[发明专利]一种超硬韧性涂层的制备方法

说明书

本申请提供一种超硬韧性涂层的制备方法，包括步骤：S1、钛酸酯或铝酸酯与水在加热、酸性条件下催化水解，形成钛溶胶或者铝溶胶；S2、TMOES和含氟类疏水物质分别催化水解，将TMOES的水解产物CEOS在阳离子光引发剂的催化作用下得到CEOS的高聚物，将含氟类疏水物质的水解产物、CEOS的高聚物、钛溶胶或者铝溶胶混合，得到涂膜液。本发明的超硬韧性涂层，主要的成膜物质由两种硅烷聚合而成，再加以无机增强物‑钛溶胶提高其硬度，原料廉价，实验步骤简单，溶剂为常见的酸和水，无需添加其他有机物质，制备工艺简单、经济、环保，制得的涂层有良好的附着力，韧性，韧性及硬度。具有保护作用，可广泛应用与电子设备，光学器件，建筑材料等各个领域。

技术领域

本发明涉及涂层工业领域，更具体的说，涉及一种超硬韧性涂层，主要用于保护，可应用于电子设备、光学仪器、交通工具和生活用品上。

背景技术

随着现代工业商业的快速发展，人们对于韧性设备的呼声也越来越高。本项目的韧性器件超硬基底纳米涂料用途广泛主要用于保护，不仅可以作为电子屏幕、光学韧性器件的保护，还可以用于键盘、书桌自行车的保护。预估计这种涂层有几百亿的市场，有市场就有机遇。

浙江大学纳米科学与技术中心的陆静娟老师课题组对硅铝溶胶改性甲基硅树酯耐划伤薄膜的研究，以甲基三甲氧基硅烷(MTMS)的水解缩聚产物作为主要的成膜物质，正硅酸乙酯(TEOS)水解缩聚产物硅溶胶及异丙醇铝制备的勃姆石胶作为无机增强物，通过共缩聚反应在聚碳酸酯(PE)板表面制备硅铝胶改性甲基硅树酯耐磨薄膜，然而尽管原料廉价，此种产品的韧性及硬度都不太理想，应用范围受限；爱洁世环保有限公司中对“高稳定性硅溶胶-丙烯酸乳液复合涂料及其制备工艺”的研究中，采用硅溶胶两步加料形成双层包覆的微观结构，进而与其他原料合理匹配，基本解决了硅溶胶与丙烯酸类乳液复合涂料的稳定性问题。涂料的贮存稳定期变长，无返粗、絮凝现象，同时解决了浆料制备中工艺用水不足的实际问题。此项技术主要解决涂层稳定性问题，其他性能均为涉及，且其所用原料种类多，工艺复杂。最近，Dongchan Jang教授课题组在AM上发表了他们对于超硬涂层的最新研究成果，改该项研究运用无机有机相结合的办法，在分子水平上，增强相界面和里面分子的化学键强度。使用简单的低能耗的可大规模制备的方法。但其部分原料不易得，后处理的制备工艺复杂，不适合大规模推广应用。

尽管获得突破，但也存在缺陷，因为各项研究技术会提高了某几个单方面的性能，应用受到限制。不同的应用领域需要不同的性能，这就需要涂层拥有众多的优良性能。鲍哲南教授的公司也在做韧性器件材料，主要提高导电性，且成本较高。虽同为韧性器件，但本专利与其侧重点不同。

发明内容

针对上述现存的问题及市场的巨大需求，本发明提供一种改性的超硬韧性涂层，该涂层采用的原料廉价易得，实验工艺简单。

本发明解决上述技术问题的方案为，提供一种超硬韧性涂层的制备方法，包括如下步骤：

S1、溶胶的制备：钛酸酯或铝酸酯与水在加热、酸性条件下催化水解，形成钛溶胶或者铝溶胶；

S2、涂膜液的制备：TMOES和含氟类疏水物质分别催化水解，将TMOES的水解产物CEOS在阳离子光引发剂的催化作用下得到CEOS的高聚物，将含氟类疏水物质的水解产物、CEOS的高聚物、钛溶胶或者铝溶胶混合，得到涂膜液。

在本发明提供的超硬韧性涂层的制备方法中，钛酸酯或铝酸酯、TMOES、含氟类疏水物质的摩尔比为2:3:1-3:5:1。

在本发明提供的超硬韧性涂层的制备方法中，所述步骤S1中，所述钛酸酯包括钛酸异丙酯、异丙基三(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基三油酸酰氧基钛酸酯、异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的至少一种；所述铝酸酯包括三异丙氧基铝、三乙酰丙酮铝、异丙氧基二硬酯酸酰氧基铝酸酯中的至少一种。