紫外光固化防霧涂料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及紫外光固化防霧涂料領域，特別地，涉及一種紫外光固化防霧涂料。
【背景技術】
[0002] 在日常生活中，由于塑膠或玻璃兩側存在明顯的溫差和濕度差。溫度較高一側的 空氣中，汽化液體遇到塑膠或玻璃等材料時會凝結在其表面形成流動性較差的小液滴，使 塑膠或玻璃表面產生霧氣。這些小液滴可使光線產生不規則的散射、反射和衍射，影響了塑 膠或玻璃等材料對光線的透射能力。
[0003] 為了減少上述現象的發生，現有技術中存在多種針對塑膠或玻璃表面進行改進的 方法。例如（1)表面活性劑直接滲入法；（2)表面活性劑直接涂覆法；（3)高分子材料涂覆 法。第1)~2)種方法所形成的防霧涂層穩定性較差，防霧效果難以持久，需經常重復多次 在塑膠或玻璃表面進行活性劑處理。方法3)的防霧效果好，且防霧涂層耐磨，防霧效果持 久。高分子材料涂覆法是利用高分子聚合物材料所具有的親水性，使其在塑膠或玻璃表面 形成具有高度親水性的膜，使塑膠或玻璃材料對水的接觸角變小，液滴在塑膠或玻璃表面 極易潤濕鋪展，形成極薄水膜，防止液滴在塑膠或玻璃材料表面形成，從而實現防霧。然而， 高分子材料具有親水效果的同時，如兼顧良好導熱散熱性，從而減小塑膠或玻璃兩側存在 的明顯溫度差，則更有利于防霧效果快速體現。
[0004] 現有石墨由于其具有較好的導熱能力和親水性，因而日益受到研宄關注，但將氧 化石墨加入各成膜高分子物料中后，在存儲過程中，氧化石墨容易出現迀移上浮等問題，導 致涂料的防霧效果受到影響。例如CN201410494465. 7中公開的含氧化石墨烯的防霧涂料 僅為氧化石墨烯的水溶液，該水溶液用于制備涂料時是否會發生上述迀移、團聚和上浮沒 有任何說明。而CN201410461156.X中公開的防霧涂料必須通過制備乳液才能將接枝改性 后的氧化石墨烯牢牢的鎖定在涂料中，防止上述問題的出現。該方法復雜，對氧化石墨烯的 接枝改性過程繁雜。無法滿足直接混合制得防霧涂料的要求。
【發明內容】
[0005] 本發明目的在于提供一種紫外光固化防霧涂料，以解決現有技術中氧化石墨用于 紫外光固化防霧涂料時無法得到具有較好成膜性和分散性的紫外光固化涂料的技術問題。
[0006] 為實現上述目的，本發明提供了一種紫外光固化防霧涂料，由15~40重量份的接 枝氧化石墨、10~15重量份的水性聚氨酯丙烯酸酯、3~6重量份的雙官能丙烯酸單體、 30~60重量份的溶劑、1~6重量份的引發劑和0. 2~1. 5重量份的助劑組成；接枝氧化 石墨按以下步驟制得：以質量比為10 :1~5 :30~100的氧化石墨、丙烯酸羥乙酯和乙醇 作為反應原料，向反應原料中加入氧化石墨質量〇. 01~〇. 05%的催化劑，進行縮合反應得 到接枝氧化石墨。
[0007] 進一步地，反應原料為質量比為10:3:60的氧化石墨、丙稀酸輕乙醋和乙醇。
[0008] 進一步地，催化劑為二月桂酸二丁基錫，催化劑的加入量為氧化石墨質量的 0? 03%〇
[0009] 進一步地，縮合反應條件為首先升溫至40~50°C，攪拌反應2~4小時，再升溫至 95°C攪拌反應0. 5~1小時，降溫至60°C抽除乙醇后，降至室溫得到接枝氧化石墨；縮合反 應在惰性氣體保護下進行。
[0010] 進一步地，縮合反應條件為首先升溫至45°C，攪拌反應3小時，再升溫至95°C攪拌 反應1小時，降溫至60°C抽除乙醇后，降至室溫得到接枝氧化石墨。
[0011] 進一步地，由30重量份的接枝氧化石墨、10~15重量份的水性聚氨酯丙烯酸酯、 3~6重量份的雙官能丙烯酸單體、30~60重量份的溶劑、1~6重量份的引發劑和0. 2~ 1. 5重量份的助劑組成。
[0012] 進一步地，由30重量份的氧化石墨接枝化合物、12重量份的水性聚氨酯丙烯酸 酯、4重量份的雙官能丙烯酸單體、41重量份的稀釋劑、3重量份的引發劑和1重量份的助劑 組成。
[0013] 進一步地，由30重量份的氧化石墨接枝化合物、14重量份的水性聚氨酯丙烯酸 酯、5重量份的雙官能丙烯酸單體、41重量份的稀釋劑、5重量份的引發劑和0. 2重量份的助 劑組成。
[0014] 進一步地，紫外光固化防霧涂料所得涂層的水接觸角為6°，RCA耐磨500次，對塑 膠或玻璃的附著力為5B，鉛筆硬度為F。
[0015] 本發明具有以下有益效果：
[0016] 本發明提供的紫外光固化防霧涂料中所用氧化石墨通過接枝改性稱為含有丙烯 酸基團的氧化石墨，使得所制得的紫外光固化防霧涂料各項成膜性能均較優，無需制備乳 液僅需簡單混合即可得到具有較好成膜性能的紫外光固化防霧涂料。而且成膜后紫外光固 化防霧涂料還能保留該氧化石墨本身所具有的親水性和導熱性，提高所得防霧涂層的穩定 性和延長防霧涂層的有效期。可用于手機視窗、汽車和浴室鏡子等塑膠和玻璃表面防霧處 理，并具有持久地使用穩定性能。所得涂層表面RCA耐磨可達500次，對塑膠或玻璃的附著 力可達5B，鉛筆硬度可達F。同時所得涂層的防霧效果較優，液滴在涂層表面的水接觸角僅 為6°。易于形成液流流走，難以形成水膜附著其上而霧化。
[0017] 本發明提供的該防霧涂層的制備方法，均采用可水溶或水分散的物質組成，無 VOC，因此更加環保。
[0018] 除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。 下面將對本發明作進一步詳細的說明。
【具體實施方式】
[0019] 以下結合實施例對本發明進行詳細說明，但是本發明可以由權利要求限定和覆蓋 的多種不同方式實施。
[0020] 若未特別指明，實施例中所用的技術手段為本領域技術人員所熟知的常規手段。
[0021] 本文中涉及到的百分號" ％"，若未特別說明，是指質量百分比；但溶液的百分比， 除另有規定外，是指溶液l〇〇ml中含有溶質若干克；液體之間的百分比，是指在20°C時容量 的比例。本發明提供紫外光固化防霧涂料成膜固化時，所需固化能量為900~2000mJ/cm2， 具體可由汞燈提供該能量。
[0022] 本文中基體是指具有光滑表面且需要防霧的各類高分子材料表面，如透光燈罩、 顯示屏、玻璃、儀器儀表盤面或鏡子，其中顯示屏是指各類電子器件的屏幕如手機屏幕、 LED/LCD電視屏幕或幕墻屏幕，透光燈罩是指汽車燈罩等。
[0023]本發明提供了一種紫外光固化防霧涂料，該涂料由15~40重量份的接枝氧化石 墨、10~15重量份的水性聚氨酯丙烯酸酯、3~6重量份的親水性雙官能丙烯酸單體、30~ 60重量份的溶劑、1~6重量份的引發劑和0. 2~1. 5重量份的助劑組成。其中所用接枝 氧化石墨按以下步驟制得：按質量比為10 :1~5 :30~100的氧化石墨、丙烯酸羥乙酯和 乙醇作為反應原料，加入氧化石墨質量〇. 01~〇. 05%的催化劑，進行反應得到接枝氧化石 墨。反應原料的混合方法：將氧化石墨分散于乙醇中，在攪拌條件下將丙烯酸羥乙酯加入所 得混合溶液中。按此方法加入，能使氧化石墨與丙烯酸羥乙酯充分混合接觸，避免混合困難 的發生。提高縮合反應效率。所用乙醇優選為無水乙醇，此時可有效避免副反應的發生。
[0024] 本發明提供的方法以氧化石墨為接枝改性的對象。通過接枝改性用于紫外光涂料 后，能有效提高所得涂料的導熱能力，防止由于熱量傳導不均導致材料表面產生霧氣。克服 了氧化石墨用于涂料中后，導熱和親水能力下降的問題。本發明提供方法不適用于石墨烯 類材料。按此方法制備得到的接枝氧化石墨，能充分利用氧化石墨原料中所含的大量羧基， 通過縮合反應使得單個氧化石墨顆粒表面均可攜帶上適合數量的丙烯酸酯結構單元。提高 所得膜層的附著力和防霧效果。增加接枝氧化石墨與紫外光固化漆中的其他組分的混合 相容性，防止接枝氧化石墨在涂料儲存過程中發生迀移或團聚。由丙烯酸羥乙酯提供丙烯 酸酯結構單元，能使所得接枝氧化石墨的成膜性能和各項性能均能得到增強。還能增強接 枝氧化石墨在涂料中的分散均勻性，成膜后接枝氧化石墨與膜層的結合力得到增強，防止 氧化石墨在膜層中發生迀移。按上述方法制備得到的接枝氧化石墨尤其適于紫外光固化涂 料，能有效增強所得涂層的親水性和導熱性，提高所得涂層的防霧效果和防霧涂層持久性。
[0025] 按此比例加入各物質作為反應原料，進行縮合反應后得到的接枝氧化石墨，還 可以有效提高所得防霧涂料的耐磨性能、硬度等各項性能。優選的反應原料為質量比為 10:3:60的氧化石墨、丙烯酸羥乙酯和乙醇。此時所得接枝氧化石墨用于紫外光固化涂料中 時成膜性能達到最優。
[0026] 所用原料通常認為催化劑加入量越多越有利于反應的進行，而本發明通過實驗發 現，當催化劑的加入量為氧化石墨原料的〇. 01~〇. 05%時，催化反應程度最深，能盡可能 的避免副反應的發生，在未對氧化石墨原料進行開雙鍵反應的情況下，達到最優的接枝率。 更優選的，催化劑的加入量為氧化石墨原料的〇. 03%，此時所得接枝氧化石墨成膜性能最 優。
[0027] 縮合反應為按常規反應條件進行即可。優選縮合反應條件為為首先升溫至40~ 50°C，攪拌反應2~4小時；再升溫至95°C攪拌反應0. 5~1小時，降溫至60°C抽除乙醇 后，降至室溫得到接枝氧化石墨；反應在惰性氣體保護下進行。按此條件進行縮合反應，可 以有效降低副反應的發生比例，提高所得產物中具有優良成膜效果的接枝氧化石墨比例， 從而提高所得接枝氧化石墨制成漆膜后的附著力。延長防霧涂層的使用時間。