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光学塑料具有高透明性、耐候性、稳定性、机械强度高、重量轻和易于加工等优良的性能,广泛应用于建筑、交通、照明、广告、工业、居家、医疗等行业,如门窗、采光罩、灯具等。但是它却有一些致命的缺陷:表面硬度低,在使用过程中易擦伤;同时其热变形温度低,不耐高温。因而大大限制了其应用。在光学塑料表面涂覆一层表面增硬涂层则是一种简单有效的提高其表面硬度的方法。而光固化(UV)技术具有固化速度快、节能和环保等特点,而且尤其适用于热敏性基材。有机/无机杂化材料兼具有机材料的成膜性、柔韧性和基材附着力与无机材料的高硬度与耐划伤性,因而成为光学塑料表面透明增硬涂层的发展方向。本文采用溶胶-凝胶法,以正硅酸乙酯(TEOS)和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)以及自制的含硅聚氨酯丙烯酸酯大单体为前驱体,合成出了两种改性硅溶胶,然后再将这两种硅溶胶分别与不同的基础树脂复合,得到了两种可光固化(UV)的有机/无机杂化涂料,并系统研究了杂化涂料与杂化涂层的性能,具体研究内容如下:1、采用溶胶-凝胶法,首先以正硅酸乙酯(TEOS)和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)为原料合成出了TEOS/KH570硅溶胶,然后以此硅溶胶为无机相与高官能度的UV树脂(双季戊四醇六丙烯酸酯(DPHA)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)和1,6-己二醇双丙烯酸酯(HDDA))的有机相进行复合,得到了可光固化(UV)的有机/无机杂化涂料。硅溶胶与杂化涂料可分别储存180d和90d,性能稳定。硅溶胶与光固化树脂混合后均匀透明,有很好的相容性,在有机玻璃(PMMA)表面经紫外光(UV)固化后形成均匀致密的透明涂层,杂化涂层在可见光区的透光率都在90%以上,耐擦伤性测试时空白PMMA的透光率下降了18~25%,而涂覆涂层的透光率几乎无变化。当涂料中硅溶胶的比例为20%时,涂层的硬度高达8H,体积收缩率比未添加硅溶胶的光固化树脂涂层减小了51%,耐磨性提高了61%。2、首先用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、丙烯酸羟乙酯(HEA)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)合成出含硅前驱体Si-PUA,再以TEOS和Si-PUA为原料合成出TEOS/Si-PUA硅溶胶,再以此硅溶胶为无机相与双酚A型环氧丙烯酸酯树脂(CN104NS)的有机相进行复合,得到了可光固化(UV)的有机/无机杂化涂料。硅溶胶与杂化涂料可分别储存180d和90d,性能稳定。硅溶胶与UV树脂复合后,杂化涂料始终呈均一透明相,杂化涂层的透光率在可见光区几乎无变化,透光率在90%以上,耐擦伤性测试时空白PMMA的透光率下降了18~30%,而涂覆涂层的透光率几乎无变化。当硅溶胶的含量为20%时,杂化涂层的柔韧性与抗冲击性达到最佳,分别为5mm和5.2Kg·cm;当硅溶胶的含量为10%时,涂层的硬度达到最佳,为4H。当硅溶胶的含量达到20%时,杂化涂层的耐磨性能最好,此时杂化涂层的磨耗量为2.7mg,耐磨性提高了53.4%。