一种耐划擦、疏水性能优异的聚氨酯涂层的制备方法

1.本发明涉及一种耐划擦、疏水性能优异的聚氨酯涂层的制备方法，属于光固化涂料技术领域。

背景技术：

2.工程塑料，如聚碳酸酯(pc)板等材料具有良好的透光性能、质量轻、不易变形等优点，在日常生活中应用广泛。但pc板本身往往存在一些缺点，如：缺口敏感性高，表面容易产生应力开裂；制成的器件疏水效果较差，易受灰尘、指纹等杂质的污染，并起雾遮挡视线。聚氨酯(pua)涂层具有良好的耐磨性、附着力、耐高低温等性能，可紫外光固化进行制备等优点；但是存在涂层表面疏水效果差，容易出现起雾的情况。针对以上问题，以聚氨酯涂料为基础，在其中加入pdms、亲油纳米sio2，以优化和改善聚氨酯涂层强度和疏水性能。将其涂在pc板表面并用紫外光固化后，可以得到兼具耐划擦和优异疏水性能的聚氨酯涂层。

技术实现要素：

3.本发明的目的是同时提升聚氨酯涂层的强度和疏水性能，并提供了一种耐划擦疏水涂层的制备方法，包括下述步骤：
4.步骤一：分别称取四官能团聚氨酯丙烯酸酯(pua乳液)与溶剂 dbe，四官能团聚氨酯丙烯酸酯与溶剂质量比为2：1，混合搅拌得到pua稀释溶液；
5.步骤二：向pua稀释溶液中分别加入pdms和亲油纳米sio2(直径～20 nm)，获得pua混合液，其中pdms的质量分数为2.0～10.0wt％，亲油纳米 sio2所占质量分数为0.5～3.0wt％；
6.步骤三：将步骤二中的pua混合液磁力搅拌0.5h；
7.步骤四：用滴管吸取1173光引发剂，并添加到pua混合液中，磁力搅拌0.5～1.5h；
8.步骤五：将步骤四得到的pua混合液均匀的涂抹于pc板上，放置在紫外光(uv)固化灯下进行光固化4～6h即得到耐划擦和疏水性能优异的 pua涂层。
附图说明
9.图1：是本发明实施例1中pua涂层的水接触角。
10.图2：是本发明实施例2中pua+pdms涂层的水接触角。
11.图3：是本发明实施例3中pua+sio2涂层的水接触角。
12.图4：是本发明实施例4中pua+pdms+sio2涂层的水接触角。
具体实施方式
13.以下结合实施例对本发明作进一步详细描述，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。
14.实施例1：
15.称取四官能团聚氨酯丙烯酸酯9.6g，dbe溶剂4.8g，磁力搅拌0.5h。之后用滴管吸取并称量0.4g(4.0wt％)光引发剂1173，滴入混合均匀的溶液中，磁力搅拌0.5h。将添加光引发剂后的溶液均匀的涂抹到pc板表面，待溶剂挥发后，置于紫外灯下光照5.0h，即可得到未改性的pua涂层。该涂层的铅笔划痕硬度为4h，水滴的接触角为66
°
，如图1所示。
16.实施例2：
17.称取四官能团聚氨酯丙烯酸酯9.0g，dbe溶剂4.5g，磁力搅拌0.5h。之后，称取0.6g(6wt％)pdms作为改性剂，添加到上述溶液中，磁力搅拌0.5h。然后，向搅拌好的pua+pdms溶液中添加0.4g(4.0wt％)光引发剂1173，并磁力搅拌0.5h。将添加光引发剂后的溶液均匀的涂抹到pc板表面，待溶剂挥发后，置于紫外灯下光照5.0h，即可得到pdms改性的 pua+pdms涂层。该涂层的铅笔划痕硬度为6h，水滴的接触角为77
°
，耐划擦性能和疏水性能分别比pua涂层提升50％和19％，如图2所示。
18.实施例3：
19.称取四官能团聚氨酯丙烯酸酯9.4g，dbe溶剂4.7g，磁力搅拌0.5h。之后，称取0.2g(2.0wt％)亲油纳米sio2作为改性剂，添加到上述溶液中，磁力搅拌0.5h。然后，向搅拌好的pua+sio2溶液中添加0.4g(4.0 wt％)光引发剂1173，并磁力搅拌0.5h。将添加光引发剂后的溶液均匀的涂抹到pc板表面，待溶剂挥发后，置于紫外灯下光照5.0h，即可得到亲油纳米sio2改性的pua+sio2涂层。该涂层的铅笔划痕硬度为4h，水滴的接触角为61
°
，如图3所示。pua+sio2涂层硬度与pua涂层一致，但是涂层的疏水性能有所降低，比pua涂层减小了8％。因此，只添加亲油纳米sio2并不能改善pua涂层的耐划擦性能和疏水性能。
20.实施例4：
21.称取四官能团聚氨酯丙烯酸酯8.8g，dbe溶剂4.4g，磁力搅拌0.5h。之后，分别称取0.6g(6wt％)pdms和0.2g(2.0wt％)亲油纳米sio2作为改性剂，添加到上述溶液中，磁力搅拌0.5h。然后，向搅拌好的pua+pdms+sio2溶液中添加0.4g(4.0wt％)光引发剂1173，并磁力搅拌 0.5h。将添加光引发剂后的溶液均匀的涂抹到pc板表面，待溶剂挥发后，置于紫外灯下光照5.0h，即可得到pdms+sio2改性的pua+pdms+sio2涂层。该涂层的铅笔划痕硬度为6h，水滴的接触角为90
°
，如图4所示。 pua+pdms+sio2涂层与pua+pdms涂层的硬度一致，比pua涂层增加 50％；同时，该图层的疏水性能进一步提升，比pua涂层提高38％，比 pua+pdms涂层提高17％。因此，通过合理添加pdms和亲油纳米sio2可显著改善pua涂层的耐划擦性能和疏水性能。

技术特征：

1.一种耐划擦、疏水性能优异的聚氨酯涂层，其特征在于，耐划擦和疏水性能优异的聚氨酯涂层制备方法采用以下步骤进行的：步骤一：按照组分配比将四官能团聚氨酯丙烯酸酯(pua乳液)与溶剂(dbe)混合得到pua稀释溶液；步骤二：在pua稀释溶液中，加入不同配比的pdms与sio2改善其强度和疏水性，磁力搅拌0.5～2.0h，形成pua混合液；步骤三：在pua混合液中添加光引发剂1173，搅拌均匀；步骤四：将步骤三得到的溶液涂抹到pc板表面，并放置在紫外光(uv)固化灯下进行光固化。2.根据权利要求1所述的耐划擦、疏水性能优异的聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：步骤一中，四官能团聚氨酯丙烯酸酯与溶剂dbe的质量分数比为2∶1。3.根据权利要求1所述的耐划擦、疏水性能优异的聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：步骤二中，pdms所占质量分数为2.00～10.00wt％；亲油纳米sio2所占质量分数为0.5～3.0wt％。4.根据权利要求1所述的耐划擦、疏水性能优异的聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：步骤三中，光引发剂1173的添加量4.0wt％。5.根据权利要求1所述的聚氨酯涂层的制备方法，其特征在于：步骤四中，紫外灯(波长365nm，功率20w)光固化4～6h。

技术总结

本发明公开了一种耐划擦和疏水性能优异的聚氨酯涂层的制备方法，具体是在聚氨酯丙烯酸酯(PUA)中添加聚二甲基硅氧烷(PDMS)、亲油纳米SiO2，以达到优化聚氨酯涂层耐划擦和疏水性能的目标。按比例将PUA乳液与溶剂二元酸酯混合物(DBE)混合稀释，然后复配不同比例PDMS、亲油纳米SiO2获得样品，添加光引发剂，最后放置在紫外光(UV)固化灯下进行光固化，可得到耐划擦和高疏水性能的PUA薄膜。划擦和高疏水性能的PUA薄膜。划擦和高疏水性能的PUA薄膜。