專利名稱：：一種紫外光固化防霧涂料組合物及其配制方法
技術領域：
：本發明屬于紫外光固化涂料
技術領域：
，特別涉及一種紫外光固化防霧涂料組合物。
背景技術：
：我們在日常生活中的很多場合都需要用到一些透明或光學器件，如窗戶、鏡子、照明燈具、透鏡、眼鏡、面具或防護屏中使用的玻璃和透明塑料材料。這些材質在低于露點、有大氣濕度存在時會起霧。超細的小水滴沉積在表面上，極大地降低了透明性。起霧現象已經愈來愈引起人們的重視，輕則給人們生活帶來不便，重則影響交通工具的正常運行，進而給工業生產、經濟生活帶來影響。過去簡單的鏡子防霧，通常在鏡子背面加裝電熱器驅趕蒙霧濕氣。但是類似眼鏡、潛水面具等濕霧籠罩辦法甚少；若車燈，指示燈等照明燈具的濕霧無法有效防治，將會產生十分不利的后果。為了防止濕霧的產生，人們進行了大量的嘗試。德國專利DE000001928409A披露了一種由羥垸基丙烯酸或甲基丙烯酸酯聚合物構成的防霧涂料。由此形成的親水層能夠吸水，在膜表面形成一層水層從而不影響透明性。但是由于涂層吸水溶脹變軟，機械性能下降。涂層交聯雖然可以提高機械性能，但是它的防霧性能就會下降。曰本專利JPH08-176466A(1996)提供了一種防霧涂料組合物，它包含一種金屬氧化物微顆粒分散體溶膠，一種含有環氧基團或其部分水解產物有機硅化合物，和至少含有磺酸鹽、磺酸酯、磷酸酯或碳酸酯中的一種的陰離子表面活性劑。但是，它需要預涂一層底漆以保證附著力。此外，它在熱成型過程中容易產生裂紋。張春雪等報道(《丙烯酸酯防霧涂料的合成及性能的研究》；熱固性樹脂；1999年04期)，由甲基丙烯酸甲酯(MMA)、甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸羥乙酯(HEA)及少量交聯劑，N,N-亞甲基雙丙烯酰胺聚合構成的涂料有很好的防霧效果。李學峰等(《聚丙烯酸類防霧涂料的研制》；湖北化工；1993年03期)將甲基丙烯酸羥乙酯，甲基丙烯酸聚乙二醇酯，丙烯酸酯共聚物，加入少量交聯劑及表面活性劑構成防霧涂料。這些方法都有一定得防霧效果，但親水性高分子吸水后，不僅防霧性能下降，同時機械性能也變得很差。曰本專利JP2005-239382A提供了一種使用了特殊親水單體的紫外光固化的防霧組合物。但是，由于它混有有機溶劑，有機溶劑在涂覆成膜過程中會揮發到大氣中。此外，防霧性能有兩層意思。一種是指水蒸氣起霧后可以很快消失(防霧性能-l)。另一種是指在水蒸氣中放置很長時間也不會有濕霧產生(防霧性能-2)。此日本專利提供的紫外光固化防霧涂料無法滿足防霧性能-2，因為雙官能組分的比例比具有親水丙烯酸酯單體組分要高。歐洲專利EP1845141(Al)提供了一種涂覆在聚碳酸酯上的紫外光固化防霧涂料組合物，這種涂料在紫外光固化后具有較好的防霧性能。但是這種組合物只適合使用在聚碳酸酯塑料上，而且制備過程中需要用PET薄膜附在涂層表面，工藝復雜，不大適用實際生產。為了解決上述問題，迫切需要一種具有優異防霧性能、優秀的機械性能和防霧持久性好且易于在多種透明基材施工操作的防霧材料。
發明內容本發明的目的在于克服上述現有技術中的不足之處而提供一種可在多種透明基材聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酯(PET)等表面涂覆、并可快速固化的紫外光固化防霧涂料。本發明解決上述技術問題是通過以下技術方案來實現的--種紫外光固化防霧涂料組合物，由親水性活性低聚物、疏水性光固化樹脂、親水性的聚合單體、疏水性活性稀釋劑、光引發劑和助劑組成，各個組份在組合物中的含量分別為親水性活性低聚物1560wt%疏水性光固化樹脂15~60wt%親水性聚合單體1040wt%疏水性活性稀釋劑1040wt%光引發劑0.56wt%助劑0.5~2wt%;所述親水性活性低聚物為聚乙二醇(PEG)與二異氰酸酯及端羥基丙烯酸酯反應合成的親水性聚氨酯丙烯酸酯；所述親水性聚合單體為可溶于水的(甲基)丙烯酸酯類可聚合單體；所述疏水性活性稀釋劑為單官能或多官能的油性丙烯酸酯類活性稀釋劑。為更好的實現本發明作為優選，所述的涂料組合物，在紫外光固化后能夠形成具有親水和疏水的兩親性交聯網絡。其中的親水部分由親水性活性低聚物和親水性聚合單體提供；它們具有優異的親水性能，使得水滴在涂層上具有很小的接觸角，水滴在涂層表面形成水膜而不會起霧。其中的疏水部分由疏水性光固化樹脂和疏水性活性稀釋劑組成；疏水部分在涂層中起錨固點的作用，保證涂層遇水時不會因溶脹而溶解，提供較好的附著力和硬度等物理性能。作為優選，所述的親水性活性低聚物是通過如下方法制備的聚乙二醇(PEG)與甲苯二異氰酸酯(TDI)或異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)在55^60'C下反應2~3小時得到端異氰酸酯基的聚氨酯樹脂，然后所述的端異氰酸酯基的聚氨酯樹脂與羥乙基(甲基)丙烯酸酯在758(TC下反應34小時，得到所述的親水性活性低聚物。其中，所述的聚乙二醇分子量在5002000之間，聚乙二醇分子量小于500時，所合成的親水性活性低聚物的防霧性能較差，聚乙二醇分子量大于2000時，所合成的親水性活性低聚物的物理機械性能會下降，因而，聚乙二醇的分子量優選500-2000,較優選10001500;所述的聚乙二醇(PEG)、甲苯二異氰酸酯(TDI)或異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)、羥乙基(甲基)丙烯酸酯的物質的量之比為1:2:2。親水性活性低聚物在涂料組合物中的含量為15~60%，當親水性活性低聚物的含量低于15%時，組合物的親水性不夠，紫外光固化后的涂層防霧性能較差。當親水性活性低聚物的含量高于60%時，組合物過于親水，紫外光固化后的涂層的機械性能和耐水性較差。因而親水性活性低聚物的含量優選1560%，較優選20~50%，最優選2540%。作為優選，所用的疏水性光固化樹脂可以是環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯和丙烯酸酯化丙烯酸酯中的一種或幾種。其中，聚氨酯丙烯酸酯具有較好的附著力、耐磨性和耐黃變性，因而本發明優選使用聚氨酯丙烯酸酯。疏水性光固化樹脂在涂料組合物中的含量為1560%，當疏水性光固化樹脂的含量低于15%時，組合物過于親水，紫外光固化后的涂層的機械性能和耐水性較差。當疏水性光固化樹脂的含量高于60%時，組合物的親水性不夠，紫外光固化后的涂層防霧性能較差。因而疏水性光固化樹脂的含量優選15~60%，較優選2045%，最優選25~30%。作為優選，所用的親水性聚合單體可以為既含有羥基、羧基、氨基或磺酸鹽等一種或多種親水性基團，又含有(甲基)丙烯酸酯雙鍵的可聚合單體中的一種或幾種。其中，既含羥基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合單體可以是羥乙基(甲基)丙烯酸酯、羥丙基(甲基)丙烯酸酯等；既含羧基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合單體可以是(甲基)丙烯酸、羧乙基(甲基)丙烯酸酯等；既含氨基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合單體可以是丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺等；既含磺酸基又含(甲基)丙烯酸酯的可聚合單體可以是丙烯酰胺丙烷磺酸鈉(銨)鹽、甲基丙烯酸羥丙磺酸鈉等。親水性聚合單體在涂料組合物中的含量為1040%，當親水性聚合單體的含量低于10%時，組合物的親水性不夠，紫外光固化后的涂層防霧性能較差。當親水性聚合單體的含量高于40%時，組合物過于親水，紫外光固化后的涂層的機械性能和耐水性較差。因而親水性活性低聚物的含量優選1040%，較優選15~35%，最優選20~30%。作為優選，所用的活性稀釋劑為乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯、三縮丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和丙烯酸異辛酯中的一種或幾種。疏水性活性稀釋劑在涂料組合物中的含量為10~40%，當疏水性活性稀釋劑的含量低于10%時，組合物過于親水，紫外光固化后的涂層的機械性能和耐水性較差。當疏水性活性稀釋劑的含量高于40%時，組合物的親水性不夠，紫外光固化后的涂層防霧性能較差。因而疏水性光固化樹脂的含量優選1040%，較優選1535%，最優選20~30%。作為優選，所用的光引發劑為二苯甲酮/胺體系、苯偶酰二縮酮、安息香乙醚、2-羥基-2-甲基-l-苯基丙酮、1-羥基環己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮和雙(2，4,6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦中的一種或幾種。光引發劑在組合物中的含量為0.56%。本發明還提供了上述紫外光固化防霧涂料組合物的配制方法按配方，準確稱取所述親水性活性低聚物和疏水性光固化樹脂于容器中，依次加入所述親水性聚合單體、活性稀釋劑和助劑，混合10分鐘；再加入所述光引發劑，混合5分鐘即制得，避光保存。相對現有技術，本發明具有如下的有益效果利用本發明制備的紫外光固化涂料組合物生產工藝簡單，在紫外光照射下可快速固化，生產效率高且能耗低；不需要高溫烘烤，可適用于各種熱敏性的透明基材；不含有機溶劑，對環境友好；組份的親水性物質含量高，親水性好，防霧性能優異；紫外光固化后形成兩親性的交聯網絡，附著力、硬度、耐刮性、耐磨性、耐水性等機械性能好，可持久防霧抑霧。具體實施方式以下結合實施例對本發明作進一步具體描述，但不局限于此。實施例及對比例的配方如表1所示，表中親水性活性低聚物通過以下方法制備得到以不同分子量的PEG(實施例1-10中所用PEG的分子量分別為3000、2000、400、600、1000、1500、1000、1000、1000和1000;對比例A3-4中PEG的分子量分別為1000和1500)與甲苯二異氰酸酯(TDI)或異氟爾酮二異氰酸酯(IPDI)在5560'C下反應23小時得到端異氰酸酯基的聚氨酯樹脂，然后所述的端異氰酸酯基的聚氨酯樹脂與羥乙基(甲基)丙烯酸酯在758(TC下反應34小時，得到所述的親水性活性低聚物。各實施例及對比例組合物的配制方法為準確稱取所述親水性活性低聚物和疏水性光固化樹脂于容器中，依次加入所述親水性聚合單體、活性稀釋劑和助劑，混合10分鐘；再加入所述光引發劑，混合5分鐘即制得，避光保存。表i組合物配方<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>將上述實施例、對比例A所配制的本發明紫外光固化防霧涂料組合物輥涂在PC、PMMA、PET板表面。用4KW的紫外燈作輻射源照射5s，對所固化后的樣板進行各項性能測試和評定；為比較結果優劣，同時對其他熱固化的防霧產品(對比例B)進行各項性能的測試和評定。實驗結果如表2所示表2組合物光罔化后性能<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表2中，各性能指標為(1)水接觸角接觸角測定儀測試，不同位置測3次，取平均值(2)防霧性把表面溫度為25'C的測試板水平置于80'C的水面上方10cm處，觀察測試板起霧的時間X:1S內起霧△:IOS后起霧〇30s后起霧◎:不起霧(3)耐水性把測試板置于25'C的水中48小時，觀察測試板表面涂層狀況X:50%破損溶解水中△:20%以上破損〇5%以上破損◎:無破損(4)附著力參照國家標準GB/T9286《色漆和清漆漆膜的劃格試驗》(5)鉛筆硬度參照國家標準GB/T6739《漆膜硬度鉛筆測定法》從表2可以看出，實施例110具有較好防霧性能和耐水性能，其中，實施例610在防霧性和耐水性二者得到了很好的保證，具有優異的綜合性能。對比例A雖然具有很好的物理性能，但親水性和防霧性很差。從本發明的防霧產品與現有的熱固防霧產品的比較可以看出，雖然熱固型的防霧產品也能達到防霧和一定的機械性能，但熱固的防霧產品所需的固化溫度高，固化時間長，不適用于PMMA、PET等熱敏性基材。上述實施例為本發明較佳的實施方式，但本發明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合或簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。權利要求1.一種紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于由以下重量配比的組分組成親水性活性低聚物15～60wt％疏水性光固化樹脂15～60wt％親水性聚合單體15～40wt％疏水性活性稀釋劑10～40wt％光引發劑0.5～6wt％助劑0.5～2wt％；所述親水性活性低聚物為聚乙二醇與二異氰酸酯及端羥基丙烯酸酯反應合成的親水性聚氨酯丙烯酸酯；所述親水性聚合單體為可溶于水的(甲基)丙烯酸酯類可聚合單體；所述疏水性活性稀釋劑為單官能或多官能的油性丙烯酸酯類活性稀釋劑。2.根據權利要求1所述的紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述的涂料組合物，在紫外光固化后形成具有親水性和疏水性的兩親性交聯網絡。3.根據權利要求1所述的紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述的親水性活性低聚物是通過如下方法制備的聚乙二醇與甲苯二異氰酸酯或異氟爾酮二異氰酸酯在556(TC下反應23小時得到端異氰酸酯基的聚氨酯樹脂，然后所述的端異氰酸酯基的聚氨酯樹脂與羥乙基(甲基)丙烯酸酯在758(TC下反應34小時，得到所述的親水性活性低聚物；其中，所述的聚乙二醇、甲苯二異氰酸酯或異氟爾酮二異氰酸酯、羥乙基(甲基)丙烯酸酯的物質的量之比為1:2:2。4.根據權利要求1所述的紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述的疏水性光固化樹脂為環氧丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、氨基丙烯酸酯和丙烯酸酯化丙烯酸酯中的一種或兩種以上的組合物。5.根據權利要求1所述的紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述的親水性聚合單體為既含有羥基、羧基、氨基和磺酸鹽基團中的一種或多種親水性基團，又含有(甲基)丙烯酸酯雙鍵的可聚合單體中的一種或兩種以上的組合物。6.根據權利要求1所述的紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述的活性稀釋劑為乙氧基乙氧基乙基丙烯酸酯、異冰片基丙烯酸酯、三縮丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧化三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、丙氧化新戊二醇二丙烯酸酯、季戊四醇二丙烯酸酯、二季戊四醇六丙烯酸酯和丙烯酸異辛酯中的任一種或兩種以上的組合物。7.根據權利要求1所述的紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述的光引發劑為二苯甲酮/胺體系、苯偶酰二縮酮、安息香乙醚、2-羥基-2-甲基-1-苯基丙酮、1-羥基環己基苯基酮、2,2-二甲氧基-1,2-二苯基乙酮和雙(2,4，6-三甲基苯甲酰)苯基氧化膦中的任一種或兩種以上的組合物。8.根據權利要求1所述的紫外光固化防霧涂料組合物，其特征在于，所述的助劑為流平劑或/和消泡劑。9.一種權利要求l-8任一項所述的紫外光固化防霧涂料組合物的配制方法，其特征在于，準確稱取所述親水性活性低聚物和疏水性光固化樹脂于容器中，依次加入所述親水性聚合單體、活性稀釋劑和助劑，混合10分鐘；再加入所述光引發劑，混合5分鐘即制得，避光保存。全文摘要本發明涉及一種具有優異防霧效果的紫外光固化涂料組合物及其配制方法。該紫外光固化涂料組合物包括親水性活性低聚物、疏水性光固化樹脂、親水性聚合單體、疏水性活性稀釋劑、光引發劑和助劑組成。準確稱取所述親水性活性低聚物和疏水性光固化樹脂于容器中，依次加入所述親水性聚合單體、活性稀釋劑和助劑，混合10分鐘；再加入所述光引發劑，混合5分鐘即制得本發明的組合物，避光保存。本發明提供的紫外光固化涂料組合物可涂覆于PC、PMMA、PET等熱敏性塑膠基材；紫外光固化后涂層具有優異的親水性和優秀的物理性能；防霧抑霧效果好，同時涂層有極好的附著力和耐水性，保證防霧性能的持久性。文檔編號C09D175/14GK101602913SQ20091004058公開日2009年12月16日申請日期2009年6月26日優先權日2009年6月26日發明者劉世基,劉建偉,琴張,鵬李申請人:廣州慧谷化學有限公司