【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于先進(jìn)涂層制備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種籠型聚倍半硅氧烷增強(qiáng)梯形聚倍半硅氧烷制備高硬度的透明柔性耐磨涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、具有高透明度的硬質(zhì)耐磨涂層材料廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，包括電子、光學(xué)、汽車和建筑等領(lǐng)域。近年來，由于可折疊智能手機(jī)行業(yè)的出現(xiàn)，具有玻璃般耐磨性的柔性硬質(zhì)涂層作為柔性顯示器的保護(hù)窗口，正逐漸成為業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。此外，這些涂料因其重量輕、方便、安全等優(yōu)點(diǎn)，在汽車和建筑用塑料窗領(lǐng)域的應(yīng)用也日益廣泛。隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ψ雷o(hù)涂層的硬度和耐磨性要求越來越高。然而，既耐磨又可彎曲的材料卻很少，僅使用無機(jī)材料制造的薄膜堅(jiān)硬且耐熱。但它們?nèi)狈θ犴g性和可塑性會(huì)導(dǎo)致開裂，阻礙功能性薄膜的開發(fā)。相比之下，盡管有機(jī)涂層通常具有優(yōu)異的柔韌性，但硬度和耐刮擦性往往不足。因此，極需開發(fā)一種可以為基材提供高柔韌性和耐磨性，同時(shí)保持出色的硬度和光學(xué)透明度的涂層材料。
2、籠型聚倍半硅氧烷是具有聚合物納米結(jié)構(gòu)的二氧化硅基化合物，由于其獨(dú)特的化學(xué)和物理特性，已成為研發(fā)高級(jí)涂層的有潛力的材料。內(nèi)部剛性的硅氧烷籠為抵抗熱、化學(xué)和機(jī)械應(yīng)力提供了一個(gè)穩(wěn)定的框架，而外部有機(jī)基團(tuán)可以使用已知的化學(xué)技術(shù)進(jìn)行精確功能化。因此，籠型聚倍半硅氧烷被用來制備具有高硬度和優(yōu)異柔韌性的防護(hù)涂層，這種涂層兼具高硬度與優(yōu)異柔韌性，同時(shí)展現(xiàn)出了卓越的機(jī)械性能——硬度媲美玻璃、塑料般柔韌度，且抗裂性顯著。聚倍半硅氧烷比二氧化硅更容易調(diào)控，并且由于其有機(jī)官能團(tuán)，可以更進(jìn)一步改性以提升材料綜合性能。此外，它還與有機(jī)聚合物基質(zhì)相容，
3、綜上所述，為了滿足行業(yè)對先進(jìn)涂層材料的迫切需求，我們提出了用籠型聚倍半硅氧烷改性環(huán)氧梯形倍半硅氧烷樹脂以制備一種高硬度的透明柔性耐磨涂層。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)發(fā)現(xiàn)，盡管籠型聚倍半硅氧烷作為一種改性劑在涂層樹脂領(lǐng)域的應(yīng)用已被廣泛探索，但其有限的溶解性及在高濃度下易于聚集的特性，限制了其在工業(yè)應(yīng)用中的廣泛使用。相較之下，梯形聚倍半硅氧烷不僅能形成均勻的相態(tài)并維持出色的透明度，還具備與籠型聚倍半硅氧烷相媲美的卓越硬度。此外，通過在無機(jī)核心上構(gòu)建帶有有機(jī)基團(tuán)的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，梯形聚倍半硅氧烷能夠助力開發(fā)出既光學(xué)透明又具有高硬度的涂層。更值得一提的是，傳統(tǒng)生產(chǎn)梯形聚倍半硅氧烷涂層的方法常引入甲基丙烯酸酯或環(huán)氧基等有機(jī)官能團(tuán)，使得該涂層可通過紫外光固化，這一特性為涂層的加工和應(yīng)用帶來了極大的便利。
2、本專利技術(shù)提供了一種籠型聚倍半硅氧烷改性梯形聚倍半硅氧烷制備高硬度的透明柔性耐磨涂層及其制備方法，通過化學(xué)反應(yīng)將籠型聚倍半硅氧烷的剛性籠型結(jié)構(gòu)引入到梯形聚倍半硅氧烷中，以期進(jìn)一步提升涂層的力學(xué)性能?；\型聚倍半硅氧烷的選用和配比具有一定的新穎性和創(chuàng)新性，為了探究籠型聚倍半硅氧烷對梯形聚倍半硅氧烷樹脂涂層綜合性能的影響，我們制備了不同配比的一系列硅氧烷樹脂涂層，涂層制備的工藝也具有一定的實(shí)用性。通過我們的方法制備的倍半硅氧烷樹脂涂層，展現(xiàn)了卓越的性能：彎曲曲率半徑可低至0.35mm，顯示出極佳的柔韌性；光透過率高達(dá)99.6％，保證了涂層的透明度；鉛筆硬度大于9h，納米壓痕硬度h最高可達(dá)1.56gpa，且模量達(dá)到13.90gpa，這些數(shù)據(jù)均顯示出涂層的高硬度和高強(qiáng)度。此外，h/e比值為0.11，彈性恢復(fù)率(we)為83.10，這些指標(biāo)進(jìn)一步證實(shí)了涂層的耐彎折性和耐磨性。在當(dāng)前高硬度和優(yōu)異柔韌性的防護(hù)涂層研究領(lǐng)域，我們所制備的涂層在硬度方面達(dá)到了領(lǐng)先水平。這種聚倍半硅氧烷樹脂涂層不僅具有一定的新穎性，而且在實(shí)際應(yīng)用中展現(xiàn)出了巨大的潛力和優(yōu)勢，為透明柔性耐磨涂層的發(fā)展提供了新的方向。
3、本專利技術(shù)解決的第一個(gè)問題是將籠型聚倍半硅氧烷作為改性劑引入到梯形聚倍半硅氧烷中。
4、本專利技術(shù)解決的第二個(gè)問題是一種高硬度的透明柔性耐刮擦涂層的制備。
5、為了解決上訴專利技術(shù)問題，采用如下技術(shù)方案：
6、一種利用籠型聚倍半硅氧烷增強(qiáng)梯形聚倍半硅氧烷樹脂的方法，用于制備高硬度的透明柔性耐磨涂層，其實(shí)施步驟如下：
7、(1)通過水解縮合反應(yīng)分別制備了籠型聚倍半硅氧烷以及梯形聚倍半硅氧烷；
8、(2)將(1)中制備的籠型聚倍半硅氧烷作為改性劑加入到梯形聚倍半硅氧烷中，通過化學(xué)反應(yīng)形成致密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，經(jīng)紫外燈照射即可快速光固化形成高硬度的透明柔性耐磨涂層。
9、優(yōu)選地，步驟(1)所述的籠型聚倍半硅氧烷通過跟梯形聚倍半硅氧烷進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
10、優(yōu)選的，所述籠型聚倍半硅氧烷化學(xué)通式為sixoyrx，其中，x為6、7、8、10或12，y＝1.5x，r為環(huán)氧基、氨基、羰基、酯基、羥基、巰基、鹵素原子、醚基及烯烴中的至少一種。
11、優(yōu)選地，所述的籠型聚倍半硅氧烷選自下述結(jié)構(gòu)式所述物質(zhì)中的至少一種：
12、
13、優(yōu)選地，步驟(1)所述的梯形聚倍半硅氧烷化學(xué)通式為(siro1.5)n，其中，r為環(huán)氧基、氨基、羰基、酯基、羥基、巰基、鹵素原子、醚基及烯烴中的至少一種。
14、優(yōu)選地，所述的梯形聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)式如下所示：
15、
16、一種利用籠型聚倍半硅氧烷增強(qiáng)梯形聚倍半硅氧烷樹脂的方法，用于制備高硬度的透明柔性耐磨涂層，所述的籠型聚倍半硅氧烷的制備過程以籠型環(huán)氧聚倍半硅氧烷為例：
17、在三口瓶中先加入一定量的催化劑、去離子水，后置于熱油浴鍋上進(jìn)行攪拌，再將硅烷原料的溶液加入三口瓶內(nèi)。加入完畢之后，開始加熱,控制溫度在30℃,于此溫度下繼續(xù)攪拌加熱進(jìn)行水解。之后將得到的水解體系轉(zhuǎn)移除去溶劑,得到無色透明粘稠液體。將上述物質(zhì)用甲苯充分溶解,轉(zhuǎn)移至三口瓶,置于油浴鍋內(nèi),將體系在回流狀態(tài)下繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間后得到淡黃色透明液體,再經(jīng)后處理除去甲苯,得到半透明的粘稠液體。
18、一種利用籠型聚倍半硅氧烷增強(qiáng)梯形聚倍半硅氧烷樹脂的方法，用于制備高硬度的透明柔性耐磨涂層，所述的梯形聚倍半硅氧烷的制備過程為：
19、在三頸瓶中加入去離子水、四氫呋喃溶劑以及堿性催化劑，攪拌至溶液澄清透明；后逐滴加硅氧烷單體，室溫反應(yīng)1～3天；待反應(yīng)結(jié)束后，將所得反應(yīng)液溶于有機(jī)溶劑中，用去離子水多次萃取至溶液呈中性，干燥后通過旋蒸除去溶劑制得梯形聚倍半硅氧烷。
20、優(yōu)選地，上述有機(jī)溶劑為四氫呋喃、甲醇、乙醇、乙酸乙酯、乙酸丁酯、二氯甲烷、苯、甲苯、二本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種倍半硅氧烷樹脂涂層的制備方法，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述籠型聚倍半硅氧烷化學(xué)通式為SixOyRx，其中，x為6、7、8、10或12，y＝1.5x，R為環(huán)氧基、氨基、羰基、酯基、羥基、巰基、鹵素原子、醚基及烯烴中的至少一種，籠型聚倍半硅氧烷選自下述結(jié)構(gòu)式所述物質(zhì)中的至少一種：
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的梯形聚倍半硅氧烷化學(xué)通式為(SiRO1.5)n，其中，R為環(huán)氧基、氨基、羰基、酯基、羥基、巰基、鹵素原子、醚基及烯烴中的至少一種，梯形聚倍半硅氧烷結(jié)構(gòu)式如下所示：
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，
【技術(shù)特征摘要】
1.一種倍半硅氧烷樹脂涂層的制備方法，其特征在于：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述籠型聚倍半硅氧烷化學(xué)通式為sixoyrx，其中，x為6、7、8、10或12，y＝1.5x，r為環(huán)氧基、氨基、羰基、酯基、羥基、巰基、鹵素原子、醚基及烯烴中的至少一種，籠型聚倍半硅氧烷選自下述結(jié)構(gòu)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周政，楊淞，李齊方，
申請(專利權(quán))人：北京化工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。