CN104974560A - 一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，所述五金洁具的表面设置有无机复合涂层，所述五金洁具的表面设置有无机复合涂层，所述无机复合涂层是由无机纳米SiO2溶胶作为成膜剂的无机纳米涂料在所述五金洁具表面固化后形成；所述无机纳米SiO2溶胶中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。本发明提出一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具及其生产方法，具有表面高硬度、高耐磨度、耐老化的特点，延长五金洁具的使用寿命，该生产方法，操作简单，使涂层结构更稳定，延长涂层的寿命。
Description
技术领域
本发明涉及五金洁具技术领域，尤其涉及一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具及其生产方法。
背景技术
卫浴金属产品普遍采用电镀法获得装饰性表面，制造过程成本高污染大，成品含有害重金属离子，环保型差；高品质电镀产品成本高昂；装饰效果为单一金属光泽，单一乏味。
现有专利CN104611688A—一种铝钝化剂及其制备方法，涉及到一种使用以水性硅溶胶聚合物作为成膜材料的技术，为达到较好成膜性能，添加了大量腐蚀性酸、碱性和毒害性无机添加剂，专利CN104591674A—水性无机防水胶、防水涂层及防水胶的制备方法，采用碱性氧化物K2O为成膜改性剂，具有基本类似的成膜原理和方式，对比专利CN104611688A有较大改进，较少采用了高污染性改性剂，但成膜剂属于钾水玻璃，先天性存在耐水性和化学稳定性问题。专利CN104557136A—一种岗石晶面剂及其制备方法，描述了一种使用水溶胶为原料的现配型SiO2涂层制备方法，属于碱性硅溶胶(硅溶胶)催化固化的类水玻璃薄膜，另外其施工完成后还需进行抛光处理才能达到美观效果，不适宜卫浴产品应用；
专利CN104513575A—一种丙烯酸系防腐涂料的制备方法，有机树脂(一种常见成膜物质)和硅溶胶制备防腐涂层的方法，该技术是代表目前涉及硅溶胶涂料机涂层技术的技术方案，其中主成膜剂为以丙烯酸树脂为主的有机树脂，硅溶胶作为增强剂使用，其性质更接近于有机涂层，同时带有常见有机涂料的基本缺陷：老化、硬度小易磨损，应用过程有有害挥发物(VOC)等。
发明内容
本发明的目的在于提出一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，具有表面高硬度、高耐磨度、耐老化的特点，延长五金洁具的使用寿命。
本发明的另一个目的在于提出一种上述五金洁具的生产方法，操作简单，使涂层结构更稳定，延长涂层的寿命。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，所述五金洁具的表面设置有无机复合涂层，所述无机复合涂层是由无机纳米SiO2溶胶作为成膜剂的无机纳米涂料在所述五金洁具表面固化后形成；
所述无机纳米SiO2溶胶中有机高分子化合物的含量小于0.5％(质量百分数)，金属离子含量小于80PPM。
所述无机纳米SiO2溶胶固化后得非晶态SiO2薄膜的无机涂层。
更进一步，上述无机纳米涂料中有机高分子化合物的含量小于0.5％(质量百分数)。
更进一步说明，所述五金洁具为水龙头、毛巾架、杯架、挂衣勾、沐浴液架、纸巾架、水箱按钮、把手表面、地漏、花洒或水槽。
更进一步说明，所述无机复合涂层的原料包括以下组分：30-95％成膜剂、0-65％填料和0.05-8％调整剂。
更进一步说明，所述调整剂包括分散稳定剂、流平剂和蒸发速度调节剂。
更进一步说明，所述成膜剂由纳米SiO2、胶体化学稳定剂和醇性溶剂组成。
更进一步说明，所述胶体化学稳定剂为具有加热时挥发属性的鎓碱或只含小分子量有机酸根的鎓盐；所述鎓碱或鎓盐的中心原子为氮、磷、氧、硫、钛或溴。。所述醇类溶剂起到良好的溶解作用，烧成固化时易挥发不残留于无机复合涂层内。成膜物为纳米SiO2，不含有机树脂成分，涂层具有化学性质稳定不老化，耐高温、耐侵蚀。抗污、抗油、抗水易清洁，坚固耐用，受外力冲击时涂层不容易破坏或脱落的特性。
更进一步说明，所述蒸发速度调节剂为醇类、酚类、胺类、酰胺类或含氟化合物的至少一种。
上述五金洁具的无机复合涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、涂料制备：按配比将成膜剂、填料和调整剂进行混合球磨制备获得无机纳米涂料；
B、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于洁具表面；
C、烘干：将步骤B涂敷有无机纳米涂料的洁具烘干，获得具有无机复合涂层的五金洁具。
更进一步说明，所述无机纳米涂层采用浸淋或喷涂的方式涂覆于五金洁具的表面。喷涂方式包括雾化喷涂或静电喷涂方式。其中静电喷涂方式更适用于喷涂具有不规则形状的五金洁具，表面喷涂效果更均一。
更进一步说明，步骤A涂料的制备包括以下步骤：
(1)将无机填料以适当配比与和成膜剂相容的溶剂，即碳原子数不超过5的一元醇的一种或几种的复配物以及分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆；
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机涂料。
更进一步说明，步骤C中烘干的加热曲线为：40～50℃保温10～20min；升温至70～85℃，保温10～15min；升温至115～130℃，保温15～30min；升温至180～250℃，保温10～60min，随炉冷却至接近室温后取出。
本发明的有益效果：1、以全无机材料作为成膜剂的无机复合涂层的表面高硬度、高耐磨度、耐老化，延长五金洁具的使用寿命；2、具有抗污、抗油、抗水的良好性能，降低五金洁具的清理难度，提高其整洁性；3、以易挥发性鎓碱或仅含小分子量有机酸根的鎓盐作稳定剂，代替碱作为稳定剂，稳定效果好，易脱除无残留；4、生产方法简单，有利于稳定涂层的结构，延长涂层的寿命。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的表面X射线衍射图。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，所述五金洁具的表面设置有无机复合涂层，所述无机复合涂层是由无机纳米SiO2溶胶作为成膜剂的无机纳米涂料在所述五金洁具表面固化后形成；
所述无机纳米SiO2溶胶中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。
为了对五金洁具进行保护，增强其耐磨和耐腐蚀性能，多会在五金洁具表面喷涂一层涂料，现有涂料多为有机涂料，因此涂料的耐磨性能较差，使用过程中容易因摩擦、刮损而脱落，丧失保护功能，因此需要提供一种防护性能好，使用寿命长的涂层。鉴于以上需求，无机涂料得到一定应用，但现有技术中使用无机涂料中还含有大量有机高分子化合物，这些化合物可以提高涂料的涂敷性能，但其在高温烘烤下依然保留，最终成为涂层中的物质。这些有机高分子化合物会使涂层强度变低，无法形成高强度耐磨的无机复合涂层。
本发明方案正是针对以上问题，提出了一种易清洁且使用寿命长的五金洁具，在五金洁具表面的无机复合涂层是由无机纳米SiO2溶胶作为成膜剂的无机纳米涂料在其表面涂敷固化而成，而且在成膜剂中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。这样形成的无机复合涂层主要是由无机纳米二氧化硅组成，而且其中有机高分子化合物含量极低，对涂层强度影响小，利用无机纳米二氧化硅的高强度、耐磨等特性使五金洁具具有易清洁和使用寿命长的特性。
进一步地，在上述无机纳米涂料中，有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。
在五金洁具表面涂覆有无机纳米涂料，在烧成固化之前涂覆层以无机纳米交替存在，有自固化特征，高温下表面活性固化成膜，由于不含有金属离子，涂层形成后为全饱和结构，不受亲电剂或氧化剂侵蚀，在洁具表面形成一层具有抗酸碱抗蚀性能极强的无机复合涂层，延长五金洁具的使用寿命，同时该无机复合涂层在洁具表面起到良好的仿陶瓷釉的效果，无机纳米涂料的成膜效果随添加的填料来决定。无机纳米涂料成膜后为无色透明类玻璃体，折光性能极好，配合各种色料、染料、装饰性涂料，得到亚光、麻光、镜面、陶瓷光泽的各种装饰效果，也可以得到类金属装饰效果。
更进一步说明，所述五金洁具在200℃烘干8h，然后进行200～600℃的热重分析(TGA)，涂层失重量不高于膜物质总质量的5％。这是因为涂料中的溶剂在高温中会挥发，而且其中有机高分子化合物含量低，因此涂层基本为无机材料构成(非晶态纳米二氧化硅)，因此涂层在进行热重分析时，涂层失重量不高于膜物质总质量的5％。
更进一步说明，所述涂层的X射线衍射(X-RD)图谱中在2θ＝23°附近有明显的凸峰，所述凸峰由多个细小的衍射峰组成。如附图1所示。
对所述无机复合涂层进行X射线衍射分析，结果为符合SiO2中心位置(2θ＝23°)的馒头峰，显示所述无机复合涂层的成分为单一非晶态二氧化硅(SiO2)。
更进一步说明，所述无机复合涂层的金属性元素含量小于等于80PPM。
所述无机复合涂层的原子吸收光谱检测金属性杂质成分含量小于等于80PPM。发明所得的五金洁具表面的无机复合涂层是一种以全无机材料为成膜剂的新型材料，其中除调整剂(属于易挥发小分子有机物质)和矿物填料(除非有特殊需要添加有机添加物)外不含其他高分子成膜物成分，固化完成后不含有机残留物，这是本产品表面高硬度、高耐磨度、耐老化的根源。
更进一步说明，所述五金洁具为水龙头、毛巾架、杯架、挂衣勾、沐浴液架、纸巾架、水箱按钮、把手表面、地漏、花洒或水槽。
更进一步说明，所述无机复合涂层的原料包括以下组分：30-95％成膜剂、0-65％填料和0.05-8％调整剂，所述调整剂包括分散稳定剂、流平剂和蒸发速度调节剂。由无机纳米SiO2溶胶作为主成膜成分的成膜剂在调整剂的作用下涂覆于五金表面具有良好流平性，不存在封孔问题，涂层平滑成膜于五金表面。成膜物为全无机材料，不含有机树脂成分，化学性质稳定不老化，耐高温、耐酸碱盐侵蚀；成膜坚韧，耐磨性好，坚固耐用。
其中调整剂中，蒸发速度调节剂占调整剂总组分35％-85％，流平剂占1-20％，分散稳定剂占10％-55％，其中分散稳定剂中含10-35％的分散剂，余量为防沉降剂。其中，分散稳定剂为无机填料在醇体系中的常用分散稳定剂，即一端为可以和无机粉体表面通过静电作用、氢键作用、化学键或范德华力结合的有机官能团或带电无机基团，另一端含2～10个碳原子的有机直链或多个-OH、-COOH、胺基、酰胺基、醚基(-O-)的有机小分子物质；流平剂为含聚硅氧烷基(直链或支链)基团的中等分子量聚合物或这些化合物、氟碳化合物或这类化合物经聚醚聚酯改性后的产物；防沉降剂包括各种涂料行业中常用做增稠剂的改性粘土、白炭黑、改性淀粉、改性纤维素及纤维素衍生物，优选物则为气相法白炭黑。所述蒸发速度调节剂为醇类、酚类、胺类、酰胺类或含氟化合物。
蒸发速度调整剂为含易形成氢键并且不与原胶活性物质及稳定剂(鎓碱、有机鎓盐等)反应的低分子量有机化合物，包括醇类、酚类、胺类、酰胺类或含氟化合物。
更进一步说明，所述成膜剂由纳米SiO2、胶体化学稳定剂和醇性溶剂组成。
以纳米二氧化硅作为膜层的主要成分，溶剂可选用水或醇类溶剂对纳米二氧化硅进行溶解获得无机纳米溶胶，醇类溶剂包括乙醇或丙醇等醇类中的一种或多种的混合物，起到良好的溶解作用，烧成固化时易挥发，不残留于无机复合涂层内，优选的选用无害醇性溶剂，形成的无机纳米涂料未施工前为无色透明，带轻微乳白光泽的液体，有效成分成膜前为纳米结构胶体，化学性质稳定，易保存，配置容易，易用性强。成膜物为全无机材料，不含有机树脂成分，化学性质稳定不老化，耐高温、耐酸碱盐侵蚀。涂层烧成固化后为全饱和结构，具有抗污、抗油、抗水的良好性能，降低五金洁具的清理难度，提高其整洁性，且成膜坚韧，耐磨性好，坚固耐用，受外力冲击时涂层不容易破坏或脱落。
更进一步说明，所述胶体化学稳定剂为具有加热时挥发属性的鎓碱或只含小分子量有机酸根的鎓盐；所述鎓碱或鎓盐的中心原子为氮、磷、氧、硫、钛或溴。
成膜剂组成中不含任何金属离子成分，代替碱作为胶体化学稳定剂，稳定效果好，易脱除无残留，最大限度保留原胶中高化学活性的≡Si-OH或≡Si-O-的活性，固化原理则是配合干燥过程中稳定剂的可控性挥发，缓释出的高活性Si-OH或Si-O-基团逐渐通过以下反应逐渐固化得到坚韧的以非晶SiO2为主要成分的膜。
≡Si-OH+HO-Si≡→≡Si-O-Si≡+H2O↑
此外，几乎所有无机粉体成分都含有-Me-OH(Me为金属元素或非金属元素)，这些粉体都可以通过上述机理与成膜物形成牢固组合，因此本发明的应用扩展性极佳，可以添加各种无机填料或经羟基化、羧基化处理的有机填料(塑粉)，得到各种装饰效果的防陶瓷涂层。
所述无机纳米涂料采用浸涂或淋涂或涂覆的方式涂覆于所述五金洁具的表面。所述涂覆方式包括雾化涂覆或静电涂覆方式。其中，静电涂覆方式更适用于涂覆具有不规则形状的五金洁具，表面涂覆效果更均一。
更进一步说明，一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具的生产方法，包括以下步骤：
A、涂料制备：按配比将成膜剂、填料和调整剂进行混合球磨制备获得无机纳米涂料；
B、前处理：对五金洁具表面进行粗化、清洁和干燥处理(此步骤为优选工艺，本领域技术人员应当理解其为非必须步骤)；
C、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于洁具表面；
D、流平及表面调整：对步骤C获得的五金洁具放置于15-30℃的无尘室内进行流平及部分干燥，无尘室内湿度低于80％(此步骤为优选工艺，本领域技术人员应当理解其为非必须步骤)；
E、烘干固化：将经流平调整的五金洁具置于无尘烘干固化箱内，进行加热；
F、随炉冷却至接近室温后取出，获得具有无机复合涂层的五金洁具。更进一步说明，步骤A涂料的制备包括以下步骤：
(1)将无机填料以适当配比与和成膜剂相容的溶剂，即碳原子数不超过5的一元醇的一种或几种的复配物，如无水酒精、丙醇等(这些都是易挥发物质，因此在涂层干燥时其会挥发，不会再涂层中残留)，与分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆，其中溶剂的添加量占无机填料浆的质量百分比不少于33％；
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中搅拌10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机涂料。
需要说明的是，步骤(1)中球磨时间根据原料力度组成、分散难易程度调整粉磨球料比、粉磨浓度和防沉剂、分散剂比例来决定。
可使用喷砂、酸碱化学微腐蚀法处理五金洁具表面，增强结合力，增加洁具表面与无机纳米涂料接触的表面积。涂覆有涂料的五金洁具放置于15-30℃的无尘室内进行干燥流平及表面调整；温和条件下无尘静置已涂层处理的产品，使涂层自动流平作用得到光洁性表面，涂覆和流平过程应在无尘室中进行，控制室温条件15～30℃，温度过高会导致溶剂蒸发速度过快导致开裂、麻点、针孔，过低则会导致流平过度，影响非平面产品表面涂层的厚度均匀性，导致遮光效果差，局部过厚而开裂等症状；湿度条件应控制低于80％，否则容易导致由于溶剂蒸发过程中涂层表面有水的结露现象，导致涂层由于被水污染而恶化的现象干燥使无机纳米涂料中的溶剂进行挥发。涂覆1-3次，常规产品2-3次的涂覆后其涂覆层即可达到一定厚度，可自然流平达到平滑光洁的效果，特殊产品1次涂覆即可进入下一工序。步骤E中的加热过程为：40～50℃保温10～20min；升温至70～85℃，保温10～15min；升温至115～130℃，保温15～30min；升温至180～250℃，保温10～60min。烘干固化过程中，表面区域溶剂受控挥发，表面流平作用和溶剂挥发带来的收缩和搬运效应共同作用，产生纳米尺度突起和凹陷，大大减小成膜表面和外界的接触面积。纳米胶体颗粒受热活化并在搬运作用下自动调节位置并和周边颗粒形成坚韧Si-O-Si键，形成高化学饱和度和低表面张力表面。两种效应的协同作用产生“荷叶效应”的效果，使涂层自然具备疏水抗污性能。
本发明无机复合涂层的成膜机理是Si-OH之间通过缩聚作用连接，烘干固化流程完成后，膜内部尽管溶剂和其他有机成分已完全脱除，但由于位阻效应，仍有部分活性基团未完成最终反应，其缩聚过程会在使用过程中继续缓慢进行，这使得形成的膜在相当长一段时间内硬度、任性会继续提高，增加涂层耐用性，同时还会使涂层在一定程度上具有“自愈合性”的良好属性，使用寿命长。
实施例1——外涂层为酒红色的水龙头
A、按下述比例对各原料进行称量：30％硅溶胶(成膜剂)、65％填料(15％酒红珠光粉+70％石英粉)和5％调整剂(其中，蒸发速度调整剂丁醇占调整剂的总质量的质量分数35％，分散剂油酸占调整剂的总质量的质量分数35％，流平剂甲基丙烯酸甲酯占调整剂的总质量的质量分数10％，防沉剂有机膨润土占调整剂的总质量的质量分数20％)；调整剂均为高温挥发性物质，最终在涂层中无残留。
涂料的制备：(1)将无机填料与无水酒精(挥发性组分，不会再涂层中残留)、分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆，其中无水酒精的添加的量占总无机填料浆的质量百分比的35％。
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机纳米涂料。
硅溶胶(成膜剂)由非晶态纳米二氧化硅、胶体化学稳定剂、醇类溶剂构成。其实一种公知的物质，可以通过购买获得，其中非晶态纳米二氧化硅含量大于等于40％。在本发明中，所使用硅溶胶中有机大分子的胶体化学稳定剂含量小于硅溶胶(成膜剂)总质量的0.5％，且优选地，胶体化学稳定剂为易挥发性鎓碱或只含小分子量有机酸根的鎓盐。
所使用的填料为无机材料，而且调整剂均为易挥发的物质，因此在涂层中残留的难以在常温下挥发的高分子有机物极低，保证涂层性能。
B、前处理：对水龙头表面进行粗化、清洁和干燥处理；
C、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于水龙头洁具表面；
D、流平及表面调整：对步骤C获得的水龙头洁具放置于30℃的无尘室内进行流平及部分干燥，无尘室内湿度低于80％；
E、烘干固化：将经流平调整的五金洁具置于无尘烘干固化箱内，进行加热。
F、随炉冷却至接近室温后取出，获得外涂层为酒红色的水龙头，涂层硬度测试，铅笔硬度试验，3H无痕迹，耐盐雾性1200hr无变化，耐湿热性540hr无变化。
实施例2——外涂层颜色为淡雅金的杯架
A、按下述比例对各原料进行称量：45％硅溶胶、50％填料(40％锌钡白+30％叶绿黄)和5％调整剂(其中，蒸发速度调整剂仲丁醇占调整剂的总质量的质量分数70％，分散剂吐温20占调整剂的总质量的质量分数3％，流平剂甲基丙烯酸甲酯占调整剂的总质量的质量分数7％，防沉剂气象白炭黑占调整剂的总质量的质量分数20％)；
涂料的制备：(1)将无机填料与无水酒精、分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆，其中无水酒精的添加的量占总无机填料浆的质量百分比的33％。
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机纳米涂料。
B、前处理：对杯架金属表面进行粗化、清洁和干燥处理；
C、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于杯架金属表面；
D、流平及表面调整：对步骤C获得的杯架金属放置于25℃的无尘室内进行流平及部分干燥，无尘室内湿度低于80％；
E、烘干固化：将经流平调整的五金洁具置于无尘烘干固化箱内，进行加热。
F、随炉冷却至接近室温后取出，获得外涂层为酒红色的水龙头，涂层硬度测试，铅笔硬度试验，3H无痕迹，耐盐雾性1250hr无变化，耐湿热性553hr无变化。
实施例3——外涂层颜色为银白色的毛巾架
A、按下述比例对各原料进行称量：70％硅溶胶、22％填料(片状铝粉)和8％调整剂(其中，蒸发速度调整剂乙二醇二丁醚占调整剂的总质量的质量分数50％，分散剂油酸和异丁基三乙氧基硅烷占调整剂的总质量的质量分数19％，流平剂聚二甲基硅氧烷2000占调整剂的总质量的质量分数1％，防沉剂聚酰胺蜡占调整剂的总质量的质量分数30％)；
涂料的制备：(1)将无机填料与无水酒精、分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆，其中无水酒精的添加的量占总无机填料浆的质量百分比的40％。
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机纳米涂料。
B、前处理：对杯架金属表面进行粗化、清洁和干燥处理；
C、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于杯架金属表面；
D、流平及表面调整：对步骤C获得的杯架金属放置于20℃的无尘室内进行流平及部分干燥，无尘室内湿度低于80％；
E、烘干固化：将经流平调整的五金洁具置于无尘烘干固化箱内，进行加热。
F、随炉冷却至接近室温后取出，获得外涂层颜色为银白色的毛巾架，涂层硬度测试，铅笔硬度试验，3H无痕迹，耐盐雾性1300hr无变化，耐湿热性565hr无变化。
实施例4——外涂层颜色为典雅黑的水箱按钮
A、按下述比例对各原料进行称量：75％硅溶胶、17％填料(15％Fe3O4+1％石墨+5％黑云母)和8％调整剂(其中，蒸发速度调整剂丁醇占调整剂的总质量的质量分数43.75％，分散剂油酸占调整剂的总质量的质量分数18.75％，流平剂甲基丙烯酸甲酯占调整剂的总质量的质量分数20％，防沉剂有机膨润土占调整剂的总质量的质量分数17.5％)；
涂料的制备：(1)将无机填料与无水酒精、分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆，其中无水酒精的添加的量占总无机填料浆的质量百分比的38％。
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机纳米涂料。
B、前处理：对杯架金属表面进行粗化、清洁和干燥处理；
C、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于杯架金属表面；
D、流平及表面调整：对步骤C获得的杯架金属放置于20℃的无尘室内进行流平及部分干燥，无尘室内湿度低于80％；
E、烘干固化：将经流平调整的五金洁具置于无尘烘干固化箱内，进行加热。
F、随炉冷却至接近室温后取出，获得外涂层颜色为银白色的毛巾架，涂层硬度测试，铅笔硬度试验，3H无痕迹，耐盐雾性1270hr无变化，耐湿热性600hr无变化。
实施例组A
A、按下表1-3序号相对应的配比将硅溶胶、填料和调整剂进行称量，涂料的制备：(1)将无机填料与无水酒精、分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆，其中无水酒精的添加的量占总无机填料浆的质量百分比的35％。
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机纳米涂料，备用；
表1填料、硅溶胶和调整剂占涂料总质量的质量分数的配比表
表2挥发速度调整剂、流平剂和分散稳定剂占调整剂总质量的质量分数配比表
表3分散剂和防沉剂占分散稳定剂总质量的质量分数配比表
| 序号 | 分散剂 | 防沉剂 |
| A1 | 10％油酸 | 90％气象白炭黑 |
| A2 | 15％油酸 | 85％有机膨润土 |
| A3 | 18％吐温20(聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯) | 82％聚酰胺蜡 |
| A4 | 20％(10％油酸+10％异丁基三乙氧基硅烷) | 80％气象白炭黑 |
| A5 | 22％油酸 | 78％聚酰胺蜡 |
| A6 | 25％(13％油酸+12％异丁基三乙氧基硅烷) | 75％气象白炭黑 |
| A7 | 28％吐温20 | 72％有机膨润土 |
| A8 | 30％吐温20 | 70％聚酰胺蜡 |
| A9 | 32％(12％油酸+20％异丁基三乙氧基硅烷) | 68％气象白炭黑 |
B、前处理：对五金龙头金属表面进行粗化、清洁和干燥处理；
C、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于五金龙头金属表面；
D、流平及表面调整：对步骤C获得的杯架金属放置于20℃的无尘室内进行流平及部分干燥，无尘室内湿度低于80％；
E、烘干固化：将经流平调整的五金洁具置于无尘烘干固化箱内，进行加热。
F、随炉冷却至接近室温后取出，进行产品品质检测，实验结果见下表4。
表4获得五金产品的性能检测结果
| 序号 | 产品外观 | 铅笔硬度试验 | 耐盐雾性 | 耐湿热性 |
| 1 | 透明黑色 | 4H无痕迹 | 1270hr无变化 | 600hr无变化 |
| 2 | 青铜色 | 4H无痕迹 | 1265hr无变化 | 580hr无变化 |
| 3 | 酒红色 | 4H无痕迹 | 1250hr无变化 | 567hr无变化 |
| 4 | 黑色 | 4H无痕迹 | 1237hr无变化 | 573hr无变化 |
| 5 | 银白色 | 3H无痕迹 | 1270hr无变化 | 580hr无变化 |
| 6 | 黑色 | 3H无痕迹 | 1245hr无变化 | 567hr无变化 |
| 7 | 酒红色 | 3H无痕迹 | 1235hr无变化 | 550hr无变化 |
| 8 | 酒红色 | 3H无痕迹 | 1240hr无变化 | 567hr无变化 |
| 9 | 金桐色 | 3H无痕迹 | 1260hr无变化 | 553hr无变化 |
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，其特征在于：所述五金洁具的表面设置有无机复合涂层，所述无机复合涂层是由无机纳米SiO2溶胶作为成膜剂的无机纳米涂料在所述五金洁具表面固化后形成；
所述无机纳米SiO2溶胶中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。
2.根据权利要求1所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，其特征在于：所述五金洁具为水龙头、毛巾架、杯架、挂衣勾、沐浴液架、纸巾架、水箱按钮、把手表面、地漏、花洒或水槽。
3.根据权利要求1所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，其特征在于：所述无机复合涂层的原料包括以下组分：30-95％成膜剂、0-65％填料和0.05-8％调整剂。
4.根据权利要求3所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，其特征在于：所述调整剂包括分散稳定剂、流平剂和蒸发速度调节剂。
5.根据权利要求4所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，其特征在于：所述蒸发速度调节剂为醇类、酚类、胺类、酰胺类或含氟化合物的至少一种。
6.根据权利要求1或3所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，其特征在于：所述成膜剂由纳米SiO2、胶体化学稳定剂和醇性溶剂组成。
7.根据权利要求6所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具，其特征在于：所述胶体化学稳定剂为具有加热时挥发属性的鎓碱或只含小分子量有机酸根的鎓盐；
所述鎓碱或鎓盐的中心原子为氮、磷、氧、硫、钛或溴。
8.权利要求3所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具的生产方法，其特征在于：包括以下步骤：
A、涂料制备：按配比将成膜剂、填料和调整剂进行混合球磨制备获得无机纳米涂料；
B、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于洁具表面；
C、烘干：将步骤B涂敷有无机纳米涂料的洁具烘干，获得具有无机复合涂层的五金洁具。
9.根据权利要求8所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具的生产方法，其特征在于：步骤A涂料的制备包括以下步骤：
(1)将无机填料以适当配比与和成膜剂相容的溶剂，即碳原子数不超过5的一元醇的一种或几种的复配物以及分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆；
(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；
(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机涂料。
10.根据权利要求8所述的一种易于清洁且使用寿命长的五金洁具的生产方法，其特征在于：步骤C中烘干的加热曲线为：40～50℃保温10～20min；升温至70～85℃，保温10～15min；升温至115～130℃，保温15～30min；升温至180～250℃，保温10～60min，随炉冷却至接近室温后取出。
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