光热双重固化的亲水防雾涂料组合物及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光热双重固化的亲水防雾涂料组合物及其制备方法；所述组合物包括亲水性热固化树脂32～50份，水性固化剂10～15份，含羟基的丙烯酸酯单体10～20份，可聚合表面活性剂10～20份，光引发剂0.5～1份；助溶剂5～10份；水300～500份。本发明专利技术提供的光热双重固化的亲水防雾涂料可以应用于塑胶基材表面，先经过热固化后，再经过光固化，具有优良的持续防雾性和耐磨性能，同时对塑胶基材有很好的附着力，可广泛应用在防雾车窗贴膜、汽车防雾前灯、浴室镜等，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光热双重固化的亲水防雾涂料组合物及其制备方法，属于光热双重固化涂料领域。
技术介绍
空气中的水蒸气在温度低于露点时，便会凝结成微小的液滴而成雾。这种不良的影响经常发生在窗户、浴室镜子、眼镜、游泳及潜水眼镜、挡风玻璃、光学仪器镜头、车灯、指示灯、农膜等这些与我们生活紧密相关的透明材料上。透明材料表面水滴雾化的结果，不仅透光率下降影响视觉，有时会产生危害，例如当雾滴凝结在如红外光学显微镜等精密分析仪器的透镜表面上时，其分析的准确性会降低。而当雾滴凝结在太阳能电池透光板上时，致使太阳能吸收效率降低，从而不利于太阳能电池设备充分发挥应有的作用。为了解决这些问题，一般会对材料表面进行疏水或亲水处理。疏水常用全氟树脂类，一方面价格较高，另一方面该类树脂一般较软，耐磨性差，同时其疏水特性也导致其表面容易吸附油污和灰尘，反而达不到要求的效果。而有机亲水涂料本身价格较为便宜，也可通过一些改性来提高其耐磨性。使用有机亲水涂层相比于疏水涂层处理方法不但施工方便，而且价格低廉。现在国内外主要集中在超亲水的研究，如涂层表面引入能形成氢键的基团如羧基、氨基、巯基、羟基，或是一些离子基团：羧酸根、磺酸根、铵根、磷酸根等，当引入这些基团或是离子时，涂层的表面达到超亲水的状态，水汽冷凝后在基材表面高度铺展，形成一层均匀的水膜，消除了微小水珠对光线的漫反射而达到防雾的目的。目前制备超亲水的途径主要是通过物理共混、化学表面修饰、化学键接法。目前市场上的防雾涂层持续防雾性能与耐磨性能无法平衡，使用一段时间后，防雾性能便下降明显。中国专利CN 102795791A公开了一种耐磨超亲水增透涂层，该涂层通过反复沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵和聚苯乙烯磺酸钠制备5～20层的双层结构，再通过反复沉积聚二烯丙基二甲基氯化铵和含有粒径为10～40nm的SiO2球形纳米粒子的悬浮液制备3～8层的双层结构，再通过100～140℃的水热处理和在600～800℃的马弗炉中淬火100～300s制得所需涂层。尽管该方法制得的涂层能够达到5H的高硬度且水接触角也很小，但步骤复杂，持续防雾性一般，能耗大，只是对性能有特殊高要求的用户合适。国内专利CN102086348A公开了一种聚氨酯固化丙烯酸酯树脂防雾涂料的制备方法，该涂料由亲水性丙烯酸树脂，封闭型聚醚异氰酸酯固化剂和催化剂二月桂酸二丁基锡组成。该涂层硬度大于2H，耐磨性能好，但持续防雾性能一般，固化过程需要时间较长，且需分段固化(50～120℃)，工艺较为复杂。为克服市面上传统防雾涂料持续防雾性能和耐磨性能的矛盾，本专利技术公开一种光热双重固化的亲水防雾涂料。该涂料首先通过热固化，之后采用光固化，固化后的涂层，亲水性极佳且持续防雾性能出色，同时不会损失耐磨性能，因此克服了市面上防雾涂料的一些弊端，非常适合做车窗、浴室镜等具有防雾要求的领域。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种光热双重固化的亲水防雾涂料组合物及其制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：第一方面，本专利技术提供了一种光热双重固化的亲水防雾涂料组合物，其包括按重量份数计的如下组分：亲水性热固化树脂添加比例为32～50份，在整个配方中该部分的作用是提供持续防雾性能，低于32份时比例太低，持续防雾性能不理想；高于50份亲水树脂太多，导致硬度和耐磨性能无法达到要求。水性固化剂的添加比例为10～15份，在配方中该组分的作用是与亲水羟基丙烯酸树脂交联反应，添加量小于10份，有过量的羟基丙烯酸树脂未参与反应，导致涂层交联密度下降，硬度下降，持续防雾性能差；而高于15份添加比例过多，导致交联密度过大，亲水性部分不易迁移到表面，致使防雾性能下降。含羟基的丙烯酸酯单体的添加比例为10～20份，添加量与可聚合表面活性剂一致，起到中间的链接部分，添加过多影响涂层的机械性能，添加太少影响初始防雾性能。作为优选方案，所述亲水性热固化树脂为亲水性羟基丙烯酸树酯。作为优选方案，所述亲水性羟基丙烯酸树酯是由聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和式(I)所示单体通过溶液型自由基聚合的方法制备的，其中，式(I)所示的单体、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸的重量百分数分别为15～25％、25～35％、40～50％和3～6％，作为优选方案，所述亲水性羟基丙烯酸树脂的制备方法具体包括如下步骤：将聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、式(I)所示的单体和引发剂各取20％，混匀后，在80～85℃下反应0.5小时，再在2小时内加入剩余的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、式(I)所示的单体和引发剂，继续反应，得到所述亲水性羟基丙烯酸树脂。采用上述方法制备的亲水性羟基丙烯酸树酯的羟基在侧链，它很容易与氨基树脂固化剂的烷氧基团发生缩合反应而形成致密的交联疏水网络。它会排斥同样在侧链的亲水性部分聚集在涂膜表面，因此表面的亲水性好，涂膜内部的网络结构部分疏水性好。从而导致涂膜具有优异的亲水性能，可以使空气中的水汽凝结在其表面形成水膜而不是水滴，具有很好的防雾性能。另外涂膜内部具有足够的疏水网络，不会引起水或水蒸气使涂膜泡掉，所以，具有持续亲水性好，具有持续防雾性能。作为优选方案，所述水性固化剂包括甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、甲醇醚化的苯代三聚氰胺树脂、甲醇醚化的脲醛树脂的一种或几种的组合。进一步地，所述水性固化剂为甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂，因其水溶性好，且交联密度高，硬度耐磨性能优异。作为优选方案，所述含羟基的丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸羟乙酯，羟乙基丙烯酰胺，丙烯酸羟丙酯的一种或几种的组合。该类组分中的羟基可以与水性固化剂发生热固化，而结构中的双键可以参与光固化反应，是光热双重固化中的桥连组分。作为优选方案，所述可聚合表面活性剂选自3-磺酸丙基甲基丙烯酸钾，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，烯丙氧基壬基苯氧基丙醇聚氧乙烯醚硫酸铵的一种或几种的组合，该类组分可以大大降低亲水角度，且可参与光固化反应，具有极佳的持续亲水效果，添加比例与含羟基的丙烯酸酯单体一致。作为优选方案，所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙基酮；1-[4-(2-羟乙氧基)-亚苯基]-2-羟基-2′,2′-二甲基乙酮；1-羟基环己基苯基甲酮；2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮中的至少一种。作为优选方案，所述助溶剂为丙二醇丁醚、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、醇酯-12、丙二醇苯醚、苯甲醇中的至少一种。第二方面，本专利技术提供了一种如前述的光热双重固化的亲水防雾涂料组合物的制备方法，其包括如下步骤：准确称取各组分，将亲水性热固化树脂、水性固化剂、含羟基的丙烯酸酯单体，可聚合表面活性剂和去离子水在室温下混合、再加入光引发剂和助剂，混合，即制得。本专利技术的一种所述光热双重固化的亲水防雾涂料组合物的使用方法为：将所述涂料组合物涂布于PET基材上，经130℃、2min的热固化、500mJ/cm2的UV固化双重固化，即可。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：市面上的防雾涂料若持续亲水性能优异，就无法保证耐磨性能；相反在硬度耐磨优异的同时，持续防雾效果一般。而本专利技术在热固化的基础上，进一步进行光固化，通过增加涂层的交联密度，使得耐磨和硬度有效增强，同时持续本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光热双重固化的亲水防雾涂料组合物，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：

【技术特征摘要】
1.一种光热双重固化的亲水防雾涂料组合物，其特征在于，包括按重量份数计的如下组分：2.如权利要求1所述的光热双重固化的亲水防雾涂料组合物，其特征在于，所述亲水性热固化树脂为亲水性羟基丙烯酸树酯。3.如权利要求1所述的光热双重固化的亲水防雾涂料组合物，其特征在于，所述亲水性羟基丙烯酸树酯是由聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸和式(I)所示单体通过溶液型自由基聚合的方法制备的，其中，式(I)所示的单体、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸的重量百分数分别为15～25％、25～35％、40～50％和3～6％，4.如权利要求3所述的光热双重固化的亲水防雾涂料组合物，其特征在于，所述亲水性羟基丙烯酸树脂的制备方法具体包括如下步骤：将聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、式(I)所示的单体和引发剂各取20％，混匀后，在80～85℃下反应0.5小时，再在2小时内加入剩余的聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸、式(I)所示的单体和引发剂，继续反应，得到所述亲水性羟基丙烯酸树脂。5.如权利要求1所述的光热双重固化的亲水防雾涂料组合物，其特征在于，所述水性固化剂包括甲醇醚化的三聚氰胺甲醛树脂、甲醇醚化的苯代三聚氰胺树脂、甲醇醚化的脲醛树脂的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：虞明东，陈磊，李桐，王艳梅，
申请(专利权)人：上海维凯光电新材料有限公司，上海乘鹰新材料有限公司，江苏乘鹰新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31