本發明涉及涂料領域，尤其涉及一種紫外光固化抗指紋涂料及其制備方法、應用。

背景技術：

1、在3c電子產品的使用過程中，觸摸面板在裸露的使用狀態下容易被人體手指皮膚表面的油脂、汗水等污染物沾染，從而在觸摸面板表面沾染上指紋，嚴重影響美觀。指紋不同于一般污染物，其化學組成復雜，因此需要觸摸面板表面的涂層具有更高的抗污性能。而且，例如手機等電子產品在日常生活中的使用頻率較高，因此同時要求涂層表面不僅需要疏水疏油的抗污抗指紋性能，還需要涂層表面可以經受住外界長期的擦拭破壞，保持長效易清潔抗指紋性能。

2、鑒于此，有研究者采用了溶膠-凝膠法將二氧化硅結構引入涂層中，他們利用二氧化硅的低表面能特性以及其耐磨硬度高等諸多優點提高了涂層的持久抗指紋性。但手機等3c產品由熱敏性基材制備，高溫熱固化的方式會對熱敏性基材造成損傷。

3、另一方面，對于觸控屏來說，由于需要顯示畫面，因此又要求抗指紋涂層具備出色的透明度，從而不影響產品的使用體驗。然而在現有技術中，許多抗指紋涂層中由于添加有不同的抗指紋功能填料，雖然具有較好的抗指紋效果，但同時也影響了涂層的透明度，因此需要進一步的改進。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本發明提供了一種紫外光固化抗指紋涂料及其制備方法、應用。本發明通過在丙烯酸樹脂分子鏈中同時引入氟鏈段和硅鏈段來實現涂層的疏水疏油特性，使得涂層能夠減少指紋和其他油脂殘留；同時本發明抗指紋丙烯酸樹脂含有雙鍵，能參與光交聯反應，可將功能基團牢牢固定在涂層上，在保證涂層柔韌性的同時，提供出色的耐磨和耐刮擦性能，大幅提高涂層的長效抗指紋性能；本發明含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂可顯著改善涂層的透明度。本發明涂料通過紫外光固化方式固化，固化速度快；且紫光外固化過程不產生熱量，特別適用于對溫度敏感的物質；此外紫外光固化不含溶劑或揮發性有機物，安全環保。

2、本發明的具體技術方案為：

3、第一方面，本發明提供了一種紫外光固化抗指紋涂料，其包括以下重量份的原料(總量為100份)：光固化涂料母液90-99份，含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂1-10份。

4、在本發明中，含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂作為涂層的主體架構，其具備著抗指紋、強度高、耐磨損、耐腐蝕等諸多優點。具體地，本發明通過在丙烯酸樹脂分子鏈中同時引入氟鏈段和硅鏈段來實現涂層的疏水疏油特性，使得涂層能夠減少指紋和其他油脂殘留，易于清潔。同時通過對含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂的單體及比例的特殊設計，可以在保證涂層柔韌性的同時，提供出色的耐磨和耐刮擦性能，對于抗指紋涂料來說至關重要，因為它需要在頻繁觸摸和使用的環境中保持完好無損。

5、另一方面，采用本發明的含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂，與現有技術中常規的氟超支化聚合物相比，可顯著改善涂層的透明度。原因在于常規氟超支化聚合物在樹脂基體中極易形成聚集，在兩相間形成光學異質區域，從而導致透光率降低。

6、此外，本發明涂料含有光固化涂料母液，因此可通過紫外光固化方式固化，紫外光固化速度快，能在短時間內迅速固化，可適用于高速生產線和需要即時固化的應用場景；同時紫光外固化過程不會產生熱量，因此不會造成涂層與基材引起熱變形，這使得它特別適用于如塑料薄膜等對溫度敏感的物質。此外紫外光固化不需要使用溶劑或揮發性有機物，可減少對環境的污染，并有利于人體健康安全。

7、作為優選，所述含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂的合成單體包括：甲基丙烯酸甲酯18-23份，甲基丙烯酸羥乙酯25-30份，抗指紋功能單體15-35份，異氰酸酯丙烯酸乙酯28-35份。

8、本發明以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和抗指紋功能單體為原料，在引發劑作用下通過自由基無規共聚的方法，聚合得到含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂，然后利用甲基丙烯酸羥乙酯所含的羥基，加入異氰酸酯丙烯酸酯這種雙鍵單體，二者的異氰酸酯基團與羥基基團發生酰基化反應，成功地把雙鍵官能團引入抗指紋丙烯酸樹脂體系，進而制備出含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂。由于該抗指紋丙烯酸樹脂含有雙鍵，因此在涂料紫外光固化時可共同參與光交聯反應，從而將功能基團牢牢固定在涂層上，可以大幅提高涂層的長效抗指紋性能。

9、進一步優選，所述含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂的原料包括：甲基丙烯酸甲酯18-23份，甲基丙烯酸羥乙酯25-30份，抗指紋功能單體15-35份，異氰酸酯丙烯酸乙酯28-35份，引發劑2-5份，催化劑0.5-1份，溶劑余量。

10、作為優選，所述抗指紋功能單體為甲基丙烯酸硅酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯。

11、本發明所選用短碳鏈的甲基丙烯酸十三氟辛酯較長碳鏈的含氟丙烯酸酯化合物更容易降解，含硅類聚合物自身具備低毒性，也能夠替代生物降解性差的長鏈含氟聚合物，對環境更加友好。

12、進一步優選，所述抗指紋功能單體中甲基丙烯酸硅酯占比為40-80mo1％。

13、本發明發現，抗指紋功能單體中含氟單體和含硅單體的比例對于最終涂層在經受外界長期擦拭破壞下的抗指紋效果具有顯著影響。具體地：相較于單一含氟涂層和單一含硅涂層，含硅含氟涂層的抗污性更優，原因在于兩組分摻雜時界面層兼具硅氧烷的優良潤滑性與氟鏈段的卓越疏水疏油特性，起到了協同效應。在優化二者的比例過程中，本發明嘗試了含硅單體摩爾分數分別為80％、60％與40％，結果發現抗污性能先升高，再降低，硅單體占比為60％時最優，分析其原因可能在于隨著氟鏈段的過量，影響了抗指紋丙烯酸樹脂中硅鏈段蠕變性能，氟醇鏈段因其剛性較高且疏水性強的特性，限制了分子間的自由旋轉和位移，導致整個材料體系的動態蠕變恢復性能下降，因此面對反復涂抹或擦拭的外加負荷，樹脂涂層的回復力減弱，表現為耐久性受損，即耐涂鴉次數減少。在此基礎上，再增加含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂在涂料中的含量，結果顯示涂層抗涂鴉性并沒有明顯提升，可能為涂層表面的硅氧烷鏈段與氟鏈段已達到充分富集狀態，其分布密度接近飽和閾值，新增的鏈段難覓足夠的自由空間嵌入，因此抗涂鴉性提升的微乎其微，反而會提高涂層整體的成本。

14、作為優選，所述含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂，所述溶劑選自乙酸乙酯和乙酸丁酯；所述引發劑選自過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化二叔戊基和過氧化二叔丁基；所述催化劑選自二月桂酸二丁基錫和二丁基硫化錫。

15、作為優選，所述光固化涂料母液的原料包括：三羥甲基丙烷三丙烯酸酯40-60份，環氧樹脂20-30份，溶劑15-27份，光引發劑1-5份。

16、作為優選，所述光固化涂料母液中，所述環氧樹脂選自雙酚a型環氧丙烯酸樹脂和雙酚基環氧丙烯酸酯；所述溶劑選自乙酸乙酯和乙酸丁酯；所述光引發劑選自1-羥基環己基苯基甲酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-嗎啉-1-丙酮和2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。

17、第二方面，本發明提供了一種紫外光固化抗指紋涂料的制備方法，其具體包括以下步驟：

18、1)光固化涂料母液的制備：將雙酚a型環氧丙烯酸樹脂、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、光引發劑、溶劑混合均勻，得光固化涂料母液。

19、2)含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂的制備：向溶劑中加入甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和引發劑混勻，加熱反應，加入抗指紋功能單體和催化劑繼續反應，濃縮，將濃縮液加至純化液中沉淀，干燥；將所得產物與溶劑混合，加熱，滴加異氰酸酯丙烯酸乙酯，加入催化劑反應，濃縮，將濃縮液加至純化液中沉淀，干燥。

20、本發明含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂經由自由基無規共聚反應制備得到：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸羥乙酯和抗指紋功能單體在溶劑的溶解下，形成均勻的混合物，然后在引發劑的作用下，單體中的雙鍵被自由基攻擊，從而產生自由基中間體。這些自由基中間體再不斷地與單體分子反應，生成越來越長的聚合物鏈，得到含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂，再選用異氰酸酯丙烯酸乙酯作為雙鍵單體，利用羥基與異氰酸基團之間的酰基化反應合成含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂，使得抗指紋丙烯酸樹脂在涂料紫外光固化時共同參與光交聯反應，更牢固地在涂層表面固定抗污鏈段。本發明含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂的制備方法通過兩步完成，工藝簡單易行，合成轉化率較高，具有很廣的工業化前景。

21、作為優選，步驟2)中，所述濃縮、沉淀反復進行多次。

22、作為優選，步驟2)中，所述純化液選自正己烷、正戊烷、正庚烷和正辛烷。

23、第三方面，本發明提供了上述紫外光固化抗指紋涂料在制備紫外光固化抗指紋涂層中的應用，其包括：將含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂與光固化涂料母液混合，涂布于基材表面，干燥，再經紫外光照射固化，得到紫外光固化抗指紋涂層。

24、作為優選，所述干燥的時間為50-70℃，時間為1-5mmin。

25、與現有技術對比，本發明的有益效果是：

26、(1)本發明通過在丙烯酸樹脂分子鏈中同時引入氟鏈段和硅鏈段來實現涂層的疏水疏油特性，使得涂層能夠減少指紋和其他油脂殘留，易于清潔。同時本發明抗指紋丙烯酸樹脂通過酰基化反應引入雙鍵，使得其能共同參與光交聯反應，將功能基團牢牢固定在涂層上，可以在保證涂層柔韌性的同時，提供出色的耐磨和耐刮擦性能，從而大幅提高涂層的長效抗指紋性能。

27、(2)本發明含雙鍵含氟含硅抗指紋丙烯酸樹脂與常規氟超支化聚合物相比，可顯著改善涂層的透明度。

28、(3)本發明涂料可通過紫外光固化方式固化，紫外光固化速度快，可適用于高速生產線和需要即時固化的應用場景；同時紫光外固化過程不會產生熱量，因此不會造成涂層與基材引起熱變形，特別適用于對溫度敏感的物質；此外紫外光固化不需要使用溶劑或揮發性有機物，可減少對環境的污染，并有利于人體健康安全。

29、(4)本發明選用丙烯酸樹脂作為材料基體，所制備涂層透光率高、霧度低，有著較強的耐黃變性與抗老化性，可以保證3c產品的日常所需要求。