[发明专利]一种耐磨不粘陶瓷涂层材料及其制备方法、用途和模切刀具

说明书

本发明公开了一种耐磨不粘陶瓷涂层材料及其制备方法、用途和模切刀具，耐磨不粘陶瓷涂层材料包括不同成分的两个连续层，内层主要材料为纳米二氧化硅，通过真空蒸镀、磁控溅射、等离子化学沉积法、溶胶‑凝胶法等方法镀到基材表面作为“纳米晶核”，外层主要材料为疏水性二氧化硅，用有机硅烷、反应性疏水聚合物在酸性催化剂的催化下生长到内层表面作为不粘外层。该耐磨不粘陶瓷涂层材料作为模切刀具表面涂层，可应用在光学、电子等精密模切领域，具有高耐磨、良好不粘性能，模切不出现残胶、拉胶现象。

技术领域

本发明属于特种涂层材料领域，特别涉及一种由化学法涂覆形成的耐磨、不粘的陶瓷涂层，制备所述陶瓷涂层的方法以及由此涂层所涂覆的高精密模切刀具，还涉及到所述高精密模切刀具在光学、电子等精密模切领域的用途，特别涉及到柔软高粘的OCA光学胶模切。

背景技术

目前的电子显示膜类材料的初级产品主要为卷材，在应用于终端模组之前均需按照终端客户所设计的形状进行模切，使膜类材料的形状与终端模组的形状匹配。模切是一个非常重要的环节，模切质量的好坏直接影响最终产品的质量及良品率。电子显示膜类材料通常由三层结构组成：底保护膜、功能型膜或胶膜、面保护膜，模切时要求模切刀要切穿面保护膜和功能性膜或胶膜，而不能破坏底保护膜，这种模切技术称为“精确模切”。在精确膜切过程中，电子类显示膜类材料的功能层为胶膜，尤其是胶膜较软且粘性非常大(例如模切用于显示屏粘合的OCA光学胶，常见如3M 2804、3M 2806、3M 3004等填充性能较好的型号系列)，模切过程中经常出现粘刀现象，一方面使得模切生产过程中刀版上会逐渐的积累残胶，如果残胶积累到一定程度就会将模切产品的边缘带起来，而无法排废；另一方面会直接导致模切胶膜的材料变形、尺寸发生变化而成为废品。

因此，改进模切刀具的粘附性能一直是行业内不懈努力的追求。改进材料的粘附性通常通过功能涂层处理来实现，含氟聚合物涂层是最常见的方法。含氟聚合物以其耐高温性、超耐候性、耐腐蚀性、优越的自清洁性能、化学惰性及极低的表面能，已大量应用在不黏系列产品中，如不沾锅、耐高温铝板、或钢板上。目前的含氟聚合物中最常使用聚四氟乙烯(PTFE)作为涂层剂的主要成分。US 2008061068A1公开了具有特氟龙(Teflon)涂层的金属载体的烹饪用具，涂层中含有碳氟树脂和无机化合物，使烹饪用具具有很好的不黏性。US7635522B2公开含有含氟聚合物颗粒的溶胶凝胶涂料组合物，含氟聚合物颗粒均匀分布在涂料中，使涂层后产品具有很好的抗黏性。CN105563557A采用喷涂工艺对刀具表面进行氟聚合物处理，利用氟聚合物的低表面能特性降低粘附性能。虽然PTFE具有良好的长期不黏性，含聚四氟乙烯的不粘涂层抗划伤性不足，所涂覆的刀具不够锐利、耐磨性较低、使用寿命也较短。

在此背景下，过去曾多次尝试采用不含PTFE的材料及工艺来生产高性能不粘涂层。DE19714949A1描述了一种耐磨玻璃态涂料组合物，其通过硅烷RSi(OR')₃、纳米级SiO₂颗粒、碱金属和碱土金属氢氧化物的水解和缩合，然后在温度大于400℃制成致密薄膜。EP1835002A2揭示了一种两层不粘涂层，其中第一层所谓的基层由二氧化硅溶胶与有机烷氧基硅烷的缩合产物的基质组成，其上的基质的顶层由应用硅溶胶与有机烷氧基硅烷和氟烷氧基硅烷的混合物的缩合产物。所述的例子中的涂层均存在不粘效果不足的情况，无法应用于刀具的高精密模切中。

因此，开发新型的高硬度、高耐磨的低表面能陶瓷涂层材料克服现有的涂层缺陷具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有高硬度(耐磨)、良好不粘性的涂层材料，以及由此涂层材料涂覆在高精密刀具表面，该涂层具有改进刀具的不粘性能的作用，且不粘涂层更耐磨、涂层不会发生起皮或脱落现象，刀具的刀锋轮廓保持原有精度，刀具易于清洁；本发明的另一个目的在于提供这种具有优良的模切能力的刀具，可以适用于软而粘的胶膜材料的模切。

为解决现有技术存在的技术问题，本发明的一种实施方式采用以下技术方案：