摘要
近年来，随着信息技术的发展与生活质量的提升，电子智能设备得到了迅速普及，并加速了人机交互的转变。在这些设备使用过程中，指纹、灰尘等污染物往往极易在其表面聚集。其中，指纹是影响屏幕功能、美观与卫生的关键因素。同时，屏幕表面易受外界环境因素(如刮擦和紫外线照射)影响，从而降低触摸屏乃至设备的整体使用寿命。因此，对人机交互触摸屏玻璃进行耐磨、防污和防指纹涂层改性十分必要。硬质涂层具有较高的硬度和良好的耐磨性，是电子和光学器件表面改性的重要途径。有机硅涂层同时具有无机材料和有机材料的特性,能够通过溶胶-凝胶法合成出透明防污的硬质涂层，通过功能化改性有望应用于解决电子触摸设备皮脂、汗液和外部污染物等问题。为此，本文开发了透明防污梯形聚倍半硅氧烷涂层和具有三维交联结构的多功能有机硅涂层，系统研究了涂层的表面形貌、光学性能、力学性能、防污性能、防指纹性能和耐紫外光老化性能。主要研究内容包括: (1)采用不同摩尔比例的β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷(ECTMS)与1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷(PFDTES)作为前驱体，通过溶胶-凝胶法合成了具有梯形结构的聚(β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基倍半硅氧烷)(LPESQ)和聚(β-(3,4-环氧环己基)乙基三甲氧基-co-1H，1H，2H，2H-全氟癸基三乙氧基硅烷)(LPEFSQs)。引入的PFDTES能够降低涂层的表面能，使水接触角从77.1°增加到115.5°,油接触角从35.4°提高到94.7°,从而使涂层在保持90.1％可见光透明率的同时，具有优异的防污性能。当4-异丁基苯基-4’-甲基苯基碘鎓六氟磷酸盐(I-250)作为固化剂且PFDTES的摩尔分数为5％时,制备的LPEFSQ-5％-I-250涂层同时具有优异的铅笔硬度(6H),可承受500次钢丝绒摩擦循环，当经紫外线照射200h后仍保持良好的疏水性，表明该涂层具有优异的耐紫外线性能。此外，LPEFSQ-5％-I-250涂层展现出良好的防指纹性能。 (2)结合聚甲基氢硅氧烷(PMHS)与不同比例的八乙烯基POSS(VPOSS)、丙烯酸十二酯(LA)和1，2-环氧-4-乙烯基环己烷(EVCH),在卡斯泰特催化剂的作用下，通过硅氢加成反应合成了不同的有机硅溶胶。当VPOSS、LA和EVCH试剂中乙烯基的摩尔比为1∶1∶6并加入封闭型二苯基碘鎓磷酸盐(I-200固化剂)时，所制备的PVLE-I-200涂层形成了具有星形结构的三维交联网络，具有优异的铅笔硬度(2H)、防污和耐磨性能，其可见光平均透过率在92％左右。该涂层经过500次砂纸摩擦循环后，涂层表面的磨损痕迹仍然很少，并具有较高的接触角。PVLE-I-200涂层经紫外线照射200h后仍具有优异的耐紫外线性能。此外，PVLE-I-200涂层还具有良好的防指纹和防污性能。 本文制备的透明防污梯形聚倍半硅氧烷涂层和三维交联的多功能有机硅涂层，具有良好的透明、耐磨、防污和防指纹性能。这些优异的性能主要归因于涂层中环氧环己基官能团(刚性结构)和PFDTES;此外，PMHS中丰富的Si-CH3基团，VPOSS的无机硅氧烷骨架和多个交联位点，还有LA烷基长链和环氧环己基官能团，都在提升有机硅涂层整体性能方面发挥了重要作用。因此，这些研究为在触摸屏表面制备环境友好型多功能防指纹涂层提供了宝贵的见解。
NETL