[发明专利]透明、稳健自清洁有机玻璃及其制造方法

说明书

本申请涉及一种透明、稳健自清洁有机玻璃，包括基体及聚硅氮烷功能层，聚硅氮烷功能层与分布在基体至少一侧表面的活泼氢官能团化学键合，活泼氢官能团通过包含活泼氢官能团的不饱和单体与用于制备基体的甲基丙烯酸甲酯单体之间共聚反应而分布在基体表面。本申请还涉及一种透明、稳健自清洁有机玻璃的制造方法，由于活泼氢官能团通过包含活泼氢官能团的不饱和单体与甲基丙烯酸甲酯间的共聚反应而均匀或相对均匀地分布于基体表面，位置固定、无游离态，而聚硅氮烷功能层与所述活泼氢官能团化学键合，因而可以在基体表面形成牢固结合的类陶瓷性质的透明功能层，得到透明、自清洁有机玻璃，并具有高硬度、耐磨、阻燃等稳健特性。

技术领域

本申请涉及有机玻璃技术领域，具体涉及一种透明、稳健自清洁有机玻璃及其制造方法。

背景技术

有机玻璃作为一种重要的透明材料，已在声屏障、生命健康、通信技术、航空航天等领域获得广泛应用。由于有机玻璃材料天然易积灰，为保持高透明度需定期对其表面进行清洁，使得养护成本居高不下。近期，利用疏水界面改性构建自清洁有机玻璃的策略已被大量科研实践所证实。然而，现有的疏水改性材料与有机玻璃的结合力较弱，外力作用下常出现改性层受损、脱落从而失去自清洁功能，并带来透明度损失，表现出较低的耐久性与稳定性。

为解决这一问题，人们进行了多种尝试，一般通过适宜过渡层或在低表面能物质中引入新组分，如聚氨酯或环氧树脂，以增强涂层与有机玻璃基体的附着力，但往往以部分牺牲疏水性为代价，同时也可能降低涂层的透明度、耐热温度、硬度等热机械性能。对疏水自清洁的现有技术进行梳理后发现，目前还存在如下主要缺陷：1、耐摩擦性弱，受力情况下，施力轨迹区域的自清洁功能基本消失；2、透明度降低，由有机玻璃表面改性层的导光能力减弱引起；3、表面硬度小，轻微刮擦即可造成表面粗糙度的显著上升，且以上缺陷还互相关联。因此，如何提高自清洁功能层与基材的附着力、保持理想的基础物理性能，是有机玻璃表面自清洁改性领域中亟待突破的关键，现有技术处于基础物理性能与自清洁功能相背离的困境之中，迫切需要实现指标协同的技术突破。

发明内容

针对上述技术问题，本申请提供一种透明、稳健自清洁有机玻璃及其制造方法，通过在基体表面形成牢固结合的类陶瓷性质的透明功能层，得到透明、自清洁有机玻璃，并具有高硬度、耐磨、阻燃等稳健特性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种透明、稳健自清洁有机玻璃，包括基体及形成于所述基体至少一侧表面的聚硅氮烷功能层，所述聚硅氮烷功能层与分布在所述基体表面的活泼氢官能团化学键合，所述活泼氢官能团通过包含所述活泼氢官能团的不饱和单体与用于制备所述基体的甲基丙烯酸甲酯单体之间共聚反应而分布在所述基体表面。

可选地，所述基体的用于形成所述聚硅氮烷功能层的表面具有微结构图案。

可选地，所述微结构图案包括呈预设距离间隔设置的微结构单元，所述微结构单元包括倒置的正棱锥状凹槽、倒置的正棱台状凹槽中的至少一种；或，所述微结构图案为天然图案。

可选地，所述聚硅氮烷功能层包括全氢聚硅氮烷功能层或有机聚硅氮烷功能层中的至少一种；和/或，所述活泼氢官能团包括醇羟基、酚羟基中的至少一种。

本申请还提供一种透明、稳健自清洁有机玻璃的制造方法，包括：

a. 提供表面分布活泼氢官能团的基体，所述活泼氢官能团通过包含所述活泼氢官能团的不饱和单体与用于制备所述基体的甲基丙烯酸甲酯单体之间共聚反应而分布在所述基体表面；

b. 在所述基体的一侧表面形成聚硅氮烷功能层，使所述聚硅氮烷功能层与分布在所述基体表面的所述活泼氢官能团化学键合；

c. 得到透明、稳健自清洁有机玻璃。

可选地，步骤a，包括：

a1. 制备包括含有泼氢官能团的不饱和单体、甲基丙烯酸甲酯单体、引发剂的酸性混合液；