专利名称：一种多层防腐防粘和易清洗的材料的制作方法
技术领域：
本发明是涉及一种多层防腐、防粘和易清洗的材料及其用途，具体地说是一种含有氟塑料涂层的多层材料的生产方法及其用途。
防腐材料通常是由基材和表面涂料构成的多层材料，基材通常是金属、木材、水泥、石灰石等，最常见的涂料是油漆等，有的还外罩清漆保护层。八十年代开始用环氧树脂，环氧树脂与聚酯或环氧树脂与聚氨酯的混合粉末，用静电粉末喷涂法涂装作为装饰性涂料已广泛应用于家庭电器，如冰箱、微波炉或仪器仪表的外壳上，聚偏氟乙烯或其共聚物作为高层建筑外墙涂料也已开发成功。但是，由于上述材料是对油和对水的接触角都较小，如环氧树脂对水接触角θ＝50-55°，对油θ＝22-25°，即使是聚偏氟乙烯(简称PVDF)对水的接触角为82°，仍小于聚四氟乙烯(简称PTFE)对水的接触角θ＝100°。所以，就防水和防油的性能而言，它们作为装饰性材料的表面层涂料尚不理想。PTFE具有很好的防粘、防油和防腐蚀性能，不粘锅已广泛进入家庭。但是，由于PTFE要用高温烧结(＞400℃)，一般结构性金属材料就无法涂装而成多层材料，而且色彩也由此而受到很大限制。PTFE对金属粘附力小，因此，金属表面需要经特殊处理，才能制成PTFE涂层和金属基材的多层材料，相应产品价格也昂贵。通常在金属表面上料着一层金属氧化层(JP62269781，59191735利59191736)，氟化物(JP62269780)和铬酸盐(JP62273846)，然而再涂上四氟乙烯和其它含氟烯烃共聚物的树脂，住友电气工业株式会社曾报导了在经过电化学腐蚀或化学腐蚀而使铝或铝合金基材表面糙化后再涂覆氟树脂，第一层是含有填料的氟树脂(CN90102239.X)，或含有云母(CN90110409.4)，第二层为不含填料的氟树脂。上述目的均是为了增加氟树脂与金属表面的粘接力。八十年代末已在家用电器外壳上出现具有亚光色涂装的多层材料，这种具有亚光色涂装多层材料品种极其有限。所以人们仍在不断探索防腐、防粘、防油性能好的价廉的多层的材料。
本发明就是提供一种具有防腐、防粘、防油、防水和易清洗的多层材料，这种多层材料可以按需制成具有各种颜色的亚光色多层材料。可用于家电、仪器仪表的外壳，也可用于自行车、摩托车的车架、链条罩和挡泥板等，还可用于各种厨房和办公用品，它还是化工设备的材料，也可以用于反应釜。
章云祥等发明了一种四氟乙烯——乙烯的三元共聚物，由四氟乙烯60-40％，乙烯40-60％，含量为前二种单体总克分子数的0.1-10％的第三单体共聚而成，第三单体是具有分子式为CF2XCOF2X’的全卤化酮或分子式为R-C(R’)＝C-R’的烯烃，其中X＝X’＝Cl或F，R＝CF3或CH3，R’＝CF3，CH3或H，R’＝H或F(CN85100468.7；U.S.Pat.4,678,847，1987)，其耐热性、耐化学性都优于PVDF。是一种热塑性塑料，易加工成型。熔融流动性能比四氟乙烯——六氟丙烯的共聚物(EEP)好。对金属有很好的粘附力，它对油接触角θ＝67°，对水接触角θ＝96°，加工成型温度低于PTFE(≤320℃)是具有氟塑料的特征，又具有易加工的特点，简称F40G。章云祥等还发明了一种用上述四氟乙烯——乙烯和少量第三单体的三元共聚物组成的涂料(CN92108410.2)，是由上述三元共聚物F40G和添加剂组成。所用添加剂是金属氧化物或硫化物、碳黑、石墨、滑石粉、玻璃粉、染料、无机颜料、玻璃纤维、碳纤维和除氟塑料外的有机高分子聚合物，如聚苯硫醚、氯化聚醚、聚砜、聚酰亚胺或聚氨酯等上述添加剂中的一种或一种以上的粉末，三元共聚物F40G与添加剂重量比为1∶0-9，采用有机高分子聚合物作添加剂时为1∶0.0001-9，推荐比为1∶0.1-9，当采用上述无机物、染料、玻璃纤维或碳纤维作添加剂时，两者重量比是1∶0.0001-0.3，推荐比是1∶0.005-0.1。
本发明的多层防腐、防粘的材料是由金属基材，金属基材上的漆膜中间层(亦可称为中间着色层)和漆膜中间层上的表面保护层组成。所述的金属基材是黑色或有色金属及其合金，如铁、钢、铜、铝、镍、锰、锌、铬等金属及其金属合金。所述的漆膜中间层就是上述的F40G和一种或一种以上的填料、金属氧化物、无机或有机颜料组成。F40G和添加剂的重量比推荐为1∶0.0001-0.25。添加剂可以是铜粉铝粉、镉红、镉黄、铬黄、钴兰、氧化铬、氧化钛、氧化锌、碳黑、石墨等无机颜料或金属氧化物，填料可以是玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、玻璃粉等，有机颜料可以是偶氮缩合型颜料、酞菁颜料、蒽醌颜料、吲哚啉酮类有机颜料、喹吖啶酮类有机颜料、萤光颜料等。所述的表面保护层是F40G。
为了使所述的中间层的色彩能呈现和实用，漆膜中间层厚度可以为0.01-1mm，推荐厚度为0.03-0.15mm，表面保护层厚度可以是0.001-0.5mm，推荐0.01-0.10mm。
为了增加漆膜中间层与金属基材的粘结能力，金属基材通常需去污、去油清洗以提高附着力。金属表面还可以喷砂处理，还可以先涂底漆，即在金属基材和漆膜中间层之间还可以有一层底漆，底漆可以是电泳底漆，或者是由F40G和添加剂组成的底漆，F40G和添加剂重量比是1∶0.001-0.50，推荐比是1∶0.001-0.25，所述的底漆添加剂是聚苯硫醚、聚氨酯、环氧树脂、聚酯、氯化聚醚、聚砜、聚酰亚氨及其它们一种或一种以上的混合物，还可以少量加入金属氧化物、石墨、碳黑。为了达到同样目的，金属基材表面也可以经磷化处理或用金属表面清洗液处理，这时金属基材与漆膜中间层之间或与底漆之间还可增加一层磷化层或金属表面处理层，以形成四至五层结构的材料。
本发明的多层材料可以在金属基材上每涂一层材料后，烘干，再涂一层再烘干直至形成多层材料，也可以依次喷涂上材料后一并烘干。为节省材料和防止互渗混杂，以每层喷涂后烘干为宜。烘干温度200-300℃之间，适宜在250-285℃烘干，宜形成亚光色。涂层方法最好采用静电粉末喷涂方法。
本发明的多层材料中所采用的四氟乙烯——乙烯的三元共聚物是具有熔体流动指数MI为4-100克/10分(297℃测定)至0.1-20克/分(278℃测定)的F40G。最好采用20-300目的粉末，适用于静电粉末喷涂法。
本发明的多层材料机械强度较高，柔韧性、耐冲击性均比通常的漆膜和搪瓷强，具有防腐、防粘、防污、防水、防油和表面不导电的特征，还可具有亚光流行色。因此，不仅可用作仪器仪表的壳体，办公用品和厨房用品的材料，如排风机和脱排油烟机壳体和风叶，组合式厨房柜等，还可用作装饰性材料和化工防腐材料，如灯具、自行车和摩托车的车架、挡泥板和链条罩，反应釜等。
下述实施例将有助于进一步理解本发明。
图中1-金属基材，2-磷化层或金属表面处理层，3-底漆，4-漆膜中间层，5-表面保护层实施例1
图1是一种由金属基材、漆膜中间层和表面保护层组成的多层材料。
(1)将MI为4-100克/10分(297℃测定)的F40G20-300目的粉末和萤光红粉末、铝粉，以重量比1∶0.002∶0.0025混合后，用静电粉末喷涂法将混合物均匀喷涂在铝合金板上，经烘干后，再喷涂覆盖一层F40G，在250-285℃烘干。即成防油、不粘、防腐和有亚光色的材料，可用作厨房柜材料。
(2)将上述F40G粉末与碳黑粉末1∶0.010重量比混合，用静电粉末喷涂法涂在经清洗后的脱排油烟机风叶上，继续喷涂一层F40G，烘干。即成不粘、防油、防腐和易清洗的风叶。实施例2图2是一种由金属基材、磷化层、底漆、漆膜中间层和表面保护层组成的多层材料管的剖析图。
将管形合金钢外表清洗后，用市售磷化液进行表面磷化，将含F40G粉末、环氧树脂粉末(E51，E12或E03)或聚苯硫醚粉末和氧化锌或氧化铁或钴兰的粉末按重量比1∶0.001-0.025∶0.001-0.005混合后，用静电粉末喷涂法均匀喷涂在磷化层上，表面再喷涂一层0.01-0.25mm厚的F40G粉末，经250-285℃烘干，即成有亚光色的防腐、防粘、防油、防水和易清洗的管材，可用作自行车车架，也可以用整个自行车金属架按本方法制成具多层材料的自行车车架。
实施例3图3是另一种由金属基材、金属表面处理层、底漆、漆膜中间层和表面保护层组成的多层材料管的剖析图。
将管形钢经表面清洗、表面经市售MP-7清洗液处理后，着装电泳黑色底漆，再用F40G、市售固美透(Cromophthol)或艳佳鲜颜料和氧化锌，重量比为1∶0.0001-0.8∶0.0001-0.2的混合粉末静电喷涂，再喷涂一层F40G粉末，然后在250-285℃烘干，可呈各种亚光色的防腐、防粘、防油、防水、易清洗的材料。用GB1720-79标准测附着力≥二级。高于有机颜料涂膜层的附着力。实施例4图4是一种金属基材、底漆、漆膜中间层和表面保护层组成的多层材料反应釜的剖视图。图4-1是反应釜的锅的纵向剖视图，图4-2是图4-1中A-A处的剖视图，呈现多层结构。
铸铁金属反应釜壳体经清洗、喷砂后，用市售MP-7清洗液处理，反应釜内壁喷涂含F40G，环氧树脂和碳黑重量比依次为1∶0.0010-0.006∶0.010-0.10的混合粉末，其上面静电喷涂一层F40G、石墨或金属氧化物或无机颜料重量比为1∶0.01-0.的混合粉末，再覆盖一层F40G，经200-290℃烘干，即成防腐及防粘的反应釜，其粘着力比搪瓷好，克服搪瓷脆性，烧结温度高的缺点。该反应釜外壳可涂上保护漆。实施例5如实施例1-4所述的多层防腐、防粘和易清洗的材料，其涂层能耐各种无机酸、碱和有机溶剂，表面不易积油、水、溶剂、灰尘等物，且易于清洗。涂层具有如下主要性能涂层主要性能抗张强度＞300kg/cm2冲击强度≥50kg·cm，不碎硬度≥R45 附着力一级燃 烧 性不燃 连续使用温度150℃耐溶剂性优 体积电阻＞1018Ω·cm
权利要求
1.一利由金属基材、金属基材上的漆膜中间层和漆膜中间层表面上的表面保护层组成的防腐、防粘、防油、防水和易清洗的多层材料，其特征是所述的表面保护层是四氟乙烯、乙烯的三元共聚物，是由四氟乙烯60-40％，乙烯40-60％，含量为前二种单体总克分子数的0.1-10％的第三单体共聚物，第三单体是具有分子式为CF2XCOF2X’的全卤化酮或分子式为R-C(R’)＝C-R″的烯烃，其中X＝X’＝Cl或F，R＝CF3或CH3，R’＝CF3，CH3或H，R’＝H或F，所述的漆膜中间层是出上述的三元共聚物和一种或一种以上的填料、金属氧化物、无机或有机颜料的添加剂组成，三元共聚物和添加剂的重量比是1∶0.0001-0.25。
2.如权利要求1所述的多层材料，其特征是所述的填料可以是玻璃纤维、碳纤维、滑石粉、玻璃粉，金属氧化物或无机颜料可以是铜粉、铝粉、镉红、镉黄、铬黄、钴兰、氧化铬、氧化钛、氧化锌、碳黑、石墨，有机颜料可以是偶氮缩合型颜料、酞菁颜料、蒽醌颜料、吲哚啉酮类有机颜料、喹吖啶酮类有机颜料、萤光颜料。
3.如权利要求1所述的多层材料，其特征是金属基材和漆膜中间层之间还可以有底漆层或磷化层或金属表面处理层，所述的磷化层是金属表面经磷化处理液处理后形成的磷化层，所述的金属表面处理层是金属表面经金属表面处理液处理后留在金属表面层的材料，所述的底漆层是电泳底漆，或者是所述的三元共聚物和添加剂以重量比为1∶0.001-0.50的底漆，推荐重量比为1∶0.001-0.25，所述的添加剂是聚苯硫醚、聚氨酯、环氧树脂、聚酯、氯化聚醚、聚砜、聚酰亚胺及其它们的一种或一种以上的混合物，还可以含有少量金属氧化物或碳黑或石墨。
4.如权利要求3所述的多层材料，其特征是在金属基材上有磷化层或金属表面处理层，磷化层或金属表面处理层上有底漆，底漆上有漆膜中间层和漆膜中间层上的表面保护层所组成。
5.如权利要求1、2、3或4所述的多层材料，其特征是所述的漆膜中间层的厚度为0.01～1mm，推荐厚度为0.03～0.15mm，表面保护层厚度为0.001～0.5mm，推荐厚度为0.01～0.10mm。
6.如权利要求1、2、3或4所述的多层材料的生产方法，其特征是(1)将所述的漆膜中间层粉末喷涂在金属基材上，烘干，在漆膜中间层上喷涂所述的三元共聚物粉末，烘干，或者在金属基材上喷涂漆中间层粉末，再喷涂三元共聚物粉末，随后烘干。(2)在金属基材上先用磷化液或金属表面处理液处理或喷涂底漆，烘干，再喷涂漆膜中间层粉末，烘干，喷涂三元共聚物粉末，烘干，或者依次喷涂后一次烘干。(3)在金属基材上先经表面处理，磷化或经金属表面处理液处理后，再相继喷涂底漆、漆膜中间层粉末、三元共聚物粉末，烘干，或每喷涂一层烘干后再喷涂下一层材料。
7.如权利要求5所述的多层材料的生产方法，其特征是在产生亚光色的温度，即250-285℃下烘干。
8.如权利要求1、2、3或4的多层材料，其特征是所述的多层材料是自行车或摩托车的车架、挡泥板或链条罩。
9.如权利要求1、2、3或4的多层材料，其特征是所述的多层材料是排风扇或脱排油烟机的壳罩、叶轮。
10.如权利要求1、2、3或4的多层材料，其特征是所述的多层材料是反应釜。
全文摘要
本发明是涉及一种防腐、防粘、防油、防水和易清洗的多层材料，可具亚光色，是由金属基材，漆膜中间层和表面保护层组成，在金属基材和漆膜中间层之间还可以有表面处理层(磷化层)或底漆层或表面处理层和底漆层。所述表面保护层和漆膜中间层的主成分是F40G氟塑料。该多层材料可用作仪器仪表壳体，办公和厨房用品、排风机和脱排油烟机的壳体和风叶、反应釜等化工设备，还可作实用的装饰材料，如灯具、自行车和摩托车的车架、链条罩和挡泥板等。
文档编号B05D7/14GK1135411SQ9311254
公开日1996年11月13日 申请日期1993年9月2日 优先权日1992年9月15日
发明者章云祥, 金禾生 申请人:中国科学院上海有机化学研究所