专利名称：一种抗污、耐指纹不锈钢板及其制备方法
技术领域：
本发明属于特种不锈钢材料领域，具体为一种表面具有抗污、耐指纹不锈钢制品及其生产工艺。
背景技术：
不锈钢是一种银白色具有优异的耐蚀性、耐磨性、韧性及工艺性的合金钢，其优良的力学性能、较好的化学稳定性及无毒等特性使其广泛地应用于宇航、海洋、医药、核能工程、石油化工等方面。此外，建筑行业、家用器具、厨房设备、汽车工业、办公用品等的表面装饰也采用不锈钢，它精美的自然表面可提供美感和清洁感。但不锈钢材料在使用过程中，经常会接触到腐蚀性的液体，如酸、碱等，从而发生腐蚀。有时，不锈钢制品会长期在潮湿阴暗的环境使用，也会导致不锈钢制品的腐蚀。而且，不锈钢表面具有极好的亲水亲油性能， 不锈钢也存在手汗和油脂污染的问题，光洁的不锈钢表面的指纹很难去除。因此，人们常常采用一些适当的表面处理办法，增强不锈钢制品抗腐蚀。比如，在不锈钢表面进行铬的钝化，使不锈钢表面形成一层保护膜，或者不锈钢表面涂上一层氧化物薄膜，保护不锈钢表面免受外界的腐蚀。但是采用上述方法对不锈钢表面进行保护，工艺复杂，生产成本高，而且，还会造成对环境的污染如铬离子对环境的污染。此外，对于一些低镍或者不含镍的铁素体不锈钢产品，虽然其表面有一层钝化表面膜保护。但是在运输和加工的过程中，这一层膜经常会受到破坏，导致产品的耐腐蚀性和抗指纹性能显著降低，继而影响产品的外观和使用寿命。因此，寻求一种低成本，生产工艺简单的耐腐蚀，耐指纹的产品是当前急待解决的问题。发明专利CN01110505. 4提供了一种对金属材料赋予镀锌板优越的耐腐蚀和耐指纹性的不含铬的金属表面处理剂。但是这种处理剂含多种金属化合物，成分复杂，生产成本高。国外虽已有相关产品，但也未见有耐指纹不锈钢产品的性能和生产工艺的公开报道，或者所采用的耐指纹不锈钢生产工艺复杂，并可能会对环境带来潜在的污染威胁(专利JPl 1269660，JP63291665，JP63116783)。最理想的方法是在不锈钢表面涂布一层树脂涂层，对普通不锈钢进行表面改性，提高其耐污耐蚀和抗指纹能力，以满足人们对材料的高档次及多样化装饰性要求。涂布在不锈钢表面的丙烯酸树脂涂层具有色浅，透明度高，色正， 保光，光亮丰满，耐热，附着力强，坚韧等特点，但是丙烯酸树脂涂料的耐老化性能，抗紫外性，及抗指纹性能不够好。在本申请以前的专利中(CN 101215438)，公开了一种抗污耐老化不锈钢涂料及其制备方法。这种丙烯酸树脂不锈钢涂料具有优越的耐老化能力和抗紫外性能，比现有普通丙烯酸树脂涂料具有更长的使用寿命和更好的抗抗污耐老化效果。当它用于不锈钢表面保护的时候，可使不锈钢制品具有更为优秀的耐污和抗老化性能，极大的提升了不锈钢制品的质量和档次。其成膜物包括含氟树脂、水性聚氨酯、环氧树脂，填料中包括纳米二氧化硅，将丙烯酸树脂溶解于溶剂中，再加入成膜物，其成本较高，制备工艺复杂， 且含氟树脂的加入量需严格控制，加入量过高，会导致涂层材料发生相分离，使获得涂层保护的不锈钢板表面产生严重的色差，并极大地影响涂层材料和钢板之间的结合能力。加入量过低，会极大地降低不锈钢表面的耐污、抗指纹能力。
发明内容
本发明目的是，解决现有不锈钢，特别是低镍以及铁素体不锈钢抗污、耐指纹性能不够好问题，不能满足人们的使用要求，并且成本较低，加工的エ艺性能好。本发明的技术方案是抗污、耐指纹不锈钢，其特征是由不锈钢板材，聚合物涂层材料组成，不锈钢板材包括奥氏体不锈钢以及低镍或无镍的铁素体不锈钢，其聚合物涂层材料由丙烯酸树脂，成膜物，无机纳米填料，溶剂以及助剂混合而成；成膜物包括氨基树脂、 环氧树脂，各成分重量比为丙烯酸复合树脂30-50份，成膜物包括氨基树脂5-20份，环氧树脂5-15份，无机纳米填料1-5份，溶剂40-50份，助剂10-20份；将丙烯酸复合树脂溶解于溶剂中，再加入成膜物、无机纳米填料及助剂，球磨混合均匀制备得涂料；涂料在不锈钢板上形成涂层，涂层固化后，涂层材料的厚度为1-10微米。溶剂为丁醇或醋酸丁酷，或者是丁醇与醋酸丁酷混和使用(二者质量比为1-2份比1-2份)。无机纳米填料为纳米ニ氧化钛、纳米氧化锌或纳米ニ氧化硅中的ー种或几种， 纳米无机纳米颗粒的粒径小于200纳米。助剂包括防锈剂、流平剂、消泡剂、分散剂、固化剂，重量比为防锈剂0. 005-0. 01 份、流平剂0. 005-0. 01份、消泡剂0. 005-0. 01份、分散剂0. 01-0. 05份、固化剂10-25份。丙烯酸复合树脂按如下重量比用溶液聚合法制得甲基丙烯酸甲酯20-35份，甲基丙烯酸10-20份，丙烯酸丁酯5-20份，丙烯氰5-10份，丙烯酸羟こ酯10-20份，苯こ烯 5-10份，过硫酸铵1-2份，丁醇20-30份，醋酸丁酷10-20份。本发明中聚合物涂层材料的制备方法将丙烯酸复合树脂溶解于溶剂中，再加入成膜物、填料及助剂，球磨混合均匀。填料中的无机纳米材料需要进行偶联剂进行表面改性处理，如钛酸酯偶联剂或硅烧偶联剂。生产エ艺包括，表面清洗，风干，涂层涂布，高温固化，卷材入库。生产エ艺中的表面清洗只采用碱性水洗，再以涂料在不锈钢板上形成涂层，无需特殊的清洗步骤。不锈钢表面的污溃及指纹可以采用水洗和和擦拭的方式除去。无机纳米填料不但能增强涂层和基板的结合能力，增强涂层的硬度，而且，因为无机纳米材料的纳米效应，能够赋予涂层更好的耐污、抗指纹能力以及耐老化能力。本发明中所用聚合物涂层材料的溶剂选用丁醇、醋酸丁酯或两者混合物，对环境污染非常小，是ー种环保型的涂层材料。在表面清洗过程中，无需强酸、强碱或者沸水条件处理钢板表面，只需采用自制的表面清洗剂浸泡不锈钢板1-5分钟，然后用自来水以及去离子水分别淋洗3遍，然后风干即可。在表面清洗过程中，エ艺简单，产生的废水少，对环境的污染小。在不锈钢表面的聚合物涂层固化エ艺中，可以采用喷涂或者辊涂的エ艺将涂层材料涂布于不锈钢板材表面，经高温固化即可。其固化温度小于200度，固化时间小于半小吋。相比于传统的钢板表面的涂层材料的固化エ艺，固化温度低，固化时间短，有力的降低的生产成本和能耗，提高了生产效率。本发明的有益效果是本发明所制备的抗污、耐指纹不锈钢产品，对常规的污染物 (如油溃，调味品，顔料)有很好的防腐能力。钢板表面的污染物或者指纹，可以方便的通过水洗或者擦洗的方法除去。其表面涂层对有机溶剂(酒精、汽油等)、酸、碱有很好的抵抗力。通过发现在复合的丙烯酸树脂中添加合适的助剂和纳米材料，调整不同组分之间的比例，不添加含氟助剂，也可以获得具有抗污耐指纹不锈钢涂料，目前，在国内还没有耐指纹不锈钢板的专利的报道。本发明耐指纹涂料和独特的生产工艺，制备了性能良好的一种抗污、耐指纹不锈钢。而且加工工艺简便，成本较低。
图I是耐污、抗指纹不锈钢板表面平整度照片。
具体实施例方式本发明中的耐污、抗指纹不锈钢，由不锈钢板材，聚合物涂层材料组成。不锈钢板材包括奥氏体不锈钢以及低镍或无镍的铁素体不锈钢。其聚合物涂层材料由丙烯酸树脂， 成膜物，无机纳米填料，溶剂以及助剂混合而成。其生产工艺包括，表面清洗，风干，涂层涂布，高温固化，卷材入库。在表面清洗过程中，无需强酸、强碱或者沸水条件处理钢板表面， 只需采用自制的表面清洗剂浸泡不锈钢板1-5分钟，然后用自来水以及去离子水分别淋洗 3遍，然后风干即可。下面结合具体实施例说明本发明。本发明中，不锈钢选用430不锈钢，树脂为自制，环氧树脂为巴陵的CYD115或 CYD127 ;氨基树脂为氰特的CYMEL303，CYMEL688，CYMEL325，流平剂为有机硅流平剂，可选用MS-132，FL0W 300或SER-AD FX 100流平剂，消泡剂可选用消泡剂7010，消泡剂7501，或消泡剂X-Ol ;分散剂可以为EFKA-765，EFKA-701或EFKA-66。实施例I丙烯酸复合树脂按如下重量比用溶液聚合法制得甲基丙烯酸甲酯30份，甲基丙烯酸15-16份，丙烯酸丁酯5份，丙烯氰5-6份，丙烯酸羟乙酯15-16份，苯乙烯6_7份，过硫酸铵1-2份，丁醇30份，醋酸丁酯11份。制得的丙烯酸复合树脂溶解于溶剂中(未干燥)， 再加入加入纳米二氧化硅O. 5，氨基树脂15，环氧树脂15，防锈剂O. 005，流平剂O. 005，消泡剂O. 005，分散剂O. 01，固化剂30，球磨I小时，混合均匀得到透明溶液。成膜物、填料及助剂，球磨混合均匀得本发明聚合物涂层。将430不锈钢板材浸入一含有表面清洗剂的池子中，清洗3分钟，再分别用自来水，去离子水淋洗3遍，风干10分钟后，将配置的聚合物涂层材料采用辊涂涂布于钢材表面，190度固化10分钟，自然冷却，质检入库。实施例2在IOOg丙烯酸树脂中，加入IOOg 丁醇，使丙烯酸树脂完全溶解后，加入纳米二氧化锌Ig与纳米二氧化钛lg，氨基树脂10g，环氧树脂20g，防锈剂O. 005g,流平剂O. 005g,消泡剂O. 005g，分散剂O. Olg,固化剂30g，球磨I小时，混合均匀得到透明溶液。将430不锈钢板材浸入一含有表面清洗剂的池子中，清洗3分钟，再分别用自来水，去离子水淋洗3遍，风干10分钟后，将配置的涂层材料采用辊涂涂布于钢材表面，190度固化10分钟，自然冷却，质检入库。
上述纳米无机纳米颗粒的粒径最大成分分布粒径为50纳米，上述纳米无机纳米颗粒经硅烷偶联剂处理更好。实施例3在IOOg丙烯酸树脂中，加入IOOg 丁醇，使丙烯酸树脂完全溶解后，加入纳米ニ氧化钛0. 5g、纳米氧化锌lg，氨基树脂15g，环氧树脂15g，防锈剂0. 005g,流平剂0. 005g,消泡剂0. 005g，分散剂0. Olg,固化剂30g，球磨I小时，混合均匀得到透明溶液。将430不锈钢板材浸入一含有表面清洗剂的池子中，清洗5分钟，再分别用自来水，去离子水淋洗3遍，风干10分钟后，将配置的涂层材料采用辊涂涂布于钢材表面，170度固化15分钟，自然冷却，质检入库。上述纳米无机纳米颗粒经钛酯偶联剂处理更好。纳米无机纳米颗粒的粒径最大成分分布粒径为50纳米。实施例4在IOOg丙烯酸树脂中，加入IOOg 丁醇，使丙烯酸树脂完全溶解后，加入纳米ニ氧化硅2g，氨基树脂IOg,环氧树脂20g,防锈剂0. 005g,流平剂0. 005g,消泡剂0. 005g,分散剂0. Olg,固化剂30g，球磨I小时，混合均匀得到透明溶液。将430不锈钢板材浸入一含有表面清洗剂的池子中，清洗5分钟，再分别用自来水，去离子水淋洗3遍，风干10分钟后，将配置的涂层材料采用辊涂涂布于钢材表面，180度固化15分钟，自然冷却，质检入库。附表实施例I所得耐污、抗指纹不锈钢板测试结果
权利要求
1.抗污、耐指纹不锈钢，其特征是由不锈钢板材，聚合物涂层材料组成，不锈钢板材包括奥氏体不锈钢以及低镍或无镍的铁素体不锈钢，其聚合物涂层材料由丙烯酸树脂，成膜物，无机纳米填料，溶剂以及助剂混合而成；成膜物包括氨基树脂、环氧树脂，各成分重量比为丙烯酸复合树脂30-50份，氨基树脂5 — 20份，环氧树脂5 — 15份，无机纳米填料I 一 5份，溶剂40 — 50份，助剂10 — 20份；将丙烯酸复合树脂溶解于溶剂中，再加入成膜物、无机纳米填料及助剂，球磨混合均匀制备得涂料；涂料在不锈钢板上形成涂层，涂层固化后， 涂层材料的厚度为1-10微米。
2.根据权利要求I所述的聚合物涂层材料，其特征是溶剂为丁醇或/与醋酸丁酷。
3.根据权利2所述的聚合物涂层材料，其特征是无机纳米填料为纳米ニ氧化钛、纳米氧化锌或纳米ニ氧化硅中的ー种或几种，纳米无机纳米颗粒的粒径小于200纳米。
4.根据权利要求I所述的不锈钢涂料，其特征是助剂包括防锈剂、流平剂、消泡剂、分散剂、固化剂，重量比为防锈剂0.005 -0.01份、流平剂0. 005 -0.01份、消泡剂0. 005 — 0. 01份、分散剂0. 01 一 0. 05份、固化剂10 — 25份。
5.根据权利要求I所述聚合物涂层材料，其特征是丙烯酸复合树脂按如下重量比用溶液聚合法制得甲基丙烯酸甲酯20-35份，甲基丙烯酸10-20份，丙烯酸丁酯5-20份，丙烯氰5-10份，丙烯酸羟こ酯10-20份，苯こ烯5-10份，过硫酸铵I 一 2份，丁醇20-30份，醋酸丁酯10-20份。
6.根据权利要求2所述的聚合物涂层材料，其特征是填料中的无机纳米材料需要进行偶联剂进行表面改性处理。
7.根据权利要求I所述的抗污、耐指纹不锈钢，其特征是生产エ艺包括，表面清洗，风干，涂层涂布，高温固化，卷材入库；采用喷涂或者辊涂的エ艺将涂层材料涂布于不锈钢板材表面,经高温固,其固化温度小于200度，固化时间小于半小时。
8.根据权利要求I所述的抗污、耐指纹不锈钢，其特征是生产エ艺中的表面清洗只采用碱性水洗，再以涂料在不锈钢板上形成涂层。
9.根据权利要求I所述的抗污、耐指纹不锈钢，其特征是不锈钢表面的污溃及指纹可以采用水洗和和擦拭的方式除去。
10.根据权利要求3所述的抗污、耐指纹不锈钢，其特征是聚合物涂层材料中无机纳米填料为纳米ニ氧化钛、纳米氧化锌按1:1重量比混和，纳米无机纳米颗粒的粒径最大成分分布粒径为50纳米。
全文摘要
一种抗污、耐指纹不锈钢板及其制备方法由不锈钢板材，聚合物涂层材料组成，不锈钢板材包括奥氏体不锈钢以及低镍或无镍的铁素体不锈钢，其聚合物涂层材料由丙烯酸树脂，成膜物，无机纳米填料，溶剂以及助剂混合而成；成膜物包括氨基树脂、环氧树脂。将丙烯酸复合树脂溶解于溶剂中，再加入成膜物、无机纳米填料及助剂，球磨混合均匀制备得涂料；涂料在不锈钢板上形成涂层，涂层固化后，涂层材料的厚度为1-10微米。
文档编号B32B15/08GK102602079SQ201210063840
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月12日 优先权日2012年3月12日
发明者朱善忠, 桑志宏, 沈学新, 胡勇, 黄立新 申请人:海门市森达装饰材料有限公司