带有硬涂层的制品制造技术

本发明专利技术提供了一种制品，其按顺序包括：基材；硬涂层，硬涂层包括：粘结剂；和纳米颗粒混合物，该纳米颗粒混合物基于硬涂层的总重量计在60重量％至90重量％的范围内，其中基于硬涂层中纳米颗粒的总重量计，10重量％至50重量％范围内的纳米颗粒包括平均粒径在2nm至200nm范围内的第一组纳米颗粒，并且50重量％至约90重量％范围内的纳米颗粒包括平均粒径在60nm至400nm范围内的第二组纳米颗粒，并且第一组纳米颗粒的平均粒度与第二组纳米颗粒的平均粒度之比在1:2至1:200的范围内；包含SiOxCy的层，其中0

Products with Hard Coatings

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有硬涂层的制品相关申请的交叉引用本申请要求2016年12月19日提交的美国临时专利申请62/436032的权益，该专利申请的公开内容以引用方式全文并入本文。
技术介绍
多种涂层和膜可用于保护窗户(例如，建筑物和汽车窗户)和光学显示器(例如，阴极射线管(CRT)和发光二极管(LED)显示器)。需要用于保护窗户和光学显示器的附加选择，尤其是同时具有相对良好或优异的硬度、耐寒耐热性和光学性质(例如可视性)的那些。
技术实现思路
在一个方面，本公开提供了一种制品，其按顺序包括：基材；硬涂层，所述硬涂层包括：粘结剂；和纳米颗粒混合物，该纳米颗粒混合物基于所述硬涂层的总重量计在60重量％至90重量％的范围内，其中基于硬涂层中纳米颗粒的总重量计，10重量％至50重量％(在一些实施方案中为15重量％至45重量％，或甚至为20重量％至40重量％)范围内的纳米颗粒包括平均粒径在2nm至200nm(在一些实施方案中为2nm至150nm)范围内的第一组纳米颗粒，并且50重量％至约90重量％(在一些实施方案中为55重量％至85重量％，或甚至为60重量％至80重量％)范围内的纳米颗粒包括平均粒径在60nm至400nm(在一些实施方案中为70nm至300nm)范围内的第二组纳米颗粒，并且第一组纳米颗粒的平均粒度与第二组纳米颗粒的平均粒度之比在1:2至1:200(在一些实施方案中为1:2.5至1:100)的范围内；包含SiOxCy的层，其中0<x<2并且0<y<1；和亲水层。本文所述硬涂层的实施方案通常具有良好的透明度和硬度，并且可用于例如光学显示器(例如，阴极射线管(CRT)和发光二极管(LED)显示器)、个人数字助理(PDA)、手机、液晶显示器(LCD)面板、触摸屏、可移除计算机屏幕、窗贴膜和护目镜。附图说明图示为本文所述的示例性制品的示意性侧视图。具体实施方式参见图示，制品100按顺序包括基材102、硬涂层104、层108和亲水层109。硬涂层104包括粘结剂105和纳米颗粒106。层108包含SiOxCy，其中0<x<2并且0<y<1。-基材上面具有本文所述硬涂层的示例性基材包括膜、聚合物板、片材玻璃和金属薄片。膜可以是透明的或不透明的。如本文所用的“透明”是指总透射率为90％或更大，并且“不透明”是指总透射率小于90％。示例性的膜包括由以下物质制成的那些膜：聚碳酸酯、聚(甲基)丙烯酸酯(例如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))、聚烯烃(例如，聚丙烯(PP))、聚氨酯、聚酯(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET))、聚酰胺、聚酰亚胺、酚醛树脂、二乙酸纤维素、三乙酸纤维素、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、环氧树脂、聚乙烯、聚醋酸酯和氯乙烯，或玻璃。聚合物板可为透明的或不透明的。示例性的聚合物板包括由下列物质制成的那些：聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、苯乙烯-丙烯腈共聚物、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)、PC和PMMA的共混物或PC和PMMA的层合物。金属薄片可为柔性的或刚性的。如本文所用，“柔性金属薄片”是指能够经受机械应力(例如，弯曲或拉伸)而不发生显著的不可逆变化的金属薄片。“刚性金属薄片”是指不能经受机械应力(例如，弯曲或拉伸)而不发生显著的不可逆变化的金属薄片。示例性的柔性金属薄片包括由铝制成的那些。示例性的刚性金属薄片包括由铝、镍、镍-铬和不锈钢制成的那些。当使用金属薄片时，可能期望在硬涂层与基材之间施加底漆层。通常，膜基材的厚度在约5微米至约500微米的范围内。通常，聚合物板的厚度在约0.5mm至约10mm(在一些实施方案中为约0.5mm至约5mm，或甚至约0.5mm至约3mm)的范围内。对于片材玻璃和金属薄片作为基材，典型的厚度在约5微米至约500微米(在一些实施方案中为约0.5mm至约10mm、约0.5mm至约5mm，或甚至约0.5mm至约3mm)的范围内。这些范围之外的厚度也是可用的。-任选底漆在一些实施方案中，基材包括底漆，使得底漆层位于基材和硬涂层之间。上面具有底漆层的基材可商购获得。例如，涂底漆的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)基材可以商品名“LUMIRRORU32”购自日本东京的东丽株式会社(TorayIndustries,Inc.,Tokyo,Japan)；以及以商品名“COSMOSHINE”购自日本东京的东洋纺株式会社(ToyoboCo.,Ltd.,Tokyo,Japan)。用于将底漆前体(溶液)施涂到基材表面的技术在本领域中是已知的，并且包括棒涂、浸涂、旋涂、毛细管涂布、喷涂、凹面涂布和丝网印刷。可通过本领域已知的聚合方法如紫外线(UV)聚合或热聚合来干燥和固化经过涂布的底漆前体。-粘结剂基于硬涂层的总重量计，形成硬涂层的前体中的粘结剂的量通常足以为硬涂层提供在10重量％至40重量％范围内的粘结剂。示例性粘结剂包括固化的(甲基)丙烯酸类低聚物或单体中的至少一种。示例性粘结剂如三官能脂族尿烷丙烯酸酯可以例如商品名“EBECRYL8701”购自大赛璐-湛新株式会社(Daicel-Allnex,Ltd)。在一些实施方案中，粘结剂(和硬涂层)包含至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯添加剂(例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS))，其具有丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸酯、羟基、缩水甘油基、羰基、氨基或(甲)乙氧基基团中的至少一种。例如，基于硬涂层的总重量计，有机硅(甲基)丙烯酸酯添加剂以0.01重量％至10重量％范围内的量存在。-纳米颗粒示例性的纳米颗粒包括SiO2纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、ZrO2纳米颗粒、氧化铟锡(ITO)纳米颗粒、或掺杂锑的氧化锡(ATO)纳米颗粒中的至少一种。合适的纳米颗粒在本领域中是已知的，并且包括SiO2，可以例如商品名“NALCO2327”购自美国伊利诺伊州内珀维尔的纳尔科公司(NalcoCompany,Naperville,IL)；以及ZnO，可以例如商品名“NANOBYK3820”购自日本东京的毕克化学公司(BYKJapanKK,Tokyo,Japan)；ZrO2，可以例如商品名“BAILARZr-C20”购自日本兵库的多木化学株式会社(TakiChemical,Ltd.,Hyogo,Japan)；氧化铟锡，可以例如商品名“PI-3”购自日本秋田的三菱综合材料电子化成株式会社(MitsubishiMaterialsElectronicChemicalsCo.,Ltd.,Akita,Japan)；以及掺杂锑的氧化锡，可以例如商品名“549541”购自美国密苏里州圣路易斯市的西格玛-奥德里奇公司(Sigma-AldrichCo.LLC,St.Louis,MO)。一般来讲，纳米颗粒自身(即，不存在任何涂层)的粒度在约2nm至400nm(在一些实施方案中为2nm至300nm)的范围内。采用本领域常用的技术，用透射电子显微镜(TEM)测量纳米颗粒的平均直径。为了测量纳米颗粒的平均粒度，可制备溶胶样品用于TEM成像，即通过将一滴溶胶样品放置到400目TEM铜网格上，其中超薄型碳基材位于不规则碳网片(可购自美国加利福尼亚州雷丁的泰德佩拉公司(TedPellaInc.,Redding,CA))的顶部。可通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制品，所述制品按顺序包括：基材；硬涂层，所述硬涂层包括：粘结剂；和纳米颗粒混合物，所述纳米颗粒混合物基于所述硬涂层的总重量计在60重量％至90重量％的范围内，其中基于所述硬涂层中纳米颗粒的总重量计，10重量％至50重量％范围内的所述纳米颗粒包括平均粒径在2nm至200nm范围内的第一组纳米颗粒，并且50重量％至约90重量％范围内的所述纳米颗粒包括平均粒径在60nm至400nm范围内的第二组纳米颗粒，并且所述第一组纳米颗粒的平均粒度与所述第二组纳米颗粒的平均粒度之比在1:2至1:200的范围内；包含SiOxCy的层，其中0<x<2并且0<y<1；和亲水层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.19 US 62/436,0321.一种制品，所述制品按顺序包括：基材；硬涂层，所述硬涂层包括：粘结剂；和纳米颗粒混合物，所述纳米颗粒混合物基于所述硬涂层的总重量计在60重量％至90重量％的范围内，其中基于所述硬涂层中纳米颗粒的总重量计，10重量％至50重量％范围内的所述纳米颗粒包括平均粒径在2nm至200nm范围内的第一组纳米颗粒，并且50重量％至约90重量％范围内的所述纳米颗粒包括平均粒径在60nm至400nm范围内的第二组纳米颗粒，并且所述第一组纳米颗粒的平均粒度与所述第二组纳米颗粒的平均粒度之比在1:2至1:200的范围内；包含SiOxCy的层，其中0<x<2并且0<y<1；和亲水层。2.根据权利要求1所述的制品，所述制品还包括介于所述基材和所述硬涂层之间的底漆层。3.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述粘结剂包含固化的(甲基)丙烯酸类低聚物或单体中的至少一种。4.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中基于所述硬涂层的总重量计，所述粘结剂以5重量％至60重量％范围内存在。5.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述硬涂层包含至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯添加剂。6.根据权利要求5所述的制品，其中基于所述硬涂层的总重量计，所述至少一种有机硅(甲基)丙烯酸酯添加剂以0.01重量％至10重量％范围内的量存在。7.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述纳米颗粒是SiO2纳米颗粒、ZnO纳米颗粒、ZrO2纳米颗粒、氧化铟锡纳米颗粒、或掺杂锑的氧化锡纳米颗粒中的至少一种。8.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述硬涂层具有至多100微米的厚度。9.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中所述包含SiOxCy的层是亲水性的。10.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中如由实施例中所述的水接触角的测定所测定，所述包含SiOxCy的层具有不大于40度的水接触角。11.根据前述权利要求中任一项所述的制品，其中如由实施例中所述的雾度测试所测定，所述包含SiOxCy的层具有小于3％的雾度值。12.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：服部二郎，杉山直大，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US