專利名稱：抗菌和抗靜電多功能硬質(zhì)涂料組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硬質(zhì)涂料組合物。更具體而言，本發(fā)明涉及一種具有優(yōu)異的抗菌性能、防污功能和抗靜電性能以及其它改善的物理性能如表面電阻率、透明性、硬度和抗劃傷性的硬質(zhì)涂料組合物。
背景技術(shù)：
通常，在汽車、紙、木材、家具、隔音墻、光學(xué)材料、化妝品容器和顯示裝置的結(jié)構(gòu)件和外部裝飾件領(lǐng)域，功能性硬質(zhì)涂層材料已被廣泛地用于保護(hù)多種產(chǎn)品。隨著近來顯示裝置包括LCD、PDP和投影電視的發(fā)展，對用于保護(hù)這些顯示裝置表面的功能性硬質(zhì)涂層材料的需求增多。另外，硬質(zhì)涂層材料還廣泛地用于家用電器和便攜式電子器件，防止其表面劃傷。硬質(zhì)涂層材料也可用于半導(dǎo)體加工用的無塵室的墻壁。
日本專利申請公開No.Hei 5-214044公開了一種硬質(zhì)涂料組合物。該組合物包含含有三或更多(甲基)丙烯酰基的多官能單體和單或雙官能丙烯酸類單體。丙烯酸類單體選自聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚氧乙二醇丙烯酸酯、聚乙二醇甲基丙烯酸酯和聚丙二醇甲基丙烯酸酯。
日本專利申請公開No.Hei 5-214045公開了另一種涂料溶液組合物。該組合物包含含有三或更多(甲基)丙烯?；亩喙倌軉误w和丙烯酸類單體，所述丙烯酸類單體選自聚乙二醇甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚三甲基丙烯酸亞乙酯和聚氧乙二醇四甲基丙烯酸酯。
另外，日本專利申請公開No.Hei 5-186534公開了一種紫外光固化的硬質(zhì)涂料組合物。該組合物包含含有丙烯?；?甲基)丙烯酰基團(tuán)的磷酸酯、分子中含有至少一個紫外光固化官能團(tuán)和至少一個叔胺基團(tuán)的有機(jī)化合物和分子中含有至少兩個活性亞乙基的有機(jī)化合物。
由于上述硬質(zhì)涂料組合物大多數(shù)主要開發(fā)來改善硬質(zhì)涂層的抗劃傷性，因此它們無抗靜電功能。在一些具有抗靜電功能的硬質(zhì)涂料組合物中，提供抗靜電功能的組分是簡單地加入到硬質(zhì)涂料組合物中而沒有與基體結(jié)合的離子導(dǎo)電材料。因此，硬質(zhì)涂料組合物的抗靜電功能不能長期保持。
另外，由于硬質(zhì)涂層具有低的表面硬度，約3H-4H(鉛筆硬度)，人們進(jìn)行了大量的嘗試來提高硬質(zhì)涂層的表面硬度。例如，日本專利No.1815116公開了一種涂料組合物，其包含作為光固化樹脂的多官能丙烯酸酯單體、無機(jī)填料粉末和聚合引發(fā)劑。還有，日本專利No.1416240公開了一種光聚合組合物，包含由表面處理的二氧化硅或氧化鋁組成的無機(jī)填料物質(zhì)。然而，這些組合物都未能滿足近來對硬質(zhì)涂層的高表面硬度的要求。
根據(jù)近來顯示裝置和其它裝置如蜂窩式電話的發(fā)展，上述的硬質(zhì)涂料組合物和使用該硬質(zhì)涂料組合物的透明硬質(zhì)涂層片材都沒有充分滿足高功能性和多種物理性能的要求。因此，需要提供一種硬質(zhì)涂料組合物，其具有優(yōu)異防污功能和抗靜電性能，顯示出改進(jìn)的物理性能包括表面電阻率、透明性和抗劃傷性，并且不產(chǎn)生污染物。
本部分的討論是提供相關(guān)技術(shù)的信息，不構(gòu)成對現(xiàn)有技術(shù)的認(rèn)同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面提供了一種用于在表面上進(jìn)行涂覆的組合物。該組合物包含導(dǎo)電填料；包含可聚合化合物的粘合劑；聚合引發(fā)劑；有機(jī)溶劑；和大量的分散在組合物中的銀納米顆粒，其中該組合物的粘度為約5到100厘泊。
所述的大量的銀納米顆粒的直徑可在約1納米到約4納米之間。所述的大量的銀納米顆粒的直徑可在約6納米到約10納米之間。銀納米顆粒的至少一種可包含涂覆其表面的絕緣材料。
所述絕緣材料可包含基于硅的化合物。所述基于硅的化合物可包括二氧化硅。所述絕緣材料可包含聚乙烯吡咯烷酮。所述銀納米顆粒的至少一種還可以在其表面上包含硅烷偶聯(lián)劑。所述銀納米顆粒的至少一種的基本上整個表面可覆蓋有絕緣材料。
所述粘合劑還可包含低聚物和/或高聚物。所述可聚合的化合物可包含光固化化合物或熱固化化合物。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種包括涂覆表面的制品，所述涂覆表面包括涂層。所述涂層包含導(dǎo)電填料；包含可聚合化合物的粘合劑；聚合引發(fā)劑；和大量的基本上均勻分散在該層中的銀納米顆粒，所述銀納米顆粒的至少一種包含涂覆其表面的絕緣材料。
所述絕緣材料可包含基于硅的化合物。所述基于硅的化合物可包括二氧化硅。所述絕緣材料可包含聚乙烯吡咯烷酮。所述銀納米顆粒的至少一種還可以在其表面上包含硅烷偶聯(lián)劑。所述銀納米顆粒的至少一種的基本上整個表面可覆蓋有絕緣材料。
所述制品可包括電子器件。所述制品可包括建筑物內(nèi)房間的涂層。所述涂層可具有在其表面上培養(yǎng)金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureua)和大腸埃希氏菌(Esherichia coli)24小時后約99％或更大的殺菌能力。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種硬質(zhì)涂料組合物，其包含(a)銀納米顆粒溶膠，(b)導(dǎo)電填料，(c)光固化樹脂，(d)光聚合引發(fā)劑，和(e)有機(jī)溶劑。
本發(fā)明的又一個方面提供了涂覆硬質(zhì)涂料組合物的方法，該方法包括將硬質(zhì)涂層組合物涂覆到透明塑料基底上、干燥透明塑料基底和用紫外光照射透明塑料基底的步驟。
本發(fā)明的另一個方面提供了一種使用所述硬質(zhì)涂料組合物制得的透明的硬質(zhì)涂層片材。


從下面結(jié)合附圖的詳細(xì)描述中，將會更加清楚地理解本發(fā)明的上述和其它目的、特征以及其它優(yōu)點(diǎn)，其中圖1是橫截面示意圖，表示了使用傳統(tǒng)硬質(zhì)涂料組合物涂覆制得的透明硬質(zhì)涂層片材的結(jié)構(gòu)；圖2是橫截面示意圖，表示了根據(jù)一個實(shí)施方案的使用硬質(zhì)涂料組合物涂覆制得的透明硬質(zhì)涂層片材的結(jié)構(gòu)；和圖3是表示根據(jù)一個實(shí)施方案的用于硬質(zhì)涂料組合物中的銀納米顆粒形狀的示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述。這些實(shí)施方案不用于限制本發(fā)明，而是用于描述的目的。本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求決定。
已經(jīng)開發(fā)了一種使用金屬氧化物如ITO或ATO的導(dǎo)電溶膠的硬質(zhì)涂料組合物，從而為硬質(zhì)涂層提供抗靜電和電磁波屏蔽的功能。圖1是橫截面圖，示意地顯示了涂覆硬質(zhì)涂料組合物的透明硬質(zhì)涂層片材的結(jié)構(gòu)。
如圖1所示，該透明硬質(zhì)涂層片材包括透明塑料基底11和在透明塑料基底11上形成的硬質(zhì)涂層。所述硬質(zhì)涂層含有分散在丙烯酸類單體或低聚物12中的金屬氧化物顆粒13。由于自由電子的電荷轉(zhuǎn)移，所述硬質(zhì)涂層的抗靜電功能保持相對長的時間。
然而，由于在該透明塑料基底11上形成的硬質(zhì)涂層的透射率低至約80到約85％，而且呈藍(lán)色色調(diào)，因此透明塑料基底11的外觀不利地受損。另外，隨著時間的過去，金屬氧化物顆粒13聚集并在硬質(zhì)涂層表面形成微裂紋，導(dǎo)致無機(jī)材料如金屬氧化物顆粒13作為污染物質(zhì)排出。因?yàn)檫@些原因，透明塑料基底11會變白。另外，施加硬質(zhì)涂層片材的無塵室會被污染，并且不能阻礙從外部引入雜質(zhì)。因此，防污功能不能充分實(shí)現(xiàn)。而且，硬質(zhì)涂料組合物的儲存穩(wěn)定性劇烈降低。此外，由于硬質(zhì)涂料組合物昂貴，使用硬質(zhì)涂料組合物的塑料產(chǎn)品的價格將上升，使硬質(zhì)涂料組合物不適于商品化。
在一個實(shí)施方案中，硬質(zhì)涂料組合物包括導(dǎo)電填料、粘合劑、聚合引發(fā)劑、有機(jī)溶劑和分散在組合物中的大量的銀納米顆粒。導(dǎo)電填料可以是導(dǎo)電聚合物。粘合劑可包括光或熱固化的可聚合化合物。聚合引發(fā)劑可以是光或熱聚合引發(fā)劑，取決于聚合化合物的類型。在一個實(shí)施方案中，硬質(zhì)涂料組合物的粘度為約5到100厘泊。在一些實(shí)施方案中，銀納米顆粒具有涂覆其表面的絕緣材料。
在一個實(shí)施方案中，硬質(zhì)涂料組合物包括銀納米顆粒溶膠、導(dǎo)電填料、光固化樹脂、光聚合引發(fā)劑和有機(jī)溶劑。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，由于硬質(zhì)涂料組合物表現(xiàn)出多種改進(jìn)的物理性能，包括表面電阻率、透明性、硬度和抗劃傷性，因此它可以用于形成適用于多種顯示裝置的硬質(zhì)涂料。硬質(zhì)涂料組合物中使用的導(dǎo)電填料為硬質(zhì)涂層提供抗靜電功能。特別地，導(dǎo)電填料可結(jié)合至硬質(zhì)涂層中的光固化樹脂等。
因此，包含導(dǎo)電填料的硬質(zhì)涂料組合物具有優(yōu)異的抗靜電性能，并可用于形成抗靜電功能幾乎長期不退化的硬質(zhì)涂層。進(jìn)一步地，該硬質(zhì)涂層幾乎不會或不會有產(chǎn)生各種污染物的風(fēng)險，并表現(xiàn)出優(yōu)異的防污功能，有效地阻礙空氣中的濕氣和外部的雜質(zhì)的引入。進(jìn)一步地，該硬質(zhì)涂料組合物中使用的銀納米顆粒溶膠使得硬質(zhì)涂層具有優(yōu)異的抗菌性能。下面詳細(xì)說明所述硬質(zhì)涂料組合物的組分。
該硬質(zhì)涂料組合物包括銀納米顆粒溶膠。該銀納米顆粒溶膠使得硬質(zhì)涂層具有改善的硬度和耐磨性能，以及優(yōu)異的抗菌性能。硬質(zhì)涂料組合物中的銀納米顆粒溶膠呈膠體狀態(tài)。該銀納米顆粒溶膠抑制了硬質(zhì)涂層中微生物的生存和生長。
在一個實(shí)施方案中，銀納米顆粒溶膠包含平均粒徑約1納米到約10納米的銀納米顆粒。在另一個實(shí)施方案中，銀納米顆粒的平均粒徑為約1納米到約4納米。在又一個實(shí)施方案中，銀納米顆粒的平均粒徑為約6納米到約10納米。銀納米顆粒溶膠可含有相對于銀納米顆粒溶膠總重量約0.1wt％到約1.0wt％的銀納米顆粒。通過加入這種銀納米顆粒溶膠，可最大限度地改善抗菌性能、耐磨性能和硬度。
在另一個實(shí)施方案中，銀納米顆粒溶膠可含有涂覆絕緣材料的銀納米顆粒。絕緣材料的例子包括，但不限于，基于硅的化合物和聚合物。
典型的基于硅的化合物可以是無定型的氧化硅。參見圖3，銀納米顆粒涂覆有基于硅的化合物顆粒?；诠璧幕衔锏钠骄綖榧s0.1納米到約1納米，所以它可有效地涂覆在平均粒徑為約1納米到約10納米的銀納米顆粒上。在一個實(shí)施方案中，可以使用硅烷偶聯(lián)劑在銀納米顆粒表面涂覆基于硅的化合物。該基于硅的化合物可通過溶膠-凝膠工藝涂覆到納米顆粒上。該基于硅的化合物改善銀納米顆粒在空氣中或在紫外照射下的穩(wěn)定性以及銀納米顆粒在硬質(zhì)涂料組合物中的分散穩(wěn)定性。
在另一個實(shí)施方案中，銀納米顆粒可涂覆有聚合物。典型的聚合物絕緣材料是聚乙烯吡咯烷酮。
硬質(zhì)涂料組合物還包括導(dǎo)電填料。硬質(zhì)涂料組合物中使用的導(dǎo)電填料為使用該硬質(zhì)涂料組合物形成的硬質(zhì)涂層提供抗靜電功能。導(dǎo)電填料可以包括任何合適的聚合物材料，只要它們是導(dǎo)電的即可。導(dǎo)電填料的例子包括，但不限于，聚苯胺，聚吡咯和聚噻吩。
導(dǎo)電填料不含金屬或無機(jī)組分。導(dǎo)電填料也不包括金屬氧化物，如ITO或ATO。導(dǎo)電填料可以結(jié)合至硬質(zhì)涂層中的光固化樹脂等。因此，導(dǎo)電填料可以使得硬質(zhì)涂層的抗靜電功能隨時間流逝的降低以及各種污染物的產(chǎn)生最小化。另外，由于導(dǎo)電填料可以有效地阻礙空氣中的濕氣和外界的雜質(zhì)的引入，因此使硬質(zhì)涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的防污功能。
在一個實(shí)施方案中，導(dǎo)電填料是聚噻吩聚合物。與其它導(dǎo)電聚合物相比，聚噻吩聚合物價格低廉并具有良好的熱穩(wěn)定性，紫外光穩(wěn)定性和加工性。
聚噻吩聚合物可以是包含聚(3，4-二烷氧基噻吩)和聚陰離子的聚合物。在另一個實(shí)施方案中，聚噻吩聚合物可包含聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)。聚噻吩聚合物可包括，但不限于，任何導(dǎo)電的聚噻吩聚合物。導(dǎo)電填料的含量可以是相對于硬質(zhì)涂料組合物重量的約0.01到約10wt％。
為了容易分散，使用包含導(dǎo)電填料和有機(jī)溶劑的聚合物溶液(固含量約1.3wt％到約1.5wt％)。
硬質(zhì)涂料組合物還包括光固化樹脂。用于硬質(zhì)涂料組合物的光固化樹脂可含有至少一種丙烯酸類單體。光固化樹脂中所含的丙烯酸類單體的雙鍵在光聚合引發(fā)劑的催化作用下打開，從而引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)，使得可以形成良好固化的硬質(zhì)涂層。
光固化樹脂可含有單、雙和三官能的丙烯酸類單體中的至少一種，和四和更高官能的丙烯酸類單體中的至少一種。例如，如果單獨(dú)使用四或更高官能的丙烯酸類單體，可得到高固化速率和高硬度的硬質(zhì)涂層，但該硬質(zhì)涂層的抗沖擊性、耐磨性和柔韌性不利地變差。相反，單獨(dú)使用單、雙和三官能的丙烯酸類單體有助于改善硬質(zhì)涂層的柔韌性，但會延遲硬質(zhì)涂層的固化，并使硬質(zhì)涂層硬度降低。由于這些原因，在光固化樹脂中聯(lián)合使用四或更高官能的丙烯酸類單體與單、雙或三官能的丙烯酸類單體是有利的，因?yàn)榭梢詢?yōu)化硬質(zhì)涂層的抗沖擊性、柔韌性、抗剝離性、硬度和固化性能。這些優(yōu)化的物理性能歸因于在形成硬質(zhì)涂層后，同時存在高密度交聯(lián)鍵和低密度交聯(lián)鍵。因此，硬質(zhì)涂層同時具有耐久性和柔韌性。
單、雙和三官能的丙烯酸類單體包括行業(yè)內(nèi)已知的單體。單官能的丙烯酸類單體的例子包括，但不限于，丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸烯丙酯、丙烯酸2-甲氧基乙酯、甲基丙烯酸2-羥乙酯和丙烯酸2-羥乙酯。雙官能的丙烯酸類單體的例子包括，但不限于，1，6-己二醇二丙烯酸酯(HDDA)、1，3-丁二醇二甲基丙烯酸酯(BGMDA)和三丙二醇二丙烯酸酯(TPGDA)。三官能的丙烯酸類單體的例子包括，但不限于，三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和三丙烯酸季戊四醇酯(PETA)。四和更高官能的丙烯酸類單體的例子包括，但不限于，二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)。
光固化樹脂還可包含氟化的丙烯酸類單體或氨基甲酸乙酯丙烯酸類單體或低聚物作為另一種丙烯酸類單體。該單體或低聚物控制硬質(zhì)涂料組合物的粘度，以及改善硬質(zhì)涂層的防污功能。
硬質(zhì)涂料組合物還包括光聚合引發(fā)劑。硬質(zhì)涂料組合物中使用的光聚合引發(fā)劑在紫外光照射下產(chǎn)生自由基。該自由基用于打開包含在光固化樹脂中的丙烯酸類單體的雙鍵，從而引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)。
該光聚合引發(fā)劑包括行業(yè)內(nèi)已知的任何適用的光聚合引發(fā)劑。光聚合引發(fā)劑的例子包括，但不限于，1-羥基-環(huán)己基-二苯酮(Irgacure-184，得自Ciba Specialty Chemicals Inc，瑞士)、α，α-二甲氧基-α-羥基苯乙酮(Darocure 1173，得自Ciba Specialty Chemicals Inc，瑞士)、基于二苯酮的材料如1-羥基-環(huán)己基苯基酮二苯酮和2-羥基-2-甲基-1-苯基丙烷的共混物。
硬質(zhì)涂料組合物還包括有機(jī)溶劑，用于硬質(zhì)涂料組合物的有機(jī)溶劑溶解硬質(zhì)涂料組合物中的其它組分，特別是光固化樹脂。有機(jī)溶劑調(diào)節(jié)硬質(zhì)涂料組合物的流動性。
考慮到硬質(zhì)涂料組合物的可涂覆性和干燥速率和外觀以及最終產(chǎn)品的產(chǎn)率，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠選擇合適的多種有機(jī)溶劑制成混合溶劑。
該有機(jī)溶劑包括，但不限于，選自甲醇、乙醇、異丙醇、正丙醇、丁醇、異丁醇、乙基溶纖劑、甲基溶纖劑、丁基溶纖劑、乙酸丁酯、乙酸乙酯、雙丙酮醇、甲基乙基酮、丙二醇異丙醇和乙二醇異丙醇的至少一種溶劑。
硬質(zhì)涂料組合物還可包括光穩(wěn)定劑。加入該光穩(wěn)定劑以改善硬質(zhì)涂層的光穩(wěn)定性，從而可以防止物理性能或抗靜電性能等隨時間而改變。熟練的技術(shù)人員將能夠根據(jù)光聚合引發(fā)劑的種類選擇適合的光穩(wěn)定劑。例如，當(dāng)光聚合引發(fā)劑是基于二苯酮的材料如α，α-二甲氧基-α-羥基苯乙酮(Darocure 1173)時，光穩(wěn)定劑可以是雙-(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)(Tinubin 123，得自Ciba Geigy，瑞士)。此外，其它任何合適的光穩(wěn)定劑可以用于光聚合引發(fā)劑。
一些光聚合引發(fā)劑可以與其固有的功能一起表現(xiàn)出光穩(wěn)定的功能。在這種情況下，可不加入光穩(wěn)定劑。
硬質(zhì)涂料組合物還可包括選自流平劑、紫外吸收劑、表面活性劑和本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的其它添加劑的至少一種添加劑。
在一個實(shí)施方案中，硬質(zhì)涂料組合物在約25℃的粘度為約5到約100厘泊。在這個范圍內(nèi)，硬質(zhì)涂料組合物具有更好的流動性，因此形成硬質(zhì)涂層時的可操作性可以得到改善。
硬質(zhì)涂料組合物可包括約1到約10wt％的銀納米顆粒溶膠、約0.01到約10wt％的導(dǎo)電填料、約10到約50wt％的光固化樹脂、約1到約5wt％的光聚合引發(fā)劑和其余量的有機(jī)溶劑。硬質(zhì)涂料組合物還可含有約0.02到約1.0％的光穩(wěn)定劑，基于組合物的總重量。
根據(jù)上述實(shí)施方案，可對硬質(zhì)涂層的抗菌性能、防污功能、抗靜電性能、表面電阻率、硬度、透明性和抗劃傷性等進(jìn)行最優(yōu)化，并可以改善在形成硬質(zhì)涂層時的可操作性。
硬質(zhì)涂料組合物可由上述組分混合到一起制得。
根據(jù)一個實(shí)施方案，提供了一種涂覆硬質(zhì)涂料組合物的方法。該方法包括將硬質(zhì)涂料組合物涂覆到透明塑料基底上、將透明塑料基底干燥和用紫外光照射透明塑料基底的步驟。
該涂覆方法可應(yīng)用于包括例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、甲基丙烯酸甲酯-苯乙烯共聚物和ABS樹脂的材料的透明塑料基底。透明塑料基底的厚度可以是約0.4到約6毫米，取決于預(yù)期應(yīng)用。
根據(jù)該涂覆方法，在涂覆組合物前，透明塑料基底可以進(jìn)行充分清洗并用紫外輻射器預(yù)熱，以除去基底上殘留的油和雜質(zhì)。
其后，在將組合物涂覆到透明塑料基底上之前，在25℃將硬質(zhì)涂料組合物的粘度控制在約5到約100厘泊?？衫枚喾N涂層技術(shù)將硬質(zhì)涂料組合物涂覆到基底上，所述涂層技術(shù)如浸涂、流涂、噴涂、輥涂和凹版涂覆(gravure coating)。
在完成涂覆后，將透明塑料基底在約40到約80℃下干燥約1到約30分鐘，或用紅外輻射加熱以蒸發(fā)硬質(zhì)涂料組合物中的有機(jī)溶劑。
然后，使用高壓水銀燈或金屬鹵化物燈，用約300到約800毫焦/立方厘米的紫外光照射透明塑料基底，照射的強(qiáng)度取決于待照射的紫外光的波長范圍。
在紫外光照射下，光聚合引發(fā)劑產(chǎn)生自由基。自由基打開丙烯酸類單體的官能團(tuán)中含有的雙鍵，引發(fā)交聯(lián)反應(yīng)。從而使硬質(zhì)涂料組合物在透明塑料基底的表面發(fā)生固化，形成最終的硬質(zhì)涂層。
利用硬質(zhì)涂料組合物的涂覆方法可以得到透明硬質(zhì)涂層片材。圖2示意性示出根據(jù)一個實(shí)施方案的透明硬質(zhì)涂層片材。如圖2所示，透明硬質(zhì)涂層片材包括透明塑料基底21和在基底上形成的硬質(zhì)涂層。該硬質(zhì)涂層包括丙烯酸類單體22，銀納米顆粒23和一種導(dǎo)電填料24。
該透明硬質(zhì)涂層片材和其表面硬質(zhì)涂層具有優(yōu)異的抗菌性能、防污功能和抗靜電性能，并顯示出改善的表面電阻率、透明性、硬度和抗劃傷性。因此，該透明硬質(zhì)涂層片材可廣泛用于多種顯示裝置的保護(hù)面板，如LCD面板、PDP面板、電致發(fā)光顯示器和場發(fā)射顯示器、蜂窩式電話的內(nèi)部和外部面板，以及醫(yī)療器械的保護(hù)面板。在某些實(shí)施方案中，硬質(zhì)涂料組合物可用于建筑物內(nèi)房間的涂層，例如，半導(dǎo)體加工用的無塵室。
參照下面的實(shí)施例，對本發(fā)明的構(gòu)成和效果進(jìn)行更詳細(xì)的描述。但是，給出這些實(shí)施例是為了描述目的，不應(yīng)理解為限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1將聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)(PEDT/PSS)的醇溶液作為導(dǎo)電聚合物置于塑料避光燒杯中。將甲醇、異丙醇、正丙醇和甲基溶纖劑作為有機(jī)溶劑在強(qiáng)烈攪拌下加入到溶液中。該溶液在室溫下攪拌2小時得到中間溶液。向該中間溶液中加入丙烯酸-2-羥乙酯(2-HEA，得自Japan Catalyst Co.，Ltd.，日本)和二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA，得自Satomer，美國)和氟化丙烯酸單體(得自Dainippon Ink & Chemical Co.，Ltd.，日本)。該混合物攪拌約2小時。
利用超聲分散或研磨將平均粒徑為1到10納米的銀納米顆粒分別分散到甲醇、異丙醇、正丙醇和甲基溶纖劑的混合物中。然后，用有機(jī)溶劑將該分散體稀釋，并加入到中間溶液中。將光聚合引發(fā)劑(Darocure 1173)和光穩(wěn)定劑(Tinubin 123)加入到中間溶液中。得到的混合物攪拌1小時，用過濾器(4.5到10微米)過濾以除去其中含有的雜質(zhì)，完成最終的硬質(zhì)涂料組合物的制備。硬質(zhì)涂料組合物中各組分的含量示于表1。含量用重量百分?jǐn)?shù)表示。
使用流涂法，將該組合物涂覆到1.0毫米厚的透明聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)塑料基底上，用高壓水銀燈在約60℃到約75℃下干燥約5分鐘，使涂料溶液中的有機(jī)溶劑完全除去。用約600毫焦/立方厘米的紫外光照射該組合物，制得透明硬質(zhì)涂層片材。
實(shí)施例2-7和對比實(shí)施例1利用與實(shí)施例1中同樣的方法制備硬質(zhì)涂料組合物，除了它們的組分和含量如表1所示有所變化。根據(jù)實(shí)施例1中所述的方法，利用這些硬質(zhì)涂料組合物制備透明硬質(zhì)涂層片材。
對比實(shí)施例2利用與實(shí)施例1中同樣的方法制備透明硬質(zhì)涂層片材，除了使用以銻錫氧化物(ATO)溶膠作為抗靜電組分的可市購的硬質(zhì)涂料組合物。具體地，這里使用的硬質(zhì)涂料組合物包括銻錫氧化物(ATO)溶膠作為抗靜電的導(dǎo)電劑，丙烯酸-2-羥乙酯(2-HEA)和二季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)作為光固化樹脂，Darocure 1173作為光聚合引發(fā)劑，以及甲醇、異丙醇、正丙醇和甲基溶纖劑作為有機(jī)溶劑。
表1

*Baytron P聚(3，4-亞乙基二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸酯)乙醇分散體，藍(lán)色液體，(得自H.C.Starck，德國)*MeOH甲醇；IPA異丙醇；MC甲基溶纖劑；NPA正丙醇*2-HEA丙烯酸-2-羥乙酯(Japan Catalyst Co.Ltd.)*DPHA二季戊四醇六丙烯酸酯(Satomer)*D-3063氟化丙烯酸單體(Dainippon Ink & Chemical Co.，Ltd.)*Darocure 1173α，α-二甲氧基-α-羥基苯乙酮*Tinubin 123雙-(1-辛氧基-2，2，6，6-四甲基-4-哌啶基)(Ciba Geigy)*AMS-3000，AMS-5000銀納米顆粒溶膠(得自MIJITECH，韓國)測試實(shí)施例實(shí)施例1-7和對比實(shí)施例1和2制得的透明硬質(zhì)涂層片材及其表面硬質(zhì)涂層的物理性能按照下列各程序進(jìn)行評價。
物理性能評價*抗菌功能或殺菌能力通過在經(jīng)過涂覆的基底上培養(yǎng)金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌24小時并計(jì)算存活細(xì)菌的數(shù)目來評價。
*表面電阻率使用表面電阻率儀(Hiresta，得自MitsubishiChemical Corp.，日本)進(jìn)行每單位面積的測量。
*透射率使用紫外-可見光譜儀測量。
*鉛筆硬度根據(jù)ASTM D3502用鉛筆硬度測試計(jì)(得自Toyoseki，日本)來評價。
*抗劃傷性使用鋼絲絨(#0000)在1千克載荷下往復(fù)10次來進(jìn)行評價。
*防污性能針對油墨制造物的防污，指紋污染測試。
得到的結(jié)果示于下表2中。
表2

表2表明，與沒有使用銀納米顆粒溶膠的對比實(shí)施例1和2制備的那些相比，實(shí)施例1-7制得的透明硬質(zhì)涂層片材和其表面硬質(zhì)涂層顯示出好得多的抗菌性能。
另外，與對比實(shí)施例2中使用ATO制得的透明硬質(zhì)涂層片材和其表面硬質(zhì)涂層相比，實(shí)施例1-7中使用聚噻吩聚合物作為導(dǎo)電填料制得的透明硬質(zhì)涂層片材和其表面硬質(zhì)涂層有效地阻礙了空氣中濕氣和外部雜質(zhì)的引入，即，顯示出優(yōu)異防污功能，并具有改良的表面電阻率、透明性、硬度和抗劃傷性能。
上述描述表明，本實(shí)施方案的硬質(zhì)涂料組合物可用于生產(chǎn)具有優(yōu)異抗菌性能、防污功能和抗靜電性能并顯示出改良的表面電阻率、透明性、硬度和抗劃傷性能的透明硬質(zhì)涂層片材，并且不產(chǎn)生污染物。
因此，本實(shí)施方案的硬質(zhì)涂料組合物可有效用于多種顯示裝置的防護(hù)過濾器和醫(yī)療器械的防護(hù)面板。
另外，本實(shí)施方案的硬質(zhì)涂料組合物具有優(yōu)異的分散穩(wěn)定性和儲存穩(wěn)定性。而且，由于無需冷凍儲存，該硬質(zhì)涂料組合物具有容易運(yùn)輸?shù)膬?yōu)勢。此外，由于價格便宜，該硬質(zhì)涂料組合物適于商業(yè)化。
雖然為了描述目的公開了本發(fā)明的實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以進(jìn)行多種改進(jìn)、添加和替換，而不背離如所附權(quán)利要求所公開的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種用于在表面上進(jìn)行涂覆的組合物，包含導(dǎo)電填料；包含可聚合化合物的粘合劑；聚合引發(fā)劑；有機(jī)溶劑；和分散在組合物中的大量的銀納米顆粒，其中所述組合物的粘度為約5到100厘泊。
2.權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述大量的銀納米顆粒的直徑在約1納米到約4納米之間。
3.權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述大量的銀納米顆粒的直徑在約6納米到約10納米之間。
4.權(quán)利要求1所述的組合物，其中銀納米顆粒的至少一種包含涂覆其表面的絕緣材料。
5.權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述絕緣材料包含基于硅的化合物。
6.權(quán)利要求5所述的組合物，其中所述基于硅的化合物包括二氧化硅。
7.權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述絕緣材料包含聚乙烯吡咯烷酮。
8.權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述的銀納米顆粒的至少一種還在其表面上包含硅烷偶聯(lián)劑。
9.權(quán)利要求4所述的組合物，其中所述的銀納米顆粒的至少一種的基本上整個表面覆蓋有絕緣材料。
10.權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述粘合劑還包含低聚物和/或高聚物。
11.權(quán)利要求1所述的組合物，其中所述可聚合化合物包含光固化化合物或熱固化化合物。
12.一種包括涂覆表面的制品，所述涂覆表面包括涂層，所述涂層包含導(dǎo)電填料；包含可聚合化合物的粘合劑；聚合引發(fā)劑；和基本上均勻地分散在層中的大量的銀納米顆粒，所述銀納米顆粒的至少一種包含涂覆其表面的絕緣材料。
13.權(quán)利要求12所述的制品，其中所述絕緣材料包含基于硅的化合物。
14.權(quán)利要求13所述的制品，其中所述基于硅的化合物包括二氧化硅。
15.權(quán)利要求12所述的制品，其中所述絕緣材料包含聚乙烯吡咯烷酮。
16.權(quán)利要求12所述的制品，其中所述的銀納米顆粒的至少一種還在其表面上包含硅烷偶聯(lián)劑。
17.權(quán)利要求12所述的制品，其中所述的銀納米顆粒的至少一種的基本上整個表面覆蓋有絕緣材料。
18.權(quán)利要求12所述的制品，其中所述制品包括電子器件。
19.權(quán)利要求12所述的制品，其中所述制品包括建筑物內(nèi)房間的涂層。
20.權(quán)利要求12所述的制品，其中所述涂層具有在其表面上培養(yǎng)金黃色葡萄球菌和大腸埃希氏菌24小時后約99％或更大的殺菌能力。
全文摘要
公開了一種可涂覆在透明塑料基底上的硬質(zhì)涂料組合物。所述硬質(zhì)涂料組合物包含(a)銀納米顆粒溶膠，(b)導(dǎo)電填料，(c)光固化樹脂，(d)光聚合引發(fā)劑，和(e)有機(jī)溶劑。所述組合物的粘度為約5到100厘泊。所述的銀納米顆粒溶膠包含大量的銀納米顆粒。所述的大量的銀納米顆粒的直徑在約1納米到約10納米之間。
文檔編號H05K9/00GK1990610SQ20061016735
公開日2007年7月4日 申請日期2006年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者孫晧碩, 金鉉敦, 申東一, 鄭泳玨 申請人:第一毛織株式會社