TWI702282B - 防霧塗層 - Google Patents
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Abstract
一塗層組成物可包括在一親水性區域中具有反應性基團的一或多個可輻射固化樹脂、包含一反應性部分的一反應性表面活性劑;以及一光起始劑,其中,在該光起始劑暴露於光能量時,該一或多個可輻射固化樹脂係固化,以形成一親水性網絡且該反應性表面活性劑係藉由該表面活性劑的該反應性部分結合至該一或多個可輻射固化樹脂的該反應性基團而結合至該網絡。該固化塗層提供持久、可洗的防霧性質。
Description
相關申請案
本申請案主張於2017年2月5日提申之美國臨時專利申請案序號62/291,882的權益和優先權,其係以整體參照方式併入本案。
領域
本揭示內容關於帶有可洗、防霧性質,以及任擇地帶有耐磨耗性質的塗層。本揭示內容亦關於用於製備此類塗層的製程、用此類塗層塗佈基板的製程、以及用此類塗層塗佈的製品。
背景
在許多應用中需要永久防霧性質,例如眼鏡和太陽鏡片;安全、軍事和運動眼鏡及配件;用於汽車、運輸工具、建築和建造、溫室的玻璃;工業、銷售點和電子顯示器;市售的冰箱和冷凍門;鏡子;太陽能面板,以及其他。
當來自周圍空氣的水蒸氣冷凝在物體上形成小水滴時,霧即發生。當該物體溫度比環境溫度更低時,會發生此情況。目前防霧塗層經常形成本質上親水性
的光滑表面。將表面活性使用在塗層調配物中,以增加固化塗層的表面能量,使液滴能夠成形成片狀而非在基板上形成球狀液滴。產生的片狀水的效應使光的散射最小化,藉此改良能見度。
為了具有持久、或永久的防霧性能,防霧塗層通常以大量的明顯降低該塗層硬度的表面活性劑配製。然而,該防霧塗層經常相當快地失去防霧功能,並且需要以額外的表面活性劑來回復。再者,目前市面上可用的持久防霧塗層主要為熱固化,因此在高溫下需要較長的固化時間,此可影響防霧製品製造商的製造成本和產率。此外,這些塗層許多並不具有耐磨耗性質。因此,對於帶有持久無需回復的防霧性質的新型快速固化防霧塗層,以及任擇的對於更好的耐磨耗性質有需求。
概要
本揭示內容提供帶有持久的防霧性質和任擇的耐磨耗性質的快速固化塗層配方。
在一些態樣中,提供一種塗層組成物,該組成物包含一或多個可輻射固化的丙烯酸酯,其具有包含一或多個親水性烷氧基化基團的親水性區域,該一或多個親水性烷氧基化基團具有化學式-((CH2)nO-)m-,其中n可為等於或大於1且等於或小於3(1n3)以及m可為等於或大於1且等於或小於10(1m10);一反應性表面活性劑,其包含反應性部分;以及一光起始劑,其中,在該
光起始劑暴露於光能量時,該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯係固化,以形成一親水性網絡且該反應性表面活性劑係藉由該表面活性劑的該反應性部分結合至該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯的該親水性區域中的一或多個丙烯酸酯基團而結合至該網絡。
在一些態樣中,提供一種可紫外線(UV)固化的塗層組成物,該組成物包含:可輻射固化、多官能的丙烯酸酯,其具有包含一或多個親水性烷氧基化基團的親水性區域,該一或多個親水性烷氧基化基團具有化學式-((CH2)nO-)m-,其中n可為等於或大於1且等於或小於3(1n3)以及m可為等於或大於1且等於或小於10(1m10);一或多個反應性表面活性劑,其中該反應性表面活性劑具有一或多個反應性基團,該反應性基團包含烯基、丙烯酸酯基、硫醇基或其等的組合;以及一光起始劑,其中,在該光起始劑暴露至UV光能量時,該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯係固化,以形成一親水性網絡且該反應性表面活性劑係藉由該表面活性劑的該反應性部分結合至該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯的該親水性區域中的一或多個丙烯酸酯基團而結合至該網絡。在一些具體例中,該丙烯酸酯為一、二、三、或四官能性或其等的組合。
在一些態樣中,當施加至一基板並固化時,本揭示內容的塗層組成物提供透明、可洗的防霧塗層。在一些具體例中,本揭示內容的塗層組成物更包含分
散在整個網絡中的金屬氧化物奈米顆粒,以提供該塗層耐磨性質。在一些具體例中,本揭示內容的塗層組成物更包含無反應性表面活性劑。
在一些態樣中,本發明揭示內容提供一種包含親水性網絡的固化塗層,該網絡包含具有親水性區域的一或多個丙烯酸酯,親水性區域包含具有化學式-((CH2)nO-)m-的一或多個親水性烷氧基化基團,其中n可為等於或大於1且等於或小於3(1n3)以及m可為等於或大於1且等於或小於10(1m10);以及反應性表面活性劑,其包含一反應性部分,其中該反應性表面活性劑係藉由該表面活性劑的該反應性部分結合至該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯的該親水性區域中的一或多個丙烯酸酯基團而結合至該網絡。此類塗層更可包括分散在整個網絡中的金屬氧化物奈米顆粒,以及當施加至基板時,可為光學透明、耐磨、帶有可洗的防霧性質。
在一些態樣中,本發明揭示內容提供一種包含基板和施加至該基板上透明、耐水洗的防霧塗層的製品,其中該塗層包含:親水性網絡,其包含具有親水性區域的一或多個丙烯酸酯,該親水性區域包含一或多個親水性烷氧基化基團,該一或多個親水性烷氧基化基團具有化學式-((CH2)nO-)m-,其中n可為等於或大於1且等於或小於3(1n3)以及m可為等於或大於1且等於或小於10(1m10);以及反應性表面活性劑,其包含一反應性部分,其中該反應性表面活性劑係藉由該表面活性劑的該反
應性部分結合至該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯的該親水性區域中的一或多個丙烯酸酯基團而結合至該網絡。該塗層更可包含分散在整個網絡中的金屬氧化物奈米顆粒。
10:丙烯酸酯
12:親水性區域
14:反應性基團
20:丙烯酸酯
22:親水性區域
24:反應性基團
30:表面活性劑
32:親水性區域
34:反應性基團
本揭示內容在下列詳細說明中將進一步說明,以示例具體例非限制性例子的方式參照所標示的複數個附圖,其中相似的參考標號代表類似的部份,其中:
圖1提供可固化樹脂和反應性表面活性劑的非限制性例子,其適宜用於本揭示內容的一些具體例。
儘管上述附圖闡述本發明揭示的具體例,但是如在討論中指明亦考慮到其他具體例。本揭示內容以代表方式而非以限制性的方式呈現例示的具體例。可由本領預技術人員設計的許多其他修改和具體例將落在本揭示內容具體例的原理的範圍和精神內。
詳細說明
下列說明僅提供示例的具體例,並且不意欲限制本揭示內容的範圍、適用性、或構形。相反,下列示例具體例的說明將提供本領預技術人員實施一或多個示例具體例的說明。應理解的是,在不逸離所附專利申請範圍中闡述之本揭示內容的精神和範圍的情況下,可對元件的功能和佈置進行各式改變。
在一些具體例中,本發明揭示內容提供塗層組成物,其包含(a)具有親水性區間的可輻射固化樹脂
以及在該親水性區間的反應性基團,以及(b)包含一或多個反應性基團的反應性表面活性劑,該反應性表面活性劑可與在聚合物的親水性區間的反應性基團反應。在一些具體例中,該組成物為液體並且在暴露於輻射時固化。在固化時,由於樹脂的反應性基團和反應性表面活性劑之間的結合,形成該反應性表面活性劑限制在網絡的親水性網絡。在一些具體例中,此類塗層組成物當施加至基板並固化時提供光學透明、可洗的防霧塗層。在一些具體例中,該塗層可用水、肥皂、市售清潔劑和類似的流體洗滌,並仍維持其防霧性質。在一些具體例中,該組成物更可包括金屬氧化物奈米顆粒,其可在固化時為該塗層賦予耐磨性質,同時仍維持透光性及/或防霧性質。在一些具體例中,當本發明塗層施加至光學透明的基板時(舉例來說,Gentex PC鏡片),本塗層不會對該鏡片增加霧度。舉例來說,在一些具體例中,△霧度,在塗佈和未塗佈光學透明的基材之間使用ASTM D1003標準測量的霧度差為~0.01%,因此表明該塗層對霧度沒有影響。
在一些具體例中,本揭示內容的可輻射固化塗層組成物可包括作為可固化或可交聯樹脂的親水性烷氧基化基團化丙烯酸酯,其在固化時形成反應性表面活性劑的反應性部分可結合的親水性網絡。在一些具體例中,該樹脂可在暴露於UV輻射時固化,以減少組成物的固化時間。反應性表面活性劑與該丙烯酸酯網絡的結合可為本發明組成物提供持久防霧性質。持久、可洗的防霧性質亦
可由使用最小負載的表面活性劑達成。在一些具體例中,本發明組成物產生可洗的防霧塗層,即在經受多次清洗之後,根據以下說明的各式清洗和擦拭測試,舉例來說至少20次清洗,塗層維持防霧性質。本揭示內容更提供製造該塗層組成物的製程和此類組成物的使用方法。
舉例來說,本揭示內容的一些態樣亦提供以此類組成物產生的塗層組成物或固化塗層塗佈的製品,以及用該防霧塗層組成物塗佈基板的製程。在一些具體例中,由於成分的選擇以及施加在光學透明的基板上,例如眼鏡的鏡片,所以本發明的塗層為光學透明。在一些具體例中,可利用本發明塗層製造防霧冷凍膜,以施加至冷凍機或冰箱的表面、或可直接地塗佈在冷凍機或冰箱的表面上。
可固化樹脂
在一些具體例中,本揭示內容的可固化樹脂包括各式親水性丙烯酸酯,例如烷氧基化基團化丙烯酸酯、縮水甘油丙烯酸酯和類似物。在一些具體例中,由於存在下列化學式的一或多個基團:-((CH2)nO-)m,此類丙烯酸酯具有超過一個親水性區域或區間。在一些具體例中,n可為等於或大於1且等於或小於3(1n3),m可為等於或大於1且等於或小於10(1m10)、或兩者。在一些具體例中,n可為等於2。在一些具體例中,m可為等於5。以此方式,可提供防霧性質所需的適宜親水性環境。
適用於本發明組合物的丙烯酸酯亦包括可
與反應性表面活性劑的反應性基團反應的反應性基團,如下所述。舉例來說,此類反應性基團可包含丙烯酸酯基。在一些具體例中,該反應性基團可位在丙烯酸酯以及在丙烯酸酯固化後形成網絡的親水性區域中。舉例來說,圖1表示具有親水性區域12、22(由於存在烷氧基化基團化物)的適宜丙烯酸酯10、20以及在該親水性區域12、22中的反應性基團14、24之非限制性例子。該丙烯酸酯10、20可形成帶有親水性區域的網絡,由於反應性基團34與該丙烯酸酯10、20的反應性基團14、24結合,反應性表面活性劑30可在網絡的親水性區域中結合至該網絡或變得束縛。該表面活性劑30亦可具有親水性區域32,使該反應性表面活性劑能夠留在該親水性網絡區間中,俾使反應性表面活性劑的無束縛側可自由移動至該網絡的表面,以防止霧化活動。
在一些具體例中,可採用一或多個乙氧基化丙烯酸酯,以形成網絡。在一些具體例中,該丙烯酸酯可包括帶有一、二、三、或四官能基的一或多個丙烯酸酯。在一些具體例中,該丙烯酸酯可包括超過一種類型的丙烯酸酯單體。在一些具體例中,該網絡可由多官能的乙氧基化丙烯酸酯單體的使用生成。在一些具體例中,可採用乙氧基化二丙烯酸酯和乙氧基化三丙烯酸酯,以形成網絡。
適宜的親水性二丙烯酸酯單體的例子包括,但不限於,乙二醇二丙烯酸酯;乙二醇二甲基丙烯酸
酯;二乙二醇二丙烯酸酯;三乙二醇二丙烯酸酯;三乙二醇二甲基丙烯酸酯;四乙二醇二丙烯酸酯;四乙二醇二甲基丙烯酸酯;乙二醇二丙烯酸酯;三丙二醇二丙烯酸酯;三伸丙二醇二丙烯酸酯;聚丙二醇二甲基丙烯酸酯;從PluronicTM或PolaxamerTM得到的聚醚二丙烯酸酯、以及從反向PluroincTM得到的聚醚二丙烯酸酯。
適宜的親水性三丙烯酸酯單體的例子包括,但不限於,乙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、丙氧基化甘油三丙烯酸酯、丙氧基化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、以及三(2-羥乙基)異氰酸三丙烯酸酯。
適宜的親水性四丙烯酸酯單體的例子包括,但不限於,乙氧基化季戊四醇四丙烯酸酯。
反應性表面活性劑
如上述,本發明組成物的反應性表面活性劑可包含親水性區域且亦包括能夠與可交聯樹脂的反應性基團反應的反應性部分或基團。此類反應性部分可包括,但不限於,一或多個烯基、丙烯酸酯基、硫醇基或其等的組合。應注意的是,表面活性劑可在將反應產物加入丙烯酸酯混合物或表面活性劑之前或將該表面活性劑與反應性部分同時加入丙烯酸酯混合物中允許與一或多個反應性部分反應。在一些具體例中,該反應性部分可位在該反應性表面活性劑的親水性區域或區間。
帶有烯基反應性基團的代表性反應性表面活性劑可具有一般化學式:(CH2=CH)-R,其中R可選自
醚磺酸鹽、磷酸酯、聚醚以及其等的共聚物、非離子聚醚、烷基醚、烯基醚、和烯烴醚,如表1顯示。具有帶反應雙鍵的親水性區段之反應性表面活性劑的例示性例子包括,但不限於,Reasoap SR10、Reasoap SR20、Reasoap ER10、Reasoap PP70、Emulsogen APS100。帶有烯基反應性基團的反應性表面活性劑之另外的非限制性例子係列在下表1中。
帶有丙烯酸酯反應性基團的代表性反應性表面活性劑可具有一般化學式:(CH2=CHCOO)-R,其中R可選自醚磺酸鹽、磷酸酯、聚醚以及其等的共聚物,如表2顯示。具有反應性丙烯酸酯部分的親水性區段之表面活性劑的例示性例子包括,但不限於,磺丙基丙烯酸的金屬鹽、和烷基丙烯醯氧基乙基三烷基銨鹽。帶有丙烯酸酯反應性基團的反應性表面活性劑之另外的非限制性例子係列在下表2中。
帶有硫醇反應性基團的代表性反應性表面活性劑可具有一般化學式:(SH)-R,其中R可選自醚磺酸鹽、磷酸酯、聚醚以及其等的共聚物,如表3顯示。在一些具體例中,具有反應性硫醇部分的親水性區段之表面活性劑可經由硫醇-烯反應將三羥甲丙烷三(3-巰基丙酸酯)(TMPTMP)與Reasoap SR10的反應獲得。(見預混合物3)。在一些具體例中,具有反應性硫醇部分的親水性區段之表面活性劑可經由硫醇-烯反應將季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)與Reasoap SR10的反應獲得。帶有硫醇反應性基團的反應性表面活性劑之另外的非限制性例子係列在下表3中。
在一些具體例中,該反應性表面活性劑的反應性區段在固化製程中與丙烯酸酯的親水性區間反應。以此方式,在固化後,反應性表面活性劑可結合至固化的丙烯酸酯網絡,於是維持在適當位置(未洗去或以其他方式去除),以提供帶有持久防霧性質的塗層。
金屬氧化物顆粒
在一些具體例中,本發明組成物可包括分散在親水性可交聯樹脂整個網絡中的金屬氧化物顆粒,舉例來說,丙烯酸酯。該金屬顆粒可提供塗層硬度和耐磨耗性質。金屬氧化物奈米顆粒的適宜例子包括,但不限於,氧化矽顆粒、二氧化鈦、氧化鋁、氧化鋅、氧化銻、氧化錫、氧化鋯、和其等的組合。在一些具體例中,可選擇金屬奈米顆粒的尺寸和濃度,俾使所得的塗層為光學透明,同時仍保持其防霧性質和抗磨性質。在一些具體例中,該金屬氧化物顆粒為帶有從約5至約50nm範圍之間尺寸的奈米顆粒。在一些具體例中,該金屬氧化物顆粒為帶有從約10至約20nm範圍之間尺寸的奈米顆粒。該奈米顆粒可存在介於0和80重量%之間的濃度。
無反應性表面活性劑
在一些具體例中,可將無反應性表面活性劑加入塗層組成物,以進一步提升防霧性質。適宜的無反
應性表面活性劑包括,但不限於,磺酸鹽、銨鹽、磷酸鹽、聚乙二醇醚低聚物、親水性聚丙烯酸酯、辛苯氧基聚乙氧基乙醇、和非離子聚醚團聯共聚物。在一些具體例中,組成物中的無反應性表面活性劑的濃度可介於0和10重量%的範圍之間。在一些具體例中,組成物中的無反應性表面活性劑的濃度以液體的重量計可介於0.5和2%的範圍之間。
光起始劑
在一些具體例中,該組成物可包括一或多個光起始劑,在暴露於輻射或光時引發組成物的固化。在塗層組成物中存在的一或多個光起始劑引發並促進可固化樹脂的交聯,即當塗層組成物暴露於輻射時,該塗層組成物固化。在一些具體例中,光起始劑可選擇暴露於UV光或可見光時反應。在一些具體例中,該光起始劑為藍光光起始劑。在一些具體例中,為了固化組成物,當使用H燈泡作為曝光燈泡一分鐘時,累積的UV-A曝光量可介於1.0和2.5J/cm2之間。
用於本案揭示的塗層組成物的適宜UV輻射敏感光起始劑或起始劑摻合物的例子包括,但不限於,安息香;取代的安息香,例如安息香醚的丁基異構體;二苯基酮;取代的二苯基酮,例如羥基二苯基酮;2-羥乙基-N-馬來亞醯胺;2-[2-羥乙基(甲基)氨基]乙醇蔥醌;噻噸酮(thioxanthone);α、α-二乙氧基苯乙酮;2、2-二甲氧基-1、2-二苯基乙烷-1-酮;2-羥基-2-甲基-1-苯基-丙
-1-酮;二苯基(2、4、6-三甲基苯甲醯基)氧化膦、苯基乙醛酸甲酯;1-羥基環己基苯基酮;2-芐基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉苯基)-丁酮-1;2-二甲胺基-2-(4-甲基-芐基)-1-(4-嗎啉-4-基-苯基)-丁-1-酮;2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-嗎啉基丙-1-酮;以及1-[4-(2-羥基乙氧基)-苯基]-2-羥基-2-甲基-1-丙烷-1-酮。陽離子光酸產生劑可包括但不限於二苯基[3-(苯硫基)苯基]鋶六氟磷酸鹽;二苯基[2-苯硫基)苯基]鋶六氟銻酸鹽;三芳基鋶與在丙烯碳酸酯中的六氟磷酸鹽的六氟銻酸鹽之混合物;以及帶有五氟硼酸鹽、六氟銻酸鹽或六氟磷酸鹽的二芳基碘鎓鹽。
任擇地,採用光起始劑增效劑用於與例如舉例來說二苯基酮的醯基酮光起始劑結合的共起始劑。適宜的光起始劑增效劑包括,舉例來說,N-甲基-二乙醇胺、三乙醇胺2-(丁氧基)乙基-4-二甲胺基苯甲酸酯和反應性胺丙烯酸酯,其等可購自UCB Radcure Chemicals Corporation,Smyrna,Ga.的EBECRYL P104、EBECRYL P105、和EBECRYL 7100,或可購自Sartomer Company,Inc.,的CN 371、CN 373、CN 384、或CN 386,Exton,Pa.Sartomer將CN 373說明為可用於與例如二苯基酮或異丙基噻噸酮(ITX)的奪氫(hydrogen abstracting)光起始劑組合的反應性胺丙烯酸酯酯共起始劑,以促進自由基的聚合作用。CN 373加速表面的固化速度並幫助克服在UV可固化塗層和油墨中的氧氣抑制。Sartomer將CN 371、CN 384、CN 386、CN
550、和CN551說明為二和三官能胺丙烯酸酯共起始劑,當用於與例如二苯基酮的光敏劑結合時,促進在UV光下快速固化。
在一些具體例中,該組成物可包括可見光起始劑,以引發暴露於藍光時(400-500nm)組成物的固化。此類光起始劑可包括,但不限於,樟腦醌、苯基丙二酮(PPD)、雙丙烯氧化膦(Ir819)、包括2、4、6-三甲基苯甲醯基二苯基氧化膦(TPO)、2、4、6-三甲基苯甲醯基乙氧基-苯基氧化膦(TPO-L)、和雙(2、4、6-三甲基苯甲醯基)苯基氧化膦(BAPO)。
在一些具體例中,該光起始劑可選自阿法(alpha)羥基酮光起始劑家族。在一些具體例中,該光起始劑包含Irgacure 500(50%的二苯基酮+50%的1-羥基-環己基-苯基酮)和Darocure 1173(2-羥基-2-甲基-苯丙酮)的一或多者。
該塗層配方可另擇地使用以最小到不使用光起始劑的電子束(EB)輻射固化。
流動改性劑/整平劑
在一些具體例中,本案揭示的塗層組成物可包括整平劑。整平劑,亦可稱為流量控制劑,可併入本案說明的塗層組成物,使該組合物更均勻或水平地舖在基板的表面上,以提供與該基板實質地均勻接觸。整平劑的量可廣泛地變化,但整平劑較佳使用的量為以塗層組成物的固體重量計約0.001%至約10%的範圍之間。採用可與
塗層組成物和基板相容、能夠使基材上的塗層組成物平整、以及增強塗層組成物和基材之間潤濕性的任何常規,可市購的整平劑。此類整平劑的非限制性例子包括聚醚、矽酮、氟表面活性劑、聚丙烯酸酯、矽酮聚丙烯酸酯,例如矽酮六丙烯酸酯、和氟改性的聚丙烯酸酯。例子包括TRITON X-100、X-405、和從Rohm and Haas的N-57、矽酮,例如從Dow Corning的Paint Additive 3、Paint Additive 29、以及從Momentive(Columbus,OH)的Paint Additive 57、SILWET L-77和SILWET L-7600、以及從3M公司(St.Paul,MN)的氟表面活性劑,例如FLUORAD FC-4430。
其他添加劑
其他成分,例如抗氧化劑、抗靜電劑、抗氣候劑、色彩添加劑、UV穩定劑、分散劑、消泡劑、熱穩定劑,亦可添加至該塗層配方。抗氧化劑的例子包括十八烷基-3-(3、5-二-叔丁基-4-羥苯)丙酸酯、和季戊四醇四[3-(3、5-二-三級-丁基-4-羥苯)丙酸酯]。
熱穩定劑的例子包括三苯基亞磷酸酯、三-(2、6二甲基苯基)亞磷酸酯、三-(2、4-二-t-丁基-苯基)亞磷酸酯、三-(混合的一-和二-壬基苯基)亞磷酸酯、二甲基苯膦酸酯和磷酸三甲酯。抗靜電劑的例子包括甘油單硬脂酸酯、硬脂基磺酸鈉、和十二烷基苯磺酸鈉。
聚碳酸酯(PC)習知在紫外光(UV)的暴露下降解。此過程稱為風化。可風化的材料在UV暴露下可長
時間維持其物理性質。為了改良在UV暴露下的使用壽命,可在用於聚碳酸酯和類似芳族塑料基板的塗層中使用UV吸收劑。UV吸收劑包括,但不限於,下列三基團的化學品:1)2-羥基-二苯基酮(BP)衍生物,市售的例子包括,但不限於,Chimassorb® 81和Chimassorb® 90(皆來自BASF,德國);2)2-(2-羥苯)-苯并三唑(HPBT)衍生物,市售的例子包括,但不限於,Tinuvin® 1130、Tinuvin® 384-2、Tinuvin® 928和Tinuvin® 900(全部來自BASF,德國);3)2-羥苯-s-三嗪(HPT)衍生物,市售的例子包括,但不限於,Tinuvin® 400、Tinuvin® 405(皆來自BASF,德國)。
受阻胺光穩定劑(HALS)亦用於有效防止光和風化的有害影響。最廣泛使用的受阻胺光穩定劑(HALS)主要為2、2、6、6-四甲基哌啶的衍生物。市售的例子包括,但不限於,Tinuvin® 152、Tinuvin® 292(皆來自BASF,德國)。
示例的組成物
本發明組成物中的丙烯酸酯的濃度以重量計可介於約4%和95%的範圍之間。在一些具體例中,本發明組成物中的丙烯酸酯的濃度以液體塗層的重量計可介於7%和55%的範圍之間。在一些具體例中,反應性表面活性劑的濃度以液體塗層的重量計可介於0.5%和30%的範圍之間。在一些具體例中,丙烯酸酯和反應性表面活性劑之間的重量比可介於3:1和95:1之間。在一些具體例
中,組成物中的無反應性表面活性劑的濃度以液體的重量計可介於0.5和2%的範圍之間。在一些具體例中,該組成物可包括氧化矽顆粒。
在一些具體例中,該丙烯酸酯包含一或多個乙氧基化二丙烯酸酯和一或多個乙氧基化三丙烯酸酯的混合物。在一些具體例中,該二丙烯酸酯可包含三乙二醇二丙烯酸酯。在一些具體例中,該三丙烯酸酯可包含乙氧基化三羥甲基丙烷三烯酸酯。在一些具體例中,二丙烯酸酯和三丙烯酸酯之間的比率可介於1:3至1:7的範圍之間。在一些具體例中,為提升網絡的親水性,該網絡可基本上或完全不含非親水性丙烯酸酯。在一些具體例中,該網絡可能缺乏非親水性丙烯酸酯或帶有疏水區域的丙烯酸酯。在一些具體例中,該組成物更可包括帶有烯基反應性基團的反應性表面活性劑,但可使用帶有丙烯酸酯基、硫醇基或這3基團組合的表面活性劑。在一些具體例中,該反應性表面活性劑為陰離子表面活性劑。本發明組成物更可包括金屬氧化物顆粒,例如氧化矽,以賦予本發明塗層的和耐磨性質。此外,本發明組成物可包括下列一或多者:無反應性表面活性劑、溶劑、光起始劑、和流動改性劑。
本發明揭示內容以非限制性例子的方式提供具有下列氧化矽、二丙烯酸酯和三丙烯酸酯的一或多者的比率(以乾重計)的組成物:
在一些具體例中,該組成物可包括介於約
15和約50重量%之間的二丙烯酸酯,以及任擇地介於約5和約60重量%之間的二丙烯酸酯,以及介於約50和約85重量%之間的三丙烯酸酯,以及任擇地介於約40和約100重量%之間的三丙烯酸酯。
在一些具體例中,該組成物可包括介於約50和約70%的金屬氧化物顆粒,以及任擇地介於約15和約80重量%之間的金屬氧化物顆粒,以及介於約30和約50重量%之間的三丙烯酸酯,以及任擇地介於約20和約85重量%之間的三丙烯酸酯。
在一些具體例中,該組成物可包括介於約50和約71重量%之間的金屬氧化物顆粒,以及任擇地介於約30和約80重量%之間的金屬氧化物顆粒;介於約4和約25重量%之間的二丙烯酸酯,以及任擇地介於約4和約30重量%之間的二丙烯酸酯,以及介於約20和約50重量%之間的三丙烯酸酯,以及任擇地介於約16和約70重量%之間的三丙烯酸酯。
本發明揭示內容以非限制性例子的方式提供下列組成物:在一些具體例中,該組成物在整個塗層中可包括介於約4和約35重量%之間的二丙烯酸酯,以及在一些具體例中,任擇地介於約2和約45重量%之間的二丙烯酸酯;在整個塗層中介於約15和約60重量%之間的三丙烯酸酯,以及任擇地介於約10和約75重量%的三丙烯酸酯;以及介於約0.5和約2重量%之間的反應性表面活性
劑,以及任擇地介於約0.5和約30重量%之間的反應性表面活性劑。在一些具體例中,該組成物亦可包括下列一或多者:介於約0.5和約2重量%之間的無反應性表面活性劑,以及任擇地介於約0.5和約10重量%之間的無反應性表面活性劑;介於約40和約65重量%之間的溶劑,以及任擇地介於約40和約70重量%之間的溶劑;以及介於約1和約4重量%之間的光起始劑和流動改性劑,以及任擇地介於0.5和約5重量%之間的光起始劑和流動改性劑。
在一些具體例中,該組成物在整個塗層中可包括介於約15和約50重量%之間的金屬氧化物顆粒,以及任擇地介於約5和約60重量%之間的金屬氧化物顆粒;在整個塗層中介於約9和約35重量%之間的三丙烯酸酯,以及任擇地介於約5和約60重量%之間的三丙烯酸酯;以及介於約0.5和約2重量%之間的反應性表面活性劑,以及任擇地介於約0.5和約30重量%之間的反應性表面活性劑。在一些具體例中,該組成物亦可包括下列一或多者:介於約0.5和約2重量%之間的無反應性表面活性劑,以及在一些具體例中,任擇地介於約0.5和約10重量%之間的無反應性表面活性劑;介於約40和約65重量%之間的溶劑,以及在一些具體例中,任擇地介於約30和約70重量%之間的溶劑;以及介於約1和約4重量%之間的光起始劑和流動改性劑,以及在一些具體例中,任擇地介於1和約5重量%之間的光起始劑和流動改性劑。
在一些具體例中,該組成物在整個塗層中
可包括介於約15和約50重量%之間的金屬氧化物顆粒,以及任擇地介於約5和約70重量%之間的金屬氧化物顆粒;在整個塗層中介於約1和約20重量%之間的二丙烯酸酯,以及任擇地介於約1和約30重量%之間的二丙烯酸酯;在整個塗層中介於約6和約35重量%之間的三丙烯酸酯,以及任擇地介於約4和約50重量%之間的三丙烯酸酯;以及介於約0.5和約2重量%之間的反應性表面活性劑,以及任擇地介於約0.5和約30重量%之間的反應性表面活性劑。在一些具體例中,該組成物亦可包括下列一或多者:介於約40和約65重量%之間的溶劑,以及在一些具體例中,任擇地介於約10和約70重量%之間的溶劑;以及介於約1和約4重量%之間的光起始劑和流動改性劑,以及在一些具體例中,任擇地介於1和約5重量%之間的光起始劑和流動改性劑。
在一些具體例中,該組成物在整個塗層中可包括介於約15和約50重量%之間的金屬氧化物顆粒,以及在一些具體例中,任擇地介於約5和約70重量%之間的金屬氧化物顆粒;在整個塗層中介於約1和約20重量%之間的二丙烯酸酯,以及在一些具體例中,任擇地介於約1和約30重量%之間的二丙烯酸酯;在整個塗層中介於約6和約35重量%之間的三丙烯酸酯,以及在一些具體例中,任擇地介於約4和約50重量%之間的三丙烯酸酯;介於約0.5和約2重量%之間的反應性表面活性劑,以及在一些具體例中,任擇地介於約0.5和約30重量%之間的反應
性表面活性劑。在一些具體例中,該組成物亦可包括下列一或多者:介於約0.5和約2重量%之間的無反應性表面活性劑,以及在一些具體例中,任擇地介於約0.5和約10重量%之間的無反應性表面活性劑;介於約40和約65重量%之間的溶劑,以及在一些具體例中,任擇地介於約10和約70重量%之間的溶劑;以及介於約1和約4重量%之間的光起始劑和流動改性劑,以及在一些具體例中,任擇地介於1和約5重量%之間的光起始劑和流動改性劑。
基板/製品
本案揭示的塗層組成物可作為施加至剛性或彈性基板的塗層。適宜的基板材料包括,但不限於,透明塑料,例如聚碳酸酯(PC)、極化聚碳酸酯、聚醯胺、聚丙烯酸、聚甲基甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚氯乙烯、聚雙碳酸烯丙酯、烯丙基二甘醇碳酸酯(ADC)聚合物、聚對酞酸乙二酯(PET)、聚環烷酸乙烯酯、三乙酸纖維素(CTA)聚合物、乙酸丁酸纖維素(CAB)聚合物、聚胺甲酸酯、多硫化物、和聚硫胺甲酸酯。包括各式聚烯、氟化聚合物、金屬和玻璃,例如鈉鈣玻璃、硼矽玻璃、丙烯酸玻璃和其他類型玻璃的其他基板假使需要,可使用適當的預處理。可用本揭示內容塗層塗佈的製品的例子包括,但不限於,安全眼鏡、光學鏡片、護目鏡、面罩、頭盔面板、用作建築窗戶的玻璃製品、以及用作汽車、公車、火車、飛機、和其他運輸工具的擋風玻璃或窗戶的玻璃製品、多功能的LED、LCD顯示器、浴室鏡子、淋浴鏡和器具。
塗層亦可施加至市售的冷凍機門、冰淇淋冷凍機門和熟食箱。在一些具體例中,為增加本發明組成物對基板的黏著性,該基板可經受表面處理及/或以底漆塗佈。在一些具體例中,可使用以丙烯酸酯為主的底漆,尤其是PMMA基板。
此外,藉由將揭示的組成物塗佈在類似PC或PET膜的薄彈性基板製備的塗佈製品可進一步安裝/施加至需要防霧功能的製品,舉例來說,安全眼鏡、光學鏡片、護目鏡、面罩、頭盔面板、用作建築窗戶的玻璃製品、以及用作汽車、公車、火車、飛機、和其他運輸工具的擋風玻璃或窗戶的玻璃製品、多功能的LED、LCD顯示器、浴室和淋浴鏡。該防霧彈性膜亦可經由可重新定位的光學透明黏著劑,例如壓敏黏著劑,施加至市售的冷凍機門、冰淇淋冷凍機門和顯示器、熟食箱,以防止霜的形成和起霧。
本案說明的塗層組成物可以任何適宜的方式施加至基板。例如,本揭示內容的組成物可藉由常規方法,例如淋塗、噴塗、簾幕式塗佈、浸塗、旋轉塗佈、槽模塗佈、輥塗、等等施加至固體基板,以在該基板上形成連續的表面薄膜。隨後藉由將塗佈基板暴露至由UV燈提供的UV輻射、由可見光燈提供的可見光輻射,或在一些具體例中,由EB加速器提供的EB輻射、或該等的組合,將該塗層組成物固化,這些技術全部為本領域技術人員習知。此外,藉由將揭示的組成物塗佈在類似PC或PET膜
的薄彈性基板所製備的塗佈製品可經由在剛性基板上乾或濕層壓進行安裝或改裝。
在一些具體例中,提供製品可洗的防霧性質的方法包含處理製品的表面並且將本揭示內容的可洗防霧塗層施加至該表面,其中該塗層可進一步為光學透明、耐磨、或兩者皆是。
實施例
下列實施例僅為代表性,而不應限制本揭示內容的範圍。對於實施例中揭示的方法和組成物存在各式各樣另擇的設計。因此,所選的實施例主要用於示範本案揭示的裝置和方法的原理。
測試說明:
膜厚:固化塗層的膜厚係以光譜反射方法為主用Filmetrics F20-CP分光光度計在632.8nm的波長測量。
霧度:固化塗層的透光性和光散射性性質係根據ASTM D1003標準用霧度計(Haze-gard Plus Hazemeter)(BYK-Gardner,Columbia,Md.)測量霧度來評量。
黃色指數:黃色指數係根據ASTM E-313在Shimadzu UV-1601 UV-Vis分光光度計(Shimadzu Scientific Instruments of Kyoto,Japan)上測量。
黏著性:黏著性為塗層黏附至基板的能力。起始黏著性係使用一捲壓敏膠帶3M Brand
SCOTCHTM 600膠帶測試。該測試進行如下:1)用可伸縮的剃刀刀片進入該固化塗層製造大約2mm間隔的5 X 5網格的交叉網線;2)將該膠帶在該交叉網線區域上用力壓下(使用壓舌板);3)在90±30s後,以角度180°或盡可能靠近基板撕開膠帶;4)藉由使用適當的視覺控制的塗佈基板檢查確認該塗層的去除情況;5)亦在顯微鏡下檢驗該主題區域;6)將未受影響區域的實際數量報告為黏著性的百分比(當黏著性僅沿著一線受影響時,估計值將轉換為百分比)。
沸水黏著性:將已塗佈的試樣在沸水中浸泡1小時後,對於某些樣品亦以上述相同的方式測試黏著性。
鋼絲絨磨耗:由YT-520鋼絲絨測試機測量的鋼絲絨磨耗在標準等級的鋼絲絨摩擦時給出塗佈材料的耐磨/耐刮痕的定性測定。該測試使用日本鋼絲絨等級0000(超細)。將塗佈的表面藉由機器在約2” x 2”面積來回摩擦10次。該測試以50g的重量開始。假使塗層不產生刮痕,則重量增加至100g。於是重量逐漸增加,直到在塗層上觀察到刮痕。舉例來說,帶有200g等級的耐鋼絲絨的固化塗層在200g的最小負載下出現刮痕。
拜耳磨耗測試(Bayer Abrasion Test):拜耳磨耗測試為塗佈樣片相對於未塗佈的CR39標準的耐磨耗定量測量。該測試係在Colts Laboratory BTE磨耗測試機中使用500g的Norton ZF#12金鋼砂磨耗介質進行。使
用未塗佈的Silor Optical CR-39 Plano鏡片作為標準。在600次來回之後,註明塗佈的試片和CR39標準的霧度變化。拜耳比率係以未塗佈CR39標準的霧度差除以塗佈試片的霧度差的百分比報告。
塔柏測試(Taber Test):塔柏磨耗測試係用500g輔助負載重量和CS-10F輪(Taber Industries,North Tonawanda,N.Y.)以Teledyne Model 5155塔柏耐磨試驗機(Taber Industries,North Tonawanda,N.Y.)執行。在測量之前,該輪係用ST-11磨光石(refacing stone)(Taber Industries,North Tonawanda,N.Y.)磨光。磨光係藉由CS-10F輪在磨光石上以25轉執行。樣本的起始霧度係用塔柏磨耗支架(BYK-Gardner,Columbia,Md.)配備的Haze-gard Plus(BYK-Gardner,Columbia,Md.)記錄4次。CS-10F輪在樣本上進行100個循環之後,再次用塔柏磨耗支架(BYK-Gardner,Columbia,Md.)配備的Haze-gard Plus(BYK-Gardner,Columbia,Md.)記錄4次霧度。平均霧度為測定起始霧度讀數以及使用CS-10F輪100個循環之後的霧度讀數。隨後報告介於100個循環的平均霧度讀數和起始霧度讀數之間的差。
防霧性質
吹氣測試:吹氣測試係將塗佈基板保持在離測試機約2.5至7.5cm進行。該測試機在樣本上吹氣,以故意創造霧。假使在測試期間該塗佈基板上沒有出現霧,則塗層組成物通過該吹氣測試。假使在表面上出現
霧,則該塗層組成物在該測試未通過。
起始防霧測試:起始防霧測試係將塗佈基板位在高於包含60℃水來源的燒杯的標準高度(1”)進行。將該塗佈基板暴露於60℃水的水蒸氣達1分鐘。假使在測試期間該塗佈基板上出現霧,則記錄霧出現所花的時間。假使在暴露1分鐘期間沒有出現霧,則認為該塗層「通過」起始防霧測試。
水浸泡防霧測試:將塗佈基板在室溫下浸泡在水中達1小時。隨後將該塗佈試片從水中取出,在25℃。50% RH下掛在架上達12小時並藉由將該塗佈基板放在包含50℃水的燒杯上1分鐘測試防霧性質。假使在測試期間該塗佈基板上出現霧,則記錄出現霧所花的時間。假使在暴露1分鐘期間沒有出現霧,則認為該塗層「通過」1h水浸泡防霧測試。
此外根據EN166/EN168協議,使用YT-810耐霧測試機(由Yin-Tsung Co.,Ltd製造)測試調理12h的水浸泡塗佈試片的防霧性質。該測試涉及將塗佈基板放在該測試機上。當測試開始時,該塗佈基板暴露於50℃的蒸氣,並且有雷射穿過該鏡片。藉由曝露超過8秒(s)的雷射光所減少的透射率測定霧量。假使在8s期間雷射透射率低於起始讀數的80%,則該塗層的霧測試未通過,如否,則將其評為通過。
在擦拭測試之後的防霧
乾布擦拭測試-將塗佈基板以乾的微纖維布
擦拭二十次。在擦拭20次之後,藉由吹氣測試和一分鐘的60℃燒杯測試評價防霧性質。假使兩者測試通過,則認為該塗佈基板通過乾布擦拭防霧測試。
IPA擦拭測試-將微纖維布用異丙醇浸泡隨後擦拭整個塗佈的表面一次。在擦拭之後,藉由吹氣測試和60℃燒杯測試兩者評價防霧性質。此構成一次IPA擦拭循環。假使該塗佈基板皆通過測試,允許其乾燥三十分鐘並重新開始。報告沒有起霧完成的循環次數。
溼布擦拭測試-將微纖維布浸泡在水中。將該塗佈基板用溼布擦拭十次。在擦拭10次之後,允許塗佈試片乾燥一分鐘並藉由吹氣測試和60℃燒杯測試測試防霧性質。此構成一次溼布擦拭循環。假使該塗佈基板皆通過測試,則在25℃和50% RH調節24h並重新開始。報告沒有起霧完成的循環次數。
在洗滌測試之後的防霧
流動水洗滌測試-將塗佈基板放在自來水下並以溼的微纖維布擦拭整個表面二十次。在擦拭20次之後,允許塗佈的部分在環境條件下乾燥30分鐘。隨後進行吹氣測試和60℃燒杯測試。此構成一次水洗滌循環。假使該塗佈基板皆通過測試,則在25℃、50% RH下平衡24h並重新開始。報告沒有起霧完成的循環次數。
肥皂和自來水洗滌測試-將塗佈的部分用1wt%的「新波綠(‘Simple Green’)」清潔劑的水溶液擦拭一次,隨後放在自來水下並以溼的微纖維布擦拭二十次。
在擦拭20次之後,允許塗佈樣本在環境條件下乾燥1小時。隨後該樣本藉由吹氣測試和60℃燒杯測試測試防霧性質。此構成一次肥皂水洗滌循環。假使該塗佈基板皆通過測試,則在25℃、50% RH下調節24h隨後重新開始。報告沒有起霧完成的循環次數。
擦拭和洗滌循環係總結在下表4中。
洗滌和擦拭測試(機器):可洗性測試機(AB5005 Automatic Washability Test,TQC Thermimport Quality Control,Capelle aan den Ussel,the Netherlands),由在支撐臂上安裝海棉的機械裝置組成,將等於300g力的重力施加至測試材料。測試的材料塗佈PET膜底漆。在測
試期間,將海棉重複移動橫跨測試材料的表面達指定數目循環,在揭示的測試中為1000和5000個循環。當海棉移動橫跨表面時,以0.3ml/min的速率將液體施加至該表面。測試的液體包括去離子水、不含氨的Windex、和配方409清潔劑。在特定循環完成後,藉由紙巾擦拭將測試的材料擦乾,隨後測試防霧性能。假使該材料在洗滌之後通過防霧測試,則測定該塗層在特定數目的擦拭之後保持防霧性能。假使立即防霧測試未通過,則註明恢復防霧所需的時間。假使防霧性能無法回復,則該塗層將測定為永久防霧未通過。
冷凍機測試:僅測試塗佈在125um厚的聚碳酸酯膜上的樣本。該塗佈的膜用雙面膠帶貼在玻璃絕緣的被動式冷凍機門上。將該冷凍機設定至特定溫度且允許該系統平衡至少1小時。將門打開至少60°。假使塗層維持無霧達至少6秒,則該塗層通過測試。記錄外部環境溫度和相對濕度。
在設定-12.2℃的被動式冷凍機上進行「平均冷凍機使用」模擬。該門每10分鐘打開6秒持續1小時。測量霧化至清除的時間長度並且測量個別塗佈製品的霧化百分比(%)。環境室溫為20.9℃,相對溼度53.4%。
下列為本申請案參照的化學品和其他材料的縮寫的說明:MEK-AC-2140Z:在甲基乙基酮中的氧化矽分散膠體(Nissan Chemical America Corporation);PGM-AC-2140Y:在1-甲氧基-2-丙醇中的氧化矽分散膠體
(Nissan Chemical America Corporation);TMPTMP:三羥甲丙烷三(3-巰基丙酸酯)(Aldrich);SR272:三乙二醇二丙烯酸酯(Sartomer Americas);SR454:乙氧基(3)三羥甲丙烷三丙烯酸酯(Sartomer Americas);SR499:乙氧基(6)三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(Sartomer Americas);SR9035:乙氧基(15)三羥甲丙烷三乙酸酯(Sartomer Americas);SR415:乙氧基(20)三羥甲丙烷三丙烯酸酯(Sartomer Americas);3-EGA:三乙二醇二丙烯酸酯(Kyoeisha);REASOAP SR-10:反應性陰離子酮硫酸鹽表面活性劑(Adeka);REASOAP SR-20:反應性陰離子醚硫酸鹽表面活性劑(Adeka);REASOAP ER-10:反應性非離子醚表面活性劑(Adeka);Emulsogen APS-100:烯丙基聚亞烷基乙二醇醚硫酸鹽的非離子無APEO銨鹽(Clariant);Igepal CA-720:聚氧乙烯(12)異辛基苯基醚(Sigma Aldrich);Brij 30:聚氧乙烯(4)月桂基醚(ACROS Organics);Brij 58:聚氧乙二醇十六烷基醚(ACROS Organics);OT-75:二辛基磺基琥珀酸鈉(在水和酒精中75%),(Cytec Industries,Inc.);Schercoquat IAS-PG:異硫代氨基丙基乙基二甲基硫酸銨和丙二醇(Lubrizol);PM:1-甲氧基-2-丙醇;TMPTA:三羥甲丙烷三丙烯酸酯;NPC-ST-30:有機SiO2(Nissan Chemical America Corporation);Pelex OT-P:雙(2-乙基己基)磺基琥珀酸多庫酯鈉(Kao Corp.);Witcobond 240:水性聚胺甲酸酯分散體(Chemtura);FZ-2105:
Dow Corning Toray;Paraloid A-11:熱塑性丙烯酸樹脂(Dow);Dymax XR-9416:水可稀釋的胺甲酸乙酯丙烯酸酯(Dymax);BYK-333:聚醚改性的聚二甲基矽氧烷(Byk);Coatosil 7602:矽酮共聚物與環氧乙烷側鏈(Momentive);以及NeoRez R9679:脂肪族水性胺甲酸乙酯(DSM Coating Resins,LLC)。
下列為本申請案參照的基板的說明:PC鏡片:聚碳酸酯眼鏡鏡片;CR-39:CR-39TM聚雙碳酸烯丙酯眼鏡鏡片;MR-7:MR-7TM聚硫胺甲酸酯眼鏡鏡片;Trivex:TrivexTM胺甲酸乙酯眼鏡鏡片;PET膜:雙軸向拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯薄膜;PC板塊:Bayer MakrolonTM聚碳酸酯片材;PC膜:125um厚度的PC基板;有底漆的PET膜:在雙軸向拉伸的聚對苯二甲酸乙二醇酯膜上進行專利處理;以及PMMA:聚(甲基甲基丙烯酸酯)。
預混合:
下列預混合物係用於實施例。預混合物1:將135.01克的SR9035加入包含24.65g的3-EGA配有磁力攪拌棒的圓底燒瓶中。將該內容物在室溫下連續攪拌30分鐘。在攪拌30分鐘之後,在室溫持續攪拌下緩慢加入850.65克的MEK-AC-2140Z,並且將該混合物攪拌一整晚。隨後使用Buschi Rotovap在40℃和730mTorr下將該混合物真空蒸餾。隨後將濃縮的樹脂用192g的PM乙二醇醚稀釋。隨後將混合物轉移至適用於包裝UV可固化
塗層之有蓋的棕色容器中並允許冷卻至室溫。預混合物2:將70克的OT75(75%固體,溶於水)加入包含30克的Schercoquat IAS-PG的容器中並且使用磁力攪拌棒連續攪拌4小時。預混合物3:將75克的REASOAP SR10加入包含25克的TMPTMP的圓底燒瓶中並且使用機械攪拌機在70C攪拌8小時。隨後將該混合物轉移至適用於包裝UV可固化塗層之有蓋的棕色容器中並冷卻至室溫。預混合物4:將15克的Witcobond 240與85克的PM在容器中使用磁力攪拌棒混合30分鐘。預混合物5:在250mL容器中,將35.8g的Eastek 1400加入128.5g的去離子水並且用磁力攪拌棒攪拌10分鐘。將35.9g的PM加入該混合物並且使用磁力攪拌棒攪拌30分鐘。預混合物6:將70克的PM乙酸鹽和30克的Paraloid A-11在60℃下混合3小時。預混合物7:將90克的PM與10克的BYK-333在環境條件下混合30分鐘。
實施例1:
將94.7克的預混合物1、1.47克的預混合物2、1.50克的預混合物3、以及2.29克的Darocur 1173加入容器中並且使用磁力攪拌棒在室溫下攪拌30分鐘。隨後允許該塗層混合物靜置1小時。
取決於應用模式,塗層混合物進一步藉由PM稀釋調整固體。該塗層係經由浸塗、下拉棒(draw down bar)、流塗和旋塗以不同方式施加。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。固化
的樣本通過水浸泡防霧測試,黏著性測試,並且具有高達200克的鋼絲絨耐磨性。當施加至PC鏡片時,此配方具有2.79的Bayer耐磨性。當流塗在Bayer Makrolon聚碳酸酯片材上時,此樣本通過水浸泡防霧測試並且具有250g的鋼絲絨耐磨性。如之前說明,對塗佈的鏡片進行擦拭測試。這些塗層通過高達10次的IPA測試,高達14次的溼式擦拭測試,以及高達21次的自來水洗滌測試。
實施例1已應用至CR-39。在底漆層上的MR-7、Trivex、和PC鏡片即為預混合物4。當施加至該底漆層時,固化塗層通過水浸泡防霧測試,和沸水黏著性測試。
下表5顯示實施例1在Bayer Makrolon聚碳酸酯片材上流塗之後,接著在2.0J/cm2固化的固化塗層的性質。
下表6顯示在實施例1的固化塗層的擦拭和洗滌測試之後的防霧性質。
下表7顯示塗佈在不同眼鏡鏡片基板(旋塗,在2.0J/cm2下固化)上的實施例1固化塗層的性質。在研究中使用的全部基板在塗佈之前皆由表面處理設備進行表面處理和常規拋光方法進行拋光;將表面處理的鏡片基板用預混合物4旋塗在該表面處理側,空氣乾燥90分鐘隨後用實施例1的塗層旋塗。
下表8顯示實施例1的固化塗層在100um厚度的預處理PET膜上的性質。該塗層係經由流塗技術施加
並且在2.0J/cm2下固化。
實施例2:
將69.88克的預混合物1、1.09克的預混合物2、1.11克的REASOAP SR-10、1.69克的Darocure 1173、0.37克的Tergitol 15-s-7、和25.86克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,在應用至基板之前允許該配方靜置1小時。該塗層係經由浸塗和旋塗不同地應用。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。固化的樣本通過水浸泡防霧測試,黏著性測試,並且具有高達150克的鋼絲絨耐磨性。當施加至PC鏡片時,此配方具有2.82的拜耳耐磨性。
實施例3:
將69.88克的預混合物1、1.09克的預混合物2、0.83克的REASOAP SR-10、0.28克的TMPTMP、1.69克的Darocure 1173、0.37克的Tergitol 15-s-7、和
25.86克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層係經由浸塗和旋塗不同地應用。該塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。固化的樣本通過水浸泡防霧測試,黏著性測試,並且具有高達150克的鋼絲絨耐磨性。當施加至PC鏡片時,此配方具有3.30的拜耳耐磨性。
下表9顯示實施例1-3的固化塗層性質。該塗層經由浸塗塗佈在表面處理過的平面聚碳酸酯鏡片上並且在2.0J/cm 2下固化。
實施例4:
將41.26克的SR9035、7.64克的3-EGA、1.09克的預混合物2、1.11克的預混合物3、1.69克的Darocur 1173、和46.84克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。該塗層藉由旋塗施加。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。固化的樣本通過水浸泡防霧測試,黏著性測試,並且具有高達
<50克的鋼絲絨耐磨性。當施加至PC鏡片時,此配方具有0.40的拜耳耐磨性。
實施例5:
將69.88克的預混合物1、4.44克的REASOAP SR-10、1.69克的Darocure 1173、0.37克的Tergitol 15-s-7、和25.86克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,在應用至基板之前允許該配方靜置1小時。該塗層係經由浸塗和旋塗不同地應用。該塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。固化的樣本通過水浸泡防霧測試,黏著性測試,並且具有高達100克的鋼絲絨耐磨性。當施加至PC鏡片時,此配方具有2.40的拜耳耐磨性。
下表10顯示實施例1-6的的固化塗層性質。該塗層全部經由旋塗塗佈施加在表面處理過的平面聚碳酸酯鏡片上。塗佈的鏡片在2.0J/cm 2下固化。
實施例6:
將69.88克的預混合物1、1.09克的預混合物2、1.11克的REASOAP SR-10、1.69克的Darocur 1173、0.37克的Tergitol 15-s-7、和65克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。PET膜係在SolarGard of San Diego,CA.塗佈和固化。這些樣本通過水浸泡防霧測試並且展現高達400克的鋼絲絨耐磨性。
在另一組實驗中,實施例6亦經由下拉棒施加在PC膜上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本通過水浸泡防霧、起始黏著性、並且展現高達200克的鋼絲絨耐磨性。
下表11顯示施加至有底漆的PET和PC膜的實施例6的固化樣本的性質。該塗層係經由下拉棒施加並使用UV固化。
下表12示範將實施例6在125um厚度的聚碳酸酯膜上塗佈4微米厚度。塗佈樣本的冷凍機測試係在被動式冷凍機門上執行。
下表13示範將實施例6在125um厚度的聚碳酸酯膜上塗佈4微米厚度。塗佈樣本的冷凍機測試係在設定至-12.2C的被動式冷凍機上執行。該門每10分鐘打開6秒持續1小時。測量霧化至清除的時間長度並且測量個別塗佈製品的霧化百分比(%)。環境室溫為20.9℃,相對溼度53.4%。
下表14示範塗佈的PET膜在1000和5000個循環的機器洗滌測試之後的防霧性質。
實施例7:
將69.04克的預混合物1、1.06克的預混合物2、1.08克的REASOAP SR-10、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用
磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC、CR-39、MR-7和Trivex鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本通過水浸泡防霧和起始黏著性。塗佈的PC樣本的拜耳耐磨性為2.68以及200克的鋼絲絨耐磨性。當施加至包括CR-39、MR-7、和Trivex的其他基板時,這些樣本維持防霧性質、黏著性,展現200克的鋼絲絨耐磨性,以及2.5的拜耳耐磨性。
實施例7亦施加至常規表面處理的PC、CR-39、MR-7、MR-8、MR-10、和Trivex鏡片的背側。首先將預混合物4施加至選擇的基板,接著為實施例7。全部塗佈係使用CrystalSpin SV旋塗機和來自LTI Coating Technologies,LLC的固化機施加和固化。全部塗佈基板通過水浸泡防霧測試、黏著性,以及展現200克的鋼絲絨耐磨性。這些塗層亦通過15-分鐘沸水黏著性測試。
下表15顯示塗佈在不同眼鏡鏡片基板(旋塗,使用Fusion UV機在2.0J/cm2固化)的實施例7的固化塗層性質。在研究中使用的全部基板在塗佈之前皆由表面處理設備進行表面處理和常規拋光方法進行拋光;當旋轉時將表面處理的鏡片基板用預混合物4旋塗在該表面處理側上並且乾燥45秒,隨後用實施例7的塗層旋塗。
下表16顯示塗佈在不同眼鏡鏡片基板(旋塗,使用Crystal Spin SV機在2.0J/cm2固化)的實施例7固化塗層的性質。在研究中使用的全部基板在塗佈之前皆由表面處理設備進行表面處理和常規拋光方法進行拋光;當旋轉時在CrystalSpin SV機內將表面處理的鏡片基板用預混合物4旋塗在該表面處理側上並且乾燥45秒,隨後用實施例7的塗層旋塗。
實施例7a:
將69.04克的預混合物1、1.06克的預混合物2、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本未通過水浸泡防霧以及通過起始黏著性。
實施例7b:
將69.04克的預混合物1、1.06克的OT-75、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本未通過水浸泡防霧以及通過起始黏著性。
下表17顯示相較於樣本9不含反應性表面活性劑組合的固化樣本的性質。該塗層旋塗在PC鏡片上並且使用Fusion UV機在2.0J/cm2固化。
實施例8:
將69.04克的預混合物1、1.06克的預混合物2、1.08克的Emulsogen APS-100、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。固化的樣本通過水浸泡防霧,未通過起始黏著性,以及展現200克的鋼絲絨耐磨性。
實施例9:
將69.04克的預混合物1、1.06克的預混合物2、1.08克的REASOAP SR-20、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固
化。固化的樣本通過水浸泡防霧,未通過起始黏著性,以及展現150克的鋼絲絨耐磨性。
下表18顯示不同反應性表面活性劑組合的固化樣本的性質。該塗層係旋塗在Gentex PC鏡片上並且使用Fusion UV固化機在2.0J/cm2固化。
實施例10:
將69.04克的預混合物1、1.06克的Igepal CA-720、1.08克的預混合物3、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本通過水浸泡防霧和起始黏著性。
實施例11:
將69.04克的預混合物1、1.06克的Igepal CA-720、1.08克的REASOAP SR-10、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本通過水浸泡防霧和起始黏著性。
實施例12:
將69.04克的預混合物1、1.06克的Igepal CA-720、1.08克的REASOAP ER-10、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC鏡片上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本通過水浸泡防霧和起始黏著性。
下表19顯示使用Igepal的不同無反應性表面活性劑的固化樣本的性質。該塗層係旋塗在Gentex PC鏡片上並且使用Fusion UV固化機在2.0J/cm2固化。
實施例13:
將69.04克的預混合物1、1.06克的預混合物2、1.08克的REASOAP SR-10、1.00克的Irgacure 500、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由旋塗施加在PC上。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。這些樣本未通過水浸泡防霧以及通過起始黏著性。此塗層展現1.72的拜耳磨耗。
下表20顯示使用不同光起始劑的性質比較。該塗層係旋塗在PC的背側表面上並且使用Fusion UV機在2.0J/cm2固化。
實施例14:
將6.75克的預混合物6與93.15克的PM和0.1克的預混合物7混合1小時。允許該液體靜置,稍後流塗在PMMA板塊上並且在環境條件下乾燥30分鐘。將
69.04克的預混合物1、1.06克的預混合物2、1.08克的預混合物3、1.69克的Darocur 1173、1.57克的Capstone FS-35、和25.56克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。隨後此液體經由下拉棒施加至塗佈底漆的PMMA。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。此塗層通過起始黏著性和水浸泡防霧。
下表21顯示實施例14施加至有底漆的PMMA板塊的性質。
實施例15:
將332克的PGM-AC-2140Y、9.9克的SR-272、52.9克的SR-9035、4.44克的REASOAP SR-10、4.5克的預混合物2、6.8克的Darocur 1173、1.5克的Tergitol 15-s-7、和168克的PM使用磁力攪拌棒在室溫下混合30分鐘。在混合後,允許該配方靜置1小時。該塗層經由下拉棒施加至有底漆的PET基板。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在2.0J/cm2下固化。此塗層未通過起始黏著性以及通過水浸泡防霧。
下表22顯示經由下拉棒施加至50um厚度有
底漆的PET膜的實施例6和實施例15的固化樣本的性質並且使用Fusion UV固化機在2.0J/cm2固化。
實施例16:
根據US 6,946,498 B2的教示,將3.38g的去離子水加入73.88g的NPC-ST-30並且在室溫下攪拌。將5.16g的A-174緩慢地滴入該攪拌的混合物中並且混合2小時。隨後將11.12g的TMPTA加入該攪拌的混合物,接著加入3.28g的OT-75並且允許混合達12小時。隨後將1.59g的Darocur 1173加入該混合物並且在室溫下額外的混合30分鐘。經由下拉棒將該塗層施加至PET膜或PC板塊。塗佈的部份係用Fusion UV固化機中的H燈泡在1.0J/cm2下固化。樣本未通過水浸泡防霧測試。
下表23顯示經由下拉棒施加實施例16的固化塗層並且在1.0J/cm2固化的性質。
本案所引述的全部專利、專利申請案、和公開的參考文獻係以參照其整體的方式併入本案。應強調的是,本揭示內容的上述具體例僅為實施方式的可能例子,僅僅為了本揭示內容原理的清楚理解而闡述。在不逸離本揭示內容的精神和原理的情況下,可對上述(多個)具體例進行許多變化和修改。可意識到的是,可將許多以上揭示的內容和其它特點和功能或其等的替代方案理想地組合至很多其它不同的系統或應用。所有此類修改和變化係意圖包括在本揭示內容的範圍內,如同落在所附專利申請範圍的範疇以內。
10‧‧‧丙烯酸酯
12‧‧‧親水性區域
14‧‧‧反應性基團
20‧‧‧丙烯酸酯
22‧‧‧親水性區域
24‧‧‧反應性基團
30‧‧‧表面活性劑
32‧‧‧親水性區域
34‧‧‧反應性基團
Claims (22)
- 一種塗層組成物,當其施加至一基板並固化時,該塗層組成物提供一透明、可洗的防霧塗層,該塗層組成物包含:一或多個可輻射固化的丙烯酸酯,其具有包含一或多個親水性烷氧基化基團的親水性區域,該一或多個親水性烷氧基化基團具有化學式-((CH2)nO-)m-,其中n可為等於或大於1且等於或小於3(1n3)以及m可為等於或大於1且等於或小於10(1m10);以該塗層組成物的重量計約0.5重量%至約5重量%之一反應性表面活性劑,其包含一反應性部分;以及一光起始劑,其中,在該光起始劑暴露於光能量時,該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯係固化,以形成一親水性網絡且該反應性表面活性劑係藉由該表面活性劑的該反應性部分結合至該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯的該親水性區域中的一或多個丙烯酸酯基團而結合至該網絡。
- 如請求項1的塗層組成物,其更包含分散在整個網絡中的金屬氧化物奈米顆粒,以提供該塗層耐磨性質。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯包含乙氧基化丙烯酸酯。
- 如請求項3的塗層組成物,其中該乙氧基化丙烯酸酯的濃度以該塗層組成物的重量計係介於7% 和55%之間。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯包含多官能的乙氧基化丙烯酸酯單體。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中該親水性網絡包含乙氧基化二丙烯酸酯和乙氧基化三丙烯酸酯。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一或多個反應性基團之反應性表面活性劑,該一或多個反應性基團係選自由烯基、丙烯酸酯基、和硫醇基所組成的群組。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一烯基反應性基團之反應性表面活性劑,該一或多個反應性表面活性劑具有化學式:(CH2=CH)-R,其中R係選自醚磺酸鹽、磷酸酯、聚醚以及其等的共聚物、非離子聚醚、烷基醚、烯基醚、和烯烴醚。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一丙烯酸酯反應性基團之反應性表面活性劑,該一或多個反應性表面活性劑具有化學式:(CH2=CHCOO)-R,其中R係選自醚磺酸鹽、磷酸酯、及聚醚以及其等的共聚物。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一硫醇反應性基團之 反應性表面活性劑,該一或多個反應性表面活性劑具有化學式:(SH)-R,其中R係選自醚磺酸鹽、磷酸酯、及聚醚以及其等的共聚物。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其包含以該塗層組成物的重量計約0.5重量%至2重量%的該反應性表面活性劑。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其更包含一無反應性表面活性劑。
- 如請求項1或2的塗層組成物,其中當固化至基板時,該可洗的防霧塗層在以下情況沒有起霧:在該可洗的防霧塗層已在室溫下浸泡在水中達1小時並隨後在25℃、50%相對溼度下乾燥12小時之後,將該可洗的防霧塗層暴露於來自燒杯中加熱至50℃的水之水蒸氣達1分鐘。
- 一種製品,其包含:一基板和施加在該基板上的一透明、可洗的防霧塗層,其中該塗層係自一塗層組成物形成,該塗層組成物包含:一光起始劑;一或多個可輻射固化的丙烯酸酯,該丙烯酸酯具有包含一或多個親水性烷氧基化基團的親水性區域,該一或多個親水性烷氧基化基團具有化學式-((CH2)nO-)m-,其中n可為等於或大於1且等於或小於3(1n3)以及m可為等於或大於1且等於或小於10(1m10);以及以該塗層組成物的重量計約0.5重量%至約5重量%之 一反應性表面活性劑,其包含一反應性部分,其中,在該光起始劑暴露於光能量時,該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯係固化以形成一親水性網絡,且其中該反應性表面活性劑係藉由該反應性表面活性劑的該反應性部分結合至該一或多個經輻射固化的丙烯酸酯的該親水性區域中的一或多個丙烯酸酯基團而結合至該親水性網絡。
- 如請求項14的製品,其中該塗層更包含分散在整個網絡中的金屬氧化物奈米顆粒。
- 如請求項14或15的製品,其中該塗層組成物包含以該塗層組成物的重量計約0.5重量%至約2重量%之該反應性表面活性劑。
- 如請求項14或15的製品,其中該一或多個可輻射固化的丙烯酸酯包含乙氧基化丙烯酸酯。
- 如請求項17的製品,其中該乙氧基化丙烯酸酯的濃度以該塗層組成物的重量計係介於7%和55%之間。
- 如請求項14或15的製品,其中該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一或多個反應性基團之反應性表面活性劑,該一或多個反應性基團係選自由烯基、丙烯酸酯基、和硫醇基所組成的群組。
- 如請求項19的製品,其中:當該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一烯基反應性基團之反應性表面活性劑時,該一或多個反應性表面活性劑具有化學式:(CH2=CH)-R,其中R係選自醚磺酸 鹽、磷酸酯、聚醚以及其等的共聚物、非離子聚醚、烷基醚、烯基醚、和烯烴醚;當該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一丙烯酸酯反應性基團之反應性表面活性劑時,該一或多個反應性表面活性劑具有化學式:(CH2=CHCOO)-R,其中R係選自醚磺酸鹽、磷酸酯、及聚醚以及其等的共聚物;或當該反應性表面活性劑包含一或多個帶有一硫醇反應性基團之反應性表面活性劑時,該一或多個反應性表面活性劑具有化學式:(SH)-R,其中R係選自醚磺酸鹽、磷酸酯、及聚醚以及其等的共聚物。
- 如請求項14或15的製品,其中該塗層組成物更包含一無反應性表面活性劑。
- 如請求項14或15的製品,其中當固化至基板時,該可洗的防霧塗層在以下情況沒有起霧:在該可洗的防霧塗層已在室溫下浸泡在水中達1小時並隨後在25℃、50%相對溼度下乾燥12小時之後,將該可洗的防霧塗層暴露於來自燒杯中加熱至50℃的水之水蒸氣達1分鐘。
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