一种环保耐指纹防刮涂层及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种环保耐指纹防刮涂层及其使用方法。所述环保耐指纹防刮涂层按质量百分比计包括如下组分：水性聚氨酯5～90％，有机硅改性丙烯酸5～90％，pH调节剂0.1～1％，润湿流平剂0.1～0.8％，消泡剂0.1～1％，固化剂1～5％，助溶剂1～40％。本发明专利技术的涂层具有无氟环保、表面光泽度低、通透性优异、耐指纹性和防刮性良好、工艺简单、对塑料薄膜基材适用广泛的优点。

Environmental friendly fingerprint resistant scratch resistant coating and its usage

The invention relates to an environmental friendly fingerprint resistant scratch resistant coating and a method for using the same. According to mass percentage, the environmental protection and anti fingerprint resistant coating includes 5 to 90% water polyurethane, 5 to 90% of organosilicon modified acrylic acid, 0.1 to 1% of pH regulator, 0.1 to 0.8% of wetting levelling agent, 0.1 to 1% of defoaming agent, 1 to 5% of curing agent, and 1 to 40% of solvent. The coating of the invention has the advantages of no fluorine environmental protection, low surface gloss, excellent permeability, good fingerprint resistance and scratch resistance, simple technology and wide application to plastic film substrate.

【技术实现步骤摘要】
一种环保耐指纹防刮涂层及其使用方法
本专利技术涉及涂层领域，尤其涉及一种环保耐指纹防刮涂层及其使用方法。
技术介绍
消费者在购买接触产品时，往往会在包装上留下指纹等污渍和轻微的刮痕，严重影响了产品外观，随着3C电子产品的普及以及我国的消费升级，业界对产品的包装材料提出更高的耐指纹、防刮等性能要求。耐指纹防刮涂层是一种有机高分子组合而成的涂层，主要拥有疏水、疏油、抗划伤等特性。目前，耐指纹性能主要通过两种方式实现：一、采用低表面能化学材料，目前最优秀的为有机氟类物质，但体系中含氟组分的潜在毒性和昂贵价格严重影响了它在日用品包装中的应用。二、利用物理结构，模仿荷叶效应，但这种结构往往存在制造加工困难，缺乏耐久度及透明性不佳等问题。近年来，单组份水性聚氨酯自消光树脂由于具有优异的哑光性和通透性等性质，开始受到涂料界的关注。但目前水性自消光树脂普遍存在成膜性不足、抗刮性差等缺陷。
技术实现思路
基于此，本专利技术的目的在于，提供一种环保耐指纹防刮涂层，其具有良好的哑光效果、通透性、耐指纹性和防刮性。本专利技术的另一目的在于，提供一种环保耐指纹防刮涂层的使用方法，其具有简单易行、在各类基材上附着性好、适用性广的优点。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种环保耐指纹防刮涂层，按质量百分比计包括如下组分：水性聚氨酯5～90％，有机硅改性丙烯酸5～90％，pH调节剂0.1～1％，润湿流平剂0.1～0.8％，消泡剂0.1～1％，固化剂1～5％，助溶剂1～40％。人手指汗液的主要成分是水，约占总成分的98％，人手指汗液还包括少量尿素和油脂，约占总成分的1～2％。其中，油脂成分主要由40％三酸甘油酯(triglycerides)、25％单脂蜡(waxmonoesters)、15％自由脂肪酸(freefattyacids)、12％鲨烯(squalene)及7％其它物质组成，这些都非常容易在产品表面留下指纹印痕，为了达到耐指纹的目的，必须使产品表面具有疏水、疏油的特点。产品表面的表面能是决定耐指纹的关键因素，水的表面能(γw)为72mN/m，大部分油脂的表面能(γl)在20～40mN/m，当制备的产品的表面能(γa)低于汗液的表面能(γs)时，手指表面的汗液就不易附着于产品表面，从而达到耐指纹的效果。目前常用的低表面能材料为有机硅、有机氟类。有机氟类物质-CF3基团的表面能小至10mN/m，是目前最低表面能的耐指纹材料，但体系中含氟组分的潜在毒性和昂贵价格严重影响了它在日用品包装中的应用。有机硅树脂是分子链中含有Si-O-Si结构、硅原子上连接有机基团的高聚物，硅原子电负性较低，Si-O-Si键能、键角均比C-C键大，分子链柔顺性高，这种特殊的价键结构使它具有许多不同于碳基聚合物的优异的物理、化学性质，如耐高温、耐磨、耐腐蚀、表面能小、成膜能力强等特点，有机硅改性丙烯酸涂膜表面能约为23mN/m，且有机硅类物质不存在毒物的释放损耗问题，具有良好的防污效果。对于一个疏水性的固体表面来说，产品表面与水接触角不仅和表面能有关也和表面粗糙度有关，当表面有微小突起的时候，有一些空气会被“关到”水与固体表面之间，导致小水滴大部分与空气接触，与固体直接接触面积反而大大减小，由于水的表面张力作用使水在这种粗糙表面收缩，这样表面就具有了抗污的能力。水性聚氨酯成膜后在材料的表面具有凹凸相间的微球结构，可以使入射的光发生漫反射，从而达到自消光的效果，且研究发现，当表面凹陷部位的深度相对大于手指表皮乳突纹线的高度，手指接触涂层表面相互作用时，只会在表面凹陷部位留下不太清晰的指纹形态，大大减弱指纹的痕迹及保留时间。相对于现有技术，本专利技术采用有机硅改性丙烯酸与水性聚氨酯组分结合，使低表面能有机硅改性丙烯酸通过化学交联均匀包覆在水性聚氨酯微球表面，从而使低表面能聚合物的化学抗污效应与凹凸结构的物理抗污效应起相互协同作用，并配合pH调节剂、润湿流平剂、消泡剂、固化剂和助溶剂组分，合理调节各组分配比，从而在保持涂层良好印刷性的同时，使涂层具有良好的通透性(透光率大于90％)、良好的哑光效果(60°下光泽度＜2.5)、良好的防刮性(在1000g配重砝码压力下摩擦1000次以后，只有轻微的光泽度变化，60°下光泽度变化<0.5，且刮痕经过一段时间后完全消失)以及良好的耐指纹性。进一步地，所述环保耐指纹防刮涂层按质量百分比计包括如下组分：水性聚氨酯50～90％，有机硅改性丙烯酸5～40％，pH调节剂0.1～1％，润湿流平剂0.5～0.8％，消泡剂0.4～0.8％，固化剂1～5％，助溶剂2～40％。进一步地，所述水性聚氨酯中的聚氨酯微球粒径为700nm～10μm。优选的，所述水性聚氨酯为所述水性聚氨酯分散体，在该粒径范围内，水性聚氨酯分散体成膜后在材料的表面具有凹凸相间的微米-纳米微球结构，使表面凹陷部位的深度相对大于手指表皮乳突纹线的高度，从而减弱手指接触涂层表面时留下的指纹痕迹，提高涂层的耐指纹性。进一步地，所述水性聚氨酯为聚碳酸酯型聚氨酯或聚酯型聚氨酯的一种或两种。优选的，所述聚碳酸酯型聚氨酯为脂肪族聚碳酸酯型聚氨酯。脂肪族聚碳酸酯或聚酯分子结构赋予涂层优良的耐磨、合适的硬度和良好的通透性。与其它自消光聚氨酯相比，聚碳酸酯结构的分子链中含有-[O-R-O-CO]-结构，分子链中的苯撑基、酯基使分子链属于刚性链，玻璃化转变温度(Tg)高达150℃，使其具有优异的力学性能，同时聚氨酯结构中脲基(-NHCONH-，内聚能＞36.5kJ/mol)和氨基甲酸酯基(-NHCOO-，内聚能36.4kJ/mol)的内聚能高，成膜后不易破裂，与基材附着力好，从而形成的涂层具有优良的耐磨性和抗刮性。进一步地，所述有机硅改性丙烯酸的最低成膜温度＜10℃，玻璃化转变温度＜10℃。优选的，所述有机硅改性丙烯酸为有机硅改性丙烯酸乳液。进一步地，所述有机硅改性丙烯酸为有机硅改性自交联丙烯酸。自交联丙烯酸成膜时聚合物链之间能自行交联成网状结构的丙烯酸，可改善聚合物的机械强度。进一步地，所述有机硅改性丙烯酸中的有机硅改性剂为含硅乙烯基化合物，其包括乙烯基烷基三氯硅烷、乙烯基烷基甲氧基硅烷、乙烯基烷基乙氧基硅烷、乙烯基烷基丙氧基硅烷、乙烯基烷基聚硅氧烷中的一种或几种。含硅乙烯基化合物作为改性剂，通过自由基聚合方式接入自交联丙烯酸类聚合物中，使聚合物具有较低的表面能。进一步地，所述pH调节剂为氨水、三乙胺、三乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、AMP-95中的一种或多种。所述AMP-95为含有5％的水分的2-氨基-2-甲基-1-丙醇。采用上述物质作为pH调节剂，可以调节涂层的酸度，并与水性聚氨酯和有机硅改性丙烯酸协同作用，改善涂层的粘度和成膜性。进一步地，所述润湿流平剂为有机硅类化合物、炔二醇乙氧基化合物中的一种或两种。采用上述物质作为润湿流平剂，可以降低涂层的表面张力，并与水性聚氨酯和有机硅改性丙烯酸协同作用，提高涂层的平整度和均匀性。进一步地，所述消泡剂为有机硅类化合物、炔二醇乙氧基化合物中的一种或两种。采用上述物质作为消泡剂，可以降低涂层的表面张力，抑制泡沫产生，并与水性聚氨酯和有机硅改性丙烯酸协同作用，提高涂层的平整度和均匀性。进一步地，所述的固化剂为对羧基、羟基、酮羰基起化学反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：按质量百分比计包括如下组分：水性聚氨酯5～90％，有机硅改性丙烯酸5～90％，pH调节剂0.1～1％，润湿流平剂0.1～0.8％，消泡剂0.1～1％，固化剂1～5％，助溶剂1～40％。

【技术特征摘要】
1.一种环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：按质量百分比计包括如下组分：水性聚氨酯5～90％，有机硅改性丙烯酸5～90％，pH调节剂0.1～1％，润湿流平剂0.1～0.8％，消泡剂0.1～1％，固化剂1～5％，助溶剂1～40％。2.根据权利要求1所述的环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：所述水性聚氨酯中的聚氨酯微球粒径为700nm～10μm。3.根据权利要求1所述的环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：所述水性聚氨酯为聚碳酸酯型聚氨酯或聚酯型聚氨酯的一种或两种。4.根据权利要求1所述的环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：所述有机硅改性丙烯酸的最低成膜温度＜10℃，玻璃化转变温度＜10℃。5.根据权利要求1所述的环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：所述有机硅改性丙烯酸为有机硅改性自交联丙烯酸。6.根据权利要求1所述的环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：所述有机硅改性丙烯酸中的有机硅改性剂为含硅乙烯基化合物，其包括乙烯基烷基三氯硅烷、乙烯基烷基甲氧基硅烷、乙烯基烷基乙氧基硅烷、乙烯基烷基丙氧基硅烷、乙烯基烷基聚硅氧烷中的一种或几种。7.根据权利要求1-6任一所述的环保耐指纹防刮涂层，其特征在于：所述pH调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵烨，施信波，卓鹏，何嘉豪，
申请(专利权)人：中山大学，广东德冠包装材料有限公司，广东顺德德冠艺云科技股份有限公司，广东德冠薄膜新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44