料的固含量为5-20％。
进一步的，所述基底选自玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)或聚碳酸酯(PC)。
进一步的，所述步骤S2中，紫外光的光照强度为10-500mW cm-2，照射时间为0.5-5min。
本发明的另一方面提供了上述制备方法制得的透明疏水光固化涂层。
本发明的技术方案相比现有技术具有以下优点：
(1)本发明的透明疏水光固化涂层，无论是加工过程还是最终产品应用，都符合国家环保要求，制备方法简单，对设备要求不高，且成本极低，黏度适中，符合透明涂层要求，且该透明涂层较硬，耐刮擦，表面张力较低，耐久性好。
(2)本发明的透明疏水光固化涂层采用基于不饱和油脂与巯基衍生物和光引发剂的分散液，其中该类型的不饱和油脂种类多样，包括不同的官能度、取代基和油酸来源等，交联剂也可基于涂层的成膜和牢度等需求而替换，包括不同官能度和与基底材料的可反应性，溶剂亦可不添加。
(3)本发明的透明疏水光固化涂层适用于多种透明基底材料，具备极高的应用和产业价值。
附图说明
图1为实施例1透明疏水光固化涂料的光线透过率图。
图2为未涂层(上)和实施例1中涂层玻璃(下)的透明度光学图。
图3为未涂层(左)和实施例1涂层玻璃(下)的亚甲基蓝水溶液表面玷污图。
图4为实施例1涂层玻璃的SEM微观图。
图5为实施例1涂层玻璃的耐铅笔刮擦和耐胶带剥离SEM微观图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种透明疏水光固化涂层的制备方法与应用，包括以下步骤：
(1)将季戊四醇油酸酯(单取代)、3-巯丙基三乙氧基硅烷和光引发剂1173按质量比5：4：1加入烧杯中，以10克计量，磁力搅拌均匀，即可得到光固化涂料。
(2)将步骤(1)制备的光固化涂料旋涂到玻璃表面，然后将基底置于紫外灯源下照射5min，光照强度为250mW cm-2，即可得到透明疏水光固化涂层。
实施例2
一种透明疏水光固化涂层的制备方法与应用，包括以下步骤：
(1)将甘油油酸酯(单取代)、季戊四醇四-3-巯基丙酸酯和光引发剂651按质量比5：3：2加入乙醇中，以固含量10％计量，然后加入烧杯中，磁力搅拌均匀，即可得到光固化涂料。
(2)将步骤(1)制备的光固化涂料旋涂到玻璃表面，待溶剂室温挥发之后，将基底置于紫外灯源下照射1min，光照强度为500mW cm-2，即可得到透明疏水光固化涂层。
实施例3
一种透明疏水光固化涂层的制备方法与应用，包括以下步骤：
(1)将双取代的聚乙二醇油酸酯、2-巯基乙基三乙氧基硅烷和光引发剂184按质量比5：4：3加入丙酮中，以固含量10％计量，然后加入烧杯中，磁力搅拌均匀，即得到光固化涂料。
(2)将步骤(1)制备的光固化涂料旋涂到PMMA表面，待溶剂室温挥发之后，将基底置于紫外灯源下照射2min，光照强度为300mW cm-2，即可得到透明疏水光固化涂层。
实施例4
一种透明疏水光固化涂层的制备方法与应用，包括以下步骤：
(1)将三取代的聚乙二醇油酸酯、2-巯基乙基三乙氧基硅烷和光引发剂184按质量比5：4：3加入醋酸乙酯中，以固含量20％计量，然后加入烧杯中，磁力搅拌均匀，即得到光固化涂料。
(2)将步骤(1)制备的光固化涂料旋涂到PMMA表面，待醋酸乙酯室温挥发之后，将基底置于紫外灯源下照射5min，光照强度为50mW cm-2，即可得到透明疏水光固化涂层。
测试例
对实施例1制备所得的透明疏水光固化涂层玻璃采用如下的方法进行测试：
1、光固化涂料透明度测试
在室温条件下，使用紫外可见光分光光度计(TU-1900)对光固化涂料透明度进行测试。结果如图1-2所示，光固化涂层显示高度透明性，在500nm处透明度约95％，适合一些玻璃制品、仪器设备以及触屏电子设备等透明产品领域的防水要求。
2、防玷污测试
将未涂层和涂层玻璃倾斜一定角度放置，滴加亚甲基蓝水溶液，看表面玷污情况。结果如图3所示，未涂层玻璃有明显的污渍残留，而涂层玻璃表面光滑整洁。
3、样品微观结构表征
通过场发射冷场电镜(SEM)对涂层玻璃进行表征，结果如图4所示，我们能很明显的看到玻璃表面被厚厚的涂层所遮盖。
4、耐铅笔刮擦测试和胶带剥离测试
根据ASTM D3363标准，用不同硬度的铅笔划涂层玻璃，铅笔与涂层玻璃倾斜45°，以0.5mm S-1速度划过，形成一个6.5mm的划痕(左)。根据ASTM D3359-93标准，3H铅笔划擦涂层玻璃(中)，然后用3M胶带反复粘贴划擦涂层(右)。结果如图5所示，该涂层显示良好的耐久性。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种透明疏水光固化涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1：将原料混匀，得到光固化涂料；
所述原料包括质量比为5：3-4：1-3的不饱和油脂、交联剂和光引发剂，所述交联剂为巯基衍生物；
S2：将所述光固化涂料涂布在基底的表面，置于紫外光下照射，得到所述透明疏水光固化涂层；
所述不饱和油脂选自多元醇与油酸酯的结合物、多元羧酸与油酸酯的结合物和多元氨基与油酸酯的结合物中的一种或多种；
所述巯基衍生物选自3-巯丙基三乙氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷、2-巯基乙基三乙氧基硅烷和季戊四醇四-3-巯基丙酸酯中的一种或多种。
2.如权利要求1所述的透明疏水光固化涂层的制备方法，其特征在于，所述光引发剂选自光引发剂1173、光引发剂651、光引发剂184和光引发剂TPO中的一种或多种。
3.如权利要求1或2所述的透明疏水光固化涂层的制备方法，其特征在于，所述原料还包括溶剂，所述溶剂为挥发性有机溶剂；所述步骤S2中，将光固化涂料涂布在基底表面，待溶剂挥发后，置于紫外光下照射，形成所述透明疏水光固化涂层。
4.如权利要求3所述的透明疏水光固化涂层的制备方法，其特征在于，所述溶剂为乙醇、丙酮和醋酸乙酯中的一种或多种。
5.如权利要求3所述的透明疏水光固化涂层的制备方法，其特征在于，所述光固化涂料的固含量为5-20%。
6.如权利要求1所述的透明疏水光固化涂层的制备方法，其特征在于，所述基底选自玻璃、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯。
7.如权利要求1所述的透明疏水光固化涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，紫外光的光照强度为10-500 mW cm-2，照射时间为0.5-5 min。
8.一种如权利要求1-7中任一项所述的制备方法制得的透明疏水光固化涂层。
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