CN101786351A - 一种镀膜聚碳酸酯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及表面镀膜的有机聚合物，特别涉及一种镀膜聚碳酸酯。本发明是通过以下技术方案得以实现的：一种镀膜聚碳酸酯，它包括聚碳酸酯基材层及镀膜层，镀膜层分为三层，由内到外依次为钛氧化物底镀层、铬镀层及钛氧化物面镀层。本发明适用于机械工业、透明材料等多方面。

Description

一种镀膜聚碳酸酯

技术领域

本发明涉及表面镀膜的有机聚合物，特别涉及一种镀膜聚碳酸酯。

背景技术

聚碳酸酯是高分子链中含有碳酸酯的一类透明工程材料，英文简称为PC。聚碳酸酯密度小，质量轻，可见光透过率较高，耐热性好，耐寒性好，抗冲击强度高，刚性高，电性能好且具有良好的加工性能，因此聚碳酸酯是热塑性工程塑料中发展最快的一种材料，在机械工业、透明材料等方面都有广泛的应用，但聚碳酸酯也其不可忽视的缺点：

1、在某些应用条件下容易发生应力开裂，其原因是它的分子链在外力作用下不易滑移，限制了分子链的取向和结晶，一旦取向后又不易松弛，使内应力不易消除而产生内应力被冻结的现象；

2、耐疲劳强度和耐磨性差，虽然在硬度和耐划伤方面优于一般的有机玻璃，例如，聚甲基丙烯酸甲酯，但仍难于满足许多实际使用要求；

3、熔体粘度高，熔融成型较困难；

4、化学稳定性较差，在室温下耐水、稀酸、氧化剂、还原剂、盐、油、脂肪烃和环烷烃，但不耐碱、胺、酮、酯和芳香烃，聚碳酸酯能溶于二氯甲烷、二氯乙烷、甲酚、二氧六环和氯苯中，能被大部分氯化烃类的芳香族溶剂、酯和酮等有机溶剂及其蒸汽所破坏并导致应力开裂。

因此，通过改性方法来提高或改善聚碳酸酯的性能显得尤为重要，改性方法主要有电镀、真空镀等，通过改性方法使得聚碳酸酯的性能得到显著改善，尤其是硬度、耐划伤、耐磨性、耐疲劳强度和化学稳定性等方面的提高。在电镀的时候大多采用铬作为镀层，但电镀铬会产生六价铬，毒性很大，并且耗水、耗电、耗材多，工艺也较为复杂，使其应用受到了限制。

真空镀的时候大多采用铝和铬作为镀层，其中，铝虽然因价廉、反射率高、抗氧化以及电镀容易而获得了广泛的应用，但是铝质软、易磨损，对碱、CO2等不耐腐蚀，一旦面涂层发生破损或不致密，铝层就会受到破坏；相对铝而言，铬有更美丽的银白光泽、良好的物理性能和更稳定的化学性能，因此真空镀铬镀层是一种更好的选择，但铬的熔点为1900℃，1397℃时铬的蒸气压为1.33Pa，用蒸镀法较为困难，而采用一般的磁控溅射法，所获得的铬镀层色泽往往明显偏离银白色，而且，离子镀铬要求底镀层有较高的耐热性和耐辐射性，否则容易损伤底镀层和出现裂纹等缺陷，采用聚丁二烯、脂环族环氧树脂涂料等有机涂料，可以提高底镀层的耐热性和耐辐射性，然而这种提高仍是有限的，不能满足更高的要求，另一方面，有机涂层的表面硬度、耐划伤性、耐磨性以及耐老化和耐腐蚀等性能也受到了较大的限制，同样不能满足产品的更高要求；加上由于聚碳酸酯有着良好的应用潜力，除了深入研究各种改性技术外，大力发展先进的，具有环保、节能特性的表面处理也是显得重要而迫切。

发明内容

本发明的目的是提供一种镀膜聚碳酸酯，该镀膜聚碳酸酯的底镀层的耐热性及耐辐射非常高，避免了在离子镀铬了时产生和背景技术中一样的问题。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种镀膜聚碳酸酯，它包括聚碳酸酯基材层及镀膜层，镀膜层分为三层，由内到外依次为钛氧化物底镀层、铬镀层及钛氧化物面镀层。

作为本发明的优选，所述钛氧化合物底镀层及钛氧化合物面镀层的厚度都在12纳米至15纳米之间，所述铬镀层的厚度在1.5微米至2微米之间。

作为本发明的优选，该种镀膜聚碳酸酯采用如下步骤制得：

(1)预处理步骤：对聚碳酸酯基材表面进行清除；

(2)中频磁控溅射步骤：将预处理后的聚碳酸酯基材通过中频磁控溅射方法在其表面镀覆钛氧化合物，形成底镀层；

(3)阴极电弧离子镀步骤：将表面镀覆有钛氧化合物底涂层的聚碳酸酯基材通过阴极电弧离子镀方法在其表面镀覆铬，形成铬镀层；

(4)再次中频磁控溅射步骤：将通过步骤(3)制得的表面镀覆有铬镀层的聚碳酸酯基材再次通过中频磁控溅射方法在其表面镀覆钛氧化合物，形成面镀层。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1、该种镀膜聚碳酸酯既保持聚碳酸酯密度小、质量轻的特点，又具有金属铬的银白色光泽以及导电、导热、耐磨、耐划伤等性能；

2、实验表明，用中频磁控溅射法镀覆的钛氧化物底镀层与聚碳酸酯基材表面结合牢固、沉积速度快、结构致密、表面光滑；该镀层耐热、耐辐照，对基材有隔热与防辐照作用，可以在较大范围内承受离子镀铬过程中的离子轰击，不出现裂纹等缺陷且该镀层还可抑制随后镀膜过程中基材某些组分的挥发，有利于镀膜性能的稳定，另外，采用钛氧化物底镀层作为过渡层，可以增强铬镀层的结合力；

3、铬镀层在大气中有很强的钝化性能，呈银白色，能长时间保持，并且在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐、有机酸等腐蚀介质中稳定，铬镀层还有较高的硬度、良好的耐磨性和耐热性；

4、钛氧化合物面镀层虽薄，但镀层致密，并且能与铬镀层牢固结合，且钛氧化合物面镀层的可见光透过率高，物理性能与化学性能稳定，因此可以起着良好的防护作用；

5、该种镀膜聚碳酸酯的制得步骤简单、易于实施。

附图说明

图1是镀膜聚碳酸酯的结构示意图；

图中，1、聚碳酸酯基材层，2、钛氧化物底镀层，3、金属铬镀层，4、钛氧化物面镀层。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

一种镀膜聚碳酸酯的制得步骤，它依次包括

1、预处理步骤：

清除聚碳酸酯基材表面的油污、残留的脱模剂、静电及粉尘；硬质酸锌、硅油等脱模剂的残存容易引起底镀层附着力不良等缺陷，所以要清除掉，采用有机溶剂清除油污，用静电除尘器清除聚碳酸酯基材表面聚集的静电及吸附的粉尘；

2、中频磁控溅射步骤：

将预处理后的聚碳酸酯基材通过中频磁控溅射方法在其表面镀覆钛氧化合物底镀层；所述的中频磁控溅射方法是：将基材放于中频磁控溅射镀膜机内的工件架上，将工作室抽至真空度为6×10^-3Pa之间，使工件架以3r/min的速率转动，使真空室内温度为8℃，并开启节流阀，然后充入氩气与氧气至真空度为4.9×10^-1Pa，氩气与氧气的比例位于1∶6，后开启中频溅射电源，调节溅射电流为30A，溅射电压为630V，占空比为80％，频率为40KHz，镀膜时间为5min；

3、阴极电弧离子镀步骤：

将表面镀覆有钛氧化合物底涂层的聚碳酸酯基材通过阴极电弧离子镀方法在其表面镀覆铬镀层；所述的阴极电弧离子镀方法是：将基材放于阴极电弧离子镀膜机内的工件架上，将工作室内抽至真空度为6×10^-3Pa，节流阀开启，使工件架转速为3r/min，充入氩气至真空度为1.5×10^-1Pa，然后开启靶电源，调节电流为70A，镀膜时间为3min，然后关闭氩气源，在高真空下用离子轰击镀铬1.5min；

4、再次中频磁控溅射步骤：

重复上述中频磁控溅射步骤。

实施上述步骤所制得的镀膜聚碳酸酯，如图1所示，包括聚碳酸酯基材层1、钛氧化物底镀层2、金属铬镀层3、及钛氧化物面镀层4；钛氧化合物耐热、耐辐射，作为底镀层，对聚碳酸酯基材1有良好的隔热和防辐射作用，并且可以在较大范围内承受离子镀铬过程中的离子轰击，不出现裂纹等缺陷，同时钛氧化物底镀层2与聚碳酸酯基材层1表面结合良好，对聚碳酸酯表面有良好的防护作用，钛氧化物底镀层2的厚度为13纳米；在钛氧化物底镀层2上镀铬，金属铬镀层3的厚度为1.8微米；在金属铬镀层3表面镀覆14纳米的钛氧化物面镀层4，且钛氧化物面镀层4为二氧化钛与其它钛氧化物的混合体，该种面镀层致密，与金属铬镀层3牢固结合，可见光透过率高，物理性能与化学性能稳定，具有良好的防护作用。

取上述镀膜聚碳酸酯样品10块，尺寸均为：150mm×100mm×3mm，对上述样品检测表面色泽、镀层的附着力、镀层硬度和CASS及盐雾试验寿命，结果如下：

1、色泽：银白色；

2、硬度：最低1H，最高达2H，平均1.6H；

3、附着力(百格)：100％；

4、CASS实验：经CASS试验96小时后取出制品，观察其表面，没有看到明显变化；

由上述可以看出，该种镀膜聚碳酸酯其镀层性能良好。

Claims (3)

1.一种镀膜聚碳酸酯，其特征在于：它包括聚碳酸酯基材层及镀膜层，镀膜层分为三层，由内到外依次为钛氧化物底镀层、铬镀层及钛氧化物面镀层。

2.根据权利要求1所述的一种镀膜聚碳酸酯，其特征在于：所述钛氧化合物底镀层及钛氧化合物面镀层的厚度都在12纳米至15纳米之间，所述铬镀层的厚度在1.5微米至2微米之间。

3.根据权利要求2所述的一种镀膜聚碳酸酯，其特征在于：该种镀膜聚碳酸酯采用如下步骤制得：

(1)预处理步骤：对聚碳酸酯基材表面进行清除；

(2)中频磁控溅射步骤：将预处理后的聚碳酸酯基材通过中频磁控溅射方法在其表面镀覆钛氧化合物，形成底镀层；

(3)阴极电弧离子镀步骤：将表面镀覆有钛氧化合物底涂层的聚碳酸酯基材通过阴极电弧离子镀方法在其表面镀覆铬，形成铬镀层；

(4)再次中频磁控溅射步骤：将通过步骤(3)制得的表面镀覆有铬镀层的聚碳酸酯基材再次通过中频磁控溅射方法在其表面镀覆钛氧化合物，形成面镀层。