一種功能涂料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種功能涂料的制備方法，具體是涉及一種能在塑料，金屬和陶瓷等 基材的表面形成一層功能化的表面涂層。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前常用的材料表面防護(hù)技術(shù)主要有電鍍、真空鍍膜和化學(xué)涂層法等。電鍍主要 適用于金屬基材的表面防護(hù)，通過電解液中金屬離子的還原，在其表面沉積生成具有保護(hù) 功能的金屬鍍層。然而這種防護(hù)方式需要特定的裝置設(shè)備以及復(fù)雜的工藝過程，生產(chǎn)效率 低而且成本較高。真空鍍膜法的適用范圍比電鍍法廣，塑料、金屬和陶瓷等材質(zhì)都可以通過 真空鍍膜法在其表面沉積防護(hù)涂層。但是，真空鍍膜有時(shí)需要在較高的溫度下才能在基材 表面沉積一層較為牢靠的涂層，這對一些不耐高溫的材料和制品，如有機(jī)高分子聚合物和 熱敏性器件等的應(yīng)用帶來了限制。類似地，真空鍍膜也存在生產(chǎn)效率低和和設(shè)備投入高的 缺點(diǎn)?；瘜W(xué)涂層方法的優(yōu)點(diǎn)是操作簡便，成本低廉，適用范圍廣等。
[0003] 傳統(tǒng)的化學(xué)涂層方法是采用防腐涂料對各類基材表面進(jìn)行防護(hù)，如FEVE氟碳樹 月旨，環(huán)氧富鋅、富鋁等重防腐涂料。這類防腐涂料具有高膜厚、高表面能、耐溫等級低、涂裝 工藝復(fù)雜以及犧牲涂層其它性能換取防腐性能的特點(diǎn)。但是這一技術(shù)不適用于制品尺寸要 求精確，在高溫、酸性或堿性，以及有機(jī)溶劑等惡劣環(huán)境下的使用。
[0004] 目前，將具有疏水特性的聚合物，如聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯等涂覆到基材的表 面，雖然能起到防止溶劑侵蝕的作用，但也帶來了一些局限性。比如疏水性聚合物和基材之 間的結(jié)合力相對較弱，難以制備較薄的涂層。同時(shí)在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)有一定的滑動(dòng)摩擦力存 在時(shí)，涂層容易與基底剝離。聚對二甲苯是一種熱塑性塑料，可以沉積在各種基材的表面形 成連續(xù)均勻的膜，但是不適合在摩擦和加熱環(huán)境下使用。在中國專利CN101992184A中公開 了一種耐侵蝕超疏水涂層的制備方法，利用溶膠-凝膠方法在取樣針、探針等小內(nèi)徑管狀 制品的表面形成陶瓷、硅化合物、金屬氧化物或金屬氮化物涂層。與現(xiàn)有技術(shù)中經(jīng)常使用的 聚四氟乙烯以及聚對二甲苯涂層相比，改善了機(jī)械性能。
[0005] 所以，針對應(yīng)用環(huán)境的不同，在基材表面形成一層防護(hù)層，對提高材料的使用性 能，延長使用壽命具有重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了拓寬現(xiàn)有材料表面保護(hù)技術(shù)的適用范圍，同時(shí)使材料在比較溫和的處理環(huán)境 下能在其表面形成一層保護(hù)涂層，本發(fā)明提供了一種操作簡便，成本低廉的功能涂料技術(shù)。 使用這種功能涂料，能有效地提高材料在高溫環(huán)境以及溶劑環(huán)境下的耐久性。
[0007] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種功能涂料的制備方法，其主要特 征是該功能涂料由雙（三烷氧基）硅烷偶聯(lián)劑、單（三烷氧基）硅烷偶聯(lián)劑和溶劑按一定 的質(zhì)量比組成，經(jīng)過2~6小時(shí)的水解反應(yīng)，烷氧基在溶劑中水解生成硅醇鍵，涂覆到基材 表面經(jīng)60~120°C烘干，硅醇鍵之間脫水縮合形成高交聯(lián)密度的一層耐溶劑腐蝕的保護(hù)涂 層。
[0008] 所述雙（三烷氧基）硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)通式如下：
[0009]
[0010] 式中，η = 1~3，X為可水解基團(tuán)，包括甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基，Y為氨基、 苯基、酯基等。優(yōu)選雙（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）胺，雙（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺， 雙（三甲氧基硅基乙烷），雙（三乙氧基硅基）乙烷，雙（三甲氧基甲硅烷基甲基）乙烯， 雙（3-三甲氧基硅丙基）富馬酸酯，雙（三乙氧基硅基）乙烯，雙[(三甲氧基硅基）乙基] 苯，雙[3-(三甲氧基硅基）丙基]乙二胺，雙[(三甲氧基硅基）甲基]苯，雙[3-(甲基氨 基）丙基]二甲氧基硅烷其中的一種或者任意多種的任意比例的混合物。
[0011] 所述的單（三烷氧基）硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)通式如下：
[0012]
[0013] 式中，n = 0~3, Z為可水解基團(tuán)，包括甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基和 Cl，R為有機(jī)官能團(tuán)，主要有氣基、環(huán)氧基、苯基、氣代烷基等。優(yōu)選的單（二烷氧基）硅烷偶 聯(lián)劑包括γ-氨基丙基三甲氧基硅烷，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，γ-縮水甘油醚氧丙基 三甲氧基硅烷，γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，N-β (氨乙基）-γ -氨丙基甲基二 甲氧基硅烷，Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧 基硅烷，γ -氨丙基甲基二乙氧基硅烷，二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷， 苯基三乙氧基硅烷，十三氟辛基三甲氧基硅烷，十三氟辛基三乙氧基硅烷，十七氟癸基三甲 氧基硅烷，十七氟癸基三乙氧基硅烷，正辛基三甲氧基硅烷其中的一種或者任意多種的任 意比例的混合物。
[0014] 所述雙（二烷氧基）硅烷偶聯(lián)劑與單（二烷氧基）硅烷偶聯(lián)劑的摩爾比6:1~ 1:1〇
[0015] 所述在溶劑中配制的溶液質(zhì)量濃度為2%~10%。
[0016] 所述溶劑為甲醇，乙醇，異丙醇，丁醇中的其中一種或者任意幾種任意比例的混合 物。
[0017] 所述的功能涂料適用于基材為塑料，陶瓷以及金屬等的表面防護(hù)。
[0018] 所述的功能涂料提供一種具有所需表面能及耐溶劑腐蝕的涂層。
[0019] 本發(fā)明的有益效果是提供了一種操作簡單，成本低廉的涂料技術(shù)方案，為塑料、金 屬和陶瓷等基材的表面提供保護(hù)性涂層，提供一種耐溶劑腐蝕的保護(hù)性涂層，對材料的表 面起到保護(hù)作用。
[0020] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 實(shí)施例1 :
[0022] (a)將雙（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）胺和Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基 硅烷按摩爾比6:1加入到異丙醇中，配制成質(zhì)量濃度為2%的異丙醇溶液，室溫磁力攪拌水 解6小時(shí)，得到涂料。
[0023] (b)將金屬基材表面清洗干凈，將配制的涂料涂覆到表面至溶劑異丙醇自然揮發(fā)。
[0024] (c)將金屬基材轉(zhuǎn)移到80°C的烘箱中，干燥交聯(lián)12小時(shí)，得到表面均勻平整、耐溶 劑腐蝕的高交聯(lián)密度的保護(hù)層，厚度約〇. 3 μ m，測得的表面水接觸角為89°。
[0025] 實(shí)施例2 :
[0026] (a)將雙（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺和γ -縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 按摩爾比4:1加入到乙醇中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5 %的乙醇