CN202062739U - 一种表面自清洁有机涂层钢板 - Google Patents

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许曲锋
张林元
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周庆艳
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Abstract

本实用新型公开了一种表面自清洁有机涂层钢板。它包括具有微纳复合结构的低表面能涂层、底涂层、第一化学转换层、第一镀锌或镀铝锌层、基板、第二镀锌或镀铝锌层、第二化学转换层和背涂层；基板上表面从下到上顺次设有第一镀锌或镀铝锌层、第一化学转换层、底涂层、具有微纳复合结构的低表面能涂层，基板下表面从上到下顺次设有第二镀锌或镀铝锌层、第二化学转换层和背涂层。本实用新型通过在钢板表面制备具有微纳复合结构的低表面能涂层，构建超疏水表面，获得表面自清洁的有机涂层钢板。

Description

一种表面自清洁有机涂层钢板
技术领域
本实用新型涉及材料技术领域，具体的说，涉及一种表面自清洁有机涂层钢板。
背景技术
彩色涂层钢板是指在基板上带有有机涂层的钢板，，一般简称为彩涂板。彩色涂层钢板具有耐蚀性好，色彩鲜艳，外观美观，加工成型方便，强度高，成本较低等优点，广泛用于建筑家电和交通运输等行业。传统彩色涂层钢板是以镀锌或镀铝锌基板为基材，经预处理脱脂、涂化学转化膜、涂底涂层/背涂层、涂面涂层后二次烘烤而成。普通彩色涂层钢板以环氧或聚酯或聚氨酯树脂作为底涂层的主要成膜物质，以聚酯或硅改性树脂或其他树脂作为面涂层的主要成膜物质。根据产品用途的不同对底涂层、面涂层成分相应搭配以满足不同使用场合对涂膜的性能要求。
经过二十多年的发展历史，彩色涂层钢板行业在我国得到极大发展，其产量以每年平均40％的速度增长，我国已成为世界彩色涂层钢板生产大国。但我国的彩钢产品的质量还处于低端，其耐久性、表观性以及功能性与国外同类产品还有一定的差距。随着经济的发展和生活水平的提高，彩色涂层钢板的应用领域不断扩大，目前高档彩色涂层钢板已越来越被建材行业如高洁净厂房、冷库、立体车库等采用；以及船舶装饰、室内装饰和家具行业等。
材料的自清洁性也是人们一直探讨的焦点，尤其是不易人工清洁的高空建筑物表面的清洁问题。已有一些文献和专利报道利用制备超疏水表面的方法来减少金属表面和水的接触，可实现金属防腐和自清洁。研究自然界中具有超疏水表面的植物和动物，为开发具有新型表面结构的材料提供灵感。依据荷叶效应以及对粗糙表面的润湿性研究结果，超疏水表面主要有两种手段：1.低表面能材料上的微观结构构建；2.构建合适的微观表面并在制得的微观表面上修饰低表面能物质。第二种方法不再局限于低表面能材料，而是可以延伸到很多材料的超疏水表面制备上。由于金属材料都具有高能的表面，因此可通过在钢板表面构建具有微纳复合的结构，然后涂敷上低表面能物质，制备超疏水表面，获得自清洁钢板。
发明内容
本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种表面自清洁有机涂层钢板。
表面自清洁有机涂层钢板包括具有微纳复合结构的低表面能涂层、底涂层、第一化学转换层、第一镀锌或镀铝锌层、基板、第二镀锌或镀铝锌层、第二化学转换层和背涂层；基板上表面从下到上顺次设有第一镀锌或镀铝锌层、第一化学转换层、底涂层、具有微纳复合结构的低表面能涂层。基板下表面从上到下顺次设有第二镀锌或镀铝锌层、第二化学转换层和背涂层。
所述的第一化学转换层和第二化学转换层材料是铬酸盐皮膜。所述的底涂层和背涂层材料是氨基改性环氧树脂。所述的具有微纳复合结构的低表面能涂层是由具有微米尺寸和纳米尺寸的二氧化硅粒子堆积，形成微纳复合结构，通过微纳复合结构表面涂敷十三氟辛基三乙氧基硅烷制备。
本实用新型通过表面的超疏水涂层的构建，实现钢板表面的自清洁功能。而且，本实用新型的制备方法简单有效，非常适合于大工业生产。
附图说明
图1是表面自清洁有机涂层钢板剖面结构示意图；
图2是实施例1所得的具有微纳复合结构的低表面能涂层的扫描电镜图；
图中，具有微纳复合结构的低表面能涂层1、底涂层2、第一化学转换层3、第一镀锌或镀铝锌层4、基板5、第二镀锌或镀铝锌层6、第二化学转换层7和背涂层。
具体实施方式
如图1所示，表面自清洁有机涂层钢板包括具有微纳复合结构的低表面能涂层1，、底涂层2、第一化学转换层3、第一镀锌或镀铝锌层4、基板5、第二镀锌或镀铝锌层6、第二化学转换层7和背涂层8；基板5上表面从下到上顺次设有第一镀锌或镀铝锌层4、第一化学转换层3、底涂层2、具有微纳复合结构的低表面能涂层1。基板5下表面从上到下顺次设有第二镀锌或镀铝锌层6、第二化学转换层7和背涂层8。
所述的第一化学转换层3和第二化学转换层7材料为铬酸盐皮膜。所述的底涂层2和背涂层8材料为氨基改性环氧树脂。所述的具有微纳复合结构的低表面能涂层1是由具有微米尺寸和纳米尺寸的二氧化硅粒子堆积，形成微纳复合结构，通过微纳复合结构表面涂敷十三氟辛基三乙氧基硅烷制备。
以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
实施例1
（1）以镀锌或镀铝锌基板为基材，采用碱性脱脂法喷淋脱脂，主要成分为氢氧化钠、碳酸钠、磷酸三钠、硅酸钠等以及表面活性剂组成，槽液温度控制在55±5℃；喷淋压力2.0kg/cm2；有效喷淋时间为10秒；
（2）涂敷铬酸盐皮膜形成第一化学转化膜和第二化学转换膜，烘干温度为80℃；
（3）辊涂氨基改性环氧树脂作为底涂层、背涂层，控制底涂层/背涂层的烘烤温度为224～232℃；
（4）在底涂层上喷涂尺寸为2～3μm二氧化硅的乙醇溶液，挥发乙醇；喷涂聚乙烯亚胺水溶液，氮气吹干水分；喷涂尺寸为100-200nm二氧化硅的乙醇溶液，挥发乙醇，制备具有微纳复合结构的表面；
（5）在具有微纳复合结构的表面涂敷十三氟辛基三乙氧基硅烷，在150℃温度下烘烤2h，制备获得具有微纳复合结构的低表面能涂层。采用扫描电镜观察表面的微观形貌，如图2所示，观察到明显的微纳复合结构。测定对水的接触角为167°，为超疏水表面。
实施例2
（1）以镀锌或镀铝锌基板为基材，采用碱性脱脂法喷淋脱脂，同实施例1；
（2）涂敷铬酸盐皮膜形成第一化学转化膜和第二化学转换膜，烘干温度为100℃；
（3）辊涂氨基改性环氧树脂作为底涂层、背涂层，控制底涂层/背涂层的烘烤温度为224～232℃；
（4）在底涂层上喷涂尺寸为1～2μm二氧化硅的乙醇溶液，挥发乙醇；喷涂聚乙烯亚胺水溶液，氮气吹干水分；喷涂尺寸为50-100 nm二氧化硅的乙醇溶液，挥发乙醇，制备具有微纳复合结构的表面；
（5）在具有微纳复合结构的表面涂敷十三氟辛基三乙氧基硅烷，在200℃温度下烘烤1 h，制备获得具有微纳复合结构的低表面能涂层。

Claims (4)

1.一种表面自清洁有机涂层钢板，其特征在于包括具有微纳复合结构的低表面能涂层(1)、底涂层（2）、第一化学转换层（3）、第一镀锌或镀铝锌层（4）、基板（5）、第二镀锌或镀铝锌层（6）、第二化学转换层（7）和背涂层（8）；基板（5）上表面从下到上顺次设有第一镀锌或镀铝锌层（4）、第一化学转换层（3）、底涂层（2）、具有微纳复合结构的低表面能涂层（1），基板（5）下表面从上到下顺次设有第二镀锌或镀铝锌层（6）、第二化学转换层（7）和背涂层（8）。
2.如权利要求1所述的一种表面自清洁有机涂层钢板，其特征在于所述的第一化学转换层(3)和第二化学转换层(7)材料是铬酸盐皮膜。
3.如权利要求1所述的一种表面自清洁有机涂层钢板，其特征在于所述的底涂层(2)和背涂层(8)材料是氨基改性环氧树脂。
4.如权利要求1所述的一种表面自清洁有机涂层钢板，其特征在于所述的具有微纳复合结构的低表面能涂层(1)是由具有微米尺寸和纳米尺寸的二氧化硅粒子堆积，形成微纳复合结构，通过微纳复合结构表面涂敷十三氟辛基三乙氧基硅烷制备。
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