一種雙層涂層及其涂覆方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于對表面涂布液體或其它流體的工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種在有機(jī)底涂層之上涂覆無機(jī)面涂層的雙層涂層及其涂覆方法。一種雙層涂層，該雙層涂層是在有機(jī)底涂層之上涂覆無機(jī)面涂層形成。無機(jī)涂層相對于有機(jī)涂層，具有優(yōu)異的耐熱性能、耐候性能、耐化學(xué)腐蝕性、高硬度等特性，但是其缺點(diǎn)是沒有彈性，比較脆，而且對基材的前處理要求較高，附著力很差，本發(fā)明人通過以有機(jī)涂層為底涂層提高涂層的附著力和改善脆性，無機(jī)涂層為面涂層提高有機(jī)底涂層硬度、耐化學(xué)腐蝕性和耐候性，可以很好的在五金電子，家具家電，烹飪炊具，建筑裝飾，汽車涂料等領(lǐng)域具體應(yīng)用。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于對表面涂布液體或其它流體的工藝【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種在有機(jī)底涂層 之上涂覆無機(jī)面涂層的雙層涂層及其涂覆方法。 一種雙層涂層及其涂覆方法

【背景技術(shù)】
[0002] 無機(jī)涂層是相對有機(jī)涂層而言的，因其以無機(jī)材料作為基礎(chǔ)加工成膜而叫做無 機(jī)涂層，其發(fā)展時間比有機(jī)聚合物涂層晚，但是后期發(fā)展非常迅猛，前景十分廣闊。20世紀(jì) 80年代中期，無機(jī)涂層的制備技術(shù)有了新的突破，當(dāng)時Twente大學(xué)的Burggraf等人，采用 溶膠-凝膠（Sol - Gel)技術(shù)研制出具有多層不對稱結(jié)構(gòu)的微孔陶瓷膜，孔直徑可以達(dá)到 3nm以下，這種涂膜已達(dá)到氣體分離的等級，成為有機(jī)高聚物膜的有力競爭對手。溶膠-凝 膠（Sol - Gel)技術(shù)的出現(xiàn)，將無機(jī)涂膜的研究，尤其是陶瓷膜的研制推向一個新的高潮。 最近15-20年內(nèi)，S0L-GEL技術(shù)的研究才開始越來越多，特別是S0L-GEL技術(shù)制備的無機(jī) 涂層由于其優(yōu)良的性能、簡單的工藝，受到很多科研者的關(guān)注，并且也有一些產(chǎn)品在保護(hù)功 能膜，光學(xué)功能膜，電磁功能膜，催化功能膜等得到應(yīng)用，如日本學(xué)者Yamamoto采用ZrBu, TE0S等為前驅(qū)體，采用SOL-GEL方法于SiC涂層表面制備了約1. 5微米厚度的硅酸鋯表面 涂層，可以顯著提高抗氧化、抗腐蝕能力。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷采用溶膠-凝膠技術(shù)提供一種在有機(jī)底涂層之上涂 覆無機(jī)面涂層的雙層涂層，該雙層涂層可以改進(jìn)有機(jī)涂層的硬度、耐化學(xué)腐蝕性和耐候性 等性能。
[0004] 本發(fā)明還提供一種所述雙層涂層的涂覆方法。
[0005] -種雙層涂層，該雙層涂層是在有機(jī)底涂層之上涂覆無機(jī)面涂層形成。無機(jī)涂層 相對于有機(jī)涂層，具有優(yōu)異的耐熱性能、耐候性能、耐化學(xué)腐蝕性、高硬度等特性，但是其缺 點(diǎn)是沒有彈性，比較脆，而且對基材的前處理要求較高，附著力很差，本發(fā)明人通過以有機(jī) 涂層為底涂層提高涂層的附著力和改善脆性，無機(jī)涂層為面涂層提高有機(jī)底涂層硬度、耐 化學(xué)腐蝕性和耐候性，可以很好的在五金電子，家具家電，烹飪炊具，建筑裝飾，汽車涂料等 領(lǐng)域具體應(yīng)用。
[0006] 上述有機(jī)底涂層包括醇酸樹脂涂層、聚酯樹脂涂層、聚氨酯樹脂涂層、環(huán)氧樹脂涂 層、丙烯酸樹脂涂層、聚烯烴樹脂涂層、酚醛樹脂涂層、氨基樹脂涂層、有機(jī)硅樹脂涂層和氟 樹脂涂層等。
[0007] 上述的無機(jī)面涂層由兩組分組成，第一組分與第二組分的重量比為1?3 :1，其中 第一組分由30?100%硅溶膠、0?3%添加劑、0?3%珠光粉和0?65%水組成，第二組分 由49?99. 9%烷氧基硅烷、0. 1?1%乙酸和0?50%異丙醇組成。
[0008] 上述無機(jī)面涂層兩組分混合方法是將第一組分和第二組分在室溫下攪拌或滾動 混合反應(yīng)3-24小時，形成無機(jī)面涂層，其形成機(jī)理為：
[0009] 水解反應(yīng) Si (OR) η+χΗ20 - Si (OH) x0Rn-x+xR0H，
[0010] 縮聚反應(yīng) m Si (OH) xORn-x - {Si (OR) n-x0}m+H20，
[0011] 交聯(lián)固化反應(yīng) Si (OH) xORn-x - Si 0 n/2+H20+R0H，
[0012] 由于無機(jī)面涂層成膜后主要由Si02組成，這樣其就具有硬度高、耐化學(xué)腐蝕性和 耐候性等優(yōu)良性能。
[0013] 一種在有機(jī)底涂層之上涂覆無機(jī)面涂層的雙層涂層的涂覆方法，包括以下步驟：
[0014] a，將金屬基材進(jìn)行堿洗、噴砂或電化前處理；
[0015] b，將經(jīng)a步驟處理后的基材噴涂有機(jī)底涂層，在80-180°C溫度下流平烘干；
[0016] c，將混合好的無機(jī)面涂層噴涂在有機(jī)底涂層之上；
[0017] d，將c步驟得到的基材在室溫下流平，再逐漸升溫到有機(jī)底涂層的燒結(jié)溫度進(jìn)行 燒結(jié)，得到雙層涂層。
[0018] 硅溶膠
[0019] 硅溶膠為納米級的二氧化硅顆粒在水中或溶劑中的分散液。由于硅溶膠中的Si02 含有大量的水及羥基，故硅溶膠也可以表述為Si02 · ηΗ20。硅溶膠在本發(fā)明中作為無機(jī)成 膜物質(zhì)之一，和水解的硅烷縮合脫水，得到Si02網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使得不粘涂層具有硬度、耐 水性、耐腐蝕性和耐溫性等性能。
[0020] 本發(fā)明中的硅溶膠，pH為2-11，粒徑為5-50nm，二氧化硅含量為20-50%。在本發(fā) 明中，娃溶膠在第一組分中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)優(yōu)選為50-100%。
[0021] 烷氣某硅烷
[0022] 本發(fā)明中所述的烷氧基硅烷，具有以下分子通式：RnSi(0R'）4_ n，其中：R為烷基、芳 基、取代烷基或取代芳基；R'為Q - C5烷基；n=l、2或0。烷氧基硅烷用于水解后與硅溶膠 縮合成成膜物質(zhì)，R要求鏈短耐溫好，R'要求鏈短容易水解。本發(fā)明的烷氧基硅烷是四甲氧 基硅烷、四乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷低聚體、四乙氧基硅烷低聚體、甲基三甲氧基硅烷、甲 基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷低聚體 或環(huán)化物、-甲基-乙氧基娃燒低聚體或環(huán)化物、苯基二甲氧基娃燒、苯基二乙氧基娃燒、 二苯基二甲氧基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷低聚體或環(huán)化物、二苯基 二乙氧基硅烷低聚體或環(huán)化物和含環(huán)氧基團(tuán)烷氧基硅烷等中的一種或多種。
[0023] 乙酸
[0024] 本發(fā)明中的乙酸，其作用是硅烷水解催化劑，優(yōu)選的添加量是第一組分與第二組 分兩組分總量的〇. 1-0. 5%，添加量過大，水解速度過快，反應(yīng)不好控制，添加量很低，水解速 度過慢，甚至不發(fā)生水解。在本發(fā)明中乙酸也可以用甲酸、鹽酸等有機(jī)酸或無機(jī)酸取代。
[0025] 水溶件溶劑
[0026] 本發(fā)明中的水溶性溶劑包括醇類(如甲醇、乙醇、異丙醇，乙二醇等)、酮類、胺類、 醇醚類、醇酮類、酰胺類、雜環(huán)類和水中的一種或多種，其作為稀釋劑使用。
[0027] 添加劑
[0028] 本發(fā)明中的添加劑包括流平劑和分散劑，該添加劑的選擇為本領(lǐng)域人員常識，非 本發(fā)明研究的重點(diǎn)，在此不做累述。本發(fā)明的流平劑選擇德國BYK公司BYK-410,分散劑選 擇德國BYK公司BYK-109。

【具體實施方式】
[0029] 以下是本發(fā)明的具體實施例，這些實施例可以對本發(fā)明作進(jìn)一步的補(bǔ)充和說明。
[0030] 以下實施例中所使用的技術(shù)，除非特別說明，均為本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的常規(guī) 技術(shù)；所使用的儀器設(shè)備、試劑等，除非是本說明書特別說明，均為本領(lǐng)域的研究和技術(shù)人 員可以通過公共途徑獲得的。
[0031] 本發(fā)明一種在有機(jī)底涂層之上涂覆無機(jī)面涂層的雙層涂層的涂覆方法如下：
[0032] a，將金屬基材進(jìn)行堿洗、噴砂或電化前處理；
[0033] b，將經(jīng)a步驟處理后的基材噴涂有機(jī)底涂層，在80_180°C溫度下流平烘干；
[0034] c，將混合好的無機(jī)面涂層噴涂在有機(jī)底涂層之上；
[0035] d，將c步驟得到的基材在室溫下流平，再逐漸升溫到有機(jī)底涂層的燒結(jié)溫度進(jìn)行 燒結(jié)，得到雙層涂層。
[0036] 實施例 1-8 :
[0037] 表1 (單位：g)無機(jī)面涂層第一組份

【權(quán)利要求】
1. 一種雙層涂層，其特征在于：該雙層涂層是在有機(jī)底涂層之上涂覆無機(jī)面涂層形 成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層涂層，其特征在于：所述的有機(jī)底涂層包括醇酸樹脂涂 層、聚酯樹脂涂層、聚氨酯樹脂涂層、環(huán)氧樹脂涂層、丙烯酸樹脂涂層、聚烯烴樹脂涂層、酚 醛樹脂涂層、氨基樹脂涂層、有機(jī)硅樹脂涂層或氟樹脂涂層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的雙層涂層，其特征在于：所述的無機(jī)面涂層由兩組分組 成，第一組分與第二組分的重量比為1?3 :1，其中第一組分由30?100%硅溶膠、0?3% 添加劑、〇?3%珠光粉和0?65%水組成，第二組分由49?99. 9%烷氧基硅烷、0. 1?1% 乙酸和0?50%異丙醇組成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙層涂層，其特征在于：第二組分中乙酸的含量為0. 1-0. 5%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層涂層，其特征在于：所述的硅溶膠pH為2-11，粒徑為 5-50nm，二氧化硅含量為20-50%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙層涂層，其特征在于：所述的烷氧基硅烷，具有以下分子通 式：RnSi (OR'）4_n，其中：R為烷基、芳基、取代烷基或取代芳基；R'為Q - C5烷基；n=l、2或 0〇
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙層涂層，其特征在于：烷氧基硅烷是四甲氧基硅烷、四乙氧 基娃燒、四甲氧基娃燒低聚體、四乙氧基娃燒低聚體、甲基二甲氧基娃燒、甲基二乙氧基娃 烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷低聚體或環(huán)化物、二 甲基-乙氧基娃燒低聚體或環(huán)化物、苯基二甲氧基娃燒、苯基二乙氧基娃燒、-苯基_甲氧 基娃燒、-苯基-乙氧基娃燒、-苯基-甲氧基娃燒低聚體或環(huán)化物、-苯基-乙氧基娃燒 低聚體或環(huán)化物和含環(huán)氧基團(tuán)烷氧基硅烷中的一種或多種。
8. -種權(quán)利要求1所述的在有機(jī)底涂層之上涂覆無機(jī)面涂層的雙層涂層的涂覆方法， 包括以下步驟： a，將金屬基材進(jìn)行堿洗、噴砂或電化前處理； b，將經(jīng)a步驟處理后的基材噴涂有機(jī)底涂層，在80-180°C溫度下流平烘干； c，將混合好的無機(jī)面涂層噴涂在有機(jī)底涂層之上； d，將c步驟得到的基材在室溫下流平，再逐漸升溫到有機(jī)底涂層的燒結(jié)溫度進(jìn)行燒 結(jié)，得到雙層涂層。
【文檔編號】B05D1/38GK104057670SQ201410128650
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】關(guān)建安, 史航, 王錫銘 申請人:浙江鵬孚隆科技有限公司