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CN106634103A - 防眩光uv固化涂料组合物、涂覆方法和经其涂覆的基底 - Google Patents

防眩光uv固化涂料组合物、涂覆方法和经其涂覆的基底 Download PDF

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CN106634103A
CN106634103A CN201611256121.8A CN201611256121A CN106634103A CN 106634103 A CN106634103 A CN 106634103A CN 201611256121 A CN201611256121 A CN 201611256121A CN 106634103 A CN106634103 A CN 106634103A
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杨文服
罗正松
刘海峰
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PPG Industries Ohio Inc
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Abstract

本发明提供一种防眩光UV固化涂料组合物，其包含高官能度聚氨酯丙烯酸酯低聚物和多官能活性单体。本发明还提供用所述防眩光UV固化涂料组合物涂覆基底的方法以及用其涂覆的基底。

Description

防眩光UV固化涂料组合物、涂覆方法和经其涂覆的基底
技术领域
本发明涉及一种防眩光UV固化涂料组合物，具体而言涉及包含高官能度UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和多官能活性单体的涂料组合物。本发明还涉及用所述UV固化涂料组合物涂覆基底的方法以及用其涂覆的基底。
背景技术
防眩光涂层产品主要应用于汽车内饰的车载显示屏幕、手机PET保护膜及电脑显示等电子显示屏。眩光”是一种不良的照明现象，当光源的亮度极高或是背景与视野中心的亮度差较大时，就会产生“眩光”。当人的眼睛看看“眩光”时会感觉刺眼，产生晕眩反应，给人不舒服感，甚至看不清楚。同时，“眩光”现象不仅影响观看，而且对视力健康都有影响。防眩光涂层能够有效的减少这种效应，即使在灯光或者阳光下也可以看清画面。
现有防眩光涂层的耐磨性差，主要表现在钢丝绒测试后水滴角差异大。因此，本领域对具有高耐磨性并且适用于淋涂及滚涂工艺的防眩光涂层存在需求。
发明内容
本发明提供一种UV固化涂料组合物，其包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性单体。
本发明还提供一种在基底上形成涂层的方法，包括将UV固化涂料组合物涂覆在至少部分基底上，其中所述UV固化涂料组合物包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性单体。
本发明还提供一种经涂覆的基底，其包括基底和涂覆在所述基底的至少一部分上的UV固化涂料组合物，其中所述UV固化涂料组合物包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性单体。
具体实施方式
除了实施例中的或另外明确说明的，应当认为说明书和权利要求书中使用的所有代表成分的数量、反应条件等的数值在所有情况下均可按照术语“约”进行变化。因此，除非有相反的说明，否则以下的说明书和权利要求书中所列出的数值参数均为近似值，可以按照本发明想要获得的性能而变化。起码，而不是为了限制相当于权利要求范围的这一原则的实施，每个数值参数至少应当按照有效数字来解释并运用普通的舍入法。
尽管列出本发明宽范围的数值范围和参数是近似值，但具体实施例中列出的数值记录得尽可能准确。但是，任何一个数值本来就具有一定的误差。该误差是其相应的测量方法中得出的标准偏差的必然结果。
而且，应理解的是，本文中引述的任何数值范围都意图包括其中涵盖的所有子范围。例如，“1到10”的范围意图包括所有所引述的最小值1和所引述的最大值10之间的所有子范围(并包括端点值)，也就是说，最小值等于或大于1且最大值等于或小于10。
如本说明书和所附权利要求书中所使用的，冠词“一个”、“一种”和“该”包括多个指代对象，除非明确无误地限制为一个指代对象。
本发明旨在提供一种耐磨防眩光涂料组合物，该涂料组合物是UV可固化的。UV固化具有固化时间短、应用设备简单、能量利用高和不影响环境等优势，因此被广泛应用于涂料、油墨、交联剂、结构材料的快速固化，尤其适用于电子消费产品的表面涂层。
根据本发明的UV固化涂料组合物包含高官能度UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和多官能活性单体。
聚氨酯丙烯酸酯低聚物由多异氰酸酯、多元醇和丙烯酸羟基酯反应制得。由于其分子结构中含有氨基甲酸酯和丙烯酸酯官能团，因此固化后的涂层兼具聚氨酯的高耐擦伤性、柔韧性、高撕裂强度和低温性能以及聚丙烯酸酯优良的光学性能和耐候性。可用于本发明中的聚氨酯丙烯酸酯低聚物可以是脂肪族聚氨酯丙烯酸低聚物和芳香族聚氨酯丙烯酸酯低聚物。脂肪族聚氨酯丙烯酸酯是优选的，原因在于其具有优异的柔韧性和光稳定性，不易黄变。
可用于本发明中的聚氨酯丙烯酸酯低聚物优选具有大于或等于6的官能度。此类高官能聚氨酯丙烯酸酯具有高反应活性，并且具备优良的耐磨性能、抗污性及耐化学品性能，而且能够保证钢丝耐磨后的水滴角要求。优选地，可用于本发明中的官能度大于或等于6的聚氨酯丙烯酸酯低聚物具有700-2500的数均分子量并且室温下具有1000-2000cps的粘度。本文所用的数均分子量是通过凝胶渗透色谱法采用适当的标准物，例如聚苯乙烯标准物测定的。
所述聚氨酯丙烯酸酯低聚物可以基于涂料组合物的重量计约20-60wt％的量存在于该涂料组合物中。
很多商业可得的聚氨酯丙烯酸酯低聚物可用于本发明中。例如，可用于本发明的此类脂肪族聚氨酯丙烯酸酯的实例包括但不限于长兴化学的DRU-188C、日本根上化学的906S、杰事达的UA-830等。
用于本发明中的活性单体优选使用多官能UV固化单体。如本文所述的“多官能单体”是指每个分子中都含有三个或三个以上可参与光固化反应的活性基团，因此在固化过程中，不仅光固化速率快，而且交联密度大；相应地，固化膜硬度高，耐抗性优异。同时多官能团单体能够根据实际需求调节涂膜的某些性能，如提升固化速度，提高硬度、耐刮擦性等。
可用于本发明的多官能活性单体包括但不限于三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、三(丙氧基)丙三醇三丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰脲酸三丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯、四(乙氧基)季戊四醇四丙烯酸酯、双季戊四醇六丙烯酸酯。优选地，本发明中使用的活性单体包含季戊四醇四丙烯酸酯、四(乙氧基)季戊四醇四丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯。
基于所述UV固化涂料组合物的重量计，所述活性单体可以以5-25wt％的量存在。
很多商业可得的活性单体可用于本发明中。例如，可用于本发明的此类活性单体的实例包括但不限于：865、Unymer M519、Sartomer 399、ETERMER 265以及它们的任意组合。
高官能聚氨酯丙烯酸酯低聚物与多官能活性单体的结合使用能够提高固化速度、增加涂膜机械性能及对助剂的润湿分散。
根据本发明的UV固化涂料组合物还包含光引发剂。对所使用的光引发剂并没有特别限定，只要其能够经光照射后发生裂解而产生自由基，从而引发光聚合反应。可用的光引发剂包括但不限于苯偶姻衍生物、苯偶酰缩酮衍生物、二烷氧基苯乙酮、α-羟烷基苯酮、α-胺烷基苯酮、酰基膦氢化物、酯化肟酮化合物、芳基过氧酯化合物、卤代甲基芳酮、有机含硫化合物、苯甲酰甲酸酯等。根据需要，可以选择两种或超过两种的光引发剂。基于所述UV固化涂料组合物的重量计，所述引发剂可以占0.5-6wt％。
很多商业可得的光引发剂可用于本发明中。例如，可用于本发明的光引发剂的实例包括但不限于：来自台湾双键的DBC184//BP、来自Ciba的184//BP/MBF，以及它们的任意组合。
根据本发明的UV固化涂料组合物还包含有机溶剂。对所用的溶剂并没有特别限制，可为本领域技术人员已知的任何有机溶剂，其包括但不限于脂族或芳族烃，如Solvesso100TM、甲苯或二甲苯，醇类，如丁醇或异丙醇，酯类，如乙酸乙酯、乙酸丁酯或醋酸异丁酯，酮类，如丙酮、甲基异丁基酮或丁酮，酶、醚醇或醚酯，如3-乙氧基丙酸乙酯，或上述的任意混合物。优选乙酸丁酯和/或醋酸异丁酯。所述溶剂的用量通常占所述第二涂料组合物的10-50wt％。
根据本发明的UV固化涂料组合物还包含一种或多种其他添加剂，其包括但不限于分散剂、流平剂、消光剂、抗氧化剂、消泡剂、流变助剂等。这些添加剂的类型是本领域技术人员熟知的，而且其用量是本领域技术人员根据实际需求容易确定的。
根据本发明的UV固化涂料组合物可通过本领域已知的任何技术施用于基底的至少一部分，其包括例如喷涂、辊涂、淋涂、浸泡/浸渍、刷涂或流涂方法。然后，对所形成的涂膜施加UV固化，例如可通过下述步骤实现：首先采用红外线(IR)热风预热烘烤5～10分钟，然后利用UV固化。UV固化例如可在下述条件下进行：在50-80℃烘烤约5-10min，使溶剂挥发，然后在UV能量为400-1600mJ/cm2，光强在80-300mW/cm2的照射强度下进行UV辐照。涂层膜厚通常在3～10μm的范围内。
根据本发明的UV固化涂料组合物可涂覆于任何基底。所述基底可包括但不限于瓷砖、木材、皮革、石材、玻璃、合金、纸张、塑料、纤维、棉织品等，优选为塑料基底。所述塑料基底，尤其指电子产品的电子显示器，诸如车载显示屏、手机PET保护膜及电脑显示屏等。所述塑料基材可以下述材料形成：聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)和聚对苯二甲酸乙二酯(PET)。
实施例
提供下述实施例进一步阐述本发明，但不应认为其将本发明限制在实施例所述的细节。除另外说明之外，下述实施例以及通篇说明书中所有的份数和百分数均以重量计。
制备实施例
将下表1中所列的组分按照所示的量进行混合，制备根据本发明的UV固化涂料组合物。
表1.UV固化涂料组合物的配制
1杰事达UA-895
2Sartmoer SR399
3醋酸异丁酯
4Irgacure 184
5BYK-2163
6Evonik AMORPHOUS SILICA TT-600。
涂层制备过程
将上述制备的涂料组合物加入稀释剂(按一定比例混合的醋酸乙酯/正丁丙醇)稀释，使得稀释后的涂料组合物粘度为7.5-8.5s，其中粘度是通过WITH IWATA 2#CUP测定的。然后将经稀释的各涂料组合物采用喷涂、淋涂、滚涂、浸涂方法中的任一种涂覆于PMMA/PC/PET底材上，并在50-80℃烘烤5-10min，以去除溶剂。然后通过UV光照射(UV能量400-1600mJ/cm2，光强80-300mW/cm2)，使光引发剂裂解产生活性自由基，从而引发单体与树脂聚合，形成三维立体交联网络而成膜。
然后对涂覆有本发明的UV固化涂料组合物的基底进行如下性能测试。结果示于下表2中。
测试项目
1.硬度
铅笔要求：选三菱4H铅笔及1000#砂纸，使铅笔的笔头与砂纸平面呈90度直角，将铅笔头磨成圆柱形。
试验方法：将铅笔安装在铅笔硬度测试机上，调节平衡，加负重1Kg，以45±1°角，在传感器指纹感应面的不同位置，划出3条5-10mm长的线条，然后用橡皮擦擦去铅笔划痕。
备注：每划完一次，需要将铅笔旋转90度，避开铅笔笔头磨损区域，否则测试结果无效。
2.固化膜附着(粘附)性
用NT刀在试样表面划6x6刻线(25个1mm2方格，划线应深及基底)，保持测试表面尽可能平整(保持刀刃锋利)。若试样太小没有足够的空间划格，则划45度交叉格。将Nichiban胶带(No.405)、Scotch胶带(No.610)或同类型其它胶带(18mm宽，胶带粘性应当大于等于5.3N/18mm宽)粘贴至试样表面，并用橡皮将胶带压实，使胶带与测试表面充分接触，静置3分钟。沿90度方向迅速撕下胶带，目测检验测试表面，参照ISO标准评级。
ISO标准评级
0级：5B
切口的边缘完全光滑，格子边缘没有任何剥离。
1级：4B
在切口相交处有小片剥离，划格区内实际破损小于等于5％。
2级：3B
切口的边缘或相交处有剥离，其面积在5％-15％。
3级：2B
沿切口边缘有部分剥离或整大片剥离，或部分格子被整片剥离，剥离的面积在15％-35％。
4级：1B
切口边缘大于剥离或一些方格部分或全部剥落，其面积在35％-65％。
5级：0B
在划线边缘及交叉处有成片的油漆脱落，且脱落总面漆大于65％。
要求测试结果在4B或4B以上。
3.雾度
使用美国爱色丽X-rite：7000A色差仪器进行雾度测量。需要在样品不同位置测试3次，并记录结果。
4.水接触角测试。
利用商购接触角仪测试。要求初始接触角>103。
表2.性能测试结果
尽管已解释和描述了本发明的特定方面，对本领域技术人员来说很明显的是可做出多种其它改变和修饰而不会背离本发明的精神和范围。因此所附权利要求意图涵盖落入本发明范围内的所有这些改变和修饰。

Claims (10)

1.一种UV固化涂料组合物，其包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性单体。
2.如权利要求1所述的UV固化涂料组合物，其中所述聚氨酯丙烯酸酯低聚物具有700～2500的数均分子量。
3.如权利要求1所述的UV固化涂料组合物，其中所述活性单体包括三官能或大于三官能的活性单体。
4.如权利要求3所述的UV固化涂料组合物，其中所述活性单体包含季戊四醇四丙烯酸酯、四(乙氧基)季戊四醇四丙烯酸酯和双季戊四醇六丙烯酸酯。
5.如权利要求1所述的UV固化涂料组合物，其中所述聚氨酯丙烯酸酯低聚物基于所述涂料组合物的重量计为约20-60wt％。
6.如权利要求1所述的UV固化涂料组合物，其中所述活性单体基于所述涂料组合物的重量计为约5-25wt％。
7.一种在基底上形成涂层的方法，包括将UV固化涂料组合物涂覆在至少部分基底上，其中所述UV固化涂料组合物包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性单体。
8.一种经涂覆的基底，其包括基底和涂覆在所述基底的至少一部分上的UV固化涂料组合物，其中所述UV固化涂料组合物包含官能度大于或等于6的UV固化聚氨酯丙烯酸酯低聚物和活性单体。
9.如权利要求8所述的经涂覆的基底，其中所述基底为由下述材料形成的基底：聚甲基丙烯酸酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二酯。
10.如权利要求8或9所述的经涂覆的基底，其中所述基底为用于车载显示屏、手机PET保护膜及电脑显示屏的基底。
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