[发明专利]一种锚固型耐磨增强浸涂液及使用方法

说明书

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种锚固型耐磨增强浸涂液及使用方法。本发明通过机硅改性环氧树脂引入有机硅树脂基团，利用SiC与有机硅树脂上的Si‑C键的结构相似和键能相近的特性添加耐磨填料SiC，使SiC与有机硅改性环氧树脂形成良好的界面结合；利用SLS成型制品表面存在的微孔隙，通过简单浸涂操作，使浸涂液组分渗入表层微空隙形成锚固点，进而使涂层牢牢锚固于TPU材料表面，既消除了材料中原有表层微空隙对力学强度和表观性能的不利影响，也提高了柔性高弹TPU镂空材料的力学性能和耐磨性能。本发明方案从浸涂液制备、制件浸涂以及涂层固化的整个工艺简单，操作简便，无需复杂设备，配方调整灵活，生产成本低，生产效率高，适合大规模量产。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体涉及一种锚固型耐磨增强浸涂液及使用方法，尤其是涉及可采用浸涂法在选择性激光烧结工艺成型的柔性高弹TPU镂空材料表面形成锚固型耐磨增强涂层的浸涂液及使用方法，用以提高材料的耐磨性，以及克服材料柔性和缓冲性能有余而强度和回弹性能不足之间的矛盾。

背景技术

选择性激光烧结(SLS)是增材制造(又称3D打印)技术的一种，可无视产品的几何复杂性，摆脱成型工艺对模具的依赖，可一次整体成型形状异常复杂的产品，其中，具有规整或不规整镂空结构的制件极具典型性。镂空结构，也称晶格结构，自然界中的蜂窝、骨骼、昆虫甲壳中就存在镂空结构，但在3D打印技术发明之前，人工制造镂空结构十分困难。在传统制造工艺中，可依靠对材料化学成分或微观结构尺度的控制，来制造晶格结构的效果，但这种结构是无序的。而通过3D打印技术有目的性地定制化制造晶格结构，从而形成这些材料在介观和宏观尺度上的秩序性和周期性。1873年，科学家开尔文提出了“将某个空间分成若干体积相等的单元，怎样分割的单元具有最经济的结构，其交接面的面积最少”这一具有最高效率的气泡形态问题；1993年，爱尔兰物理学家威尔莱和弗兰提出的14面体与12面体的结构组合(即Weaire-Phelan结构)，是迄今为止三维空间内各部分接触表面积最小，所用材料最省的最理想的方案。显而易见，这种三维关联结构在产品轻量化工程实施中具有特殊意义。

热塑性聚氨酯弹性体(TPU)是一种嵌段线性聚合物，靠分子间氢键交联或大分子链间轻度交联，这两种交联结构随温度变化具有可逆性。TPU性能介于橡胶和塑料，柔韧性和回弹性极佳，具有形状记忆功能。用TPU制备的镂空结构制件性能独特，具有独特的应用场景，已用作运动鞋底、头盔内衬、自行车坐垫内衬等。用SLS技术打印的聚合物基镂空结构缓震鞋底，不仅具有轻盈美观的特点，更可通过晶格支持，具有吸收冲击能量、减轻冲击负载、提供回弹势能等功能，可为不同体育项目、不同运动特点的使用者提供最合理的力学反馈，为人体运动提供支持并保护运动爱好者免于运动损伤。用于保护人体头部的护头盔(安全帽)在外壳内部有一缓冲体，采用SLS制备缓冲体时，可按不同佩戴者的头部形状个性化设计，而且按照不同部位对缓冲力大小的需要，设计成具有不同梯度的镂空结构，提供更舒适的佩戴感受以及更科学安全的缓冲保护。同样的原理，一些高端自行车赛车坐垫内衬材料，也可用SLS打印量身定制成具有不同人体工学结构和梯度镂空结构的内衬体。

但SLS属无压力熔融烧结成型，与注塑成型等聚合物传统成型工艺相比，用SLS成型的TPU镂空结构制件存在成型精度不够高、制品表面有微孔隙等问题。当镂空结构制件中构成晶格材料构架体的尺寸比较细小时，往往存在柔性和缓冲性能有余，但强度和回弹性能不足的问题。当TPU镂空制件直接与另一材料摩擦时(如运动鞋底)，还存在耐磨性不佳的问题。现有解决方案主要有两种，一是改用强度更高的聚合物材料，另一是增大晶格材料构架体尺寸，但这两种方案都会造成镂空制件柔性和缓冲性能较大程度的损失。

发明内容

本发明提供一种锚固型耐磨增强浸涂液及使用方法，目的是要克服TPU制件，尤其是3D打印成型的镂空TPU制件，存在柔性和缓冲性能有余而强度和回弹性能不足之间的矛盾，同时也要克服TPU制件耐磨性不佳的问题。