CN114854233B - 不锈钢水槽超亲水涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种不锈钢水槽超亲水涂层及其制备方法,超亲水涂料由以下重量份的组分组成：碱金属硅酸盐5‑20份、正硅酸乙酯10‑20份、聚乙烯亚胺3‑8份、消泡剂1‑2份、溶剂10‑30份，水30‑70份。相关的不锈钢水槽包括不锈钢水槽本体和涂覆于不锈钢基底上的涂层，涂层由上述亲水涂料涂覆而成。相关的制备方法包括使不锈钢表面粗糙化、清洗、喷涂、烘干等步骤。采用上述技术方案，不锈钢水槽表面具有超亲水性，油污易清洁，同时确保涂层具备极高的附着力、耐磨性和耐酸碱等性能指标。

Description

不锈钢水槽超亲水涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及不锈钢水槽涂层及制备方法领域，特别涉及一种不锈钢超亲水涂层及其制备方法。

背景技术

不锈钢水槽是厨房里使用频率最高的卫浴产品之一，通常面临着以下问题：(1)水槽表面容易粘附油污，不易清洁；(2)水槽表面容易被酸碱腐蚀；(3)水槽表面硬度不够，容易被划伤；(4)长时间使用水槽颜色暗淡，不美观。

为了克服上述问题，CN201811360657.3公开一种不锈钢水槽亲水耐磨涂料，使水滴在面层表面铺展开来形成水膜，水膜在一定的冲水压力条件下将油污铲起并带走，从而实现易清洁的功能，但是需要一定冲水压才能带走油污，这是由于该专利只能做到亲水，却不能做到超亲水，而超亲水表面与水之间的作用比油污与表面作用力大很多，所以水流可以轻易带走油污，其次专利CN201811360657.3，并未给出所用硅溶胶具体类型，而溶胶性能差别巨大(包括亲水性能、耐磨性能和耐酸碱性能)，因此技术上无法具体实施。

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服上述现有技术中存在的不足，提供一种不锈钢水槽超亲水涂层及其制备方法，实现水槽表面油污的自清洁，同时确保涂层具有极高的附着力、耐磨性和耐酸碱指标。

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：

一种超亲水涂料，其特殊之处在于，所述的超亲水涂料由以下重量份的组分组成：碱金属硅酸盐5-20份、正硅酸乙酯10-20份、聚乙烯亚胺3-8份、消泡剂1-2份、溶剂10-30份，水30-70份。

优选地，所述的超亲水涂料由以下重量份的组分组成：碱金属硅酸盐5-13份、正硅酸乙酯12-18份、聚乙烯亚胺6-8份、消泡剂1.5-2份、溶剂20-30份，水35.5-58份。

优选地，所述的碱金属的硅酸盐为硅酸锂、硅酸钾和硅酸钠中的至少一种。

优选地，所述的聚乙烯亚胺的重均分子量为5000-50000，或重均分子量为1000-25000的支化聚乙烯亚胺中的至少一种。

优选地，所述的消泡剂是有机改性聚硅氧烷或阴离子氟碳表面活性剂中的至少一种。

优选地，所述溶剂选取乙醇、异丙醇、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

一种根据上述超亲水涂料在不锈钢水槽中的应用，其特殊之处在于：将所述超亲水涂料均匀涂覆在不锈钢水槽本体的表层，形成超亲水涂料的涂层。

一种根据上述超亲水涂料在不锈钢水槽中的应用，其特殊之处在于，制备步骤如下：

步骤1：对不锈钢水槽本体表面进行粗糙化处理，所述粗糙化处理为腐蚀、拉丝和喷砂中的一种；

步骤2：清洗不锈钢水槽本体表面；

步骤3：在无尘室内，烘干20-40分钟，烘干温度60-80℃，所述无尘室为10万级的无尘室；

步骤4：在无尘室内，喷涂超亲水涂料，所述无尘室为1万级的无尘室；

步骤5：在无尘室内，干燥5-10分钟，干燥温度55-75℃，所述无尘室为10万级的无尘室；

步骤6：在无尘室内，烘干30-60分钟，烘干温度200-400℃，所述无尘室为10万级的无尘室。

作为优选，其特殊之处在于，所述的步骤2包括如下步骤：

步骤2.1：在添加表面活性剂的碱液除油剂中超声波清洗4分钟以上，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，在除油剂中重量百分比占比为0.3-3％；

步骤2.2：用自来水清洗2-4分钟；

步骤2.3：用去离子水清洗2-4分钟，直至表面静态接触角小于90°。

一种如上述超亲水涂料的制备方法，其特殊在于包括如下步骤：

(a)水、消泡剂、聚乙烯亚胺，正硅酸乙酯，按设定的质量份数依次快速加入到反应瓶中，并密封搅拌1-10分钟；

(b)在搅拌后30分钟内加入溶剂，并以600-900rpm的转速搅拌12-24小时后；

(c)在60分钟内，缓慢加入碱金属硅酸盐，并以600-900rpm的转速持续搅拌12-24小时；

(d)过滤后，获得超亲水涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

(1)碱金属硅酸盐作为无机亲水物质，使水滴在面层表面铺展开来形成水膜，水膜在一定的冲水压力条件下将油污铲起并带走，从而实现易清洁的功能。

(2)聚乙烯亚胺在水中水解形成带正电荷长链，并吸附在溶胶表面使得溶胶颗粒zeta电位获得极高的正值，极大增加了溶胶的稳定性和成膜后的均匀性，特别是当成膜后，聚乙烯亚胺均匀地分布于“Si-O-Si”克服硅溶胶成膜后脆性大，易收缩开裂的弊端，并避免了涂层易老化，耐热性差等问题。添加聚乙烯亚胺后，硅溶胶的含量至多可提高至40％，克服了硅溶胶不宜超过涂料中硅酸盐含量的限制，即使硅溶胶含量超过硅酸盐含量，涂层依然保持优异的附着性能、耐沸水和耐酸碱性能。同时由于硅胶带正电荷而不锈钢表面在碱性溶液带负电荷，这促使硅胶在不锈钢表面发生自组装，极大改善涂层成膜的均匀性。本发明中还添加了少量支化聚乙烯亚胺，由于其具有很多支链可以与硅胶一起形成三维网络结构，从而极大提高涂层的耐摩擦性能。

(3)本发明的不锈钢水槽，无需底涂层，附着于溶胶表面的聚乙烯亚胺可以促进不锈钢基材与二氧化硅之间的结合，涂层表面由二氧化硅构成因此具有极佳的亲水性能，静态接触角小于5°达到超亲水标准，同时二氧化硅作为最外层涂层使得其又具有极高的硬度、耐磨性能和耐酸碱性能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例只用以解释本发明，并不用于限定本发明。

首先，根据下表表1中的组分和配比制备实施例1-6中的超亲水涂料：

表1：实施例1-6配制超亲水涂料组分比例

实施例1

本实施例中超亲水涂料配制，涂料各组分比例见表1：

(a)水、消泡剂、聚乙烯亚胺，正硅酸乙酯，按设定的质量份数依次快速加入到反应瓶中，并密封搅拌10分钟；

(b)在搅拌后30分钟内加入溶剂，并以600rpm的速度搅拌12小时后。

(c)在60分钟内缓慢加入碱金属硅酸盐，并以600rpm的持续搅拌12小时。

(d)过滤后，获得超亲水涂料。

本实施例中的超亲水涂料制备完毕后，按如下制备方法，将超亲水涂料用于制备不锈钢水槽：

步骤1：通过喷砂工艺对不锈钢水槽本体表面进行粗糙化处理，喷砂工艺是已知的现有技术，也可以采用腐蚀或拉丝等方法进行粗糙化处理；

步骤2：清洗不锈钢水槽本体表面，具体为：首先，将不锈钢水槽在添加表面活性剂的碱液除油剂中超声波清洗4分钟，表面活性剂选择十二烷基苯磺酸钠，在除油剂中重量百分比占比为3％；然后，用自来水清洗2分钟；最后，用去离子水清洗2分钟，直至表面静态接触角为90°。

步骤3：在10万级的无尘室内，将清洗后工件在70℃烘干30分钟；

步骤4：在1万级的无尘室内，采用静电喷枪向清洗后的工件喷涂层，涂料具体组分见表1；

步骤5：在10万级的无尘室内，干燥8分钟，干燥温度65℃；

步骤6：在10万级的无尘室内，烘干40分钟，烘干温度250℃。

通过上述步骤制备好的不锈钢水槽，包括不锈钢本体和涂覆于不锈钢水槽本体上的超亲水涂层。

实施例2-6，采用与实施例1相同操作步骤，其中超亲水涂料组分按表1中对应的实施例进行调配。然后对实施例1-6进行性能检测，详见下面表2。

表2实施例1-6检测性能

从表2中可知，实施例1-6水滴静态接触角均小于等于5°，说明实施例均已经达到了超亲水性。百格刀实验参考GB/T 9286-1998，所有实施例均到达了0级，即切割边缘完全光滑，无一脱落。耐沸水测试参考GB/T 5237.4-2008，将试样悬立于沸水中2小时，水温不低于95℃，所有实施例样品测试完毕后，涂层无脱落、起泡和变色。耐酸测试参考标准GB/T5237.4-2008，用化学纯盐酸(密度为1.19g/ml)和GB/T 6682规定的三级水配成盐酸试验溶液。在试样的涂层表面地上10滴盐酸试验溶液，用表面皿盖住，在18-27℃的环境温度下放置15分钟后，用水冲干，晾干后观察。所有实施例样品经过耐酸测试后，涂层表面无变化。耐碱测试参考标准GB/T 9265-2009，将样品浸入饱和氢氧化钙溶液并加盖密封至24小时，浸泡结束后，取出试板用水冲洗干净，甩掉板面上的水珠，再用滤纸吸干然后观察样品，涂层表面没有出现变色、起泡、剥落、粉化和软化现象。耐磨性实验参考标准ISO 8251-87，来回摩擦2万次，实施例3依然能够控制接触角在5°，其他实施例也都在10°左右。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种超亲水涂料，其特征在于，所述的超亲水涂料由以下重量份的组分组成：碱金属硅酸盐5-20份、正硅酸乙酯10-20份、聚乙烯亚胺3-8份、消泡剂1-2份、溶剂10-30份，水30-70份；

所述溶剂选取异丙醇、乙二醇、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种。

2.根据权利要求1所述的超亲水涂料，其特征在于，所述的超亲水涂料由以下重量份的组分组成：碱金属硅酸盐5-13份、正硅酸乙酯12-18份、聚乙烯亚胺6-8份、消泡剂1.5-2份、溶剂20-30份，水35.5-58份。

3.根据权利要求1所述的超亲水涂料，其特征在于，所述的碱金属硅酸盐为硅酸锂、硅酸钾和硅酸钠中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的超亲水涂料，其特征在于，所述的聚乙烯亚胺的重均分子量为5000-50000，或重均分子量为1000-25000的支化聚乙烯亚胺中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的超亲水涂料，其特征在于，所述的消泡剂是有机改性聚硅氧烷或阴离子氟碳表面活性剂中的至少一种。

6.一种如权利要求1所述的超亲水涂料在不锈钢水槽中的应用，其特征在于：将所述超亲水涂料均匀涂覆在不锈钢水槽本体的表层，形成超亲水涂料的涂层。

7.根据权利要求6所述的超亲水涂料在不锈钢水槽中的应用，其特征在于，制备步骤如下：

步骤1：对不锈钢水槽本体表面进行粗糙化处理，所述粗糙化处理为腐蚀、拉丝和喷砂中的一种；

步骤2：清洗不锈钢水槽本体表面；

步骤3：在无尘室内，烘干20-40分钟，烘干温度60-80℃，所述无尘室为10万级的无尘室；

步骤4：在无尘室内，喷涂超亲水涂料，所述无尘室为1万级的无尘室；

步骤5：在无尘室内，干燥5-10分钟，干燥温度55-75℃，所述无尘室为10万级的无尘室；

步骤6：在无尘室内，烘干30-60分钟，烘干温度200-400℃，所述无尘室为10万级的无尘室。

8.根据权利要求7所述的超亲水涂料在不锈钢水槽中的应用，其特征在于，所述的步骤2进一步包括如下步骤：

步骤2.1：在添加表面活性剂的碱液除油剂中超声波清洗4分钟以上，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，在除油剂中重量百分比占比为0.3-3％；

步骤2.2：用自来水清洗2-4分钟；

步骤2.3：用去离子水清洗2-4分钟，直至表面静态接触角小于90°。

9.一种如权利要求1所述的超亲水涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(a)水、消泡剂、聚乙烯亚胺，正硅酸乙酯，按设定的质量份数依次快速加入到反应瓶中，并密封搅拌1-10分钟；

(b)在搅拌后30分钟内加入溶剂，并以600-900rpm的转速搅拌12-24小时后；

(c)在60分钟内，缓慢加入碱金属硅酸盐，并以600-900rpm的转速持续搅拌12-24小时；

(d)过滤后，获得超亲水涂料。