CN102847671A

CN102847671A - 电梯或扶梯表面不粘涂层的涂覆方法以及不粘涂层

Info

Publication number: CN102847671A
Application number: CN2012101971846A
Authority: CN
Inventors: 李国平
Original assignee: JIANGSU TONGLI MACHINERY CO Ltd
Current assignee: Jiangsu Tongli Risheng Machinery Co., Ltd.
Priority date: 2012-06-15
Filing date: 2012-06-15
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2032-06-15
Also published as: CN102847671B

Abstract

本发明涉及一种电梯或扶梯表面不粘涂层的涂覆方法，通过涂覆和烧结工艺在金属表面形成不粘涂层，所述有机硅不粘涂料组合物包括所述有机硅不粘涂料组合物包括有机硅树脂：62.2-72.5wt％、硅烷化合物：3.8-12.5wt％、纳米无机颗粒：11.8-17.5wt％、有机溶剂：8.7-13.5wt％。本发明的喷涂工艺制备的不粘涂层具有优异的耐磨性能、防腐性能和不粘性能，并且涂层的硬度高、附着力好；应用于扶梯围裙板表面不仅可以提高材料的耐磨、耐腐蚀性能，而且对水性或油性物质不粘，而且不留污迹，具有优异的不粘特性。

Description

电梯或扶梯表面不粘涂层的涂覆方法以及不粘涂层

技术领域

本发明属于金属表面涂覆的技术领域，更具体地说，本发明涉及一种在金属表面涂覆不粘涂料的方法及其不粘涂层。

背景技术

不粘涂料具有低表面能和高耐热性的优点，主要涂布在铝、铸铁、不锈钢等金属表面，起到保护、装饰、耐热、不粘、易洁等功能性作用。不粘涂料长期使用的温度在180℃～250℃之间，因而所选择的树脂应该具有附着力强、耐热性能优异、硬度高、机械性能好的特点。

不粘涂料的开发迄今已经有30余年的历史，30多年来虽然开发了多种用于涂覆不粘涂层的涂料，但其主要成分大多仍是聚四氟乙烯(PTFE)为主要成分的高分子材料。

聚四氟乙烯是由四氟乙烯共聚而成的全氟代聚合物。聚四氟乙烯具有结晶度高，分子量大，分子中没有支链，氟原子紧密排布在C-C骨架的周围，C-F键能高和氟原子对主链起屏蔽作用等结构特点，这些特点决定了其具有摩擦系数小，不吸水，不粘，不燃，耐气候性好，使用温度范围宽和介电性能优异等特点，使得氟涂料具备了其它涂料不具备的优良特性。但是聚四氟乙烯价格昂贵，而且存在施工时对底材的处理要求严格、加工性能差、熔融温度高和不溶于常用溶剂等缺点，从而限制了它的应用。

有机硅树脂中具有-Si-O-Si-结构，显示出优良的耐候性、耐热性、抗玷污性和化学稳定等性能，适合用于作为不粘涂料成分使用。但是纯有机硅树脂需要高温固化，且固化时间长施工不便，同时与金属材料的附着力差，耐溶剂性差，机械强度不高。CN101955727A公开了一种柔韧耐水蒸汽的不粘涂料，该不粘涂料以聚酯改性有机硅树脂和环氧树脂为主要成分，具有柔韧性好、可以耐受水蒸气、易于清洁的特点。CN102079938A公开了一种耐高温不粘涂料，该不粘涂料的主要成分是通过有机硅树脂中间体反应制备的有机硅改性饱和聚酯。所述的耐高温不粘涂料具有良好的耐热性能、不粘性能以及良好的金属附着力。用丙烯酸树脂和环氧树脂等其他树脂对有机硅树脂进行化学改性，可以改善有机硅树脂的性能。但是丙烯酸改性有机硅树脂的金属附着力差，不能满足不粘涂料的要求；环氧树脂改性有机硅树脂的抗冲击性能和硬度低，都不能满足不粘涂料的要求。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明的目的在于提供一种金属表面不粘涂层的涂覆方法，本发明的喷涂工艺制备的不粘涂层与金属基体具有优异的附着能力，耐摩擦和抗腐蚀性能优异，并且对水性或油性物质不粘，具有优异的不粘特性。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种电梯或扶梯表面不粘涂层的涂覆方法，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)对所述金属表面进行前处理；

(2)在所述金属表面涂覆有机硅不粘涂料组合物，所述有机硅不粘涂料组合物包括有机硅树脂：62.2-72.5wt％、硅烷化合物：3.8-12.5wt％、纳米无机颗粒：11.8-17.5wt％和有机溶剂：8.7-13.5wt％；

(3)涂覆完成后，对金属表面的不粘涂层在250-320℃的温度下烘烤8-15min。

其中，步骤(2)中涂覆优选采用喷涂方法，并且喷涂的工艺参数为：喷枪直径为0.8-1.2mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为15-25μm。

其中，所述的前处理还可以包括粗糙化处理步骤，并且所述的粗糙化处理方式为喷砂、喷丸、酸蚀或者磨砂。所述的前处理还可以包括磷化步骤。

所述的硅烷化合物所述的硅烷化合物选自N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-β-(N-乙烯基苄基氨乙基)-γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基三乙氧基硅烷、γ-缩水甘油氧基丙基甲基二乙氧基硅烷、2-(3，4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯基丙基三乙氧基硅烷、γ-巯基丙基甲基二乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基甲基二乙氧基硅烷、六甲基二硅氧烷、γ-苯胺基丙基三甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-苯胺基丙基三乙氧基硅烷、γ-苯胺基丙基甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二乙氧基硅烷、十八烷基二甲基[3-(甲基二甲氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵、十八烷基二甲基[3-(三乙氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵、十八烷基二甲基[3-(甲基二乙氧基甲硅烷基)丙基]氯化铵、γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-巯基丙基甲基二甲氧基硅烷、甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷或三甲基氯硅烷中的一种或多种。

所述的硅烷化合物优选含有至少一种具有氨基性官能团的硅烷化合物。从显现更高涂装粘附性的观点考虑，相对于全部硅烷化合物，具有氨基性官能团的硅烷化合物的用量以固体成分基准计优选为10wt％以上，更优选为25wt％以上。

具有氨基性官能团的硅烷化合物结合咪唑使用，可以进一步提高涂层的耐蚀性。作为优选地，所述有机硅不粘涂料组合物包括：有机硅树脂：63.2-67.2wt％、具有氨基性官能团的硅烷化合物：4.8-7.5wt％、咪唑化合物：2.7-3.5wt％、纳米无机颗粒：11.8-17.5wt％、有机溶剂：8.7-13.5wt％。

其中，所述的有机硅树脂的定义是指高度交联的空间网状结构的聚有机硅氧烷。另外本发明还可以使用改性有机硅树脂，例如聚酯改性的有机硅树脂，还可以使用具有端羟基的有机硅树脂。

所述的纳米无机颗粒优选为金属氮化物、氧化物、碳化物、硼化物或者它们的组合。例如可以选择氮化铝、氮化锆、氮化钛、氧化锆、氧化铝、二氧化钛、二氧化硅、碳化钨、碳化钛、碳化硅、硼化铝、硼化钛、金刚石和/或类金刚石。使用纳米无机颗粒能够进一步提高不粘涂层的硬度、耐磨擦能力。更加优选地，所述的纳米无机颗粒为二氧化硅、三氧化二铝和碳化硅的混合物，并且所述的碳化硅的用量为所述二氧化硅和三氧化二铝总用量的1/3-2/3，选择上述混合纳米无机颗粒，既能够保证提高不粘涂层的硬度和耐摩擦能力，又不降低不粘涂层的不粘特性，即能够保证涂层具有很低的摩擦系数，因而是优选地的。另外所述的纳米无机颗粒优选其粒径为1-50nm，更优选地，其粒径为5-50nm。有机硅不粘涂料组合物中的纳米无机颗粒有时会发生二次凝聚现象而具有次级粒径，但即使凝聚只要能够稳定分散即可，例如涂料在使用时可以转动搅拌一定时间。

所述有机溶剂例如可以是高沸点溶剂二价酸酯(DBE)，另外为了提高溶解和分散效果，本发明所述的有机溶剂优选为二价酸酯、醋酸丁酯和环己酮的混合物，并且二价酸酯、醋酸丁酯和环己酮的质量比为3∶3∶4。

除了上述组分以外，本发明的有机硅不粘涂料组合物中还可以包含常规用于制备涂料组合物的添加剂和颜料。使用的添加剂诸如稳定剂、抗氧化剂、流平剂(leve nling agent)、防沉降剂、光稳定剂、分散剂和滑爽剂等。

所述的金属表面优选是指铝或铝基合金、铁基合金、碳钢、不锈钢或镍基金属表面，以及镀锌、镀铝的钢板以及不锈钢表面。作为具体应用的示例，所述的金属表面是指扶梯围裙板表面。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的喷涂工艺制备的不粘涂层具有优异的耐磨性能、防腐性能和不粘性能，并且涂层的硬度高、附着力好。本发明的有机硅不粘涂料组合物中不含有聚四氟乙烯，更加环保安全。本发明的有机硅不粘涂料组合物应用于不锈钢或碳素钢扶梯围裙板表面不仅可以提高材料的耐磨、耐腐蚀性能，而且涂层的使用寿命长，对水性或油性物质不粘，而且不留污迹，具有优异的不粘特性。

具体实施方式

以下将结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：信越公司的“KR255”有机硅树脂：62.5wt％，甲基三甲氧基硅烷：7.8wt％，纳米二氧化硅：16.5wt％，二价酸酯：9.5wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢(当然涂料对其它的铁系金属、铝系金属、镍系金属等均有效)，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例2

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：

信越公司的“KR217”有机硅树脂：70.5wt％，乙烯基三甲氧基硅烷：4.1wt％，纳米二氧化硅：11.8wt％，二价酸酯：9.7wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例3

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：信越公司的“KR255”有机硅树脂：65.2wt％，γ-氯丙基三甲氧基硅烷：6.8wt％，纳米二氧化硅：14.8wt％，二价酸酯：10.2wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例4

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：信越公司的“KR217”有机硅树脂：65.2wt％，六甲基二硅氧烷：6.8wt％，纳米二氧化硅：14.8wt％，二价酸酯：10.2wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例5

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：东芝硅酮公司的“TSR116”有机硅树脂：65.2wt％，γ-氯丙基三甲氧基硅烷：6.8wt％，纳米二氧化硅：14.8wt％，二价酸酯：10.2wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例6

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：信越公司的“KR255”有机硅树脂：65.2wt％，γ-氨丙基三乙氧基硅烷：6.8wt％，纳米二氧化硅：14.8wt％，二价酸酯：10.2wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例7

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：信越公司的“KR255”有机硅树脂：65.2wt％，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：6.8wt％，纳米二氧化硅：14.8wt％，二价酸酯：10.2wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例8

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：信越公司的“KR217”有机硅树脂：65.2wt％，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：6.8wt％，2-乙基咪唑：2.7wt％，纳米碳化硅：4.2wt％、纳米二氧化硅：4.0wt％、纳米三氧化二铝：4.3wt％、二价酸酯：10.2wt％，甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例9

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：信越公司的“KR255”有机硅树脂：65.2wt％，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：6.8wt％，2-十一烷基咪唑：3.5wt％，纳米碳化硅：4.0wt％、纳米二氧化硅：3.8wt％、纳米三氧化二铝：3.9wt％、二价酸酯：3.0wt％、醋酸丁酯：3.0wt％、环己酮：4.0wt％、甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例10

本实施例的有机硅不粘涂料组合物的组成如下：东芝硅酮公司的“TSR116”有机硅树脂：65.2wt％，N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷：6.8wt％，2-乙基-4-甲基咪唑：3.0wt％，纳米碳化硅：4.2wt％、纳米二氧化硅：3.9wt％、纳米三氧化二铝：4.1wt％、二价酸酯：3.0wt％、醋酸丁酯：3.0wt％、环己酮：4.0wt％、甲基硅油(滑爽剂)：1.0wt％，非离子表面活性剂GSK-588：1.0wt％和余量的聚丙烯酸脂(分散剂)。示例性地，基体选择304不锈钢，不锈钢基体经过碱洗脱脂并清洗干燥后，采用空气喷涂的方法在不锈钢基体上喷涂所述有机硅不粘涂料组合物，喷涂的工艺参数为：喷枪直径为1.0mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为20μm。喷涂完成后对表面的不粘涂层在280℃的温度下烘烤10min即可。

实施例1-10所得到的不粘涂层，测试表明其摩擦系数低于0.1，对大多数油污均具有不粘性，而且涂层表面易清洁。涂层的硬度(GB/T6739-1996)、附着力(GB/1720-79(89))、耐磨性(GB/T1768-2006)和耐腐蚀性(GB/T20854-2007)结果显示在表1中。

表1

编号	硬度	附着力	耐磨性	耐腐蚀性
					实施例1	3H	2	68	1050h
实施例2	3H	2	69	1080h
					实施例3	3H	2	71	1120h
实施例4	3H	2	71	1100h
					实施例5	3H	2	72	1100h
实施例6	3H	1	71	1250h
					实施例7	3H	1	78	1280h
实施例8	3H	1	88	1480h
					实施例9	3H	1	95	1610h
实施例10	3H	1	97	1630h

Claims

1.一种电梯或扶梯表面不粘涂层的涂覆方法，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1)对所述金属表面进行前处理；

2.权利要求1所述的不粘涂层的涂覆方法，其特征在于步骤(2)中所述的涂覆是指喷涂，并且喷涂的工艺参数为：喷枪直径为0.8-1.2mm、喷涂压力为0.2-0.3MPa、喷涂距离为20-30cm、喷涂厚度为15-25μm。

3.权利要求1或2所述的不粘涂层的涂覆方法，其特征在于所述的前处理步骤包括粗糙化处理步骤，并且所述的粗糙化处理方式为喷砂、喷丸、酸蚀或者磨砂。

4.权利要求1或2所述的不粘涂层的涂覆方法，其特征在于所述的硅烷化合物优选含有至少一种具有氨基性官能团的硅烷化合物，并且相对于全部硅烷化合物，具有氨基性官能团的硅烷化合物的用量为10wt％以上。

5.权利要求1或2所述的不粘涂层的涂覆方法，其特征在于所述的硅烷化合物为含有氨基的硅烷化合物，并且其中具有咪唑化合物。

6.权利要求1或2所述的不粘涂层的涂覆方法，其特征在于所述的纳米无机颗粒为二氧化硅、三氧化二铝和碳化硅的混合物，并且所述的碳化硅的用量为所述二氧化硅和三氧化二铝总用量的1/3-2/3。

7.权利要求1或2所述的不粘涂层的涂覆方法，其特征在于有机溶剂为二价酸酯、醋酸丁酯和环己酮的混合物，并且二价酸酯、醋酸丁酯和环己酮的质量比为3∶3∶4。

8.一种金属表面不粘涂层，其特征在于采用权利要求1-7任一项所述的不粘涂层的涂覆方法在铝或铝基合金、铁基合金、碳钢、不锈钢或镍基金属表面、镀锌、镀铝的钢板或者不锈钢表面形成所述的不粘涂层。

9.一种扶梯围裙板，其特征在于采用权利要求1-7任一项所述的喷涂工艺在其表面形成有不粘涂层。

10.权利要求9所述的扶梯围裙板，其特征在于所述的不粘涂层的厚度为10-25μm。