CN1916087B - 紫外线硬化涂料组成物 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种紫外线硬化涂料组成物，由光起始剂、有机硅烷化合物、粘合剂、催化剂、以及紫外线硬化树脂所组成。本发明的组成物经紫外线照射硬化后，仍具有高表面能(surface energy)及可重涂性。

Description

紫外线硬化涂料组成物

技术领域

本发明是有关于一种涂料的组成物，且特别是有关于一种紫外线硬化涂料的组成物。

背景技术

70年代以来，开发出一种全新的环保涂料--紫外线硬化涂料，将其和传统涂料相比，紫外线硬化涂料具有环境污染小、硬化速度快、节省能源、硬化产物性能好、可适用于热敏基材(Temperature-sensitive material)及可适用于高速自动化生产等等优点，相较于传统涂料的易挥发、硬化速度慢或不利于环境保护等等缺点，紫外光硬化涂料无疑是传统涂料的良好替代品。

一般紫外线硬化涂料可分成自由基及阳离子两种形式。其中又以自由基形式较为常见，其藉由紫外线激发光起始剂产生自由基，自由基引发单体与寡聚物的链反应，形成交联的涂层。

然而，习知的紫外线硬化涂料由于硬化后具有高度交联，故表面缺乏可反应或可附着的官能基，尤其其表面能较低，涂料涂装后的表面较平整，因而不利于重涂施工，容易造成重涂湿润不良或是附着不良，使得产品良率降低。因此，一般在3C产业，为维持可接受的良率，习知的紫外线硬化涂料仅能应用于小物件的外观涂装，而无法适用于大物件，例如面板的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种紫外线硬化涂料组成物，经紫外线照射硬化后，此组成物所形成的涂层具有高表面能和可重涂性，以及提高的硬度。

本发明的另一目的在于提供一种紫外线硬化涂料组成物，其可适用于大尺寸物件，例如平面显示器或笔记型电脑，并具有提升的良率。

本发明提出一种紫外线硬化涂料组成物，此组成物至少由光起始剂、有机硅烷化合物、粘合剂、催化剂、以及紫外线硬化树脂所组成。其中，光起始剂的含量为该紫外线硬化涂料组成物总重量的1至10重量份；有机硅烷化合物的含量为该紫外线硬化涂料组成物总重量的5至20重量份；粘合剂的含量为该紫外线硬化涂料组成物总重量的5至30重量份；催化剂的含量为该紫外线硬化涂料组成物总重量的0.1至15重量份。

本发明另提出一种紫外线硬化涂料组成物，此组成物至少由光起始剂、有机硅烷化合物、粘合剂、以及紫外线硬化树脂所组成。其中，光起始剂的含量为该紫外线硬化涂料组成物总重量的1至10重量份；有机硅烷化合物的含量为该紫外线硬化涂料组成物总重量的5至20重量份；粘合剂的含量为该紫外线硬化涂料组成物总重量的5至30重量份。

依照本发明的较佳实施例所述的紫外线硬化涂料组成物，上述的有机硅烷化合物例如为γ-环氧丙醇丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(β-(3，4-epoxycyclohexyl)-ethyl trimethoxysilane)或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane)。

依照本发明的较佳实施例所述紫外线硬化涂料组成物，上述的粘合剂例如为金属氢氧化物、二氧化硅或硅氧烷化合物。其中，金属氢氧化物例如为氢氧化铝，而硅氧烷化合物例如为四甲氧基硅烷(Tetramethyloxysilane)或四乙氧基硅烷(Tetraethyloxysilane)。

依照本发明的较佳实施例所述紫外线硬化涂料组成物，上述的催化剂例如为酸催化剂或碱催化剂。其中，酸催化剂例如为盐酸、寡聚物的酸价或粘合剂的酸价，而碱催化剂例如为氢氧化钠水溶液或氨水。

依照本发明的较佳实施例所述紫外线硬化涂料组成物，上述粘合剂上的官能基是多于该有机硅烷化合物上的官能基，此官能基例如为羟基。

依照本发明的较佳实施例所述紫外线硬化涂料组成物，上述紫外线硬化树脂为寡聚物，而紫外线硬化树脂中尚可包含单体成分。

依照本发明的较佳实施例所述紫外线硬化涂料组成物更包括至少一助剂，如稀释剂、消泡剂或增稠剂等。

本发明因采用添加有机硅烷化合物和粘合剂于光起始剂及紫外线硬化树脂中，使得涂料涂装后的表面产生可反应的官能基，因而制备出可重涂的紫外线硬化涂料。

此外，本发明因采用添加有机硅烷化合物、粘合剂及催化剂于光起始剂及紫外线硬化树脂中，使得涂料涂装后的表面产生可反应的官能基，因而制备出可重涂的紫外线硬化涂料，并利用催化剂催化有机硅烷化合物与粘合剂的水解与缩合反应，可缩短反应时间。

此外，本发明因添加的有机硅烷化合物可与紫外线硬化树脂，例如单体或寡聚物形成有机涂层，且粘合剂可与有机涂层形成稳定混成结构，有效提升涂料的涂层硬度。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1绘示为硅烷化合物的溶凝胶基本反应机制。

具体实施方式

本发明的紫外线硬化涂料组成物至少由光起始剂、有机硅烷化合物、粘合剂、以及紫外线硬化树脂所组成。较佳地，本发明的紫外线硬化涂料组成物亦包含一催化剂，以缩短反应时间。其中，光起始剂的含量为紫外线硬化涂料组成物总重量的1至10重量份；有机硅烷化合物的含量为紫外线硬化涂料组成物总重量的5至20重量份；粘合剂的含量为紫外线硬化涂料组成物总重量的5至30重量份；以及催化剂的含量为紫外线硬化涂料组成物总重量的0.1至15重量份。本发明的紫外线硬化涂料组成物中，粘合剂上的官能基较佳为多于有机硅烷化合物上的官能基，更佳地，此官能基为羟基。本发明的紫外线硬化涂料组成物中，催化剂可以是酸催化剂或碱催化剂，较佳为酸催化剂，更佳地，酸催化剂为盐酸、寡聚物的酸价或粘合剂的酸价，而碱催化剂为氢氧化钠水溶液或氨水。本发明的紫外线硬化涂料组成物中的有机硅烷化合物较佳为γ-环氧丙醇丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(β-(3，4-epoxycyclohexyl)-ethyl trimethoxysilane)或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane)。本发明的紫外线硬化涂料组成物中，粘合剂较佳为金属氢氧化物、二氧化硅或硅氧烷化合物。更佳地，金属氢氧化物为氢氧化铝，而硅氧烷化合物为四甲氧基硅烷(Tetramethyloxysilane)或四乙氧基硅烷(Tetraethyloxysilane)。本发明的紫外线硬化涂料组成物中，该紫外线硬化树脂较佳为寡聚物；更佳地，该紫外线硬化树脂中更包含一单体。本发明的紫外线硬化涂料组成物较佳更包括一助剂，更佳地，此助剂为稀释剂、消泡剂或增稠剂。

图1绘示为硅烷化合物的溶凝胶基本反应机制，包括水解(Hydrolysis)反应、醇缩合(Alcohol Condensation)反应以及水缩合(WaterCondensation)反应，本发明利用硅烷化合物的溶凝胶反应原理，制备出具可重涂性的紫外线硬化涂料。

在制备可重涂的紫外线硬化涂料研发过程中，本发明以化学配方改质技术，添加有机硅烷化合物及粘合剂于光起始剂及紫外线硬化树脂中，达到提高涂料表面能的功效，而达到涂料可重涂的目的。其中如式1所示，有机硅烷化合物水解后具有的官能基为硅醇基(-SiOH)。而粘合剂微粒表面具有的官能基或水解后具有的官能基例如为氢氧化铝的羟基(-OH)，或四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷水解后的硅醇基。如式2及式3所示，有机硅烷化合物表面的未水解硅烷氧基(-SiOR)或水解硅醇基可与粘合剂表面的羟基或硅醇基产生缩合反应，使得有机硅烷化合物可与粘合剂结合。因此，本发明设计使粘合剂上的官能基多过于有机硅烷化合物上的官能基，故于本发明的涂料涂装后的表面，仍剩有未反应的粘合剂表面的官能基，可与后续涂层产生反应，以达到提高涂料涂装后的表面能，而提供具可重涂性的紫外线硬化涂料。

本发明以化学配方改质技术，添加有机硅烷化合物、粘合剂和催化剂于光起始剂、单体及寡聚物中，而达到提高涂料表面能的功效。其原理在于有机硅烷化合物经由催化剂的催化，而与粘合剂产生水解与缩合反应。此外，有机硅烷化合物具有的官能基或水解后具有的官能基，例如硅醇基，可与粘合剂表面具有官能基或水解后具有的官能基，例如羟基或硅醇基，产生缩合反应。本发明设计使粘合剂上的官能基多过于有机硅烷化合物上的官能基，因此于本发明的涂料涂装后的表面，仍剩有未反应的粘合剂微粒表面的官能基，其为具反应性的官能基，故可提高涂料涂装后的表面能，因而提供可重涂的紫外线硬化涂料。此外，本发明利用所添加的催化剂可缩短反应时间。

另外，由于有机硅烷化合物具有双键或环氧结构，可与单体或寡聚物发生化学键结形成有机硅烷涂层，且无机物粘合剂的奈米分子可与有机硅烷涂层形成稳定的有机无机奈米混层，因此可有效提升涂料的涂层硬度。

以下是举一实验例及一比较例来说明本发明的紫外线硬化涂料组成物确实具有高表面能而具可重涂性。

将下表一所记载的实验例及比较例的组成物各别混合均匀，并加入1∶1的醋酸丁酯/异丙醇(BAC/IPA)稀释剂。上述二者经喷涂于例如聚碳酸酯(polycarbonate，PC)基板后，以温度例如是70℃，时间例如是10分钟进行烘干。之后，再经紫外线照射，其总照射量例如为500～650mJ/cm²。然后，经百格(Cross-cut)附着性测试，得到实验例及比较例的组成物的数据均为5B。而比较例的铅笔硬度为H，实验例的铅笔硬度则是2H，这个结果显示实验例的硬度确实大于比较例。之后，重复上述喷涂、烘干步骤后，再做一次Cross-cut附着性测试来鉴别其重涂性，比较例的结果为0B，显示比较例不具可重涂性，而实验例确实具可重涂性及提高的表面能。

表一

组成物	比较例(重量份)	实验例(重量份)
			Chivacure<sup>TM</sup> ITX/Chivacure<sup>TM</sup>EPD/Darocure<sup>TM</sup>TPO/Darocure<sup>TM</sup>1173	10	10
二季戊四醇六丙烯酸酯(dipentaerythritol hexaacrylate)	10	10
			1，6-己二醇二丙烯酸酯(1，6-hexanedioldiacrylate)	20	20
脂肪族聚胺基甲酸乙酯二丙烯酸酯(Aliphatic urethane diacrylate)	40	40
			六官能基聚酯丙烯酸酯(Hexa-functionalpolyester acylate)	10	10
苯二甲蓝铜(P.B.15:3)	10	10
			γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyltrimethoxysilane)	0	10
二氧化硅(Silica powder)	0	15
			盐酸(Hydrochloric acid)	0	10

综上所述，在本发明的紫外线硬化涂料组成物，至少具有以下优点：

1、本发明以添加有机硅烷化合物和粘合剂于光起始剂及紫外线硬化树脂中，而达到提高涂料表面能的功效，使涂料具有可重涂性。

2、本发明利用有机硅烷化合物的双键或环氧结构，与紫外线硬化树脂发生化学键结而形成有机硅烷涂层，且无机粘合剂的奈米分子与有机硅烷涂层形成稳定的有机无机混层，因而可有效提升涂料的涂层硬度。

3、本发明可适用于大尺寸物件，例如平面显示器或笔记型电脑，并具有提升的良率。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的申请专利范围所界定者为准。

Claims (12)

1.一种紫外线硬化涂料组成物，其特征在于：所述的紫外线硬化涂料组成物总重量以重量份为单位计算，其包括：

1至10重量份的光起始剂；

5至20重量份的有机硅烷化合物；

5至30重量份的粘合剂，其中所述的粘合剂上的官能基多于该有机硅烷化合物上的官能基；

0.1至15重量份的催化剂；以及

一紫外线硬化树脂。

2.一种紫外线硬化涂料组成物，其特征在于：所述的紫外线硬化涂料组成物总重量以重量份为单位计算，其包括：

1至10重量份的光起始剂；

5至20重量份的有机硅烷化合物；

5至30重量份的粘合剂，其中所述的粘合剂上的官能基多于该有机硅烷化合物上的官能基；以及

一紫外线硬化树脂。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的有机硅烷化合物为γ-环氧丙醇丙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的粘合剂为金属氢氧化物、二氧化硅或硅氧烷化合物。

5.根据权利要求4所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的金属氢氧化物为氢氧化铝。

6.根据权利要求4所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的硅氧烷化合物为四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷。

7.根据权利要求1或权利要求2所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的官能基为羟基。

8.根据权利要求1或权利要求2所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的紫外线硬化树脂为寡聚物。

9.根据权利要求8所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的紫外线硬化树脂更包含一单体。

10.根据权利要求1或权利要求2所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其更包括一助剂。

11.根据权利要求10所述的紫外线硬化涂料组成物，其特征在于其中所述的助剂为稀释剂、消泡剂或增稠剂。

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