[发明专利]一种双层涂层及其涂覆方法

说明书

技术领域

本发明属于对表面涂布液体或其它流体的工艺技术领域，涉及一种在有机底涂层之上涂覆无机面涂层的双层涂层及其涂覆方法。

背景技术

无机涂层是相对有机涂层而言的,因其以无机材料作为基础加工成膜而叫做无机涂层，其发展时间比有机聚合物涂层晚，但是后期发展非常迅猛，前景十分广阔。20世纪80年代中期，无机涂层的制备技术有了新的突破，当时Twente大学的Burggraf等人，采用溶胶-凝胶（Sol－Gel）技术研制出具有多层不对称结构的微孔陶瓷膜，孔直径可以达到3nm以下，这种涂膜已达到气体分离的等级，成为有机高聚物膜的有力竞争对手。溶胶-凝胶（Sol－Gel）技术的出现，将无机涂膜的研究，尤其是陶瓷膜的研制推向一个新的高潮。最近15-20年内，SOL-GEL技术的研究才开始越来越多，特别是SOL-GEL技术制备的无机涂层由于其优良的性能、简单的工艺，受到很多科研者的关注，并且也有一些产品在保护功能膜，光学功能膜，电磁功能膜，催化功能膜等得到应用，如日本学者Yamamoto采用ZrBu，TEOS等为前驱体，采用SOL-GEL方法于SiC涂层表面制备了约1.5微米厚度的硅酸锆表面涂层，可以显著提高抗氧化、抗腐蚀能力。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷采用溶胶-凝胶技术提供一种在有机底涂层之上涂覆无机面涂层的双层涂层，该双层涂层可以改进有机涂层的硬度、耐化学腐蚀性和耐候性等性能。

本发明还提供一种所述双层涂层的涂覆方法。

一种双层涂层，该双层涂层是在有机底涂层之上涂覆无机面涂层形成。无机涂层相对于有机涂层，具有优异的耐热性能、耐候性能、耐化学腐蚀性、高硬度等特性，但是其缺点是没有弹性，比较脆，而且对基材的前处理要求较高，附着力很差，本发明人通过以有机涂层为底涂层提高涂层的附着力和改善脆性，无机涂层为面涂层提高有机底涂层硬度、耐化学腐蚀性和耐候性，可以很好的在五金电子，家具家电，烹饪炊具，建筑装饰，汽车涂料等领域具体应用。

上述有机底涂层包括醇酸树脂涂层、聚酯树脂涂层、聚氨酯树脂涂层、环氧树脂涂层、丙烯酸树脂涂层、聚烯烃树脂涂层、酚醛树脂涂层、氨基树脂涂层、有机硅树脂涂层和氟树脂涂层等。

上述的无机面涂层由两组分组成，第一组分与第二组分的重量比为1～3：1，其中第一组分由30～100%硅溶胶、0～3%添加剂、0～3%珠光粉和0～65%水组成，第二组分由49～99.9%烷氧基硅烷、0.1～1%乙酸和0～50%异丙醇组成。

上述无机面涂层两组分混合方法是将第一组分和第二组分在室温下搅拌或滚动混合反应3-24小时，形成无机面涂层，其形成机理为：

水解反应Si（OR）n+xH₂O→Si（OH）xORn-x+xROH，

缩聚反应m Si（OH）xORn-x→｛Si（OR）n-xO｝m+H₂O，

交联固化反应Si（OH）xORn-x→Si O n/₂+H₂O+ROH，

由于无机面涂层成膜后主要由SiO₂组成，这样其就具有硬度高、耐化学腐蚀性和耐候性等优良性能。

一种在有机底涂层之上涂覆无机面涂层的双层涂层的涂覆方法，包括以下步骤：

a，将金属基材进行碱洗、喷砂或电化前处理；

b，将经a步骤处理后的基材喷涂有机底涂层，在80-180℃温度下流平烘干；

c，将混合好的无机面涂层喷涂在有机底涂层之上；

d，将c步骤得到的基材在室温下流平，再逐渐升温到有机底涂层的烧结温度进行烧结，得到双层涂层。

硅溶胶

硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒在水中或溶剂中的分散液。由于硅溶胶中的SiO₂含有大量的水及羟基，故硅溶胶也可以表述为SiO₂·nH₂O。硅溶胶在本发明中作为无机成膜物质之一，和水解的硅烷缩合脱水，得到SiO₂网状结构，从而使得不粘涂层具有硬度、耐水性、耐腐蚀性和耐温性等性能。

本发明中的硅溶胶，pH为2-11，粒径为5-50nm，二氧化硅含量为20-50%。在本发明中，硅溶胶在第一组分中的质量分数优选为50-100%。

烷氧基硅烷