[发明专利]涂料组合物，用其涂覆塑料基片的方法及光学透明塑料镜片

说明书

                         技术领域

硅烷/硅溶胶共聚物组合物的化学家族发现了它在用于透明塑料片和模塑制品的热固化耐擦伤硬涂层方面的商业用途。本发明在使与酸性硅溶胶水溶液共聚的单甲基三烷氧基硅烷的特殊化学组合物降低成本和改善使用的难易程度方面，获得了改进，而这些组合物是浸涂在聚碳酸酯模塑光学透镜(包括汽车头灯透镜和眼镜透镜及运动眼罩)和聚碳酸酯挤出片(用于窗户和保护盖)上的。

                        背景技术

Clark(US 3986997，76年10月19日出版；US 4027073，77年5月31日出版)是光学塑料用的第一种商业用硅烷/硅溶胶共聚物硬涂层的奠基人。而且Clark一直是光学塑料用不着色透明硬涂层的商业成功生产线的奠基人，而这种透明塑料由在Anaheim.CA的SDC Coatings供应(SDC是swedlow和Dow Corning的合资企业；而Dow Corning是Clark专利的受让人)，SDC的商业浸涂配制物Silvue101据认为是Clark配制物(适于浸涂)的较高固含量变种。所有Clark涂层是酸性pH。

其次，GE聚硅氧烷产品名单进入了这一领域，正如在Frye(US4299746，81年11月10日出版；US 4324839，82年4月13日出版；US4413088，83年11月1日出版)和Vaughn(US 4309319，82年1月5日出版；US 4324712，82年4月13日出版；US 4414349，83年11月8日出版)中所体现的。所有上述GE聚硅氧烷专利均使用碱性pH胶态二氧化硅水分散液，而且它们所制得的涂层与Clark的相反，是碱性pH。GE的商业浸涂层配制物SHC-1200是商业成功的衡量标准。

Clark/SDC和Frye/Vaughn/GE涂层形成耐擦伤性优异的热固化透明涂膜(一般用钢棉垫，施以擦的作用以模仿清洗型的伤害作用)，因而当涂覆和固化相等厚度时，给予透明塑料基片以必要的相等保护。它们均以很高价格出售(以100％固含量计，每磅的价格典型为80-100美元或更高)。因为在Frye/Vaughn/GE配制物的碱性浸涂水溶液中固有的自动聚合的巨大倾向，其中通过缩合反应而形成的聚硅氧烷键受最大限度增大硅醇稳定性的支持(特别是贮存温度或浴温被升高到室温时)，因此人们认为酸性的含水二氧化硅/硅溶胶共聚物Clark/SDC组合物是优选的，因而这是本发明的化学基础。

除了花高价购买涂料组合物外，使用人购买这些液态涂料时，存在一种需要冷冻装运和冷冻贮存的特殊操作，特别是当浸涂罐的容积大时，需要将内容物保持冷冻以最小程度降低自动聚合速度。“为了获得最大的溶液稳定性，Silvue耐擦涂料应冷冻到-18～4℃(0～40°F)”(摘自SDC产物信息卡片#130-0，03/93)。

对使用人来说，另一不直接的费用是需要在浸涂、流涂或喷涂操作中涂覆这些水基硅烷/硅溶胶共聚物，并在很低湿度，典型地是最大湿度为35-40％R.H.之下，涂覆溶剂已干燥掉的区域。参考有关题为“SHC1200光学级耐擦聚硅氧烷硬涂层及SHP底涂层”，#CDS4532(5/90)的GE聚硅氧烷产品文献，它指出…“相对湿度控制在35％或更小”；以及参考先前Silvue的文献，它指出…“建议相对湿度小于40％。这些条件的改变会导致涂层发白或成膜不好”。因此，对眼镜透镜上或别的光学聚碳酸酯产品上的光学上和装饰上满意的硬涂层来说，不仅通常的洁净室空调(它带有所需的HEPA-滤过的层流空气)，而且强制的最大相对湿度也低于用通常HVAC内空调系统全年使用所能容易达到的水平。需要增补除湿措施，它称作昂贵的再生式干燥剂床式空气处理设备，仅为了处理在一个全封闭自动清洗及浸涂眼镜透镜的生产线空间中循环的洁净空气，它的费用即超过十万美元。

“发白”可定义为在涂层的透明固化膜中的烟雾状或雾状外观。根据本申请人的个人知识，早期品种的低固含量、高水分的Clark涂料当在通常环境条件下涂覆、干燥和固化时，其耐“发白”性很差；对涂层干燥区空气来说，湿度等于或小于30格令是必要的。因此对标称固含量为20％的那些涂料进行额外的共沸汽提能除去过量的醇及部分的过量的水，这样所得的经汽提的35％固含量Clark溶液具有更大的耐发白性和潮湿宽容度。然而，此汽提操作明显地增大了制造费用。