[发明专利]一种具有疏水效应的搪瓷表面涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属搪瓷表面涂层的制备领域，特别是涉及一种具有疏水效应的搪瓷表面涂层的制备方法。

背景技术

钢板搪瓷已广泛用于建筑物的内外装饰、地铁车站的装饰、地下隧道的装饰，以及搪瓷热水器和搪瓷容器等，而具有疏水效应的的搪瓷不仅可以起到保护和装饰作用，由于其优良的疏水效果还可以起到清洁的作用。特别是在地板上应用的搪瓷，疏水作用可以使积聚在地板上的水夹带灰尘，有害物质等及时去除，有利于环境清洁和环境保护。

涂层的疏水性与涂层表面粗糙度和涂层本身的化学特性直接相关。目前，国内外对疏水材料的研究主要是通过以下两种方法制备的：一是改善材料表面物质的化学特性，二是改善膜表面结构。就化学成分而言，主要是有机聚合物含有大量低表面能的碳、硅、氟等原子基团，它能极大的降低材料的表面能，使其疏水性增强。

溶胶-凝胶工艺制备二氧化硅溶胶，目前工艺成熟，操作简便，而且，二氧化硅溶胶本身就是很好的疏水剂，利用这种方法将制得的二氧化硅溶胶进一步用一些疏水剂(含有大量低表面能的碳、硅、氟等原子基团)进行表面修饰，从而加强了疏水效果，为制备疏水效果更强的涂层材料奠定了基础。涂覆到钢板搪瓷上的经修饰的二氧化硅溶胶涂层具有结合紧密，强度高，工艺简单，成本低等优点。至今还未见有关利用溶胶-凝胶工艺将经修饰的二氧化硅溶胶涂覆在搪瓷板上制备具有疏水效应搪瓷涂层的报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有疏水效应的搪瓷表面涂层的制备方法，本发明的具有疏水效应的搪瓷表面涂层材料结合强度高，疏水效果好，有效作用时间强，该制备工艺具有操作简便，生产成本低等特点。

本发明的一种具有疏水效应的搪瓷表面涂层的制备方法，包括：

(1)将搪瓷基板用去离子水清洗30min-1h后，置于80℃-100℃下烘箱烘干；

(2)溶胶的制备，将摩尔比为1～2.5∶2～5∶3～8∶0.1～0.4∶1～4的Si(OC₂H₅)₄，C₂H₅OH，H₂O，HCl，DMF混和，室温下用磁力搅拌仪搅拌1-2小时后，缓慢加入配制好的疏水剂，对溶胶进行表面修饰，控制疏水剂的体积分数2％～5％，PH值1～4之间；

(3)溶胶在室温下陈化8～12天，在完全凝胶化之前；

(4)采用浸涂法，将步骤(1)的搪瓷基板浸在溶胶中(1-3)min，以(0.5-1)cm/s速度垂直提拉，使经过疏水剂修饰的二氧化硅胶体溶液均匀地涂覆在搪瓷基板的表面，然后在60℃-200℃保温5-20小时，缓慢冷却，即得。

所述步骤(2)的疏水剂为二甲基氯硅烷(DMCS)或三甲基氯硅烷(TMCS)。

所述步骤(2)的摩尔比为Si(OC₂H₅)₄∶C₂H₅OH∶H₂O∶HCl∶DMF＝1∶2∶3.5∶0.4∶1，疏水剂DMCS的体积分数为2.5％，PH值为1.5，水解后形成的溶胶在室温下陈化9天。

所述步骤(2)的摩尔比为Si(OC₂H₅)₄∶C₂H₅OH∶H₂O∶HCl∶DMF＝2∶4∶4∶0.3∶2，疏水剂TMCS的体积分数5％，PH值为3.0，水解后形成的溶胶在室温下陈化10天。

所述步骤(1)或(4)的搪瓷基板是普通搪瓷板，不需要经过特殊处理，板的尺寸可以是任意的。

本发明是利用以TEOS、DMCS为原料，通过二者的水解-缩聚反应向SiO₂网络中引入疏水的有机基团-CH₃，从而制得具有一定疏水能力的SiO₂薄膜。由于TEOS水解后生成的硅烷醇基(SiOH)极富反应活性，能和许多有机化合物进行反应，如醇类(ROH)，烷醇胺(HORCH₂NH₂)，二甲基二氯硅烷[(CH₃)₂SiCl₂]，三甲基氯硅烷[(CH₃)₃SiCl]及其它氯硅烷类，聚硅氧烷(硅油)，六甲基二硅氨烷类等。本发明选用的二甲基氯硅烷作为疏水剂，其反应式如下：