一种有机高分子涂层及其加工方法与流程

本发明涉及分子涂料技术领域，具体为一种有机高分子涂层及其加工方法。

背景技术：

表面防腐、表面装饰，一直是人类生活的主要内容，电镀、喷漆、刷涂料等是工业文明以来主要的表面工程手段，随着涂料、涂布技术进步，电晕喷漆、电晕粉末喷涂出现，成为当前工业的主要手段，尤其是在手机机壳、汽车外壳等人们普遍需要的产品领域。

但是，上述技术中，即是技术最先进、性能、效果最优的电晕喷涂、电晕喷漆技术，也存在难以克服的技术缺陷，以及无法避免的环境污染等问题。具体表现在，环境污染方面，电晕喷漆存在有机挥发物污染，电晕粉末喷涂存在粉尘危害、污染，以及，操作作业人员的劳动强度高、身体伤害大等；涂层性能方面，有机高分子涂层中，添加颜料等添加剂的均匀性、致密性等，存在巨大的改进空间和需求。

另一方面，基于真空与等离子体技术的真空镀膜技术，已经广泛应用于薄膜沉积，在表面强化、工磨具涂层、太阳能电池等功能薄膜、显示器制造等几乎所有先进制造方面，发挥着越来越重要、广泛的作用；将常规真空镀膜技术，应用于传统电镀、电晕喷涂应用的场合时，其最大的不足是难以沉积厚膜、或者速率太低、需要对基材表面进行严格清洗、以及无法使得粗糙表面变为光滑表面等。

结合喷漆的高速、光滑，与真空等离子体辅助镀膜的高聚合力、均匀性、致密度、多功能性等优点结合，是新一代表面腐蚀与防护等领域的迫切需求。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

劳动强度大、劳动环境恶劣，有机挥发气体污染、粉尘污染，是当前有机高分子涂层技术--雾化喷漆、电晕喷漆、电晕粉末喷涂的重大不足，所得到的涂层的致密性、均匀性、防腐蚀能力、美观效果有待加强提高。本发明旨在提供一种克服了上述常规技术不足的新的有机高分子涂层及其制备方法。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：.一种有机高分子涂层，所述其原料由液态树脂前驱体和固态颜料原材料组成。

进一步地，所述固态颜料原可以为金属和陶瓷颗粒材料，添加组分的含量为1％-90％。

进一步地，所述液态树脂前驱体可以为基于酚醛树脂、醇酸树脂和环氧树脂的高分子涂层。

进一步地，本方案还包括一种有机高分子涂层及其加工方法，采用有机高分子涂层设备进行制备：

真空室的内部设置有等离子体区，且真空室的顶部设置有等离子体发生系统，所述等离子体发生系统内设置有基材架，且等离子体发生系统的底部安装有基片架旋转机构，所述真空室的一侧通过雾化机构设置有液态原料输入系统，且真空室的另一侧安装有固态靶材系统，所述真空室的底部安装有抽真空系统，且真空室上安装有工作气体输入系统；

用机高分子涂层设备进行制备的步骤如下；

a、打开真空室1，将工件固定在基片台架3上面，关闭真空室，开启抽真空4；

b、真空室压强到达所需要的真空度后，工作气体通过系统7输入，开启等离子体发生系统6工作，开启固态靶材系统9工作，产生掺杂粒子，开启液态原料输入系统8工作，液态原材料经过雾化机构10形成微滴并喷射出来；

c、喷射出来的微滴、固态靶材溅射出来的掺杂粒子，通过工件表面的等离子体区5，均匀沉积并固化到工件表面，形成致密均匀、结合力高，掺杂粒子细小、分散均匀有序的高分子涂层。

进一步地，所述液态树脂前驱体输入到真空室的方法分为：

a、利用高压气体或液压方法，对液体原料施加高压，通过雾化机构的喷嘴喷射；

b、利用ar等与原材料不发生反应的惰性气体，结合液体原材料的自身蒸汽压，携带进入真空室；

c、对于能够加热气化的液态原材料，通过加热方法，形成蒸汽输入到真空室，对于固态原材料，一直接放置在真空室内，通过电阻加热、电子束加热气化，或者辉光放电溅射的方法，使得固态原材料形成沉积粒子。

进一步地，所述机高分子涂层过程中，所述等离子体区的产生方法为辉光等离子体、离子束增强离化和电子束增强离化。

进一步地，所述有机高分子涂层添加物质之间的混合方式有下列两种；

a、有机液态树脂前驱体与固态颜料原材料同均匀进入等离子体区及基材表面，均匀混合固化成膜；

b、有机液态树脂前驱体与固态颜料原材料先后顺序进入等离子体区及基材表面，分别沉积固化，形成宏观均匀以及微观分层的涂层。

进一步地，所述涂层过程是在真空环境下完成的，其中真空环境是低于1个大气压的低真空或是达到10^-3pa以上的中高真空。

(三)有益效果

本发明提供了一种有机高分子涂层及其加工方法。具备以下有益效果：

(1)、该有机高分子涂层及其加工方法，从劳动者和环保的角度，本发明可避免操作人员在有机物挥发气体浓度高、粉尘四处弥漫、噪声污染、体力劳动强度大、注意力需要高度集中的环境下工作，极大的解放了生产力，消除了粉尘、废气、噪声等污染。

(2)、该有机高分子涂层及其加工方法，从高分子涂层性能角度，涂层更加致密、均匀、结合力高，掺杂组分均匀、掺杂颗粒可更小、更细，更薄的涂层即可达到与常规方法同样的涂层效果，大大节约材料用量。

附图说明

图1为本发明结构一种有机高分子涂层设备的示意图；

图2为本发明结构一种有机高分子涂层设备的剖视图；

图中，1真空室，2基片架旋转机构，3基材架，4抽真空，5等离子体区，6等离子体发生系统，7工作气体输入系统，8液态原材料输入系统，9固态靶材及靶材溅射或蒸发系统，10液态原材料雾化机构。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明实施例提供一种技术方案：一种有机高分子涂层及其加工方法，有机高分子涂层过程是在一定的真空及等离子体环境下完成的，涂层原材料为液态树脂前驱体、固态颜料原材料及其他添加剂，液态雾化或固态气化、溅射出来的涂层原材料作为成膜材料，在等离子体作用下，细化、均匀混合、活化、高度致密结合，在基材表面形成光滑、致密均匀、结合力高、耐磨耐蚀、美感十足、美观效果优异的有机高分子涂层表面；

成膜材料的选择，所有已知的高分子材料均可以作为涂层材料，如基于酚醛树脂、醇酸树脂、环氧树脂的高分子涂层；

添加剂的选择及用量，在高分子有机涂层中，可以任意添加金属、陶瓷、有机或无机化合物，用于获得不同的视觉、光学、热学、电学、机械或其他功能所需的组分，添加组分的含量，可以从小于1％到大于90％；

成膜环境的选择为，涂层过程是在一定的真空环境下完成的，其中的真空环境，可以是仅仅略低于1个大气压的低真空，也可以是达到10^-3pa以上的中高真空；

原材料进入成膜工作空间的方法为，高分子有机涂层，其中的原材料之一为液态，如各类树脂前驱体、或者有机或无机添加剂的液体反应原材料，液态原材料输入到真空沉积反应室的方法有下列两种：一、利用高压气体或液压方法，对液体原料施加高压，通过雾化喷嘴喷射；二、利用ar等与原材料不发生反应的惰性气体，结合液体原材料的自身蒸汽压，携带进入真空室；三、对于能够加热气化的液态原材料，通过加热方法，形成蒸汽输入到真空室，对于固态原材料，一般直接放置在真空室内，通过电阻加热、电子束加热气化，或者辉光放电溅射的方法，使得固态原材料形成沉积粒子；

成膜空间等离子体特征为，在有机高分子涂层原材料形成涂层过程中，存在等离子体区，该等离子体区的产生方法为：a、辉光等离子体，b、离子束增强离化，c、电子束增强离化

等离子体与涂层原材料存在下列作用：a、等离子体中的高能带电粒子轰击原材料液滴或微粒，使得原材料粒子在到达基材表面沉积时，粒度进一步细化；b、促进有机物质与添加物质之间的相互作用，提高它们之间的结合力、结合致密性；c、促进基材表面活性，以及基材与沉积成膜物质之间的结合力，消除可能存在的微空洞区；d、促进成膜物质直接致密光滑固化，可消除二次热固化可能产生的微裂纹；e、如果原材料是通过化学反应才能形成涂层，可提高成膜物质的反应活性，降低反应温度

有机液态成膜物质与成膜添加物质之间的混合方式有下列两种：a、有机液态原材料与添加粒子共同均匀进入等离子体区及基材表面，均匀混合固化成膜；b、有机液态原材料与添加粒子先后顺序进入等离子体区及基材表面，分别沉积固化，形成宏观均匀、微观分层的涂层。

实施例：

工件为塑胶手机机壳，去除油脂清洗后悬挂到基片支架3上面，开启真空系统4工作，抽真空到10^-3pa；通过进气系统7，通入工作气体ar，真空室压强达到1pa，开启射频辉光放电电源工作，在工件周围形成等离子体区；固体靶材为ti，减少ar输入，通入工作气体n2，ar/n2＝1/2，开启电弧蒸发系统9工作，蒸发的ti粒子与n2生成金色tin，沉积在手机机壳表面；与此同时，液态原材料环氧树脂通过8和雾化机构10进入真空室，环氧树脂是采用液压方式输入的，流量为1ml/min，经过工件周围的等离子体区，与tin一起在手机机壳表面成膜，总沉积时间10min，得到亮度高、金色、结合力好、耐划伤、耐腐蚀、手印不明显的新一代金色手机机壳。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。