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、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)品的基礎功能與外觀，而且關心產(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，本課題進行了相關研究。
　　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）之間的結合牢度；而若在氟烴基硅烷水解過程中進一步化學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行反應，將納米結構與低表面能含氟硅烷有機結合，制得系列無機-有機雜化的氟硅樹脂。本文具體研究內容如下：
　　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）進行稀釋至應用濃度得到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行測試分析，結果表明：當PFBR涂層的應用溫度為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、附著力強且疏水疏油性最佳，其水和油接觸角分別達到了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構，實現(xiàn)了無機粒子和低表面能材料在玻璃表面的有機結合。
　　2）通過硅氫加成反應，在絡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)進行反應，制備了全氟烴基取代的三乙氧基反應性環(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制備了納米雜化氟硅樹脂（PFDR），用 IR和 XRD對其進行結構表征。按照上述方法將 PFDR樹脂進行稀釋并對玻璃表面進行成膜處理，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用性能的影響。

6、結果表明：當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、附著力強且疏水疏油性最佳，其水和油接觸角分別達到了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，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、進行反應，制得了三乙氧基取代的反應性含氟聚硅氧烷（PFV）；再將PFV和TEOS通過水解縮聚反應制備了納米氟硅樹脂（PFVR），對產(chǎn)物進行結構表征和分析。按上述（1）中方法對玻璃表面進行成膜處理，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用性能的影響。結果表明：當在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