[发明专利]一种涂层及含有该涂层的光学元件

说明书

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种涂层和一种光学元件。

背景技术

光学塑料，质轻低廉，具有密度低、耐冲击、韧性好、易加工成型、可吸收紫外线等优异的性能，已广泛应用于光学透镜、眼镜镜片、车灯、仪表板、照明灯具外壳等用途。但其最大的缺陷就是硬度低、表面易被磨损、抗刮擦能力差，成为制约光学塑料使用寿命和研制其使用领域的问题。因此对光学塑料的表面保护就成为广泛使用这些材料的前提。

目前光学塑料的耐磨涂层主要采用聚硅氧烷、多官能团丙烯酸酯、聚氨酯和化学气相沉积法(PVD)。其中多官能团丙烯酸酯涂层的耐磨性和硬度存在局限性，PVD设备昂贵，生产成本高；聚硅氧烷因工艺简单、操作方便、成本低廉、性能优良、贮存期长的优点而得到日益广泛的应用。

例如CN101445701A公开了一种单组份PC表面耐磨增硬透明涂料的制备方法，该方法通过多种烷氧基硅烷在加热的状况下，以阳离子交换树脂为催化剂，与无离子水进行共水解，再与有机硅改性丙烯酸环氧异丙醇溶液一起共水解，缩聚反应，加入溶剂，滤去催化剂，加入适量固化剂和聚醚改性硅氧烷制成；其中多种烷氧基硅烷为单官能度硅烷、二官能度硅烷、四官能度硅烷和有机硅烷偶联剂。但该方法中，由于四官能度硅烷的存在，水解缩合过程中会产生短程分子链间的剧烈缩合，导致最后得到的涂层较脆、易翘曲，因此导致涂层与基材的附着力较差。

发明内容

本发明解决了现有技术中存在的涂层与基材附着力差的技术问题。

本发明提供一种涂层，所述涂层由含有硅氧烷、硅溶胶、催化剂和共溶剂的第一混合物水解缩合、再加入含有增粘剂和固化剂的第二混合物后涂膜固化形成；其中，所述增粘剂为己内酯或甲基丙烯酸己内酯。

本发明还提供了一种光学元件，所述光学元件包括透明基材和位于透明基材表面的涂层，其中，所述涂层为本发明提供的涂层。

本发明中，采用己内酯或甲基丙烯酸己内酯作为增粘剂，可以有效提高本发明的涂层与基材的粘附性，使得本发明的涂层在保持透光率、硬度和耐磨性较好的前提下，涂层与基材的结合力非常高。本发明的光学元件，表面具有本发明提供的涂层，由于该涂层与透明基材的附着力很高，所以无需对透明基材进行前处理，即可得到附着力较高的光学元件。

具体实施方式

本发明提供了一种涂层，所述涂层由含有硅氧烷、硅溶胶、催化剂和共溶剂的第一混合物水解缩合、再加入含有增粘剂和固化剂的第二混合物后涂膜固化形成；其中，所述增粘剂为己内酯或甲基丙烯酸己内酯。

本发明中，先通过硅氧烷与硅溶胶在催化剂条件下发生水解缩合反应，然后加入增粘剂和固化剂固化即可得到本发明的涂层。本发明的发明人通过大量实验发现：在常用的加硬涂料组合物中加入本发明的增粘剂，涂膜固化后形成的涂层与基材具有优异的附着力；所述增粘剂为己内酯或甲基丙烯酸己内酯。

式3                 式4                   式5

己内酯具有上式3所示环状结构，本身不稳定，易开环发生聚合反应，生成式4所示结构的热塑性聚酯，该热塑性聚酯的玻璃化温度-60℃，属于粘性高分子。本发明中，所述增粘剂通过开环聚合反应生成大量粘性高分子，从而增加体系的粘度。该热塑性聚酯水解后形成式5所示的结构，末端具有-OH，而涂料组合物中硅氧烷水解后末端也具有-OH，从而通过羟基之间脱水缩合，使得体系的粘度进一步增强，从而提高涂层与基材的附着力。

式6

甲基丙烯酸己内酯具有上式6所示结构，类似地，甲基丙烯酸己内酯末端也具有-OH，也能与硅氧烷水解后的产物发生羟基之间的脱水缩合反应，从而提高涂层与基材的附着力。因此，本发明中，采用己内酯或甲基丙烯酸己内酯在基材表面形成所述涂层时，涂层与基材之间附着力较高，无需在涂膜之前对基材进行前处理。

以第一混合物的总重量为基准，硅氧烷的含量为10-50％，硅溶胶的含量为10-60％，催化剂的含量为0.1-3％，共溶剂的含量为20-70％。优选情况下，以第一混合物的总重量为基准，硅氧烷的含量为20-40％，硅溶胶的含量为15-45％，催化剂的含量为0.5-2％，共溶剂的含量为30-50％。

所述硅氧烷为本领域技术常用的各种硅氧烷，例如可以下式1或式2所示的结构：

式1                   式2