一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料及其制备方法和涂覆固化方法技术

本发明专利技术公开了一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料及其制备和涂覆固化方法，该涂料包括按质量百分比计的下述各组分：聚氨酯丙烯酸酯5‑20％、功能性I丙烯酸酯单体5‑20％、功能性II丙烯酸酯单体5‑20％、有机溶剂32‑85％、光引发剂0.5‑3％、固化剂0.5‑2％、其他添加剂0.5‑3％。本发明专利技术的涂料可涂覆于COP基材上形成COP涂层，且该涂层在COP材质上具有极佳的附着力、透光率且具有增硬耐磨的性能。

【技术实现步骤摘要】
一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料及其制备方法和涂覆固化方法
本专利技术涉及紫外光固化涂料领域，特别是涉及一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料及其制备方法和涂覆固化方法。
技术介绍
COP是一种无定形环烯烃共聚物高分子材料，具有高透明度、低双折射率、低介电常数、低吸水率、比重轻、耐化学性好、低杂质等优点。目前，基于COP基材优异的性能，其主要应用于光学材料、医学材料、包装材料和电器材料等领域，被认为是聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯以及一些工程塑料的理想替代材料。但是，应用场景及性能要求的迥异致使COP很难满足客户个性化需求的功能。因此，借助“功能涂层”扩增COP应用领域具有重要意义。但是，由于COP特定的环状结构，致使其上很难附着涂层，因此极大地限制了其应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料及其制备方法和涂覆固化方法。本专利技术的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料可以针对性地解决COP涂层难附着的现象，并且在保留其原有高透光、低折射等性能的基础上，进一步赋予其高硬、耐刮擦性能，使之市场应用更为广泛。本专利技术的高透增硬耐磨涂料，包括按质量百分比计的下述各组分：聚氨酯丙烯酸酯5-20％功能性I丙烯酸酯单体5-20％功能性II丙烯酸酯单体5-20％有机溶剂32-85％光引发剂0.5-3％固化剂0.5-2％其他添加剂0.5-3％；其中，所述的功能性I丙烯酸酯单体为含有环形结构的丙烯酸酯单体，其环形结构可以为三元环、四元环、五元环、六元环中的一种或多种，其官能度为1-6，优选官能度2-4；所述的功能性II丙烯酸酯单体为含有环形结构的丙烯酸酯单体，其环形结构可以为单环、双环或者三环结构功能性II丙烯酸单体，其官能度为2-6。上述技术方案中，进一步地，所述的聚氨酯丙烯酸酯官能度为6-15，优选官能度为6-10。进一步地，所述的聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或者芳香族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或者多种。进一步地，所述的功能性I丙烯酸酯单体所含有的环形结构中可含有氮元素、碳元素、氧元素中的一种或多种；进一步地，所述的功能性II丙烯酸酯单体为含有甲氧基、乙氧基、乙基乙氧基、苯氧基、苯氧基甲基、苯氧基乙基等具有柔性链段的丙烯酸酯，优选乙氧基丙烯酸酯。进一步地，所述的有机溶剂选自无水乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、戊酮、环己酮、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚等中的一种或者两种或者三种。进一步地，所述的光引发剂为α，α-二乙氧基苯乙酮(DEAP)，二甲氧基苯基苯乙酮(IRGACURE651)，羟基环己基苯基甲酮(IRGACURE184)，2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(DAROCUR1173)，2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮(IRGACURE907)，2,4,6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、苯甲酰基衍生物(PI55)、二苯甲酮(PIBP)、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯(PIMBB)等中的任意一种或多种。进一步地，所述的固化剂为有机过氧化物类、有机氮化物类、金属盐类中的一种或多种；所述的其他添加剂为流平剂、润湿剂、抗老化剂、光稳定剂中的一种或多种。本专利技术还提供一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料的制备方法，包括如下步骤：首先，根据用于COP材质的高透增硬耐磨涂料的配方称取原料；然后，将聚氨酯丙烯酸酯、功能性I丙烯酸单体、功能性II丙烯酸单体依次加入反应釜中，升温至50-60℃，采用300-500转/分低速搅拌20-30分钟，冷却至室温；再加入所述的有机溶剂，采用1000-1500转/分低速搅拌20-30分钟，得到搅拌混合物；向上述步骤的搅拌混合物中加入所述的光引发剂和其他添加剂，以2000-3000转/分中速搅拌5-10分钟；最后在体系中加入固化剂，以300-500转/分低速搅拌20-30分钟，混合均匀即得用于COP材质的高透增硬耐磨涂料。本专利技术还提供一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料的涂覆固化方法，包括如下步骤：首先，将用于COP材质的高透增硬耐磨涂料涂覆于COP基材，并将其置于55-80℃烘箱中预热5-10分钟；然后，采用辐照功率介于80-200mW/cm2的高压汞灯对涂料进行固化，得到COP涂层。所述的涂料固化采用紫外光固化形式，且固化所需的能量为500～1000mJ/cm2。所述的涂料固化后形成的涂层厚度为0.2-25μm，涂层铅笔硬度为1-9H(1kgf)。所述的涂料固化后透光率≥91％，雾度≤0.3％；所述的涂料固化后采用1cm*1cm磨头、0000#钢丝绒、1kgf负载摩擦2000次以上，涂层无划痕。本专利技术研究发现，市场现有涂料产品于COP基材难以附着的原因主要有两点，一是COP为聚环烯烃结构，缺乏与涂料形成化学键合的基团；二是为了满足一定硬度，市场涂料常选用多交联点的树脂且偏重高引发效率的引发剂体系，这样获得的涂料体系能够提供高交联度、高表观硬度的涂层，但是易与COP基材形成跨越性的“硬度梯度”，使之“软”、“硬”不兼容，且在基材与涂层无化学键合的基础上，涂层易脱落。本专利技术从两个角度来解决难附着这一问题。第一，采用双重固化方式，即主引发剂(光引发剂)与辅助性固化剂并用，在保证表观硬度的同时，通过辅助性固化剂克服主反应基团迁移性等问题，使涂层由内向外呈现稳定的硬度梯度变化；第二，采用含有环状结构的丙烯酸功能性单体(功能性I/II丙烯酸酯单体)，在保证高硬度、低收缩性能的同时，使之与COP基材极性相近，形成涂膜时表面润湿性、贴合性更佳，能够形成更多的物理作用力，进一步保证其附着力。本专利技术制备获得的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，具有以下有益的效果：1.本专利技术的涂料采用UV固化型，无需高温加热，适用基材广；环保、无污染且固化时间短，利于工业生产；2.本专利技术的涂料在COP基材上具有极佳的附着力；3.本专利技术的涂料具有高硬度、高透光率、低雾度及优异的耐刮擦性能。附图说明图1经本专利技术实施方案处理后的COP镜片透光性情况(高透光)；图2经本专利技术实施方案处理后的COP镜片附着力情况(附着力5B)。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1本实施例提供一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，该涂料包括按质量百分比计的下述各组分：原料质量百分比(％)6官聚氨酯丙烯酸酯DR-U145-45％功能性I丙烯酸酯单体EM715％功能性II丙烯酸酯单体EM2355％有机溶剂(乙酸乙酯/二甲苯＝60/40)83.5％光引发剂(DAROCUR1173)0.5％固化剂DTBP0.5％流平剂BYK-3330.1％抗老化剂1680.2％光稳定剂UV-5310.2％上述高透增硬耐磨涂料的制备方法，具体包括下述步骤：根据上述高透增硬耐磨涂料的配方称取原料；然后，将DR-U145-4、EM71、EM235依次加入反应釜中，升温至50℃，采用300转/分低速搅拌30分钟，冷却至室温；再加入所述的有机溶剂，采用1000转/分低速搅拌30分钟；向上述步骤得到的搅拌混合物中加入所述的光引发剂(1173)和助剂(BYK-333、168和UV-531)，以2000转/分中速搅拌10分钟；最后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于，包括按质量百分比计的下述各组分：聚氨酯丙烯酸酯5‑20％功能性I丙烯酸酯单体5‑20％功能性II丙烯酸酯单体5‑20％有机溶剂32‑85％光引发剂0.5‑3％固化剂0.5‑2％其他添加剂0.5‑3％；其中，所述的功能性I丙烯酸酯单体为含有环形结构的丙烯酸酯单体，其环形结构可以为三元环、四元环、五元环、六元环中的一种或多种，其官能度为1‑6；所述的功能性II丙烯酸酯单体为含有环形结构的丙烯酸酯单体，其环形结构可以为单环、双环或者三环结构功能性II丙烯酸单体，其官能度为2‑6。

【技术特征摘要】
1.一种用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于，包括按质量百分比计的下述各组分：聚氨酯丙烯酸酯5-20％功能性I丙烯酸酯单体5-20％功能性II丙烯酸酯单体5-20％有机溶剂32-85％光引发剂0.5-3％固化剂0.5-2％其他添加剂0.5-3％；其中，所述的功能性I丙烯酸酯单体为含有环形结构的丙烯酸酯单体，其环形结构可以为三元环、四元环、五元环、六元环中的一种或多种，其官能度为1-6；所述的功能性II丙烯酸酯单体为含有环形结构的丙烯酸酯单体，其环形结构可以为单环、双环或者三环结构功能性II丙烯酸单体，其官能度为2-6。2.如权利要求1所述的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于：所述的聚氨酯丙烯酸酯官能度为6-15。3.如权利要求1所述的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于：所述的聚氨酯丙烯酸酯为脂肪族聚氨酯丙烯酸酯或者芳香族聚氨酯丙烯酸酯中的一种或者多种。4.如权利要求1所述的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于：所述的功能性I丙烯酸酯单体所含有的环形结构中含有氮元素、碳元素、氧元素中的一种或多种。5.如权利要求1所述的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于：所述的功能性II丙烯酸酯单体为含有甲氧基、乙氧基、乙基乙氧基、苯氧基、苯氧基甲基或苯氧基乙基的具有柔性链段的丙烯酸酯。6.如权利要求1所述的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于：所述的有机溶剂选自无水乙醇、异丙醇、正丁醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酮、丁酮、戊酮、环己酮、甲苯、二甲苯、丙二醇甲醚、丙二醇甲醚醋酸酯、乙二醇单丁醚中的一种或者两种或者三种。7.如权利要求1所述的用于COP材质的高透增硬耐磨涂料，其特征在于：所述的光引发剂为α...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚蓝，李友良，张家祯，
申请(专利权)人：宁波富纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33