[发明专利]聚合物基底的防护涂层

说明书

技术领域

本文描述的实施方式总体上涉及聚合物基底的防护涂层，和更特别地涉及相对不渗透水吸收和具有抗磨性的涂层。 

背景技术

发现塑料越来越多地使用在制成品中。例如，某些汽车具有塑料车身板，飞机具有塑料内镶板以及甚至外壳板可以由塑料复合材料制成。虽然塑料提供了多种优良的性能如轻质、可成型性和低成本，但是塑料也有明显的缺点。一般而言，例如，塑料表面没有钢铁表面一样坚硬或抗磨。而且，虽然一些塑料可以是透明的，但是在某些重要应用中如在汽车安全玻璃和客机挡风玻璃中更重和更贵的玻璃仍然是所选材料。 

在商业飞机中首要的驾驶员座舱挡风玻璃典型地由多窗格层压玻璃制成。因为玻璃的强度、抗刮性和抗刮水片磨损性和耐化学及耐环境性，玻璃被使用。这些性质确保了在重要的驾驶员座舱挡风玻璃中保持良好的视野，尤其在使用雨刷除去雨水的情况。然而，就可成型性而言玻璃具有局限性，并且用于构造挡风玻璃，不总是最轻和/或最便宜的材料。由于玻璃在可成型性方面的局限性，在最近数十年期间，驾驶员座舱挡风玻璃的形状基本上保持不变。转到聚合物材料，如拉伸丙烯酸或者聚碳酸酯，可能导致较轻的、较便宜的挡风玻璃，并且就挡风玻璃形状而言具有更大的柔韧性。驾驶员挡风玻璃的形状转变会导致飞机驾驶室空气动力学改进，相关地降低飞行阻力，并且因此改善飞机燃料效率。驾驶员座舱空气动力学的改进也会导致减小的外部噪音产生，并且因此可能降低内部驾驶室噪音水平。减小的噪音水平可以使机组人员和乘客飞机旅行更舒适。 

另一方面，与客机挡风玻璃不同，飞机乘客窗典型地由拉伸的丙烯酸(也就是丙烯酸基底)制成，这是由于其轻质、柔韧性和可成型性。然而，丙烯酸容易遭受颗粒(例如砂)以及水引起的磨蚀和龟裂。而且，在飞行期间，飞机窗口遭受到由在飞机里面和外面之间的压力不同所引起的差压。这种差压导致窗弯曲，并且该弯曲可导致窗或者在窗口上的任何涂层经过一段时间后破裂。为了避免细裂缝给予化学物质侵蚀丙烯酸基底的可能性和/或使涂层从丙烯酸基底脱离，窗户在日常维护中进行更换。这造成了额外的花费和减少了飞机潜在的服务期限。 

可能期待的是，如果使用聚合物层压材料作为挡风玻璃，那么当施加应力到挡风玻璃时，水吸收进入这种挡风玻璃和化学物质的腐蚀作用可能导致龟裂，如可能在飞行中会遇到的。龟裂或其它机械损伤如划伤可能对操作员视野透过挡风玻璃具有有害影响。另外，划伤的挡风玻璃将不得不例行地更换，因而造成了额外的修缮花费和减少了飞机服务期限。 

已经使用聚硅氧烷涂层保护聚合物基底表面免于化学侵蚀、磨损和磨耗。使用有机硅氧烷化合物涂覆的聚硅氧烷硬涂层保护聚合物基底如聚碳酸酯或丙烯酸免于由磨损和/或环境暴露所引起的损伤。这些典型为几微米厚的溶剂基涂层经过浸涂或者流涂或者喷涂工艺来涂覆，然后经过低温(150°F＝65.5℃)烘烤进行干燥。当客机挡风玻璃在飞机受压下受力时，这些聚硅氧烷涂层适于提供良好的拉伸性能，然而，这限制了它们的抗磨性。虽然当涂覆到客机挡风玻璃上时，目前可用的涂层显示了良好光学特性，但是根据野外试验结果，它们的抗划伤性和耐久性是有限的。它们或者易于龟裂，或者它们提供最小的磨损保护。由于环境暴露，龟裂和/或磨损两者都可能导致聚硅氧烷涂层剥离，并且导致底部丙烯酸挡风玻璃基底划伤和龟裂。 

因此，期望开发防护涂层来保护聚合物基底如客机驾驶舱挡风玻璃免于磨损、化学侵蚀和龟裂。另外，在客机挡风玻璃的情况，涂层应该是可靠的，并且具有一些方法来在它们不再有效时警告飞行或维修人员。而且，在飞行器挡风玻璃中，当暴露于在飞行器清洗与维护中所使用的硫酸和许多化学品时，涂层应该显示出与聚合物基底 良好的粘附力、优良的抗磨性、最小的紫外光诱导的降解、良好的拉伸性/柔韧性和抗裂性。另外，它应该具有显示涂层状况的指示物。此外，防护涂层的其它期望特征和特性将通过随后的具体描述和所附权利要求、结合附图和前述技术领域和背景而变得明显。 

发明内容

示例性实施方式提供了涂覆的聚合物基底，该涂覆的聚合物基底具有聚合物基底主体和涂覆表面。表面涂层包括超过一对的涂布层。每对涂布层包括第一涂覆的涂布层和第二涂覆的涂布层。另外，施加到涂布层上或者涂布层之间的指示物提供了涂层磨耗的标记。 

在另一个实例中，在暴露于选自防冻液、喷气燃料、甲基·乙基酮、溶剂清洗剂、碱性清洗剂、液压油和洗涤剂的化学品后，依照泰伯尔耐磨试验(Taber Wear Test)ASTM D-1044-99进行100个循环测试，表面涂层的实施方式显示出不超过大约1％的雾度变化。