[发明专利]含有无机金属氧化物的耐磨涂层组合物

说明书

本发明的技术提供了一种包含无机UV吸收材料和催化剂的涂层体系。所述无机UV吸收材料选自氧化铈、氧化钛、氧化锌或其两种或更多种的组合。基于固化涂层体系后膜的干重计，所述无机材料的量可以为1重量％至约50重量％。催化剂的量为1ppm至约75ppm。所述涂层体系可以包括面漆材料、底漆材料或其组合。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年6月27日提交的美国专利申请15/634,123的优先权和权益，后者要求2016年11月30日提交的美国临时申请号62/427,853的优先权和权益，其各公开内容通过引用其全文并入本文。

技术领域

本发明公开的主题涉及用于涂敷多种基体的涂层组合物或体系。特别地，所述主题涉及提供耐磨涂层的涂层组合物，例如硬涂层制剂。

背景技术

聚合材料，特别是热塑性塑料如聚碳酸酯，对于用作其中增加设计自由度、减轻重量和改进的安全特征具有高需求的包括汽车、运输和建筑窗玻璃应用在内的各种应用中的结构材料，是有希望的玻璃替代品。然而，平坦的聚碳酸酯基体由于其缺乏耐磨、耐化学、耐紫外线(UV)和耐候性而受到限制，因此需要用光学透明的涂层进行保护，以减轻前述应用中的上述限制。

传统上已经使用硅酮硬涂层提高包括聚碳酸酯和丙烯酸类在内的各种聚合物的耐磨性和耐紫外线性。这使得能够在包括建筑窗玻璃和汽车部件如前大灯和挡风玻璃在内的广泛的应用中使用聚碳酸酯。

添加可热固化的有机硅硬涂层通常赋予聚合物基体以耐磨性。在有机硅硬涂层中加入有机或无机UV吸收材料可以改善聚合物基体的耐候性。然而，在有机硅硬涂层中引入有机UV吸收剂通常导致耐磨性能降低。解决与使用有机UV吸收材料相关的耐磨性降低的一种方法是使用无机UV吸收材料至少部分地代替有机UV吸收材料。然而，当使用无机UV吸收材料时，涂层的其它性能如光学透明度、粘附性和耐磨特性可能受损。另外，难以(a)在施加到基体之前保持涂层的稳定性，和(b)在施加到基体之后防止无机纳米颗粒的团聚。

发明内容

本发明提供了一种包含无机材料作为UV吸收材料的涂层体系。所述涂层使用无机UV吸收材料，并且提供具有良好耐候性的涂层，同时还提供良好的耐磨性、光学透明度和粘附性。已经发现，通过控制在涂层体系中使用的UV吸收材料和固化催化剂的浓度，可以提供具有所需耐候性和耐磨性的涂层。在另一个实施方案中，控制有机硅树脂和/或二氧化硅的浓度也可以改进涂层体系的耐候性、耐磨性、光学透明度和粘附性。耐候性可以定义为涂覆制品在保持初始涂层性能如透射率、雾度、粘附性和耐磨性同时的户外使用寿命。它可以通过在加速气候条件下进行的风化研究来测量，使用风化仪进行辐射、温度和湿度变化。

在一个方面，本发明技术提供了一种涂层体系，其包含可固化的有机硅硬涂层组合物、二氧化硅、无机UV吸收材料和固化催化剂。

在一个实施方案中，所述涂层体系包含(a)至少一种可固化的有机硅树脂材料，(b)基于固化所述涂层体系后膜的干重计约1重量％至约50重量％的至少一种无机UV吸收材料，和(c)约1ppm至约75ppm的至少一种催化剂。

在一个实施方案中，所述无机UV吸收材料选自氧化铈、氧化钛、氧化锌或其两种或更多种的组合。

前述任一实施方案的涂层体系，其中所述催化剂选自羧酸四丁基铵、乙酸四正丁基铵(TBAA)、甲酸四正丁基铵、苯甲酸四正丁基铵、2-乙基己酸四正丁基铵、对乙基苯甲酸四正丁基铵和丙酸四正丁基铵、乙酸四正丁基铵、甲酸四正丁基铵、乙酸四甲基铵、苯甲酸四甲基铵、乙酸四己基铵、甲酸二甲基苯铵、乙酸二甲基铵、羧酸四甲基铵、2-乙基己酸四甲基铵、乙酸苄基三甲基铵、乙酸四乙基铵、乙酸四异丙基铵、乙酸三乙醇甲基铵、乙酸二乙醇二甲基铵、乙酸单乙醇三甲基铵、乙酸乙基三苯基鏻或其两种或更多种的组合。

根据前述任一实施方案的涂层体系，其中所述无机UV吸收材料的提供量为约1重量％至约50重量％，基于固化所述涂层体系后的膜的干重计。