专利名称：一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法
技术领域：
本发明涉及紫外光对材料表面涂层进行选择性固化从而在材料表面构建疏水性的微观结构。属于固体材料的表面改性领域。
背景技术：
由于疏水和超疏水表面独特的表面特性使其在自清洁表面、微流体系统和生物相容性等方面存在着潜在的应用，在国防、日常生活和众多工业领域有着广泛的应用前景，现已成为研究热点。自20世纪90年代日本和德国的科学家对分形表面和植物表面
(Nakajima A, Hashimoto K, Watanabe Τ. Recent Studies on Super-Hydrophobic Films. Monatsh Chem. 2001 ； 132 :31-41)，人们认识到疏水表面和超疏水表面的疏水性能不但受材料表面的化学成分和结构控制，还为表面形貌结构所影响。目前对于固体材料表面的疏水性研究很多，常用的方法有表面接枝、刻蚀、溶胶凝胶法、电纺法、化学气相沉积法、阳极氧化法、相分离法以及模板法等。但是这些方法涉及复杂的化学物质和晶体生长，实施条件比较苛刻，生产周期长，成本高，还不能进行工业化生产。目前在材料表面疏水领域商业化应用最成功的是超疏水性的涂层和微孔薄膜，但超疏水性的涂层由于自身是低表面能的物质，与基体材料表面的附着力和粘合力差，在使用过程中容易出现脱落问题；而微孔薄膜因为本身物理机械性能较差，加之其与极性材料表面粘合的稳定性问题，使用寿命也受到了限制。本发明中通过紫外光选择性固化材料表面的涂层在其表面构造微观粗糙结构，利用表面微观粗糙结构的建立来提高其疏水性，无需特别考虑涂层本身疏水性的问题，故可优先考虑基材和表面涂层的附着力问题，增加了材料表面涂层疏水功能的稳定性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用材料表面涂层的紫外光选择性固化来构建疏水性微观结构，从而提高涂层表面疏水性的新工艺、新方法。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案选用结构造型简单的材料为基材； 根据材料材质的不同，对其表面进行预处理；采用常见的工艺如手工涂装、空气喷涂、静电喷涂等方式进行底漆的涂布，而后紫外光固化；再用常见的工艺进行面漆的涂布；在涂层表面盖上微孔光掩模，微孔光掩模无限接近但不接触涂层表面；紫外固化的时间和强度根据选择的涂层种类进行调整；涂膜冷却并固化达到触干后，采用涂层含有预聚体的相应溶剂将未固化的涂层部分除去，即可得到疏水性微观结构，达到提高涂层表面疏水性的目的； 出于环保和节约生产成本考虑，对紫外光选择性固化过程中产生的废液进行回收利用处理。其中基材应选用结构简单，材料表面便于光掩模覆盖和紫外光辐射的材料为基材，对基材的材质没有特别要求。
其中材料表面的预处理包括除油、除污、除锈、除旧漆、干燥、打磨、表面极性处理等方法。其中微孔光掩模要求直径小于35 μ m。其中紫外光选择性固化工艺根据需要可以在基材表面直接进行，无需先涂装底漆。其中底漆的固化也可采用其他固化方式，根据需要，也可采用多层涂层固化形成底漆。其中紫外光选择性固化所用涂层的种类，除要求与基材或底漆有强附着力外，可根据疏水性需要调整。有益效果(1)提高了涂层表面疏水性。(2)利用表面微观粗糙结构的建立来提高其疏水性，无需进行特别考虑涂层本身疏水性的问题，故可优先考虑基材和表面涂层的附着力问题，增加了材料表面涂层疏水功能的稳定性和使用寿命。(3)可根据实际需要对涂层表面疏水性的要求，通过改变涂层的种类和微孔光掩模的孔径来灵活地调整。(4)生产周期短、工艺简单、生产成本低，
图1孔径为33. 5 μ m光掩膜的作用下，ABS片材表面含氟的丙烯酸酯涂层经紫外光选择性固化处理后的SEM2孔径为33. 5 μ m光掩膜的作用下，ABS片材表面含氟的丙烯酸酯涂层经紫外光选择性固化处理后的材料表面实际疏水效果图。
具体实施例方式本发明一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法，其特征在于包括以下步骤步骤1 选用结构造型简单，材料表面可以方便光掩模覆盖和紫外光辐射的材料为基材，对基材的材质没有特别要求。步骤2 根据材料材质的不同，对其表面进行除油、除污、除锈、除旧漆、干燥、打磨、表面极性处理等预处理。步骤3 采用常见的工艺如手工涂装、空气喷涂、静电喷涂等方式进行底漆的涂布，而后紫外光固化；底漆的固化也可采用其他固化方式；根据需要此步骤既可不实施，也可采用多层涂层固化形成底漆。步骤4 用常见的工艺进行面漆的涂布；步骤5 在涂层表面盖上微孔直径小于35 μ m的微孔光掩模，微孔光掩模无限接近但不接触涂层表面；紫外光选择性固化所用涂层的种类，除要求与基材或底漆有强附着力外，可根据疏水性需要调整。进行紫外光选择性固化时，紫外固化的时间和强度根据选择的涂层种类进行改变。
步骤6 涂膜冷却并固化达到触干后，采用涂层中预聚体的相应溶剂将未固化的涂层部分除去，即可得到疏水性微观结构，达到提高涂层表面疏水性的目的。步骤7 出于环保和节约生产成本考虑，对紫外光选择性固化过程中产生的废液进行回收利用处理。实施例1用丙酮对ABS进行擦拭，除去表面油污和杂质；自然晾干后，人工喷涂含氟的丙烯酸酯涂层，涂层厚30 μ m ；在涂层表面盖上微孔直径为33. 5 μ m的微孔光掩模，微孔光掩模无限接近但不接触涂层表面；紫外固化条件为IkW高压汞灯，灯距15cm，空气氛围，固化时间90s ；涂膜冷却并固化达到触干后，用丙酮将未固化的涂层部分除去，即可得到疏水性微观结构(参见图1)，达到提高材料表面疏水性的目的，ABS片材与水的接触角大于130 度。(疏水实际效果参见图幻。最后，回收利用紫外光选择性固化过程中产生的废液。实施例2将组成为丙烯酸环氧酯30% 50% (质量分数、下同)、TPGDA 30% 50%、二苯甲酮5%、三乙醇胺10%的紫外光固化涂料，均勻喷涂在IOmmX20mm的经打磨处理的冷轧钢板表面.湿膜膜厚控制在15 μ m左右，在紫外固化机中以140mW/cm2光强固化成膜，空气氛围，固化速度由传输带速度控制。涂膜固化达到触干后，采用1000#水砂纸对底漆打磨处理后，均勻喷涂上述丙烯酸环氧酯涂料，湿膜膜厚控制在25 μ m左右，在涂层表面盖上微孔直径为15 μ m的微孔光掩模，微孔光掩模无限接近但不接触涂层表面；固化条件与底漆固化相同，涂膜固化达到触干后，采用乙酸乙酯将未固化的涂层部分除去，即可得到疏水性微观结构，可以提高材料表面涂层疏水性。对上述工艺过程中产生的废液进行回收利用处理。实施例3取一块IOmmX5mmX3mm的玻璃试板，先用乙醚或乙醇清洗玻璃表面。将组成为聚氨酯丙烯酸酯40%~ 60% (质量分数、下同)、HDDA 10%~ 30%、光引发剂1713 2-6%, 附着力促进剂硅烷偶联剂0. 5%，其他助剂适量的紫外光固化涂料，用湿膜制备器涂布在玻璃板表面。膜厚为50 μ m左右，用2kW的高压汞灯照射35s，空气氛围，灯距8cm。涂膜固化达到触干后，用1200#抛光片进行修磨，修磨平整后对所修部位用空气补漆枪补喷色漆后，再喷涂上述聚氨酯丙烯酸酯涂料，湿膜膜厚控制在30 μ m左右，在涂层表面盖上微孔直径为10 μ m的微孔光掩模，微孔光掩模无限接近但不接触涂层表面；涂布固化工艺条件与底漆固化相同，涂膜固化达到触干后，采用乙酸乙酯将未固化的涂层部分除去，即可得到提高涂层表面疏水性的疏水性微观结构。回收利用以上紫外光选择性固化过程中产生的废液。
权利要求
1.一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法，其特征在于，选用结构造型简单的材料为基材；根据材料材质的不同，对其表面进行油、除污、除锈、除旧漆、干燥、打磨、 表面极性处理等预处理；采用常见的工艺如手工涂装、空气喷涂等方式进行底漆的涂布，而后紫外光固化成膜；再进行面漆的涂布；在涂层表面盖上微孔光掩模，微孔光掩模无限接近但不接触涂层表面；紫外固化的工艺条件根据选择的涂层种类进行调整；涂膜固化达到触干后，用涂层所含预聚体的相应溶剂将未固化的涂层部分除去，即可得到疏水性微观结构，达到提高涂层表面疏水性的目的；出于环保和经济考虑，对紫外光选择性固化过程中产生的废液进行回收利用处理。
2.根据权利要求1所述一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法，其特征在于，基材应选用结构简单，材料表面便于光掩模覆盖和紫外光辐射的材料为基材，对基材的材质没有特别要求。
3.根据权利要求1所述一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法，其特征在于，进行紫外光选择性固化处理时微孔光掩模要求直径小于35 μ m。
4.根据权利要求1所述一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法，其特征在于，底漆的固化也可采用其他固化方式；根据需要，可采用多层涂层固化形成底漆；也可无需先涂装底漆。紫外光选择性固化工艺在基材表面直接进行。
5.根据权利要求1所述一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法，其特征在于，紫外光选择性固化所用涂层的种类，除要求与基材或底漆有强附着力外，可根据疏水性需要调整。
全文摘要
本发明公开了一种紫外光选择性固化提高涂层表面疏水性的方法，属于高分子材料的表面改性领域。其特征在于选用结构造型简单的材料为基材；根据材料材质的不同，对其表面进行预处理；采用常见的工艺如手工涂装、空气喷涂等方式进行底漆的涂布，而后紫外光固化成膜；再进行面漆的涂布；在涂层表面盖上微孔光掩模，微孔光掩模无限接近但不接触涂层表面；紫外固化的工艺条件根据选择的涂层种类进行调整；涂膜固化达到触干后，用涂层所含预聚体的相应溶剂将未固化的涂层部分除去，即可得到疏水性微观结构，达到提高涂层表面疏水性的目的；出于环保和经济考虑，对紫外光选择性固化过程中产生的废液进行回收利用处理。
文档编号B05D5/02GK102527616SQ201110420859
公开日2012年7月4日 申请日期2011年12月16日 优先权日2011年12月16日
发明者刘晓亚, 王玮, 邱程广 申请人:江南大学