水基抗磨损涂层的制作方法

技术特征：
1.一种液体硬涂层组合物，其包含以下成分：(i)具有式(i)的环氧烷氧基硅烷的水解产物：sixy3，其中所述x基团表示通过碳原子连接到所述硅原子上并含有至少一个环氧官能团的单价有机基团，并且所述y基团相同或不同并表示连接到式(i)中所述硅原子上的烷氧基，优选地其中式(i)中所述y基团是甲氧基或乙氧基或其任何混合物，并且其中所述x基团具有式(ii)：或具有式(iii)：更优选地其中所述具有式(i)的环氧烷氧基硅烷是γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(glymo)；(ii)具有包括在5nm与100nm之间的平均直径的阳离子颗粒，其中分散在水中的所述阳离子颗粒的溶胶在酸性ph下是稳定的，并且其中所述阳离子颗粒包含二氧化硅，优选地所述阳离子颗粒是阳离子氧化铝包覆的二氧化硅颗粒；(iii)无机非氢路易斯酸，优选地所述无机非氢路易斯酸是多价金属离子的无机盐，更优选地其中所述多价金属离子是铝(iii)；(iv)表面活性剂，使得相对于所述水溶液的总重量，15wt％的所述表面活性剂的水溶液在20℃的温度下表现出低于25mn/m的静态表面张力，优选地所述表面活性剂是二甲基硅氧烷和环氧烷的嵌段或接枝共聚物；(v)相对于所述组合物的总重量小于0.5wt％的挥发性低于水的水混溶性有机溶剂；其中，所述组合物不包含除了所述挥发性低于水的水混溶性有机溶剂和作为环氧烷氧基硅烷水解产物的有机溶剂之外的有机溶剂。2.根据权利要求1所述的组合物，其中，所述阳离子颗粒在水中的分散体的1cm厚样品在对应于315nm与380nm之间波长的紫外a区的透射率低于40％，其中所述颗粒的重量占所述分散体的总重量的2％。3.根据权利要求2所述的组合物，其进一步包含相对于所述组合物的总重量，在0.02wt％与1wt％之间的uv吸收材料；优选地，所述uv吸收材料包含无机纳米颗粒，更优选地所述无机纳米颗粒选自氧化钛的纳米颗粒、氧化锌的纳米颗粒、氧化铈的纳米颗粒及其混合物。4.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其包含相对于所述组合物的总重量在0.01wt％与0.5wt％之间的所述挥发性低于水的水混溶性有机溶剂；优选地其中，所述挥发性低于水的水混溶性溶剂是具有式(iv)的丙二醇醚：其中
r是甲基、乙基、丙基或丁基，并且a是2或3。5.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中：-总和w
s
＝{e
eq
所述阳离子颗粒的重量 所述无机非氢路易斯酸的重量}包括在所述组合物的总重量的10％与60％之间，其中e
eq
是获得所述组合物中存在的所述具有式(i)的环氧烷氧基硅烷的水解产物的量所需的具有式(i)的环氧烷氧基硅烷的量的重量减去所述量的环氧烷氧基硅烷中所述y基团的重量；优选地其中-e
eq
包括在w
s
的45％与65％之间，-阳离子颗粒的重量包括在ws的30％与50％之间，并且-所述无机非氢路易斯酸的重量包括在w
s
的0.1％与2％之间；更优选地其中-w
s
包括在所述组合物的总重量的20％与35％之间，-e
eq
包括在w
s
的52％与62％之间，-阳离子颗粒的重量包括在ws的37％与47％之间，并且-无机非氢路易斯酸的重量包括在w
s
的0.2％与1.5％之间。6.根据前述权利要求中任一项所述的组合物，其中，最终组合物在25℃下的ph包括在2与6之间；优选在3与5之间。7.一种用于制备液体硬涂层组合物的方法，所述方法包括以下步骤：(i)在单独的容器中，将具有在水中在25℃下低于3的pka的无机布朗斯台德酸水溶液与具有式(i)的环氧烷氧基硅烷：sixy3混合，其中所述x基团表示通过碳原子连接到所述硅原子上并含有至少一个环氧官能团的单价有机基团，并且所述y基团相同或不同并表示连接到式(i)中所述硅原子上的烷氧基，优选地所述具有式(i)的环氧烷氧基硅烷是γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷；(ii)将步骤(i)的产物与以下混合：a.酸性溶胶，其包含分散在水中的具有包括在5nm与100nm之间的平均直径的阳离子颗粒，其中所述阳离子颗粒包含二氧化硅，优选地所述阳离子颗粒是阳离子氧化铝包覆的二氧化硅颗粒，b.无机非氢路易斯酸，优选地所述无机非氢路易斯酸是铝(iii)的无机盐，c.表面活性剂，使得相对于所述水溶液的总重量，15wt％的所述表面活性剂的水溶液在20℃的温度下表现出低于25mn/m的静态表面张力，优选地所述表面活性剂是二甲基硅氧烷和环氧烷的嵌段或接枝共聚物，以及d.相对于所述最终组合物的总重量小于0.5wt％的挥发性低于水的水混溶性有机溶剂，优选地其中所述挥发性低于水的水混溶性溶剂是具有式(iv)的丙二醇醚：其中r是甲基、乙基、丙基或丁基，并且a是2或3；其中，除了所述挥发性低于水的水混溶性有机溶剂和可能由具有式(i)的环氧烷氧基
硅烷的水解产生的有机溶剂之外，不引入有机溶剂；优选地其中，步骤(i)期间将反应混合物的温度保持在低于40℃，更优选地其中，在步骤(i)中向所述混合物中添加的水的摩尔量至少等于所述具有式(i)的环氧烷氧基硅烷中基团y的摩尔量。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述阳离子颗粒在水中的分散体的1cm厚样品在对应于315nm与380nm之间波长的紫外a区的透射率低于40％，其中所述颗粒的重量占所述分散体的总重量的2％；更优选地，其中所述方法进一步包括在步骤(ii)之后添加uv吸收材料，甚至更优选地，其中所述uv吸收材料包括选自氧化钛的纳米颗粒、氧化锌的纳米颗粒、氧化铈的纳米颗粒及其混合物的无机纳米颗粒。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中：-总和w’＝{e’ 所述阳离子颗粒的重量 所述无机非氢路易斯酸的重量}包括在所述最终组合物的重量的20％与35％之间，其中e’是在步骤(i)中引入的具有式(i)的环氧烷氧基硅烷的量的重量减去所述量的环氧烷氧基硅烷中所述y基团的重量；优选地其中-e’包括在w’的45％与65％之间，-所述阳离子颗粒的重量包括在w’的30％与50％之间，并且-所述无机非氢路易斯酸的重量包括在w’的0.1％与2％之间；更优选地其中-e’包括在w’的52％与62％之间，-所述阳离子颗粒的重量包括在w’的37％与47％之间，并且-所述无机非氢路易斯酸的重量包括在w’的0.2％与1.5％之间。10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其中，在步骤(i)中与所述具有式(i)的环氧烷氧基硅烷混合的具有在水中在25℃下低于3的pka的无机布朗斯台德酸的量使得其每100g的所述最终组合物引入0.2mmol与1mmol之间的具有在水中在25℃下低于3的pka的质子。11.一种液体硬涂层组合物，其能够通过根据权利要求7至10中任一项所述的方法获得。12.一种光学制品，其包括带有硬涂层的基材，所述硬涂层可通过固化根据权利要求1至6和权利要求11中任一项所述的组合物获得，其中，所述基材包括光学塑料，优选地其中所述光学塑料是二乙二醇双(烯丙基碳酸酯)聚合物、具有1.60的折射率的热固性聚硫氨酯树脂或具有1.67的折射率的热固性聚硫氨酯树脂。13.根据权利要求12所述的光学制品，其中，所述制品包括所述硬涂层直接沉积在其上的底漆涂层，所述底漆涂层包括聚氨酯和无机填料；优选地其中所述无机填料包括二氧化硅纳米颗粒。14.根据权利要求12或13所述的光学制品，其中，所述制品进一步包括在所述硬涂层的表面上的至少一层减反射涂层，优选地其中所述制品进一步包括在所述减反射涂层的表面上的至少一层防污涂层。15.根据权利要求12至14中任一项所述的光学制品，其中，所述光学制品是眼科镜片。

技术总结
本发明涉及一种水基组合物，其用于制备眼科镜片上的抗磨损涂层。该组合物包含：环氧烷氧基硅烷的水解产物SiXY3，其中X表示通过碳原子连接到硅原子上并含有至少一个环氧官能团的单价有机基团，并且Y表示烷氧基；包含二氧化硅的阳离子纳米颗粒，其中所述阳离子颗粒的水溶胶在酸性pH下是稳定的；无机非氢路易斯酸；表面活性剂，使得15wt％的所述表面活性剂的水溶液在20℃下表现出低于25mN/m的静态表面张力；小于0.5wt％的挥发性低于水的水混溶性有机溶剂。此外，该组合物不包含除了所述挥发性低于水的水混溶性有机溶剂和作为环氧烷氧基硅烷的水解产物的有机溶剂之外的有机溶剂。硅烷的水解产物的有机溶剂之外的有机溶剂。


技术研发人员：A
受保护的技术使用者：依视路国际公司
技术研发日：2021.04.22
技术公布日：2022/11/22