觸摸屏用納米雜化氟硅樹脂的制備與涂層性能研究.pdf

1、近年來，智能手機(jī)、平板電腦等大部分電子產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)觸屏功能，消費者在選購時不僅注重產(chǎn)品的基礎(chǔ)功能與外觀，而且關(guān)心產(chǎn)品的觸感與附加功能，如電子產(chǎn)品屏幕的防水、抗污性。為了實現(xiàn)觸摸屏具備防水防污的功能，本課題進(jìn)行了相關(guān)研究。
　　因氟烴基硅烷水解縮聚可制得 Si-OH封端的氟硅樹脂低聚體，其不僅可改善氟硅烷的成膜性而且可增加樹脂與玻璃基材（表面帶有大量Si-OH）之間的結(jié)合牢度；而若在氟烴基硅烷水解過程中進(jìn)一步化學(xué)鍵合入納米粗糙組分，

2、則可大大提高樹脂涂膜的硬度與疏水性，與此同時借助樹脂良好的成膜性與反應(yīng)性可解決納米粒在基材上的固定性差等問題，且經(jīng)其處理后的玻璃表面具有持久的防水性、耐油性等。鑒于此，本文通過氟烴基硅烷和設(shè)計合成的類似含氟硅烷為原料，分別與正硅酸乙酯（TEOS）在酸性條件下通過水解共縮聚法進(jìn)行反應(yīng)，將納米結(jié)構(gòu)與低表面能含氟硅烷有機(jī)結(jié)合，制得系列無機(jī)-有機(jī)雜化的氟硅樹脂。本文具體研究內(nèi)容如下：
　　1）以1H，1H，2H，2H-全氟辛基三乙氧基硅烷

3、（POTS）、正硅酸乙酯（TEOS）和1，2-雙（三乙氧基硅）乙烷（BTESE）為原料，在酸性條件下，通過水解縮聚反應(yīng)制得疏水疏油型納米雜化氟硅樹脂（PFBR）；將其通過氟硅樹脂良溶劑（氟醚溶劑）進(jìn)行稀釋至應(yīng)用濃度得到PFBR防指紋液，將通過噴涂法在玻璃表面固化成膜得到 PFBR防指紋涂層。通過紫外-可見分光光度計、熱重分析儀（TG）、摩擦磨損測試儀等對涂層的性能進(jìn)行測試分析，結(jié)果表明：當(dāng)PFBR涂層的應(yīng)用溫度為150℃、POTS與TE

4、OS的摩爾比為4:10、樹脂的含量為0.6％、噴涂層數(shù)為2層時，得到的涂層熱穩(wěn)定性和透明度良好、附著力強(qiáng)且疏水疏油性最佳，其水和油接觸角分別達(dá)到了121.6°、101.7°。通過場發(fā)射掃描電鏡（SEM）和原子力顯微鏡（AFM）等儀器對涂層進(jìn)行微觀形貌觀察等，得到涂層具有規(guī)則且粗糙不平的類似于荷葉表面的微納米級結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)了無機(jī)粒子和低表面能材料在玻璃表面的有機(jī)結(jié)合。
　　2）通過硅氫加成反應(yīng)，在絡(luò)合鉑的催化條件下將四甲基含氫硅氧烷(

5、D4H)、1，1，2-3H-乙烯基全氟癸烯（PFOE）和乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)進(jìn)行反應(yīng)，制備了全氟烴基取代的三乙氧基反應(yīng)性環(huán)狀硅烷（PFD）；再以PFD和 TEOS為原料在酸性條件下通過水解縮聚反應(yīng)制備了納米雜化氟硅樹脂（PFDR），用 IR和 XRD對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征。按照上述方法將 PFDR樹脂進(jìn)行稀釋并對玻璃表面進(jìn)行成膜處理，測定P F DR防指紋涂層的性能，研究了不同因素對涂層在玻璃表面的耐摩擦性和透光性等應(yīng)用性能的影響。

6、結(jié)果表明：當(dāng)PFOE與VTES的摩爾比為3:5、PFD與TEOS的摩爾比為3:10、樹脂含量為0.8%、噴涂層數(shù)為2層時，得到的涂層熱穩(wěn)定性和透明度良好、附著力強(qiáng)且疏水疏油性最佳，其水和油接觸角分別達(dá)到了120.3°、87.5°。經(jīng)過SEM、AFM觀察可得涂層具有高低不平且形狀規(guī)則的連續(xù)溝壑狀微觀粗糙形貌。
　　3）通過硅氫加成反應(yīng)，以氯鉑酸為催化劑將Si-H含量為0.23%的含氟含氫聚硅氧烷（PFHMS-0.23%）與 VTES

7、進(jìn)行反應(yīng)，制得了三乙氧基取代的反應(yīng)性含氟聚硅氧烷（PFV）；再將PFV和TEOS通過水解縮聚反應(yīng)制備了納米氟硅樹脂（PFVR），對產(chǎn)物進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征和分析。按上述（1）中方法對玻璃表面進(jìn)行成膜處理，研究了不同因素對涂層在玻璃表面的耐摩擦性和透光性等應(yīng)用性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)在PFV與TEOS的摩爾比為2:10、PFVR的含量為為0.3%、噴涂層數(shù)為1層的工藝條件下，制備的涂層具備良好的熱穩(wěn)定性和透明度，其附著力優(yōu)異且疏水疏油性最佳，其水