專利名稱：改進(jìn)涂布塑料基質(zhì)抗沖擊性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過(guò)在塑料基質(zhì)的至少一個(gè)表面涂布一底漆層，改進(jìn)塑料其質(zhì)(如用作眼鏡片)的抗沖擊性的方法，其中底漆層由熱固性聚氨酯分散體組成，此分散體在另一層涂布上去之前可在室溫下空干固化。
人們清楚，透明塑料材料因其獨(dú)特的性能如重量輕、易于加工和制品易成型，在很多場(chǎng)合被廣泛用作玻璃的替代品。然而，塑料材料不是沒有缺點(diǎn)，如大多數(shù)塑料為軟質(zhì)的，容易出現(xiàn)刮痕。因而，通常塑料材料應(yīng)用于某些領(lǐng)域之前，要用有機(jī)或硅氧烷涂布組合物對(duì)其進(jìn)行涂布，以提供一耐磨的“硬質(zhì)涂層”。這種硬質(zhì)涂層優(yōu)選為透明的無(wú)色涂料。有機(jī)涂料的例子包括可熱固化的環(huán)氧樹脂和聚氨酯樹脂及可用紫外光固化的丙烯酸樹脂。雖然這種有機(jī)涂料要比硅氧烷涂料便宜，其耐磨性也不如硅氧烷料好。
許多硅氧烷涂料組合物是已知的，當(dāng)其涂于基質(zhì)上并固化時(shí)，在塑料基質(zhì)的表面上形成一高耐磨性的涂層。這些涂料組合物中有許多在Clark的美國(guó)專利3986997和4027073，Baney等人的美國(guó)專利4177175、4242416和4027073，Ubersax的美國(guó)專利4177375，Humphrey的美國(guó)專利4188451和4218508，Goosens的美國(guó)專利4207357、4242381和4242383，January的美國(guó)專利4355135，White等人的美國(guó)專利4390373和44442168，Ashlock等人的美國(guó)專利4500669、4540634、4571365和4702773，Yoldas的美國(guó)專利4753827及Guest等人的美國(guó)專利5013608和5102695中有描述。這些專利中描述的硬質(zhì)涂層已廣泛用于使包括用作眼鏡和防護(hù)眼罩的塑料鏡片、建筑物和汽車中的窗戶、塑料表盤和其它對(duì)于表而涂層耐磨或抗刮痕重要的制品賦予耐磨性。然而，人們還知道，這種耐磨硬質(zhì)涂層降低了在某些應(yīng)用中的塑料基質(zhì)的抗沖擊性。
近年來(lái)，具有格外高折射率的塑料材料已用于制備眼鏡片。隨著鏡片折射率的增加，需要達(dá)到相同校準(zhǔn)水平的鏡片的厚度減小，得到的鏡片又薄又輕，因而更吸引用戶。然而，這些折射率較高的材料，與玻璃相比仍趨于相對(duì)柔軟并容易出現(xiàn)刮痕，已知的有機(jī)或硅氧烷涂料組合物可涂于這些塑料材料上以提供一防護(hù)耐磨涂層。然而，當(dāng)這種硬質(zhì)涂層涂于這些折射率較高的塑料材料上時(shí)，其抗沖擊強(qiáng)度與未涂布的塑料材料相比，趨于降低。這是一個(gè)嚴(yán)重缺陷，特別是這種降低有可能足夠大，使抗沖擊強(qiáng)度減至政府規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的最低值。同時(shí)，另外的涂布層，如抗折射涂層涂于這些已涂布的塑料材料后，還有可能進(jìn)一步降低其抗沖擊強(qiáng)度性能。
解決此問題的一個(gè)方法是在塑料基質(zhì)層和耐磨涂層之間，涂一層熱塑性樹脂如聚氨酯的彈性體底漆層。此彈性體層用作能量吸收以防止因沖擊在硬質(zhì)層中形成的裂紋擴(kuò)散至塑料基質(zhì)層中。然而，熱塑性樹脂缺少交聯(lián)結(jié)構(gòu)，會(huì)受到含溶劑或單體的上涂層的不利影響，所以，當(dāng)涂有熱塑性聚合物底漆層的塑料材料隨后用有機(jī)或聚硅氧烷涂料溶液浸漬或涂布時(shí)，其中的溶劑或單體可溶解熱塑性底漆層同時(shí)造成底漆層被洗脫入耐磨涂料溶液中。這對(duì)于耐磨涂布制品的透明造成不利影響。熱塑性底漆層由于受到溶劑的浸蝕還可能失去其透明性或變白。
為避免這些問題，提出底漆層應(yīng)由在至少一種有機(jī)溶劑中的熱固性聚氨酯構(gòu)成，其中聚氨酯由封端異氰酸酯形成，此封端異氰酸酯需要運(yùn)用加熱使封端劑解離，這樣異氰酸酯基團(tuán)可與多醇的活潑氫發(fā)生反應(yīng)和交聯(lián)。使用封端異氰酸酯可防止此反應(yīng)在室溫下發(fā)生。然而，在防護(hù)硬質(zhì)涂層涂于其上之前，增加固化熱固性聚氨酯底漆層的加熱步驟很昂貴，并使方法過(guò)份復(fù)雜，通常也是不必要的。同時(shí)，溶劑還可能進(jìn)一步浸蝕塑料基質(zhì)。
因此，要求存在改進(jìn)塑料基質(zhì)抗沖擊性的方法，此方法不需要涂布熱塑性聚合物底漆層或在另一種涂料組合物涂于其上之前加熱基于溶劑的熱固性聚氨酯底漆層使其固化。
本發(fā)明提供一種通過(guò)直接在塑料基質(zhì)的至少一個(gè)表面涂布由含水聚氨酯分散體構(gòu)成的一層底漆層，以改進(jìn)塑料基質(zhì)抗沖擊性的方法，其中底漆層在另一涂料層涂于其上之前可在室溫下經(jīng)空干而充分固化。令人預(yù)想不到和吃驚的是，含水聚氨酯分散體可在室溫下充分固化，因而在另外的涂料，如耐磨涂料組合物涂于底漆層上之前不需要增加使底漆層固化的加熱或其它輻射步驟，也不會(huì)溶解或浸漬聚氨酯底漆層。有機(jī)或硅氧烷耐磨涂料組合物優(yōu)選可在一小時(shí)內(nèi)直接涂于本發(fā)明的聚氨酯底漆層上。聚氨酯底漆層和防護(hù)硬質(zhì)涂層的結(jié)合提供一具有強(qiáng)界面粘結(jié)力的增強(qiáng)抗沖擊、耐磨涂層體系，此體系涂于塑料制品如眼鏡片和安全眼罩上具有較好透明性。
優(yōu)選的含水膠體狀聚氨酯分散體為陰離子穩(wěn)定的，具有的pH值為約7至約9，固含量為約5％至約40％，平均顆粒大小為約10至約100納米。經(jīng)室溫下空干，含水聚氨酯分散體自交交聯(lián)形成熱固性，優(yōu)選透明的薄膜，此薄膜提供一層對(duì)塑料基質(zhì)具有強(qiáng)粘合力的柔韌彈性底漆層。
固化的底漆層對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中眾所熟知的可用作形成防護(hù)硬質(zhì)涂層的各種有機(jī)或聚硅氧烷涂料組合物具有強(qiáng)粘合力。這類涂料組合物可熱固化或輻射固化以提供一層優(yōu)選透明的硬質(zhì)層。特別優(yōu)選的熱固化涂料組合物包括硅膠的膠體分散體或其它在部分濃縮硅烷醇的水—醇溶液中的水不溶分散體。特別優(yōu)選的可輻射固化的涂料組合物包括已知的丙烯酸酯和硅烷/基于丙烯酸酯的涂料。已知的抗反射金屬氧化物涂料，如銦錫氧化物，也可以用作硬質(zhì)外涂層。此外，可選擇的防護(hù)硬質(zhì)涂層如現(xiàn)有技術(shù)中已知的要具有快速和深染色能力。
塑料基質(zhì)優(yōu)選為透明的，包括(但并不限于)既能拉伸又能流延的聚碳酸酯和丙烯酸酯，特別是PPG Industry的CR-39R塑料和高折射率的聚合物。
本發(fā)明包括一種改進(jìn)涂布塑料基質(zhì)，特別是透明的涂布塑料基質(zhì)抗沖擊強(qiáng)度的方法，它通過(guò)在基質(zhì)的至少一個(gè)表面涂布由含水聚氨酯分散體組成的底漆層，在室溫下經(jīng)空干固化含水聚氨酯分散體，在底漆層上涂布形成耐磨涂層的涂料組合物，固化涂料組合物形成防護(hù)硬質(zhì)涂層。
塑料基質(zhì)可選自任何適合用作眼鏡或防護(hù)眼罩的塑料鏡片，或用作建筑物或運(yùn)輸工具包括飛機(jī)和汽車中的窗戶的塑料材料。這些材料通常包括透明塑料，包括但不限于既能拉伸又能流延的聚碳酸酯和丙烯酸。特別有用的塑料基質(zhì)包括CR-39R塑料，即由PPG Industry生產(chǎn)聚(雙烯丙基碳酸二甘醇酯)。兩種具有高折射率的專用塑料材料，可從一日本公司Mitsui-Toatsu購(gòu)到，即熟知的MR-6和MR-7塑料；聚酯；乙酸丁酸纖維；和丙烯腈一丁二烯一苯乙烯。特別優(yōu)選的塑料鏡片是由通過(guò)游離基聚合含N—取代的苯基馬來(lái)酰亞胺衍生物的單體混合物而得的聚合物制備的。
由這些材料制備塑料鏡片的方法在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所熟知的?？傊朔椒ò?1)將單體澆鑄入模(優(yōu)選由玻璃模形成并具有由乙烯—乙酸乙烯酯共聚物制備的墊片)中，將模在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)加熱至預(yù)定的溫度，從模中脫出得到的塑料材料，然后在預(yù)定溫度下在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)將其固化即得塑料鏡片，或(2)將聚合物如丙烯酸或聚碳酸酯聚合物擠出或模壓成鏡片形狀。
由含水聚氨酯分散體組成的底漆層直接涂于塑料基質(zhì)的至少一個(gè)表面上。通常，含水聚氨酯分散一般為聚氨酯-聚脲，即特征為在大分子鏈中同時(shí)出現(xiàn)氨基甲酸酯(-NH-CO-O)和脲(-NH-CO-NH-)基團(tuán)的聚合物。這些基團(tuán)是通過(guò)熟知的得到聚氨酯鏈段的多異氰酸酯和多醇之間，及得到聚脲鏈段的多異氰酸酯和多胺之間的加聚反應(yīng)形成的。選擇適合生產(chǎn)含水聚氨酯分散體的特定多異氰酸酯、多醇和多胺通常與常規(guī)的聚氨酯化學(xué)中已知的相同。然而，特殊地，在操作過(guò)程中異氰酸酯必須對(duì)水具有足夠的穩(wěn)定性。
優(yōu)選地，本發(fā)明的氨基甲酸酯聚合物是通過(guò)多官能團(tuán)的異氰酸酯與多醇和陰離子二醇，如二羥甲基丙醇的縮合反應(yīng)形成的。當(dāng)此高分子量預(yù)聚物在分散劑，特別是叔胺如三乙醇胺存在下分散在水中時(shí)，形成陰離子穩(wěn)定的膠體狀分散體。此外，此含水聚氨酯分散體可與陰離子穩(wěn)定的丙烯酸乳液共混。此含水聚氨酯分散體、優(yōu)選具有pH值為約7至約9，固含量為約5％至約40％，平均顆粒大小約10至約100nm。如此小的顆粒是優(yōu)選的，因?yàn)楣袒木郯滨⑹峭该鞯?，然而，為了形成和保持如此小的顆粒，此含水聚氨酯分散體必須是陰離子穩(wěn)定的。特別優(yōu)選的可市購(gòu)的含水聚氨酯分散體包括WitcobandRW-240，可從Houston，Texas的Organics Division of Witco Corporation購(gòu)買，和NeoRezR-9637，可從Wilmington，Massachusetts的ICI Resins US購(gòu)買。因這些可市購(gòu)的含水聚氨酯分散體在涂布的基質(zhì)于水中煮沸三小時(shí)，不從塑料基質(zhì)上分離，故當(dāng)防護(hù)硬質(zhì)涂層使用現(xiàn)有技術(shù)中已知的著色浴液在升高溫下進(jìn)行著色時(shí)，此含水聚氨酯分散體特別適合用作本發(fā)明方法中底漆層。
用于形成脂族聚氨酯的優(yōu)選異氰酸酯包括異佛爾酮二異氰酸酯，二環(huán)己基甲烷二異氰酸酯，例如，從Pittsburgh，Pennsylvania的Miles Inc.購(gòu)買的Desmodur WTM，1，6-己二異氰酸酯、和四甲基二甲苯二異氰酸酯。在某些不要求光穩(wěn)定或必須是低成本的應(yīng)用中，可使用通過(guò)采用甲苯二異氰酸酯或二苯基甲烷二異氰酸酯形成的芳香族氨基甲酸酯。
可市購(gòu)的廣泛的多醇，包括線性或輕度支化的聚醚、聚酯、和聚碳酸酯多醇可用于形成本發(fā)明的聚氨酯。特別優(yōu)選的多醇包括聚醚二醇和聚酯二醇。短鏈二醇和三醇還可用于調(diào)節(jié)氨基甲酸酯基團(tuán)的含量和聚合物的支化。其它類多醇，例如環(huán)氧樹脂、羥基丙烯酸酯，或油改性的醇酸樹脂可用于帶來(lái)特殊性能。
當(dāng)聚氨酯分散體在水介質(zhì)中形成時(shí)，異氰酸酯也能與水發(fā)生反應(yīng)。異氰酸酯基團(tuán)水解產(chǎn)生各種胺并釋放出二氧化碳。接著按此方式形成的氨基基團(tuán)可與余下的異氰酸酯基團(tuán)反應(yīng)形成脲鍵，此脲鍵有助于大分子鏈的延長(zhǎng)，也有助于含水聚氨酯分散體的典型性質(zhì)。然而，這種異氰酸酯/水反應(yīng)在生產(chǎn)高性能聚氨酯分散體過(guò)程中優(yōu)選要減至最低，原因是釋放的二氧化碳導(dǎo)致不需要的劇烈發(fā)泡。同時(shí)，主要通過(guò)這種“水鏈延長(zhǎng)”建立起來(lái)的含水聚氨酯分散體在聚合物性能方面趨于比通過(guò)多胺進(jìn)行鏈延長(zhǎng)的那些聚氨酯差。
底漆層是這樣形成的首先用含水聚氨酯分散體涂布塑料基質(zhì)，然后使含水聚氨酯分散體在室溫下空干直至充分固化，以使另外涂料組合物涂于底漆層上而不溶解或浸蝕底漆層。所謂室溫是指約70°至約80°F。固化時(shí)間將根據(jù)特定含水聚氨酯分散體和環(huán)境空氣流速和濕度條件而變化，但優(yōu)選不超過(guò)1小時(shí)，更優(yōu)選不超過(guò)約15分鐘，特別優(yōu)選的含水聚氨酯分散體可通過(guò)空干在5分鐘內(nèi)充分固化。底漆層的厚度可為約0.05至約5μm，優(yōu)選為約0.1至約2.0μm。當(dāng)厚度小于約0.05μm，底漆層不能充分改進(jìn)塑料基質(zhì)的抗沖擊性，而厚度大于約5μm時(shí)趨于增加不必要的干燥和固化時(shí)間。經(jīng)固化的含水聚氨酯分散體形成優(yōu)選的熱固性聚氨酯薄膜。
本發(fā)明的方法包括在聚氨酯底漆層上涂布至少一種其它涂料組合物，這些涂料組合物優(yōu)選經(jīng)固化形成耐磨涂層，它們包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的能熱固化或輻射固化的有機(jī)和聚硅氧烷涂料。由含二氧化硅的混合物，如膠體狀二氧化硅或硅膠；或其它水不溶分散體，包括金屬和合金，它們的鹽、氧化物和氫氧化物；及在水解介質(zhì)，如乙醇或水中可水解的硅烷形成的可熱固化的涂料是特別優(yōu)選的。例如參見美國(guó)專利3986997、4027073、4177175、4177315、4188451、4207357、4218508、4242381、4242383、4242416、4275118、4390373、4442168、4500669、4540634、4571365、4702773和4753827，這些專利公開的內(nèi)容這里作為參考引入本文。固化后形成可染色的耐磨涂層的涂料組合物對(duì)于本發(fā)明的方法特別適合。例如，參見美國(guó)專利4355135、5013608和5102695，這些專利公開的內(nèi)容這里作為參考引入本文。優(yōu)選的可通過(guò)紫外光固化的防護(hù)硬質(zhì)涂料包括Chung的美國(guó)專利4348462、4478876和4486504及Revis等人的美國(guó)專利4973612、5075348和5126394，這些專利公開的內(nèi)容這里作為參考引入本文。
雖然防護(hù)硬質(zhì)涂層考慮到其較大的耐磨性，優(yōu)選硅氧烷基的可固化樹脂體系，對(duì)于不要求這樣的耐磨性時(shí)由已知的有機(jī)涂料形成的硬質(zhì)涂層也可以使用。特別是，優(yōu)選通過(guò)暴露于輻射中固化的丙烯酸酯基涂料也可以使用，例如公開于Hodnett，III的美國(guó)專利5114783，Yoshimara等人的美國(guó)專利4499217和Bilkadi的美國(guó)專利5104929中的涂料，這里作為參考引入本文。
當(dāng)聚氨酯底漆層被防護(hù)涂料組合物覆蓋后，上面的涂層的固化或聚合可通過(guò)加熱或輻射實(shí)現(xiàn)。當(dāng)已涂布的基質(zhì)放入固化烘箱中加熱時(shí)，對(duì)于大多數(shù)塑料基質(zhì)可使用的溫度范圍為約50℃至約150℃，條件是固化時(shí)間和固化溫度相配合不至使塑料基質(zhì)軟化和變形。因此，溫度為約80℃至約130℃對(duì)于固化上面的涂層是優(yōu)選的。
當(dāng)通過(guò)輻射固化時(shí)，聚合反應(yīng)可由任何能生成游離基的離子照射源，包括紅外、γ射線照射、微波，和由電子束或紫外線照射引發(fā)。當(dāng)通過(guò)紫外線照射進(jìn)行聚合反應(yīng)時(shí)，涂料組合物通常將包括現(xiàn)有技術(shù)中已知的用于固化UV可固化組合物的光引發(fā)劑。紫外光因其成本相當(dāng)?shù)?、操作容易和?duì)用戶危險(xiǎn)性小，是最廣泛使用的固化化學(xué)組合物的照射方式之一。采用紫外光的快速光引發(fā)聚合反應(yīng)代替熱能固化硬質(zhì)涂層可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，并且消耗的熱能與常規(guī)的熱固化體系相比要低得多。許多對(duì)熱特別敏感的塑料材料可通過(guò)紫外光安全涂布和固化，而不必使用會(huì)損害這些基質(zhì)的熱能。同時(shí)，輻射固化涂層可以使用較小量溶劑，因而減少了花費(fèi)在消除污染過(guò)程中的必須的費(fèi)用及時(shí)間。
已知的無(wú)機(jī)抗反射涂料也可采用現(xiàn)有技術(shù)中熟知沉積技術(shù)，如真空沉積、噴涂和離子電鍍方法施于聚氨酯底漆層上，或施于覆蓋底漆層的硬質(zhì)涂層上。優(yōu)選的無(wú)機(jī)涂料包括金屬氧化物，如銦錫氧化物。
各個(gè)涂層分次涂于塑料基質(zhì)上，同時(shí)下一層涂布之前上一層要至少部分固化。如果底漆層通過(guò)室溫下空干還沒有完全固化，但僅充分固化至使其不被涂于其上的涂料組合物溶解或浸蝕，然后通過(guò)加熱或輻射固化上面的涂層時(shí)，也將使底漆層充分固化。
通常，本發(fā)明的涂布基質(zhì)層，當(dāng)其最外層防護(hù)硬質(zhì)涂層的厚度為約1至約10μm，優(yōu)選約3至約5μm，使涂層總厚度為約1.0至約15.0μm，優(yōu)選約3.0至7.0μm時(shí)，性能最佳。在這些范圍內(nèi)的厚度使耐磨性改進(jìn)最優(yōu)，不會(huì)例如因裂紋損害涂布基質(zhì)的光學(xué)清晰度。
在底漆層涂布之前，塑料基質(zhì)優(yōu)選用現(xiàn)有技術(shù)中已知的技術(shù)進(jìn)行清洗。底漆層和涂于底漆層上的涂料組合物都可用公知的涂布方法如浸漬涂布、噴涂、刷涂、旋涂、輥涂、流涂或分級(jí)涂布(Cascading)法進(jìn)行涂布。這些涂布方法都是慣用的，可根據(jù)基質(zhì)的性質(zhì)，所需的厚度和其它因素選用。浸漬涂布和其它同時(shí)涂布基質(zhì)兩面的工藝也可以使用，或需要時(shí)在基質(zhì)每一面上重復(fù)使用單面涂布工藝。這些涂布方法可使在基質(zhì)的至少一個(gè)表面上以各種厚度涂布，這樣可得到用途廣泛的特定涂布層。
為了更充分和清楚地描述本發(fā)明，以使本技術(shù)領(lǐng)域熟煉人員更好地掌握實(shí)施本發(fā)明的方法，提供下列實(shí)施例。這些實(shí)施例是用于說(shuō)明本發(fā)明的，而不應(yīng)以任何方式解釋為對(duì)本發(fā)明公開的內(nèi)容和權(quán)利要求的限制。
實(shí)施例1為了證明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，采用本發(fā)明的方法用一種含水聚氨酯分散體WitcobondRW-240和—基于甲基三甲氧基硅烷和γ—縮水丙氧基三甲氧基硅烷的以膠體狀二氧化硅為填料的硅氧烷涂料SILVURR339(可從Anaheim，California的SDC Coatings Inc.購(gòu)買到，并可根據(jù)January的美國(guó)專利4355135公開的方法制備)涂布幾種不同的塑料基質(zhì)。首先用浸漬涂布方法將含水聚氨酯分散體涂于各塑料基質(zhì)上，然后使其在室溫下空干15分鐘使其固化，得到的底漆層厚度為約2.0微米。令人吃驚和預(yù)想不到的是，當(dāng)用浸漬涂布方法將涂料組合物SILVUER339涂于底漆層上時(shí)，即便底漆層沒有經(jīng)加熱或置于其它射線下固化之，而只是使底漆層僅通過(guò)在室溫下空干15分鐘固化后涂布SILVUER339，此涂料組合物也不溶解或浸蝕底漆層。SILVUER339涂料組合物通過(guò)將涂布基質(zhì)置于溫度為120℃的烘箱中1小時(shí)固化，然后冷卻至室溫。固化后的防護(hù)硬質(zhì)層的厚度為約4.0微米。還可將一抗反射涂料涂于下面所示的某些涂布基質(zhì)上，即使用周知的真空沉積方法沉積由Tokai Optical Company(一日本公司)制備的金屬氧化物層，此氧化物層在SILVUE339R上為一具有超硬度，同時(shí)含二氧化硅和氟化鎂的復(fù)層抗反射涂層。作為對(duì)比，測(cè)試了各種塑料材料的未涂布基質(zhì)和按上述方法僅用SILVUER339硬質(zhì)涂料涂布的基質(zhì)。
涂布基質(zhì)和對(duì)比基質(zhì)的耐磨性通過(guò)利用10個(gè)向前和向后動(dòng)作(strokes)的簡(jiǎn)單手動(dòng)摩擦(hand—rub)的鋼棉(用0000鋼棉)試驗(yàn)方法測(cè)量。若與未涂布的CR-39R塑料基質(zhì)相比，刮痕有顯著降低，則此基質(zhì)標(biāo)記為“好”，若與未涂布CR-39塑料相比有較多刮痕，則標(biāo)記為“差”。耐磨性的試驗(yàn)結(jié)果列于下表中。
表1耐磨性試驗(yàn)結(jié)果(0000鋼棉)塑料材料底漆涂料抗反射CR-39MR-6MR-7無(wú) 無(wú) 不 一般 差 差無(wú)S-339 不 好 好 好無(wú)S-339 是 好 好 好W-240 S-339 不 好 好 好W-240 S-339 是 好 好 好涂布基質(zhì)和對(duì)比基質(zhì)的抗沖擊性用美國(guó)專利389657中公開的American Optical Corporation的儀器測(cè)量。這種儀器使用一球形投擲物，它由一磁鐵垂直支撐在平臺(tái)(anvil)上面，平臺(tái)上裝設(shè)一鏡片，此鏡片與投擲物之間的距離固定。投擲物使用壓縮空氣加速。此儀器使投擲物能以各種沖擊能量撞擊測(cè)試鏡片，而不改變投擲物的尺寸和重量。涂布前測(cè)試的每種塑料基質(zhì)其中心厚度為2.0mm±0.1mm，但標(biāo)記為MR-6和MR-7的基質(zhì)除外，其中心厚度為1.1mm±0.1mm。能量可通過(guò)測(cè)量投擲物的重量和速度計(jì)算。投擲物的速度通過(guò)測(cè)量?jī)蓚€(gè)光敏器之間的時(shí)間間隔決定。這些抗沖擊性的測(cè)試結(jié)果列入下表II中。
表2抗沖擊強(qiáng)度(單位焦?fàn)?塑料材料底漆涂料抗反射CR-39MR-6MR-7無(wú) 無(wú)不 2.15 74.64 -無(wú)S-339 不 0.73 0.88 -無(wú)S-339 是 0.13 0.63 -W-240 S-339 不 1.23 1.3611.591W-240 S-339 是 1.20 3.4312.44111.1mm，±0.1mm，中心厚度。
如表I和II所示，用本發(fā)明的方法涂布的塑料基質(zhì)較用SILVUER339涂布的無(wú)底漆層的涂布基質(zhì)，其沖擊強(qiáng)度改進(jìn)了，并且具有良好的耐磨性。用本發(fā)明的方法制備的各種涂布基質(zhì)的沖擊強(qiáng)度大大超過(guò)了FDA要求的最低值0.2焦?fàn)?。涂布基質(zhì)在基質(zhì)與底漆層之間和底漆層與硬質(zhì)涂層之間，也具有很好的粘合力。所以，用本發(fā)明的方法制備的涂布基質(zhì)特別適用于眼鏡和防護(hù)眼罩的塑料鏡片，和建筑物及交通工具中的窗戶。
根據(jù)上述公開的內(nèi)容，有可能對(duì)本發(fā)明進(jìn)行其它更替和變化。例如，添加劑和其它改性劑可加入底漆層或加到耐磨涂料組合物中，同時(shí)另外的涂料組合物可涂于本發(fā)明的涂布基質(zhì)上。但是，應(yīng)注意對(duì)前面描述的特定實(shí)施方案進(jìn)行的變化，完全屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求定義的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種改進(jìn)涂布塑料基質(zhì)抗沖擊性的方法，包括將pH值為7至9，固含量為5％至40％，顆粒大小為10至100納米的含水聚氨酯分散體涂于塑料基質(zhì)的至少一個(gè)表面上，其中聚氨酯由多官能異氰酸酯與陰離子二醇和選自聚醚二醇和聚酯二醇的多醇縮合而成；通過(guò)室溫下空干使含水聚氨酯部分固化形成底漆層；將耐磨涂料組合物涂于聚氨酯底漆層上，其中耐磨涂料組合物由硅基樹脂或丙烯酸基樹脂組成；使耐磨涂料組合物固化形成防護(hù)耐磨硬質(zhì)涂層。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中基質(zhì)為聚碳酸酯塑料、丙烯酸塑料、或具有高折射率的塑料材料。
3.如權(quán)利要求2的方法，其中塑料基質(zhì)由含N取代的苯基馬來(lái)酰亞胺衍生物的單體混合物的游離基聚合獲得的聚合物形成。
4.如權(quán)利要求2的方法，其中塑料基質(zhì)為眼鏡片。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中使含水聚氨酯分散體至少部分固化的步驟包括在涂布耐磨涂料組合物之前，在室溫下空干聚氨酯分散體不超過(guò)1小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中陰離子二醇為二羥甲基丙酸。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中含水聚氨酯分散體包括用三乙醇胺作為分散劑。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中基質(zhì)、底漆層和耐磨硬質(zhì)涂層是透明的。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中底漆層的厚度為0.1至2微米，上層耐磨涂層的厚為1至10微米，總涂層厚度為1微米至15微米。
10.如權(quán)利要求1的方法，其中塑料基質(zhì)為包含聚碳酸酯塑料、丙烯酸塑料、或具有高折射率的塑料材料的眼鏡片；含水聚氨酯分散體由多官能異氰酸酯與二羥甲基丙酸和選自聚醚二醇和聚酯二醇的多醇縮合而成，并包括三乙醇胺作為分散劑；使含水聚氨酯分散體至少部分固化的步驟包括在涂布耐磨涂料組合物之前，在室溫下空干聚氨酯分散體不超過(guò)1小時(shí)；底漆層的厚度為0.1至2微米，上層耐磨涂層的厚度為1至10微米，涂層總厚度為1微米至15微米。
11.如權(quán)利要求1或10的方法，進(jìn)一步包括的步驟為將無(wú)機(jī)抗反射涂料涂于耐磨硬質(zhì)涂層上。
全文摘要
一種改進(jìn)涂布塑料基質(zhì)，特別是具有高折射率的聚合物的抗沖擊強(qiáng)度的方法，包括將含水聚氨酯分散體作為底漆層涂于塑料基質(zhì)的至少一個(gè)表面，通過(guò)在室溫下空干使含水聚氨酯至少部分固化，將涂料組合物涂于聚氨酯底漆層上，及固化涂料組合物形成耐磨硬質(zhì)涂層，含水聚氨酯分散體優(yōu)選在耐磨涂料組合物之前在室溫下空干不超過(guò)1小時(shí)，本方法提供了具有強(qiáng)界面粘合力的抗沖擊、耐磨涂層體系，此體系優(yōu)選為透明的，可優(yōu)選用于透明塑料制品，如鏡片和防護(hù)眼罩。
文檔編號(hào)C08J7/04GK1115989SQ9419085
公開日1996年1月31日 申請(qǐng)日期1994年1月7日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月21日
發(fā)明者布魯斯·M·法珀?duì)? 威廉·C·哈賓遜 申請(qǐng)人:Sdc涂料公司