[发明专利]用于聚合物基材的耐候和耐磨的涂层系统

说明书

背景技术

本发明涉及用于聚合物基材的耐候和耐磨的涂层系统。

聚合材料如聚碳酸酯是玻璃的很好的替代品，用作各种应用中的结构材料，包括汽车、运输和建筑物窗户应用，在这些应用中高度需要增加的设计自由度、减重和改善的安全特征。但是普通的聚碳酸酯基材受到以下限制：它们缺乏耐磨性，耐化学性，耐紫外线性和耐候性，因此需要使用光学透明的在上述应用中缓解上述限制的涂层来保护。

为了给聚合物材料赋予耐磨性，聚碳酸酯基材通常涂覆有可热固化的有机硅硬涂层。另一方面，聚碳酸酯的差的耐候性通过在有机硅硬涂层中添加有机或无机紫外线吸收材料得到了解决。但是，在可热固化的有机硅层中添加紫外线吸收剂，尤其是基于有机物的紫外线吸收剂，常常导致较差的耐磨性。

解决与使用有机紫外线吸收材料相关的有限耐磨性能的一种方法是使用无机紫外线吸收材料至少部分替代有机吸收材料。预期的益处是避免在有机硅硬涂层中添加大量的有机物，由此保持完整的耐磨特性。此外，对于无机紫外线吸收材料与有机紫外线吸收剂相比而言的光和氧化性稳定性，使用无机紫外线吸收材料可潜在地帮助获得时间上延长的耐候性。

但是，将无机紫外线吸收材料以胶态分散体的形式添加到基于有机物的涂层组合物中是一种技术挑战，无论是在涂层组合物存在硅胶还是不存在硅胶的情况下都是如此。该挑战涉及到获得长期稳定的无机紫外线吸收剂分散体的能力，抑制无机紫外线吸收剂的胶态粒子聚集的能力，和最大化无机紫外线吸收剂的含量的能力，从而保持耐磨特性而不有害地影响膜的均匀性。

解决可热固化的有机硅硬涂层的有限的耐磨性的另一方法是通过等离子体技术将耐磨涂层如氢化的硅氧碳化物层沉积在可商购的热固化的硬涂层系统的顶部上。但是，虽然这种系统的户外耐候性相比于商业可获得的涂层系统而言可能得到了轻微改善，该含有氢化的硅氧碳化物层的系统仍然不能够满足市场所要求的10-15年的耐久性要求。此外，这种涂层系统是难以制造的相对复杂的多层结构。由于原料的成本和加工和整合多个层的成本，用含有氢化的硅氧碳化物的系统涂覆的聚碳酸酯基材会比常规的玻璃贵得多。

为了解决含有氢化的硅氧碳化物的系统的制造复杂性，已经发现了一些改进，例如在专利申请公开US20060204746中，其中将无机耐候性的膜层粘附至聚合物基材，而等离子体沉积的氢化的硅氧碳化物耐磨层直接沉积在该无机耐候性膜层上。但是，为了确保该耐候性膜和基材之间的粘合，以及该耐候性膜和耐磨层之间的粘合，通常需要一个或多个粘性促进中间层，由此也使该制造方法复杂了。

因此，一直都需要保护性涂层方法和用于聚合物基材的组合物，其在比现有技术(从本发明人的知识来看)中可获得的结构更易于制造的结构上有效地提供AS-2型耐磨性，长期户外耐候性。本发明提供对该需要的一种答案。

发明内容

本发明的一个方面提供了一种底漆组合物，其包括(1)无机紫外线吸收剂；和(2)选自以下的聚合物：(i)含有重复单元A和B的共聚碳酸酯，和(ii)通过多异氰酸酯和包含重复单元A和B的共聚碳酸酯二醇的反应获得的聚氨酯，

其中重复单元A和B由下式表示:

其中单元(A)与单元(B)的摩尔比为约9:1至约1:9，和其中R₁为二价C8至C12脂环族基团，R₂是选自亚乙基、亚丙基及其组合的二价基团，n是4至40的整数。

在一种实施方式中，该无机吸收剂选自CeOx，TiOx，ZnOx，ZrOx，及其组合，其中x是1-2。

该底漆组合物有效地保持显著量的基于底漆组合物总重量约1至80wt%的无机吸收剂。同样合适的是促进基材和耐磨层（例如热/UV固化的基于有机物的顶涂层或氢化的硅氧碳化物层）之间的粘附。

本发明的另一方面提供涂覆的制品，其包括聚合物基材，置于基材的至少一个表面上的底漆层，和置于底漆层上的耐磨层，其中所述底漆层由以上指出的底漆组合物制成。该耐磨层可为基于有机物的顶涂层或氢化的硅氧碳化物涂层。

本发明的又一方面提供一种方法，所述方法用于提供具有耐候性和耐磨性涂层系统的聚合物基材。该方法包括以下步骤:(i)将本发明的底漆组合物施用于聚合物基材上；(ii)使所述底漆组合物固化从而提供底漆层；(iii)将耐磨层置于底漆层上从而制备具有耐候性和耐磨性涂层的聚合物基材。

附图说明

图1是根据本发明一种实施方式的涂覆制品的图示说明。

图2是根据本发明另一实施方式的涂覆制品的图示说明。