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TW201803841A - 防霧塗料組合物及應用其製得的防霧膜及透明件 - Google Patents

防霧塗料組合物及應用其製得的防霧膜及透明件 Download PDF

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Abstract

一種防霧塗料組合物，其主要由多巴胺、親水性聚合物、無機氧化物顆粒及溶劑混合後形成。另，本發明還提供一種應用所述防霧塗料組合物製得的防霧膜，一種應用所述防霧膜的透明件。

Description

防霧塗料組合物及應用其製得的防霧膜及透明件
本發明涉及一種防霧塗料組合物、應用該防霧塗料組合物製得的防霧膜，及應用該防霧膜的透明件。
塗料在生產和生活中的作用非常大，廣泛應用在各個領域。塗料形成的塗膜可對物體起到裝飾、保護和標識作用。對於鏡片、汽車的照明燈具的燈殼、車窗等透明件，在由低溫環境進入相對高溫高濕的環境中時，水分凝結到內側面上，從而往往會出現結霧，降低了車燈的亮度，並且影響鏡片的美觀，從而給使用者帶來很大的不便。
目前，一般藉由在鏡片、汽車的照明燈具、車窗等透明件的表面形成防霧膜，以達到防霧的目的。然而，習知的形成防霧膜的防霧塗料一般含有交鏈聚乙烯醇、親水性固化樹脂等有害的有機溶劑。該類防霧塗料固化形成防霧膜的時間較長，且固化時需要加熱，浪費時間及能源。該類防霧塗料及由該類防霧塗料製得的防霧膜含有有害物質。由該類防霧塗料製得的防霧膜的抗刮性差，且在光照下容易變黃，而影響美觀。
有鑑於此，有必要提供一種新的防霧塗料組合物，以解決上述問題。
另，還有必要提供一種應用所述防霧塗料組合物製得的防霧膜。
另，還有必要提供一種應用所述防霧膜的透明件。
一種防霧塗料組合物，其主要由多巴胺、親水性聚合物、無機氧化物顆粒及溶劑混合後形成。
優選的，所述防霧塗料組合物中多巴胺的質量分數為1%~20%，親水性聚合物的質量分數為10%~45%，無機氧化物顆粒的質量分數為40%~80%，溶劑的質量分數為5%~47%。
優選的，所述親水性聚合物中含有氨基，該親水性聚合物為線性聚合物或非線性聚合物。
優選的，所述線性聚合物為由N-(3-氨基丙基)甲基丙烯醯胺鹽酸鹽、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯醯胺及[3-(甲基丙烯醯氨基)丙基]三甲基氯化銨中的一種或幾種與親水性單體聚合形成的線性聚合物。
優選的，所述親水性單體為聚乙二醇甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基丙烯醯胺或甲基烯丙基醚。
優選的，所述非線性聚合物為聚乙烯亞胺與聚乙二醇的聚合物或聚乙烯亞胺與聚乙烯吡咯烷酮的聚合物。
優選的，所述無機氧化物顆粒包括但不限於二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、氧化鋁顆粒及二氧化鈦顆粒中的一種或幾種。
優選的，所述溶劑為水、醇類水溶液或氧化性水溶液。
一種防霧膜，該防霧膜藉由將所述防霧塗料組合物塗在基材的表面後形成，其中，所述防霧塗料組合物中的多巴胺被氧化並與親水性聚合物反應形成交聯複合層，無機氧化物顆粒分散在交聯複合層內。
一種透明件，其包括基材及結合於該基材至少一表面的防霧膜，該基材的材質為玻璃或樹脂，該防霧膜藉由將所述防霧塗料組合物塗在基材的表面後形成，其中，所述防霧塗料組合物中的多巴胺被氧化並與親水性聚合物反應形成交聯複合層，無機氧化物顆粒分散在交聯複合層內。
本發明的防霧塗料組合物主要由多巴胺、親水性聚合物及無機氧化物顆粒混合後形成。其中，在鹼性環境或氧化性環境中，多巴胺的鄰苯二酚基團容易被氧化而生成具有鄰苯二醌結構的多巴胺醌化合物，該多巴胺醌與多巴胺之間進一步發生歧化反應，生成半醌自由基，並耦合形成交聯鍵，與此同時，所述多巴胺中的鄰苯二酚基團還會與親水性聚合物中的氨基發生米迦勒型加成反應或希夫堿反應，即可以在基材的表面形成緊密附著的交聯複合層，無機氧化物顆粒分散在該交聯複合層內，從而形成防霧膜。防霧塗料組合物中的多巴胺可以迅速氧化形成交聯複合層進而形成防霧膜，時間較短，且形成防霧膜的過程中不需要加熱及光固化等附加製程，可以簡化製程並節約資源。本發明的防霧塗料組合物中不包含有害的有機溶劑，安全環保。且由所述防霧塗料組合物製得的防霧膜具有良好的防霧及抗刮性。
圖1為本發明一較佳實施例的透明件的立體圖。
圖2為圖1所示的透明件沿II-II方向的截面示意圖。
請參閱圖1~2，本發明較佳實施方式提供一種防霧塗料組合物，其用於製作鏡片、燈殼、窗戶玻璃等透明件100的防霧膜10。該防霧塗料組合物主要由多巴胺、親水性聚合物、無機氧化物顆粒及溶劑混合後形成。
所述防霧塗料組合物中多巴胺的質量分數為1%~20%，親水性聚合物的質量分數為10%~45%，無機氧化物顆粒的質量分數為40%~80%，溶劑的質量分數為5%~47%。
所述防霧塗料組合物的PH值的範圍大致為8.0~10.5。該鹼性環境有利於硬質塗料組合物中的多巴胺被氧化，進而在基材的表面形成防霧膜。
所述多巴胺的結構式為：
。
所述親水性聚合物中含有氨基。在鹼性水溶液或氧化性水溶液中，多巴胺的鄰苯二酚基團容易被氧化而生成具有鄰苯二醌結構的多巴胺醌化合物，該多巴胺醌與多巴胺之間可以進一步發生歧化反應，生成半醌自由基，並耦合形成交聯鍵。與此同時，所述多巴胺中的鄰苯二酚基團還會與親水性聚合物中的氨基發生米迦勒型加成反應或希夫堿反應。如此，可以在基材的表面形成緊密附著的交聯複合層。
所述親水性聚合物可以為線性聚合物或非線性聚合物（支鏈型聚合物）。該親水性聚合物可以防止顆粒團聚，增加由所述防霧塗料組合物形成的防霧膜10的親水性，從而使防霧膜10具有良好的防霧性能 。
所述線性聚合物可以為由N-(3-氨基丙基)甲基丙烯醯胺鹽酸鹽（N-(3-Aminopropyl)methacrylamide (1o -N)）、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯醯胺（N-[3-(Dimethylamino)propyl]methacrylamide (2o -N)）及[3-(甲基丙烯醯氨基)丙基]三甲基氯化銨（[3-(Methacryloylamino)propyl]trimethylammonium (3o -N)）中的一種或幾種與親水性單體聚合形成的線性聚合物。
其中，所述親水性單體包括但不限於聚乙二醇甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮（N-vinylpyrrolidone）、N,N-二甲基丙烯醯胺（N, N-Dimethylacrylamide）及甲基烯丙基醚（Allyl Phenyl Ether）中的一種或幾種。
所述線性聚合物的結構式可以為：
。
其中，R為功能性官能基，R可以為羥基、氨基等。X為（CH2 ）n1 ，其中，n1為大於0的整數。a、b、c為大於0的整數。
所述非線性聚合物可以為聚乙烯亞胺（PEI，polyethyleneimine）的衍生物。該聚乙烯亞胺的衍生物可以為聚乙烯亞胺與聚乙二醇（PEG）的聚合物或聚乙烯亞胺與聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的聚合物。
所述非線性聚合物的結構式可以為：
。
其中，P為功能性高分子團，P可以為聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等。n為大於0的整數。
所述無機氧化物顆粒包括但不限於二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、氧化鋁顆粒、二氧化鈦顆粒中的一種或幾種。該無機氧化物顆粒可以增強由該防霧塗料組合物形成的防霧膜10的硬度及折射率。
所述無機氧化物顆粒的粒徑範圍可以為1~1000nm。優選的，該無機氧化物顆粒的粒徑範圍是1~300nm。
所述溶劑可以為水、醇類水溶液、氧化性水溶液等。其中，該醇類水溶液可以為甲醇水溶液、乙醇水溶液、丙醇水溶液等，該氧化性水溶液可以為NaIO4 水溶液等。在溶劑為水或醇類水溶液時，可以使用NaOH溶液調整防霧塗料組合物的PH值至8.0~10.5。
請進一步參閱圖1~2，一種透明件100，其包括基材20及結合於該基材20至少一表面的防霧膜10。該防霧膜10藉由將上述防霧塗料組合物塗覆在基材20的表面後形成。該基材20的材質可以為玻璃或樹脂。
所述透明件100可以為鏡片、燈殼、窗戶等透明的製品。
一種上述透明件100的製備方法，其包括如下步驟：
步驟S1：提供一基材20，該基材20的材質可以為玻璃或樹脂。
步驟S2：提供所述防霧塗料組合物。
步驟S3：藉由浸塗的方法在所述基材20的表面形成一防霧塗料組合物層，放置一段時間，即製得防霧膜10。
具體的，將所述基材20浸入所述防霧塗料組合物中一段時間，然後取出，在所述基材20的表面形成一防霧塗料組合物層。該防霧塗料組合物層中的多巴胺在鹼性條件或氧化性條件下容易被氧化並與親水性聚合物發生反應，從而在基材20的表面形成緊密附著的交聯複合層，所述無機氧化物顆粒分散並鑲嵌在交聯複合層中，即製得防霧膜10。所述防霧膜10與基材20之間藉由共價鍵、分子間的相互作用力、氫鍵、π-π鍵等結合在一起，可以有效提高防霧膜10與基材20之間的結合力。
所述防霧膜10的形成過程中多巴胺的氧化速度較快，可以迅速的在基材20的表面形成防霧膜10。
可以理解的，所述步驟S3中還可以包括乾燥所述防霧塗料組合物層的步驟，以加速防霧塗料組合物層中溶劑的蒸發，從而加速防霧膜10的形成。
可以理解的，所述步驟S3中還可以藉由噴塗、旋塗等塗覆方法將所述防霧塗料組合物塗覆在基材20的表面。
下面藉由實施例來對本發明進行具體說明。
實施例1
本實施例的防霧塗料組合物包含多巴胺、聚乙烯亞胺與聚乙二醇的聚合物、二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒及水。
本實施例的防霧塗料組合物中多巴胺的質量分數為9%，聚乙烯亞胺與聚乙二醇的聚合物的質量分數為22.3%，二氧化矽顆粒的質量分數為32.7%，氧化鋯顆粒的質量分數為21.8%，水的質量分數為14.2%。
將基材20置於本實施例的防霧塗料組合物中浸泡1小時，取出基材20，即在基材20的表面形成防霧膜10。利用鉛筆硬度測試方法測量防霧膜10的表面硬度，測得防霧膜10的硬度可達H。
實施例2
本實施例的防霧塗料組合物包含多巴胺、聚乙烯亞胺與聚乙二醇的聚合物、二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒及甲醇水溶液。
本實施例的防霧塗料組合物中多巴胺的質量分數為10.3%，聚乙烯亞胺與聚乙二醇的聚合物的質量分數為21.1%，二氧化矽顆粒的質量分數為23.58%，氧化鋯顆粒的質量分數為28.82%，甲醇水溶液的質量分數為16.2%。
將基材20置於本實施例的防霧塗料組合物中浸泡2小時，取出基材20，即在基材20的表面形成防霧膜10。利用鉛筆硬度測試方法測量防霧膜10的表面硬度，測得防霧膜10的硬度可達2H。
實施例3
本實施例的防霧塗料組合物包含多巴胺、聚乙烯亞胺與聚乙烯吡咯烷酮的聚合物、二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、二氧化鈦顆粒及NaIO4 水溶液。
本實施例的防霧塗料組合物中多巴胺的質量分數為14.3%，聚乙烯亞胺與聚乙烯吡咯烷酮的聚合物的質量分數為17.8%，二氧化矽顆粒的質量分數為24.12%，氧化鋯顆粒的質量分數為24.12%，二氧化鈦顆粒的質量分數為5.36%，NaIO4 水溶液的質量分數為14.3%。
將基材20置於本實施例的防霧塗料組合物中浸泡0.5小時，取出基材20，即在基材20的表面形成防霧膜10。利用鉛筆硬度測試方法測量防霧膜10的表面硬度，測得防霧膜10的硬度可達2H。
由上述實施例1~3可知，由本發明的防霧塗料組合物製得的防霧膜10不僅具有良好的防霧性能，還具有較強的抗刮性能。
本發明的防霧塗料組合物主要由多巴胺、親水性聚合物及無機氧化物顆粒混合後形成。其中，在鹼性環境或氧化性環境中，多巴胺的鄰苯二酚基團容易被氧化而生成具有鄰苯二醌結構的多巴胺醌化合物，該多巴胺醌與多巴胺之間進一步發生歧化反應，生成半醌自由基，並耦合形成交聯鍵，與此同時，所述多巴胺中的鄰苯二酚基團還會與親水性聚合物中的氨基發生米迦勒型加成反應或希夫堿反應，即可以在基材的表面形成緊密附著的交聯複合層，無機氧化物顆粒分散在該交聯複合層內，從而形成防霧膜10。防霧塗料組合物中的多巴胺可以迅速氧化形成交聯複合層進而形成防霧膜10，時間較短，且形成防霧膜10的過程中不需要加熱及光固化等附加製程，可以簡化製程並節約資源。本發明的防霧塗料組合物中不包含有害的有機溶劑，安全環保。且由所述防霧塗料組合物製得的防霧膜10具有良好的防霧及抗刮性。
另外，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本發明的技術構思做出其它各種相應的改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明申請專利範圍的保護範圍。
100‧‧‧透明件
10‧‧‧防霧膜
20‧‧‧基材
無
100‧‧‧透明件
10‧‧‧防霧膜
20‧‧‧基材

Claims (10)

  1. 一種防霧塗料組合物，其改良在於，該防霧塗料組合物主要由多巴胺、親水性聚合物、無機氧化物顆粒及溶劑混合後形成。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的防霧塗料組合物，其中，所述防霧塗料組合物中多巴胺的質量分數為1%~20%，親水性聚合物的質量分數為10%~45%，無機氧化物顆粒的質量分數為40%~80%，溶劑的質量分數為5%~47%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的防霧塗料組合物，其中，所述親水性聚合物中含有氨基，該親水性聚合物為線性聚合物或非線性聚合物。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的防霧塗料組合物，其中，所述線性聚合物為由N-(3-氨基丙基)甲基丙烯醯胺鹽酸鹽、N-(3-二甲氨基丙基)甲基丙烯醯胺及[3-(甲基丙烯醯氨基)丙基]三甲基氯化銨中的一種或幾種與親水性單體聚合形成的線性聚合物。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的防霧塗料組合物，其中，所述親水性單體為聚乙二醇甲基丙烯酸、N-乙烯基吡咯烷酮、N,N-二甲基丙烯醯胺或甲基烯丙基醚。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的防霧塗料組合物，其中，所述非線性聚合物為聚乙烯亞胺與聚乙二醇的聚合物或聚乙烯亞胺與聚乙烯吡咯烷酮的聚合物。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的防霧塗料組合物，其中，所述無機氧化物顆粒包括但不限於二氧化矽顆粒、氧化鋯顆粒、氧化鋁顆粒及二氧化鈦顆粒中的一種或幾種。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的防霧塗料組合物，其中，所述溶劑為水、醇類水溶液或氧化性水溶液。
  9. 一種防霧膜，其改良在於，該防霧膜藉由將申請專利範圍第1至8項任意一項所述的防霧塗料組合物塗在基材的表面後形成，其中，所述防霧塗料組合物中的多巴胺被氧化並與親水性聚合物反應形成交聯複合層，無機氧化物顆粒分散在交聯複合層內。
  10. 一種透明件，其包括基材及結合於該基材至少一表面的防霧膜，該基材的材質為玻璃或樹脂，其改良在於，該防霧膜藉由將申請專利範圍第1至8項任意一項所述的防霧塗料組合物塗在基材的表面後形成，其中，所述防霧塗料組合物中的多巴胺被氧化並與親水性聚合物反應形成交聯複合層，無機氧化物顆粒分散在交聯複合層內。
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