一种UV固化涂层、包含其的保护膜及其制备方法与流程

本发明涉及紫外光固化涂料
技术领域：
，具体涉及一种ti-mofs修饰异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅表面作添加剂的疏水耐污长效耐磨型uv固化涂层、包含其的保护膜及其制备方法。
背景技术：
：当前uv纳米涂层广泛地应用于手机、汽车、医疗等领域，通过在产品表面加工一层uv纳米涂层，不仅能起到美化外观的作用，还能极大地提高产品的硬度、耐磨性能、耐酸碱性能、耐老化性能等。例如手机在使用的过程中表面容易被油污、指纹弄脏，难以擦拭干净，或者长期使用手机容易被划伤磨损等，通过uv涂层的应用能很好地解决这些问题。现有的疏水耐磨涂层，其疏水耐污易清洁性能在使用的过程中会迅速减弱并消失，严重影响了用户使用产品的舒适性，因此市场急需一种具有疏水耐污性能且疏水耐污性能在使用的过程中能长期保持的uv纳米涂层。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中涂层疏水耐污易清洁性能在使用的过程中迅速减弱并消失的技术缺陷，提供一种uv固化涂层、包含其的保护膜及其制备方法。本发明提供的uv固化涂层具有疏水耐污长效耐磨功能，其通过添加经ti-mofs来修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅，使得涂层表面形成一层具有周期性网络的晶态多孔结构，该结构具有很好的疏水易清洁特性，同时ti-mofs修饰的改性二氧化硅与体系的复合使得涂层兼具刚性和柔性，有效地提高了涂层的耐磨性能，使得本发明保护膜在使用的过程中能一直保持很好的疏水耐污易清洁性能。本发明涂层的疏水耐污性在经过一定的干磨、湿磨、以及耐溶剂和清洁剂摩擦后几乎不变；将其用于pmma、pc、pctg等基材的产品上，起到并保持很好地疏水疏油易清洁的作用，同时该疏水耐污型uv固化涂层在pmma、pc、pctg等基材的附着力均可以达到5b，表面硬度高、耐磨性能好。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：第一方面，本发明提供了一种uv固化涂层，其按重量百分比计，包括如下组分：聚氨酯丙烯酸酯18~45%；ti-mofs修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅0.5~3.5%；疏水疏油助剂0.5~1.5%；分散剂0.5~2%；光引发剂0.5%~3%；溶剂45%~80%。本发明中通过添加ti-mofs修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅，并将其含量控制在0.5~3.5%范围内，从而使该uv固化涂料经紫外光固化后，能在涂层表面形成具有周期性网络的晶态多孔结构的复合纳米涂层，其耐磨性能优异，磨后水滴角高。进一步地，所述聚氨酯丙烯酸酯的官能度为2~9，优选官能度为5~7。进一步地，所述聚氨酯丙烯酸酯由6官聚氨酯丙烯酸酯和2~3官聚氨酯丙烯酸酯混合得到。进一步地，所述ti-mofs修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅的直径为20~500nm。进一步地，所述疏水疏油助剂为氟化丙烯酸类聚合物、聚醚硅氧烷共聚物、含氟改性有机硅聚酰化合物中的任意一种。进一步地，所述分散剂为氨基甲酸酯共聚物、含酸性基团的共聚物、改性聚醚丙烯酸类聚合物、高分子量嵌段共聚物中的至少一种。进一步地，所述光引发剂为环己基苯基甲酮（irgacure184）、2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦（tpo）、苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦（819）、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(darocur1173)中的至少一种。进一步地，所述溶剂为乙酸乙酯、丙酮、甲基异丁酮、二异丁基酮、丙二醇甲醚醋酸酯、乙酸丁酯、丙二醇甲醚、异丙醇中的至少三种。第二方面，本发明还提供了一种保护膜，包括自上而下依次层叠的如上所述的uv固化涂层、以及基材层。进一步地，所述基材层材质为pmma、pc、pctg中的任意一种。第三方面，本发明还提供了一种上述保护膜的制备方法，其具体包括：a、ti-mofs修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅的制备：将ti-mofs，异丁基三乙氧基硅烷，纳米二氧化硅和乙酸丁酯以重量比1：1：2：200比例混合搅拌均匀，在80℃恒温油浴中边加热边搅拌，直至溶剂挥发干，得到ti-mofs修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅；b、uv固化涂料的制备：ti-mofs修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅、分散剂和聚氨酯丙烯酸酯按所述重量百分比加入容器中，在1000~1500r/min转速条件下搅拌20~60min，然后加入疏水疏油助剂在1000~1500r/min转速条件下搅拌5~30min，再加入溶剂在1000~1500r/min转速条件下搅拌20~120min，再加入光引发剂在1000~1500r/min转速条件下继续搅拌5~30min，然后在20~30℃条件下超声20~60分钟，即得到uv固化涂料；c、底材清洁：对基材层表面进行清洗，烘干；d、喷涂：在pmma、pc、pctg等基材层表面喷涂所述uv固化涂料；e、干燥：在60~80℃下烘烤5min；然后在uv固化机中使其固化，uv固化能量为1500~2100mj/cm2。第四方面，本发明还提供了如第一方面所述uv固化涂层的应用，该应用是将所述uv固化涂料喷涂于pmma、pc、pctg等基材表面，赋予其疏水疏油易清洁以及耐污的特性。本发明涂层疏水及耐污性测试、以及疏油测试结果如下：一、疏水及耐污性测试：（1）初始水滴角≥110°，记号笔缩珠且易擦除。（2）钢丝绒摩擦后：用1kg力，0000#钢丝绒，φ1cm磨头在涂层上往复摩擦2500次，在灯光下目视检查表面状况，并测试摩擦部位的疏水性和耐记号笔性。经测试，本发明制备的uv固化涂料经上述摩擦后表面无划痕，且2500次磨后水滴角≥105°，摩擦部位记号笔均易擦除。（3）百洁布摩擦后：用500力，两层百洁布，φ1cm磨头在涂层上往复摩擦10000次、在灯光下目视检查表面状况，并测试摩擦部位的疏水性和耐记号笔性。经测试，本发明制备的uv固化涂料经上述摩擦后表面无划痕，10000次磨后水滴角≥100°，摩擦部位记号笔均易擦除。（4）耐乙醇摩擦后：用1kg力，两层浸润乙醇百洁布，φ1cm磨头在涂层上往复摩擦5000次表面无划痕，且5000次磨后水滴角≥105°，摩擦部位记号笔易擦除。（5）耐玻璃水摩擦后：用1kg力，两层浸润20%浓度玻璃水百洁布，φ1cm磨头在涂层上往复摩擦5000次表面无划痕，且5000次磨后水滴角≥105°，摩擦部位记号笔易擦除。二、疏油测试：油滴角≥70°。本发明的基本原理：本发明采用ti-mofs来修饰异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅表面，将ti-mofs修饰和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅添加到uv纳米涂料体系中制备疏水耐磨纳米涂层，该涂层表面由ti-mofs形成一层具有周期性网络的晶态多孔结构，提高了涂层的疏水耐污性能，此外，ti-mofs修饰的改性二氧化硅的添加有效地提高了涂层的耐磨性能，使得本发明保护膜在使用的过程中能一直保持很好的疏水耐污易清洁性能。与现有技术相比，本发明的有益效果是：（1）本发明所提供的疏水耐污长效耐磨型uv固化涂层与现有配方相比具有更持久的疏水耐污性，通过添加ti-mofs修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅，使得涂层表面形成一层具有周期性网络的晶态多孔结构，该结构具有很好的疏水耐污性，同时ti-mofs修饰的改性二氧化硅的添加有效地提高了涂层的耐磨性能，使得本发明保护膜在使用的过程中能一直保持很好的疏水耐污易清洁性能；（2）本发明涂层的疏水耐污性在经过一定的干磨、湿磨、以及耐溶剂和清洁剂摩擦后几乎不变；将其用于pmma、pc、pctg等基材的产品上，起到并保持很好地疏水疏油易清洁的作用，同时该疏水耐污型uv固化涂层在pmma、pc、pctg等基材的附着力均可以达到5b，表面硬度高、耐磨性能好。附图说明图1为本发明保护膜的结构示意图。图中各个附图标记的对应的部件名称是：1-uv固化涂层；2-基材层。具体实施方式为了更好地理解本发明的内容，下面结合具体实施例和附图作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于对本发明进一步说明，而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明所述的内容后，该领域的技术人员对本发明作出一些非本质的改动或调整，仍属于本发明的保护范围。实施例1如图1所示，本实施例保护膜包括自上而下依次层叠的uv固化涂层1、以及基材层2。所述基材层2的材料为pc。本实施例所提供的uv固化涂层1，是一种用于pmma、pc、pctg等塑料基材层2的疏水耐污长效耐磨型保护性涂层，在产品使用过程中，起疏水疏油易清洁的作用，所述uv固化涂层1在pmma、pc、pctg等基材层2的附着力均可以达到5b，表面硬度高、疏水疏油耐污性能好，干磨、湿磨、以及耐溶剂和清洁剂摩擦后依然保持很好的疏水性和耐污性。本实施例所述uv固化涂层1，其按重量百分比计，其各组成组分如表1所示：表1实施例1~3及对比例1uv固化涂层的组分组成包含上述uv固化涂层1的保护膜的制备方法，具体包括如下步骤：根据上述uv固化涂层1的配方称取原料，将表面修饰的改性纳米二氧化硅、分散剂kos163、6官聚氨酯丙烯酸酯agisyn242和2~3官聚氨酯丙烯酸酯ys-8806按所述重量百分比加入容器中，在1000~1500r/min转速条件下搅拌30min，然后加入疏水疏油助剂tegoprotect5000n在1000~1500r/min转速条件下搅拌10min，再加入溶剂在1000~1500r/min转速条件下搅拌30min，再加入光引发剂在1000~1500r/min转速条件下继续搅拌10min，然后在20~30℃条件下超声30分钟，即得到uv固化涂料；将上述uv固化涂料喷涂于pc基材表面，在70℃下烘烤5min；然后经能量为1500~2100mj/cm2的uv固化机使其固化形成透明漆膜。对漆面进行物理性测试，测试结果如表2。实施例2本实施例与实施例1基本相同，区别在于，uv固化涂层的配方组成不同，配方具体组成如表1所示，测试结果如表2所示。实施例3本实施例与实施例1基本相同，区别在于，uv固化涂层的配方组成不同，配方具体组成如表1所示，测试结果如表2所示。对比例1本对比例与实施例1基本相同，区别在于，uv固化涂层的配方组成不同，配方具体组成如表1所示，测试结果如表2所示。实施例1~3、对比例1和市面上现有产品所得涂层，测定其初始水滴角、油滴角、钢丝绒摩擦，百洁布摩擦，耐乙醇摩擦，耐玻璃水摩擦、铅笔硬度、附着力，结果如表2所示。表2实施例1~3、对比例1和现有产品所得涂层的漆面物理性能测试表测试项实施例1实施例2实施例3对比例1市场现有疏水耐磨涂层初始水滴角≥110°≥110°≥110°≥105°≥105°油滴角≥75°≥75°≥75°≥65°≥60°钢丝绒摩擦后水滴角（φ1cm压头，0000#钢丝绒1kgf，往复摩擦2500次）≥100°≥105°≥105°<70°<70°百洁布摩擦后水滴角（φ1cm压头，500gf，往复摩擦1万次）≥100°≥105°≥105°<70°<70°耐乙醇摩擦后水滴角（φ1cm压头，1kgf，往复摩擦5000次）≥105°≥105°≥105°<80°<80°耐玻璃水摩擦后水滴角（φ1cm压头，1kgf，往复摩擦5000次）≥100°≥105°≥105°<70°<70°铅笔硬度（1kgf，三菱铅笔）hhhhbhb附着力5b5b5b5b5b通过表2可以看出，实施例1~3制备得到的uv固化涂层1经测试，其初始疏水性能均≥110°，在通过钢丝绒摩擦、百洁布摩擦、耐乙醇摩擦和耐玻璃水摩擦后依然保持很好的疏水性和耐污性。对比例1和市场现有疏水耐磨涂层在经过钢丝绒摩擦、百洁布摩擦、乙醇摩擦和玻璃水摩擦后水滴角大幅度降低。由此可见，与市面上常用的疏水疏油耐磨涂层相比，本发明的优势在于涂层表面在经过各种机械和耐溶剂摩擦后依然有很好的疏水耐污性，将该涂层应用于手机、汽车、医疗器械等产品上不仅能够起到很好的耐磨抗刮性，而且在长期的使用过程中也不易沾染指纹油污。将本发明实施例2、对比例1、市场上现有产品钢丝绒摩擦2500次后涂层水滴角进行对比。结果显示，本发明实施例2钢丝绒摩擦2500次后涂层水滴角为106.824°，对比例1钢丝绒摩擦2500次后涂层水滴角为64.252°，市场上现有疏水疏油耐磨涂层钢丝绒摩擦2500次后涂层水滴角为66.863°。由此可知本发明实施例2制备的涂层钢丝绒摩擦后水滴角远远优于对比例1和市场现有产品。将本发明实施例2、对比例1、市场上现有产品耐乙醇摩擦5000次后涂层水滴角对比。结果显示，本发明实施例2耐乙醇摩擦5000次后涂层水滴角为108.078°，对比例1耐乙醇摩擦5000次后涂层水滴角为73.689°，市场上现有疏水疏油耐磨涂层耐乙醇摩擦5000次后涂层水滴角为71.030°。由此可知本发明实施例2制备的涂层乙醇摩擦后水滴角远远优于对比例1和市场现有产品。由上可知实施例2在经过一系列的摩擦测试后依然保持很好的疏水性，说明其在使用的过程中能够保持良好的疏水耐污性能，这是因为通过在uv纳米涂料体系中添加ti-mofs修饰和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅制备的涂层，其表面由ti-mofs形成一层具有周期性网络的晶态多孔结构，提高了涂层的疏水耐污性能，此外，ti-mofs修饰的改性二氧化硅的添加有效地提高了涂层的耐磨性能，使得本发明涂层在使用的过程中能一直保持很好的疏水耐污易清洁性能。而对比例1中由于没有添加ti-mofs修饰和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅，因此在使用过程中其疏水耐污性能迅速降低。将实施例2产品摩擦部位油性记号笔痕迹及用纸擦除后进行对比，以及将市场上现有涂层摩擦部位油性记号笔痕迹及用纸擦除后进行对比。结果显示，本发明可轻易擦除油性记号笔痕迹，而市场上现有产品不易擦除油性记号笔痕迹。由此可见，本发明的uv固化涂层1明显具有较好的耐污性能。本发明提供的uv固化涂层1通过添加经ti-mofs来修饰表面和异丁基三乙氧基硅烷改性的纳米二氧化硅，使得涂层表面形成一层具有周期性网络的晶态多孔结构，该结构具有很好的疏水易清洁特性，同时ti-mofs修饰的改性二氧化硅与体系的复合使得涂层兼具刚性和柔性，有效地提高了涂层的耐磨性能，使得本发明涂层通过干磨、湿磨、以及耐溶剂和清洁剂摩擦后依然保持很好的疏水性和耐污性。本发明涂层的疏水耐污性在经过一定的干磨、湿磨、以及耐溶剂和清洁剂摩擦后几乎不变；将其用于pmma、pc、pctg等基材的产品上，起到并保持很好地疏水疏油易清洁的作用，同时该疏水耐污型uv固化涂料在pmma、pc、pctg等基材的附着力均可以达到5b，表面硬度高、耐磨性能好。上述说明并非对本发明的限制，本发明也并不限于上述举例。本
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的普通技术人员在本发明的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。当前第1页1 2 3 

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