聚碳酸酯表面耐紫外线透明涂层材料的制备与性能研究

论文摘要

聚碳酸酯因其质量轻，冲击强度大，透明性好，是传统硅酸盐玻璃最佳的替代品，但其表面耐磨性和耐紫外线性能差，是聚碳酸酯材料应用到车窗玻璃的最大瓶颈之一。本文选用甲基丙烯酸酯甲酯树脂、脂肪族聚氨酯丙烯酸酯树脂和有机硅树脂作为成膜物质，研究了有机紫外线吸收剂、纳米SiO2和TiO2对涂层性能的影响。1、甲基丙烯酸甲酯树脂耐紫外线涂层具有优异的光学性能、附着力及耐紫外线性能，120h紫外光加速老化后，黄色指数在1左右（未涂覆涂层的PC板为10.5），但表面硬度低；2、脂肪族聚氨酯丙烯酸树脂涂层光学性能优异、附着力好、表面硬度高，达到2H，但耐紫外线性能一般，120h紫外光加速老化后，黄色指数达到4，加速老化240h后，紫外线吸收剂失效，黄色指数达到15；3、采用溶胶-凝胶法制备的纳米SiO2/有机硅树脂，透射电镜发现，纳米粒子均匀分散在有机硅树脂中，涂层具有优异的光学性能，表面硬度达到1H，附着力一般，4B左右，120h紫外光老化试验后，黄色指数在4左右，在加速老化240h后，紫外线吸收剂失效，黄色指数达到17，未涂覆的PC板黄色指数达到18左右；4、采用溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2/有机硅树脂，红外光谱和热失重分析表明在涂层结构中形成热性能好的有机-无机杂化结构，透射电镜分析表明，纳米粒子均匀分散在有机硅树脂中，粒径在20nm左右，涂层透光率大于90%，雾度在小于1%，表面硬度达到3H、附着力好，240h紫外光加速老化后，该涂层的黄色指数在5左右（未涂覆PC板材17左右，涂覆有机硅-紫外线吸收剂涂层的PC在16左右），表明相对于有机紫外线吸收剂，无机纳米二氧化钛解决了紫外线吸收剂在长时间紫外光照射下失效的问题，耐磨性能测试表明，涂层在500转摩擦后，表面耐磨性提高一倍，涂层不仅大幅改善了PC表面的耐紫外线线性能，而且提高了PC表面的耐磨性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 聚碳酸酯（PC）概述
• 1.2 PC表面耐紫外线涂层研究进展
• 1.2.1 国外PC表面耐紫外线涂层研究进展
• 1.2.2 国内PC表面耐紫外线涂层研究进展
• 1.3 聚碳酸酯表面涂层制备技术
• 1.3.1 聚碳酸酯透明件耐紫外线涂层成膜工艺
• 1.3.2 聚碳酸酯透明件耐紫外线涂层的材料分类
• 1.3.3 溶胶-凝胶法制备有机硅、二氧化钛涂层
• 1.3.4 聚碳酸酯耐紫外线涂层的成型工艺
• 1.3.5 聚碳酸酯的降解机理
• 1.3.6 有机紫外线吸收剂
• 1.3.7 纳米Ti02耐紫外线机理
• 1.4 选题的背景及意义
• 1.5 发展趋势及存在的问题
• 1.6 研究目标与研究内容
• 1.6.1 研究目标
• 1.6.2 研究内容
• 1.7 本课题的特色与创新之处
• 第二章 实验部分
• 2.1 原料和仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 甲基丙烯酸类树脂/紫外线吸收剂涂层的制备
• 2.2.2 聚氨酯树脂/紫外线吸收剂涂层的制备
• 2.2.3 有机硅树脂/紫外线吸收剂涂层的制备
• 2.2.4 有机硅树脂/纳米二氧化钛涂层的制备
• 2.3 涂层性能表征与测试
• 2.3.1 透光率和雾度
• 2.3.2 附着力
• 2.3.3 表面硬度
• 2.3.4 黄色指数
• 2.3.5 全反射红外吸收光谱
• 2.3.6 热失重分析（TGA）
• 2.3.7 透射电镜（TEM）分析
• 第三章 结果与讨论
• 3.1 甲基丙烯酸类树脂耐紫外线涂层的制备与表征
• 3.1.1 甲基丙烯酸类树脂耐紫外线涂层的制备
• 3.1.2 甲基丙烯酸类树脂耐紫外线涂层的表征
• 3.1.3 小结
• 3.2 脂肪族聚氨酯涂层的制备与表征
• 3.2.1 脂肪族聚氨酯涂层的制备
• 3.2.2 脂肪族聚氨酯涂层的表征
• 3.2.3 小结
• 3.3 纳米SIO2/有机硅树脂涂层的制备与表征
• 3.3.1 纳米SiO2/有机硅树脂涂层的制备
• 3.3.2 纳米SiO2/有机硅树脂涂层的表征
• 3.3.3 小结
• 3.4 纳米TIO2/有机硅杂化涂层的制备与表征
• 3.4.1 纳米TiO2/有机硅杂化涂层的制备
• 3.4.2 纳米TiO2/有机硅杂化涂层的表征
• 3.4.3 小结
• 第四章 结论
• 参考文献
• 研究成果及发表的学术论文
• 致谢
• 导师及作者简介
• 附件