專利名稱：紫外線硬化涂料組成物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種涂料的組成物，且特別是有關(guān)于一種紫外線硬化涂料的組成物。
背景技術(shù)：
70年代以來(lái)，開(kāi)發(fā)出一種全新的環(huán)保涂料--紫外線硬化涂料，將其和傳統(tǒng)涂料相比，紫外線硬化涂料具有環(huán)境污染小、硬化速度快、節(jié)省能源、硬化產(chǎn)物性能好、可適用于熱敏基材(Temperature-sensitive material)及可適用于高速自動(dòng)化生產(chǎn)等等優(yōu)點(diǎn)，相較于傳統(tǒng)涂料的易揮發(fā)、硬化速度慢或不利于環(huán)境保護(hù)等等缺點(diǎn)，紫外光硬化涂料無(wú)疑是傳統(tǒng)涂料的良好替代品。
一般紫外線硬化涂料可分成自由基及陽(yáng)離子兩種形式。其中又以自由基形式較為常見(jiàn)，其藉由紫外線激發(fā)光起始劑產(chǎn)生自由基，自由基引發(fā)單體與寡聚物的鏈反應(yīng)，形成交聯(lián)的涂層。
然而，習(xí)知的紫外線硬化涂料由于硬化后具有高度交聯(lián)，故表面缺乏可反應(yīng)或可附著的官能基，尤其其表面能較低，涂料涂裝后的表面較平整，因而不利于重涂施工，容易造成重涂濕潤(rùn)不良或是附著不良，使得產(chǎn)品良率降低。因此，一般在3C產(chǎn)業(yè)，為維持可接受的良率，習(xí)知的紫外線硬化涂料僅能應(yīng)用于小物件的外觀涂裝，而無(wú)法適用于大物件，例如面板的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種紫外線硬化涂料組成物，經(jīng)紫外線照射硬化后，此組成物所形成的涂層具有高表面能和可重涂性，以及提高的硬度。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種紫外線硬化涂料組成物，其可適用于大尺寸物件，例如平面顯示器或筆記型電腦，并具有提升的良率。
本發(fā)明提出一種紫外線硬化涂料組成物，此組成物至少由光起始劑、有機(jī)硅烷化合物、粘合劑、催化劑、以及紫外線硬化樹(shù)脂所組成。其中，光起始劑的含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的1至10重量份；有機(jī)硅烷化合物的含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至20重量份；粘合劑的含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至30重量份；催化劑的含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的0.1至15重量份。
本發(fā)明另提出一種紫外線硬化涂料組成物，此組成物至少由光起始劑、有機(jī)硅烷化合物、粘合劑、以及紫外線硬化樹(shù)脂所組成。其中，光起始劑的含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的1至10重量份；有機(jī)硅烷化合物的含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至20重量份；粘合劑的含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至30重量份。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述的紫外線硬化涂料組成物，上述的有機(jī)硅烷化合物例如為γ-環(huán)氧丙醇丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(β-(3，4-epoxycyclohexyl)-ethyl trimethoxysilane)或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述紫外線硬化涂料組成物，上述的粘合劑例如為金屬氫氧化物、二氧化硅或硅氧烷化合物。其中，金屬氫氧化物例如為氫氧化鋁，而硅氧烷化合物例如為四甲氧基硅烷(Tetramethyloxysilane)或四乙氧基硅烷(Tetraethyloxysilane)。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述紫外線硬化涂料組成物，上述的催化劑例如為酸催化劑或堿催化劑。其中，酸催化劑例如為鹽酸、寡聚物的酸價(jià)或粘合劑的酸價(jià)，而堿催化劑例如為氫氧化鈉水溶液或氨水。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述紫外線硬化涂料組成物，上述粘合劑上的官能基是多于該有機(jī)硅烷化合物上的官能基，此官能基例如為羥基。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述紫外線硬化涂料組成物，上述紫外線硬化樹(shù)脂為寡聚物，而紫外線硬化樹(shù)脂中尚可包含單體成分。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例所述紫外線硬化涂料組成物更包括至少一助劑，如稀釋劑、消泡劑或增稠劑等。
本發(fā)明因采用添加有機(jī)硅烷化合物和粘合劑于光起始劑及紫外線硬化樹(shù)脂中，使得涂料涂裝后的表面產(chǎn)生可反應(yīng)的官能基，因而制備出可重涂的紫外線硬化涂料。
此外，本發(fā)明因采用添加有機(jī)硅烷化合物、粘合劑及催化劑于光起始劑及紫外線硬化樹(shù)脂中，使得涂料涂裝后的表面產(chǎn)生可反應(yīng)的官能基，因而制備出可重涂的紫外線硬化涂料，并利用催化劑催化有機(jī)硅烷化合物與粘合劑的水解與縮合反應(yīng)，可縮短反應(yīng)時(shí)間。
此外，本發(fā)明因添加的有機(jī)硅烷化合物可與紫外線硬化樹(shù)脂，例如單體或寡聚物形成有機(jī)涂層，且粘合劑可與有機(jī)涂層形成穩(wěn)定混成結(jié)構(gòu)，有效提升涂料的涂層硬度。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說(shuō)明如下。


圖1繪示為硅烷化合物的溶凝膠基本反應(yīng)機(jī)制。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物至少由光起始劑、有機(jī)硅烷化合物、粘合劑、以及紫外線硬化樹(shù)脂所組成。較佳地，本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物亦包含一催化劑，以縮短反應(yīng)時(shí)間。其中，光起始劑的含量為紫外線硬化涂料組成物總重量的1至10重量份；有機(jī)硅烷化合物的含量為紫外線硬化涂料組成物總重量的5至20重量份；粘合劑的含量為紫外線硬化涂料組成物總重量的5至30重量份；以及催化劑的含量為紫外線硬化涂料組成物總重量的0.1至15重量份。本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物中，粘合劑上的官能基較佳為多于有機(jī)硅烷化合物上的官能基，更佳地，此官能基為羥基。本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物中，催化劑可以是酸催化劑或堿催化劑，較佳為酸催化劑，更佳地，酸催化劑為鹽酸、寡聚物的酸價(jià)或粘合劑的酸價(jià)，而堿催化劑為氫氧化鈉水溶液或氨水。本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物中的有機(jī)硅烷化合物較佳為γ-環(huán)氧丙醇丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(β-(3，4-epoxycyclohexyl)-ethyl trimethoxysilane)或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane)。本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物中，粘合劑較佳為金屬氫氧化物、二氧化硅或硅氧烷化合物。更佳地，金屬氫氧化物為氫氧化鋁，而硅氧烷化合物為四甲氧基硅烷(Tetramethyloxysilane)或四乙氧基硅烷(Tetraethyloxysilane)。本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物中，該紫外線硬化樹(shù)脂較佳為寡聚物；更佳地，該紫外線硬化樹(shù)脂中更包含一單體。本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物較佳更包括一助劑，更佳地，此助劑為稀釋劑、消泡劑或增稠劑。
圖1繪示為硅烷化合物的溶凝膠基本反應(yīng)機(jī)制，包括水解(Hydrolysis)反應(yīng)、醇縮合(Alcohol Condensation)反應(yīng)以及水縮合(WaterCondensation)反應(yīng)，本發(fā)明利用硅烷化合物的溶凝膠反應(yīng)原理，制備出具可重涂性的紫外線硬化涂料。
在制備可重涂的紫外線硬化涂料研發(fā)過(guò)程中，本發(fā)明以化學(xué)配方改質(zhì)技術(shù)，添加有機(jī)硅烷化合物及粘合劑于光起始劑及紫外線硬化樹(shù)脂中，達(dá)到提高涂料表面能的功效，而達(dá)到涂料可重涂的目的。其中如式1所示，有機(jī)硅烷化合物水解后具有的官能基為硅醇基(-SiOH)。而粘合劑微粒表面具有的官能基或水解后具有的官能基例如為氫氧化鋁的羥基(-OH)，或四甲氧基硅烷或四乙氧基硅烷水解后的硅醇基。如式2及式3所示，有機(jī)硅烷化合物表面的未水解硅烷氧基(-SiOR)或水解硅醇基可與粘合劑表面的羥基或硅醇基產(chǎn)生縮合反應(yīng)，使得有機(jī)硅烷化合物可與粘合劑結(jié)合。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)使粘合劑上的官能基多過(guò)于有機(jī)硅烷化合物上的官能基，故于本發(fā)明的涂料涂裝后的表面，仍剩有未反應(yīng)的粘合劑表面的官能基，可與后續(xù)涂層產(chǎn)生反應(yīng)，以達(dá)到提高涂料涂裝后的表面能，而提供具可重涂性的紫外線硬化涂料。
本發(fā)明以化學(xué)配方改質(zhì)技術(shù)，添加有機(jī)硅烷化合物、粘合劑和催化劑于光起始劑、單體及寡聚物中，而達(dá)到提高涂料表面能的功效。其原理在于有機(jī)硅烷化合物經(jīng)由催化劑的催化，而與粘合劑產(chǎn)生水解與縮合反應(yīng)。此外，有機(jī)硅烷化合物具有的官能基或水解后具有的官能基，例如硅醇基，可與粘合劑表面具有官能基或水解后具有的官能基，例如羥基或硅醇基，產(chǎn)生縮合反應(yīng)。本發(fā)明設(shè)計(jì)使粘合劑上的官能基多過(guò)于有機(jī)硅烷化合物上的官能基，因此于本發(fā)明的涂料涂裝后的表面，仍剩有未反應(yīng)的粘合劑微粒表面的官能基，其為具反應(yīng)性的官能基，故可提高涂料涂裝后的表面能，因而提供可重涂的紫外線硬化涂料。此外，本發(fā)明利用所添加的催化劑可縮短反應(yīng)時(shí)間。
另外，由于有機(jī)硅烷化合物具有雙鍵或環(huán)氧結(jié)構(gòu)，可與單體或寡聚物發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)形成有機(jī)硅烷涂層，且無(wú)機(jī)物粘合劑的奈米分子可與有機(jī)硅烷涂層形成穩(wěn)定的有機(jī)無(wú)機(jī)奈米混層，因此可有效提升涂料的涂層硬度。
以下是舉一實(shí)驗(yàn)例及一比較例來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物確實(shí)具有高表面能而具可重涂性。
將下表一所記載的實(shí)驗(yàn)例及比較例的組成物各別混合均勻，并加入1∶1的醋酸丁酯/異丙醇(BAC/IPA)稀釋劑。上述二者經(jīng)噴涂于例如聚碳酸酯(polycarbonate，PC)基板后，以溫度例如是70℃，時(shí)間例如是10分鐘進(jìn)行烘干。之后，再經(jīng)紫外線照射，其總照射量例如為500～650mJ/cm2。然后，經(jīng)百格(Cross-cut)附著性測(cè)試，得到實(shí)驗(yàn)例及比較例的組成物的數(shù)據(jù)均為5B。而比較例的鉛筆硬度為H，實(shí)驗(yàn)例的鉛筆硬度則是2H，這個(gè)結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)例的硬度確實(shí)大于比較例。之后，重復(fù)上述噴涂、烘干步驟后，再做一次Cross-cut附著性測(cè)試來(lái)鑒別其重涂性，比較例的結(jié)果為0B，顯示比較例不具可重涂性，而實(shí)驗(yàn)例確實(shí)具可重涂性及提高的表面能。
表一

綜上所述，在本發(fā)明的紫外線硬化涂料組成物，至少具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明以添加有機(jī)硅烷化合物和粘合劑于光起始劑及紫外線硬化樹(shù)脂中，而達(dá)到提高涂料表面能的功效，使涂料具有可重涂性。
2、本發(fā)明利用有機(jī)硅烷化合物的雙鍵或環(huán)氧結(jié)構(gòu)，與紫外線硬化樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)鍵結(jié)而形成有機(jī)硅烷涂層，且無(wú)機(jī)粘合劑的奈米分子與有機(jī)硅烷涂層形成穩(wěn)定的有機(jī)無(wú)機(jī)混層，因而可有效提升涂料的涂層硬度。
3、本發(fā)明可適用于大尺寸物件，例如平面顯示器或筆記型電腦，并具有提升的良率。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其包括一光起始劑，其含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的1至10重量份；一有機(jī)硅烷化合物，其含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至20重量份；一粘合劑，其含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至30重量份；一催化劑，其含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的0.1至15重量份；以及一紫外線硬化樹(shù)脂。
2.一種紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其包括一光起始劑，其含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的1至10重量份；一有機(jī)硅烷化合物，其含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至20重量份；一粘合劑，其含量為該紫外線硬化涂料組成物總重量的5至30重量份；以及一紫外線硬化樹(shù)脂。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其更包含0.1至15重量份的催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的有機(jī)硅烷化合物為γ-環(huán)氧丙醇丙基三甲氧基硅烷(γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane)、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷(β-(3，4-epoxycyclohexyl)-ethyl trimethoxysilane)或γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(γ-methacryloxypropyl trimethoxysilane)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的粘合劑為金屬氫氧化物、二氧化硅或硅氧烷化合物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的金屬氫氧化物為氫氧化鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的硅氧烷化合物為四甲氧基硅烷(Tetramethyloxysilane)或四乙氧基硅烷(Tetraethyloxysilane)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的粘合劑上的官能基多于該有機(jī)硅烷化合物上的官能基。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的官能基為羥基。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的紫外線硬化樹(shù)脂為寡聚物。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的紫外線硬化樹(shù)脂更包含一單體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其更包括一助劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的紫外線硬化涂料組成物，其特征在于其中所述的助劑為稀釋劑、消泡劑或增稠劑。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種紫外線硬化涂料組成物，由光起始劑、有機(jī)硅烷化合物、粘合劑、催化劑、以及紫外線硬化樹(shù)脂所組成。本發(fā)明的組成物經(jīng)紫外線照射硬化后，仍具有高表面能(surface energy)及可重涂性。
文檔編號(hào)C09D5/00GK1916087SQ20051009046
公開(kāi)日2007年2月21日 申請(qǐng)日期2005年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月15日
發(fā)明者劉博滔, 劉展名 申請(qǐng)人:仁寶電腦工業(yè)股份有限公司