CN108948891A - 一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法 - Google Patents

一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，属于涂层材料技术领域。本发明使用水性氟碳树脂与纳米二氧化硅在多孔纳米纤维孔隙外的部分相接触，并对纳米二氧化硅颗粒和多孔纳米纤维中的卡扣间隙进行补充，然后再提高纳米二氧化硅颗粒、多孔纳米纤维和水性氟碳树脂界面结合能力，使得整个涂层液结构更加紧密，大大增强了耐指纹涂层液的力学机械性能；本发明使用水性氟碳树脂能减少大量VOC的排放，更加安全环保，而且还能提高涂料的使用寿命；本发明制备的环保型耐指纹涂层材料具有较强的耐指纹性和耐蚀性，并且生产原料安全无毒性，更加安全环保，同时还具有优异的力学机械性能，可广泛应用于耐指纹涂层材料的制备领域。

Description

一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，属于涂层材料技术领域。
背景技术
近年来，随着人们生活水平的不断提高，电子产品如电脑，液晶电视，智能手机等等普及率越来越大，人们对其性能及外观的要求也越来越高。而在电子产品的生产、运输过程中，工人的指纹会附着在金属制品的表面，这不仅影响了最终产品的美观，同时指纹部位容易出现生锈腐烛等现象从而影响了产品的性能。而耐指纹涂层材料的问世很好的解决了这一问题。
所谓耐指纹处理是一种在金属板表面进行化学与电化学处理后，赋予镀锌层表面耐指纹性与一定程度耐烛性的过程。耐指纹处理最早于20世纪80年代由国外的公司开发。其最初的设想是通过对镀锌板的处理使其不能附着手印达到银锌板表面不沾的目的。随后，人们改变了思路，转向寻找一种特殊的物质，将该物质涂覆于镀锌板表面后，使镀锌板在附着指纹前后的光学特性无明显改变，从而达到耐指纹效果。涂覆有耐指纹涂层材料的镀锌板则称为耐指纹板。
耐指纹板属于有机涂层钢板，有机涂层钢板是在冷轧板或镀层钢板表面涂覆各种有机涂层而形成的一种新的复合金属材料。其最早出现在20世纪30年代，随着涂装工业和涂料技术的发展，50年代在建筑材料应用领域取得了迅猛发展。有机涂层板所用的涂层材料由于种类、颜色或涂层厚度不同，其使用性能各有特点。当涂层厚度大于15微米时，则称为厚涂层型有机涂层钢板；反之，当涂层厚度小于5微米时则称为薄涂层型有机涂层钢板。由于耐指纹板上涂覆的耐指纹涂层材料厚度约为0.5-3微米，因而耐指纹板属于薄涂层型有机涂层钢板。
早期的耐指纹涂层材料为以六价铬为主体的含铬转化涂层，其具有低成本，高耐烛性，强导电性等等优良性能。但是，由于六价铬为剧毒且高致癌物质，因而环保问题逐渐为人们所关注。为了解决上述问题，所以我们需要制备新型环保型耐指纹涂层材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题：针对现有耐指纹涂层材料机械性能较差的问题，提供了一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）取纳米二氧化硅、去离子水和六甲基二硅胺烷，搅拌10～20min，升温至130℃进行反应，得到悬浮液；
（2）将全部悬浮液用乙醇离心洗涤，经干燥至恒重即得改性纳米二氧化硅；
（3）取改性纳米二氧化硅和去离子水，用高速分散机搅拌1h得到分散液；
（4）3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、氟硅酸铵、磷酸二氢铵、硫酸氧钛和去离子水，搅拌4h，然后用氨水调节pH至9～10，静置24～26h得到钝化剂；
（5）将聚乳酸、聚碳酸酯、聚乙烯置入二氯甲烷中，搅拌均匀，得到纺丝液；
（6）将纺丝液置入静电纺丝装置进行纺丝，干燥4h后得到多孔纳米纳米纤维；
（7）将得到的多孔纳米纤维粉碎，取粉碎的多孔纳米纤维、分散液、水性氟碳树脂乳液和钝化剂混合，搅拌得到耐指纹涂层材料。
步骤（1）所述纳米二氧化硅、去离子水和六甲基二硅胺烷的质量比为1：19：20；反应时间为1～2h。
步骤（2）所述离心洗涤次数为3～5次。
步骤（3）所述改性纳米二氧化硅和去离子水的质量比为1：9。
步骤（3）所述高速分散机转速为3000r/min。
步骤（4）所述3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、氟桂酸铵、磷酸二氢铵、硫酸氧钛和去离子水的质量比为16：7：1：4：172。
步骤（5）所述聚乳酸、聚碳酸酯、聚乙烯、二氯甲烷的质量比为2：2：1：5。
步骤（7）所述粉碎的多孔纳米纤维、分散液、水性氟碳树脂乳液和钝化剂的质量比为5：5：1：4。
本发明与其他方法相比，有益技术效果是：
（1）纳米二氧化硅具有比表面积大、热稳定性高的特点，添加后能极大改善涂层的填充密度，纳米二氧化硅表面具有不同的硅羟基，既可以与树脂交联，又可与水形成氢键，从而改善涂料层的耐蚀性、耐指纹性，改性后的纳米二氧化硅与有机相的亲和性、交联密度和反应活性提高了很多，在有机基体中的分布更加均匀，同时加入多孔纳米纤维后，纳米二氧化硅颗粒部分嵌入多孔纳米纤维的孔隙中，形成卡扣结构，这时水性氟碳树脂与纳米二氧化硅在多孔纳米纤维孔隙外的部分相接触，并对纳米二氧化硅颗粒和多孔纳米纤维中的卡扣间隙进行补充，然后再利用3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺提高纳米二氧化硅颗粒、多孔纳米纤维和水性氟碳树脂界面结合能力，使得整个涂层液结构更加紧密，大大增强了耐指纹涂层液的力学机械性能；
（2）水性氟碳树脂具有优异的耐候性和耐沾污性，而且水性氟碳树脂生产方面符合清洁生产，能减少大量VOC的排放，更加安全环保，而且还能提高涂料的使用寿命；
（3）本发明制备的环保型耐指纹涂层材料具有较强的耐指纹性和耐蚀性，并且生产原料安全无毒性，更加安全环保，同时还具有优异的力学机械性能，可广泛应用于耐指纹涂层材料的制备领域。
具体实施方式
取10～15g纳米二氧化硅、190～280g去离子水和200～300g六甲基二硅胺烷，搅拌10～20min，升温至130℃进行反应得到悬浮液；1～2h后，将全部悬浮液用乙醇离心洗涤3～5次，经干燥至恒重即得改性纳米二氧化硅；取10～15g改性纳米二氧化硅和90～150g去离子水，用高速分散机搅拌1h得到分散液；8～10g3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、3.5～4.5g氟硅酸铵、0.5～1g磷酸二氢铵、2～2.5g硫酸氧钛和85～100g去离子水，搅拌4h，然后用氨水调节pH至9～10，静置24～26h得到钝化剂；将40～60g聚乳酸、40～60g聚碳酸酯和20～30g聚乙烯加入100g二氯甲烷中，搅拌均匀，得到纺丝液；将纺丝液放入静电纺丝装置进行纺丝，干燥4h后得到多孔纳米纤维；将得到的多孔纳米纤维粉碎，取50～75g粉碎的多孔纳米纤维、50～70g分散液、10～14g水性氟碳树脂乳液和40～60g钝化剂搅拌混合，搅拌得到耐指纹涂层材料。
实例1
取10g纳米二氧化硅、190g去离子水和200g六甲基二硅胺烷，搅拌10min，升温至130℃进行反应得到悬浮液；1h后，将全部悬浮液用乙醇离心洗涤3次，经干燥至恒重即得改性纳米二氧化硅；取10g改性纳米二氧化硅和90g去离子水，用高速分散机搅拌1h得到分散液；8g3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、3.5g氟硅酸铵、0.5g磷酸二氢铵、2g硫酸氧钛和85g去离子水，搅拌4h，然后用氨水调节pH至9，静置24h得到钝化剂；将40g聚乳酸、40g聚碳酸酯和20g聚乙烯加入100g二氯甲烷中，搅拌均匀，得到纺丝液；将纺丝液放入静电纺丝装置进行纺丝，干燥4h后得到多孔纳米纤维；将得到的多孔纳米纤维粉碎，取50g粉碎的多孔纳米纤维、50g分散液、10g水性氟碳树脂乳液和40g钝化剂混合，搅拌得到耐指纹涂层材料。
实例2
取12g纳米二氧化硅、235g去离子水和250g六甲基二硅胺烷，搅拌15min，升温至130℃进行反应得到悬浮液；1h后，将全部悬浮液用乙醇离心洗涤4次，经干燥至恒重即得改性纳米二氧化硅；取12g改性纳米二氧化硅和120g去离子水，用高速分散机搅拌1h得到分散液；9g3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、4.0g氟硅酸铵、0.8g磷酸二氢铵、2.2g硫酸氧钛和95g去离子水，搅拌4h，然后用氨水调节pH至9，静置25h得到钝化剂；将50g聚乳酸、50g聚碳酸酯和25g聚乙烯加入100g二氯甲烷中，搅拌均匀，得到纺丝液；将纺丝液放入静电纺丝装置进行纺丝，干燥4h后得到多孔纳米纤维；将得到的多孔纳米纤维粉碎，取65g粉碎的多孔纳米纤维、60g分散液、12g水性氟碳树脂乳液和50g钝化剂混合，搅拌得到耐指纹涂层材料。
实例3
取15g纳米二氧化硅、280g去离子水和300g六甲基二硅胺烷，搅拌20min，升温至130℃进行反应得到悬浮液；2h后，将全部悬浮液用乙醇离心洗涤5次，经干燥至恒重即得改性纳米二氧化硅；取15g改性纳米二氧化硅和150g去离子水，用高速分散机搅拌1h得到分散液；10g3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、4.5g氟硅酸铵、1g磷酸二氢铵、2.5g硫酸氧钛和100g去离子水，搅拌4h，然后用氨水调节pH至10，静置26h得到钝化剂；将60g聚乳酸、60g聚碳酸酯和30g聚乙烯加入100g二氯甲烷中，搅拌均匀，得到纺丝液；将纺丝液放入静电纺丝装置进行纺丝，干燥4h后得到多孔纳米纤维；将得到的多孔纳米纤维粉碎，取75g粉碎的多孔纳米纤维、70g分散液、14g水性氟碳树脂乳液和60g钝化剂混合，搅拌得到耐指纹涂层材料。
对照例：广东某有限公司生产的耐指纹涂层材料。
将实例及对照例的耐指纹涂层材料进行检测，具体检测如下：
耐盐雾性：将涂有耐指纹涂层的热镀锌基板放于盐雾测试箱中，连续测试72小时，以板面白锈面积/测试样板面积表示（以%表示）。盐雾测试按照ASTMB117-03标准执行，盐雾箱设定条件为温度35±1℃，饱和空气47±1℃，盐水浓度5±1%，pH6.5-7.2，喷雾量1-2毫升/80平方厘米/小时。
耐指纹性：用凡士林模拟人体汗液，将l0g凡士林均匀涂覆有耐指纹热锻锌基板上，静置3小时后拭去，用色差仪测试实验前后的色差变化。
耐水性：将涂覆有耐指纹涂层的热锻锌基板上烘烤后置于空气中冷却，在冷却1小时，2小时，3小时，4小时后分别在该基板上滴入10滴水，3分钟后用无纺布拭去水滴，用色差仪观察测试前后色差。
具体检测结果如表1。
表1性能表征对比表
由表1可知，本发明制备的耐指纹涂层材料在耐盐雾性，耐指纹性和耐水性方面拥有良好的性能，优于市场产品。

Claims (8)

1.一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）取纳米二氧化硅、去离子水和六甲基二硅胺烷，搅拌10～20min，升温至130℃进行反应，得到悬浮液；
（2）将全部悬浮液用乙醇离心洗涤，经干燥至恒重即得改性纳米二氧化硅；
（3）取改性纳米二氧化硅和去离子水，用高速分散机搅拌1h得到分散液；
（4）3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、氟硅酸铵、磷酸二氢铵、硫酸氧钛和去离子水，搅拌4h，然后用氨水调节pH至9～10，静置24～26h得到钝化剂；
将聚乳酸、聚碳酸酯、聚乙烯置入二氯甲烷中，搅拌均匀，得到纺丝液；
将纺丝液置入静电纺丝装置进行纺丝，干燥4h后得到多孔纳米纳米纤维；
（7）将得到的多孔纳米纤维粉碎，取粉碎的多孔纳米纤维、分散液、水性氟碳树脂乳液和钝化剂混合，搅拌得到耐指纹涂层材料。
2.如权利要求1所述的一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述纳米二氧化硅、去离子水和六甲基二硅胺烷的质量比为1：19：20；反应时间为1～2h。
3.如权利要求1所述的一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述离心洗涤次数为3～5次。
4.如权利要求1所述的一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述改性纳米二氧化硅和去离子水的质量比为1：9。
5.如权利要求1所述的一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述高速分散机转速为3000r/min。
6.如权利要求1所述的一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤（4）所述3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、氟桂酸铵、磷酸二氢铵、硫酸氧钛和去离子水的质量比为16：7：1：4：172。
7.如权利要求1所述的一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）所述聚乳酸、聚碳酸酯、聚乙烯、二氯甲烷的质量比为2：2：1：5。
8.如权利要求1所述的一种环保型耐指纹涂层材料的制备方法，其特征在于，步骤（7）所述粉碎的多孔纳米纤维、分散液、水性氟碳树脂乳液和钝化剂的质量比为5：5：1：4。
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