一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法技术

技术编号:15779952 阅读:258 留言:0更新日期:2017-07-08 22:21
本发明专利技术公开了一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法,该方法包括低表面能疏水疏油组分全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体的合成、触摸屏玻璃表面的粗糙化、触摸屏玻璃表面的防污防指纹处理三个步骤,其中全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体是用全氟烷基取代α‑烯烃、乙烯基三烷氧基硅烷与Si‑H键官能度≥2的含氢硅氧烷低聚体经硅氢化加成反应制备。将全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体用溶剂稀释后,浸渍经铝杂乙撑改性纳米硅溶胶粗糙处理后的玻璃表面,再经固化能赋予玻璃表面防污防指纹性能。

Method for preventing dirt and fingerprint of touch screen glass surface

The invention discloses a method of touch screen glass surface antifouling anti fingerprint, the method including low surface energy synthesis, hydrophobic and oleophobic components of perfluoroalkyl substituted alkoxy silicone oligomer touch screen glass surface roughness, touch screen glass surface anti anti fingerprint treatment three steps, alkyl oxygen siloxane oligomer is hydrogen containing siloxane oligomer with perfluoroalkyl substituted alpha olefins, three vinyl alkoxy silane and Si H key functionality is more than 2 by the hydrosilylation reaction preparation of perfluoroalkyl substituted one. The perfluoroalkyl substituted alkoxyl silicone oligomer diluted with solvent, impregnated by aluminum complex ethylene modified nano silica sol treated rough glass surface, then cured to give glass surface anti fingerprint antifouling performance.

【技术实现步骤摘要】
一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法
本专利技术属精细化工领域,具体涉及一种用反应性全氟烷基取代烷氧基硅烷低聚体与纳米粗糙组分铝杂乙撑改性纳米硅溶胶处理触摸屏玻璃、从而使玻璃表面获得防污防指纹性能的方法。
技术介绍
当今的社会,手机、平板电脑等电子产品已成为人们生活必需品和出行必备品。但如何使手机、平板电脑的触摸屏不被汗渍、指纹所污染,成为急待解决的一个课题。用低表面能疏水疏油性氟、硅化(聚)合物处理触摸屏玻璃,能赋予触摸屏玻璃防水防污与防指纹性能,这点可见于CN102352489、CN1927966、CN101775144、CN102808148、CN103540183等专利技术专利。但传统的氟、硅化(聚)合物用于光滑触摸屏玻璃表面处理,附着力差、透光率低,防污防指纹效果不理想;将氟、硅化(聚)合物与纳米粒或粉体相结合(CN103540183A),可改善防水防污防指纹效果,但普通纳米粒或粉体在玻璃表面易脱落且影响透光性,效果依然欠佳。基于此,开发适合于玻璃表面处理的氟硅化合物及相关处理方法,不仅必要,且有良好的应用前景。长碳链全氟烷基(Rf-),拒水拒油性能优异,将Rf-与多官能烷氧基硅烷结合[Rf-C2H4Si(OR)3],不仅能赋予目标产物自交联反应性,还能有效改善顶层涂膜中全氟烷基与基材、纳米粒之间的附着力和结合牢度,提高防污防指纹效果。另从文献可见,合成氟硅树脂所用的原料目前主要以全氟烷乙基三烷氧基硅烷及其衍生物为主,目前尚未见到以全氟烷基取代的-烷氧基硅氧烷环体作原料来合成疏水疏油性全氟烷基取代-烷氧基硅氧烷低聚体,然后再将其固化在经铝杂乙撑改性纳米硅溶胶粗糙处理后的触摸屏玻璃表面,从而使玻璃表面获得防污与防指纹效果的报道。
技术实现思路
为解决氟硅化(聚)合物在光滑触摸屏玻璃表面防污防指纹效果不理想等问题,本专利技术提供了一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法。为达到上述目的,本专利技术采用了以下技术方案:(1)低表面能疏水疏油组分——反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体(RfSi)的合成在装置有回流冷凝管、温度计、搅拌器的三颈瓶中,将全氟烷基取代的α-烯烃(RfV)、乙烯基三烷氧基硅烷(VTS)与Si-H键官能度≥2的含氢硅氧烷低聚体按摩尔比n(RfV):n(VTS):n(Si-H)=1-3:1-2:2-4混合,搅拌混匀,加热升温至70-90℃,在铂催化剂作用下于70-90℃进行硅氢化加成反应6-12h,然后再在绝对压力为60-260mmHg、温度为80-90℃条件下减压脱低沸10-30min,得无色-浅棕色透明液体,即低表面能疏水疏油组分——反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体,记作RfSi,所述的RfSi为单一结构组分或多种结构组分的混合物,结构如式(A)-(D)所示。式中,R=-CH3,-C2H5;Rf为全氟烷基或含有全氟烷基的有机基团,例如含有6-56个C原子的全氟烷基、全氟芳基、全氟烷基取代的芳烃基或全氟聚醚基团,优先选取Rf=-C6F13,-C8F17,-C6F5,-C6H4OCH2C6F13,-C6H4CH2OC2H4C6F13,-CH2OC2H4C6F13,-CH2OC2H4C8F17,-CH2O(C3F6O)6-18CF3等。(2)触摸屏玻璃的预处理与粗糙化用氢氟酸对钢化触摸屏玻璃表面进行蚀刻,可使玻璃表面粗糙化并产生丰富活性Si-OH,从而有利于基材与纳米粗糙组分以及反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体(RfSi)进行化学反应并产生牢固结合;另外,将蚀刻后的触摸屏玻璃用改性纳米硅溶胶(m-SiO2)修饰,能使玻璃表面进一步粗糙化,提高疏水疏油效果。基于此,本专利技术采取了如下的预处理与粗糙化方案:取触摸屏玻璃,浸入质量分数为25-30%的氢氟酸中蚀刻2-3s,去离子水漂洗、烘干后,再浸渍入铝杂乙撑改性纳米硅溶胶(m-SiO2)中3-5min,取出,在85-100℃烘5-15min,再置于300-600℃马弗炉中固化0.5-4h。然后,冷却至室温,在25±2℃用丙酮及功率为90-150w的超声波清洗3-5min(即于丙酮中超声清洗),自然晾干,即得铝杂乙撑改性纳米硅溶胶粗糙化处理后的触摸屏玻璃,记作m-SiO2@玻璃。(3)触摸屏玻璃表面的防污防指纹处理用氟硅树脂的良溶剂(例如,酮类溶剂)将准确称取的RfSi稀释至含固量为0.1-0.3%,再将m-SiO2@玻璃浸渍入RfSi稀释液中3-10s,取出,在80-100℃烘5-20min、再在120-150℃固化20-30min,所得样品,即表面具有防污防指纹性能的触摸屏玻璃。所述的全氟烷基取代的α-烯烃(RfV),为分子结构中同时含有全氟烷基及α-烯基或同时含有全氟芳基及α-烯基的烯类有机化合物,主要包括含6-56碳原子的全氟烷基乙烯、全氟烷基烯丙氧基醚、4-全氟烷基苯乙烯、4-全氟烷氧基苯乙烯、五氟苯基乙烯,对全氟烷氧甲撑苯乙烯以及烯丙氧基全氟聚醚等,优先选取全氟烷基取代的α-烯烃为:全氟己基乙烯(又名十三氟-1-辛烯)、全氟辛基乙烯(又名十七氟-1-癸烯),全氟癸基乙烯,全氟癸乙基烯丙氧基醚,2,3,4,5,6-五氟苯乙烯,Mn为1000-3000的烯丙氧基全氟聚醚,4-全氟己基苯乙烯,4-十三氟己氧甲撑苯乙烯,4-(1H,1H,2H,2H-全氟辛氧甲撑)苯乙烯等。所述的Si-H键官能度≥2的含氢硅氧烷低聚体主要为四甲基二硅氧烷、1,3,5,7-四氢-1,3,5,7-四甲基环四硅氧烷(D4H)或二者任意比例的混合物;所述的乙烯基三烷氧基硅烷(VTS)主要包括乙烯基三甲氧基硅烷(MTMS)、乙烯基三乙氧基硅烷(MTES);所述的铂催化剂主要为六氯合铂酸、小分子络合铂催化剂如KP22(二乙烯基四甲基二硅氧烷络铂,上海中子星化工科技有限公司)、KP23(二乙烯基四苯基二硅氧烷络铂,上海中子星化工科技有限公司)等,用量为50-100ppm;所述的铝杂乙撑改性纳米硅溶胶(m-SiO2)用下列方法制备:在装有回流冷凝管、温度计、搅拌器的三颈瓶中,将正硅酸酯(TOS)与1,2-双(三烷氧基硅基)乙烷(BTRSE)按摩尔比1-10:0.05-0.2混合,再加入TOS与BTRSE二者总质量150-300%的乙醇,搅拌混匀,加热升温至40-70℃,滴加入5-10%AlCl3-2M盐酸溶液调体系pH为3-4,然后控制滴加入的去离子水用量以使体系中H2O:Si-OR摩尔比=1.2-1.5:1,然后控温40-70℃进行水解缩聚反应10-24h。反应结束,用乙醇将产物稀释至含固量为3.0-5.0%,然后在每100g产物稀释液中加入约0.1-0.3g环氧基硅烷偶联剂以增加硅纳米粒的粘附性,搅拌均匀得到的透明液体,即铝杂乙撑改性纳米硅溶胶(m-SiO2),纳米粒的平均粒径为20-300nm,浓度约为3.0-5.0%。所述的正硅酸酯,主要为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯。所述的1,2-双(三烷氧基硅基)乙烷(BTRSE),主要为1,2-双(三乙氧基硅基)乙烷(BTESE)、1,2-双(三甲氧基硅基)乙烷(BTMSE)。所述的环氧基硅烷偶联剂主要为3-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基三乙氧基硅烷、3-(2,3-环氧丙氧)丙基甲基二甲氧基硅本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法,其特征在于:包括以下步骤:1)反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体的合成将乙烯基三烷氧基硅烷、全氟烷基取代的α‑烯烃与Si‑H键官能度≥2的含氢硅氧烷低聚体搅拌混匀得混合物A,将混合物A加热升温至70‑90℃后向混合物A中加入铂催化剂,然后于70‑90℃进行硅氢化加成反应6‑12h,反应结束后在绝对压力为60‑260mmHg、温度为80‑90℃条件下减压脱除低沸物10‑30min,得透明液体,即反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体,记作R

【技术特征摘要】
1.一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法,其特征在于:包括以下步骤:1)反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体的合成将乙烯基三烷氧基硅烷、全氟烷基取代的α-烯烃与Si-H键官能度≥2的含氢硅氧烷低聚体搅拌混匀得混合物A,将混合物A加热升温至70-90℃后向混合物A中加入铂催化剂,然后于70-90℃进行硅氢化加成反应6-12h,反应结束后在绝对压力为60-260mmHg、温度为80-90℃条件下减压脱除低沸物10-30min,得透明液体,即反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体,记作RfSi;所述含氢硅氧烷低聚体的Si-H键:全氟烷基取代的α-烯烃:乙烯基三烷氧基硅烷的摩尔比为2-4:1-3:1-2;2)触摸屏玻璃的粗糙化将触摸屏玻璃用质量分数为25-30%的氢氟酸浸泡2-3s后漂洗、烘干,然后浸渍入铝杂乙撑改性纳米硅溶胶中3-5min,浸渍后在85-100℃烘5-15min,然后置于300-600℃马弗炉中固化0.5-4h,固化后冷却至室温,然后依次经超声清洗、干燥,得铝杂乙撑改性纳米硅溶胶粗糙化处理后的触摸屏玻璃,记作m-SiO2@玻璃;3)触摸屏玻璃表面的防污防指纹处理将m-SiO2@玻璃浸渍入含固量为0.1-0.3%的RfSi溶液中3-10s,浸渍后在80-100℃烘5-20min,然后在120-150℃固化20-30min,得到表面具有防污防指纹性能的触摸屏玻璃。2.根据权利要求1所述一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法,其特征在于:所述反应性全氟烷基取代烷氧基硅氧烷低聚体选自如式(A)-(D)所示结构中的一种或多种的混合物:式中,R选自-CH3或-C2H5;Rf选自全氟烷基或含全氟烷基的有机基团。3.根据权利要求1所述一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法,其特征在于:所述的全氟烷基取代的α-烯烃为分子结构中同时含有全氟烷基及α-烯基或同时含有全氟芳基及α-烯基的烯类有机化合物。4.根据权利要求1所述一种使触摸屏玻璃表面防污防指纹的方法,其特征在于:所述的含氢硅氧烷低聚体选自四甲基二硅氧烷...

【专利技术属性】
技术研发人员:安秋凤吕竹筠上官文超乔变莉薛朝华潘家炎
申请(专利权)人:陕西科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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