一种功能涂料的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种功能涂料的制备方法，具体是涉及一种能在塑料，金属和陶瓷等 基材的表面形成一层功能化的表面涂层。
【背景技术】
[0002] 目前常用的材料表面防护技术主要有电镀、真空镀膜和化学涂层法等。电镀主要 适用于金属基材的表面防护，通过电解液中金属离子的还原，在其表面沉积生成具有保护 功能的金属镀层。然而这种防护方式需要特定的装置设备以及复杂的工艺过程，生产效率 低而且成本较高。真空镀膜法的适用范围比电镀法广，塑料、金属和陶瓷等材质都可以通过 真空镀膜法在其表面沉积防护涂层。但是，真空镀膜有时需要在较高的温度下才能在基材 表面沉积一层较为牢靠的涂层，这对一些不耐高温的材料和制品，如有机高分子聚合物和 热敏性器件等的应用带来了限制。类似地，真空镀膜也存在生产效率低和和设备投入高的 缺点。化学涂层方法的优点是操作简便，成本低廉，适用范围广等。
[0003] 传统的化学涂层方法是采用防腐涂料对各类基材表面进行防护，如FEVE氟碳树 月旨，环氧富锌、富铝等重防腐涂料。这类防腐涂料具有高膜厚、高表面能、耐温等级低、涂装 工艺复杂以及牺牲涂层其它性能换取防腐性能的特点。但是这一技术不适用于制品尺寸要 求精确，在高温、酸性或碱性，以及有机溶剂等恶劣环境下的使用。
[0004] 目前，将具有疏水特性的聚合物，如聚偏氟乙烯，聚四氟乙烯等涂覆到基材的表 面，虽然能起到防止溶剂侵蚀的作用，但也带来了一些局限性。比如疏水性聚合物和基材之 间的结合力相对较弱，难以制备较薄的涂层。同时在实际应用中，当有一定的滑动摩擦力存 在时，涂层容易与基底剥离。聚对二甲苯是一种热塑性塑料，可以沉积在各种基材的表面形 成连续均匀的膜，但是不适合在摩擦和加热环境下使用。在中国专利CN101992184A中公开 了一种耐侵蚀超疏水涂层的制备方法，利用溶胶-凝胶方法在取样针、探针等小内径管状 制品的表面形成陶瓷、硅化合物、金属氧化物或金属氮化物涂层。与现有技术中经常使用的 聚四氟乙烯以及聚对二甲苯涂层相比，改善了机械性能。
[0005] 所以，针对应用环境的不同，在基材表面形成一层防护层，对提高材料的使用性 能，延长使用寿命具有重要的意义。
【发明内容】
[0006] 为了拓宽现有材料表面保护技术的适用范围，同时使材料在比较温和的处理环境 下能在其表面形成一层保护涂层，本发明提供了一种操作简便，成本低廉的功能涂料技术。 使用这种功能涂料，能有效地提高材料在高温环境以及溶剂环境下的耐久性。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供的技术方案为：一种功能涂料的制备方法，其主要特 征是该功能涂料由双（三烷氧基）硅烷偶联剂、单（三烷氧基）硅烷偶联剂和溶剂按一定 的质量比组成，经过2~6小时的水解反应，烷氧基在溶剂中水解生成硅醇键，涂覆到基材 表面经60~120°C烘干，硅醇键之间脱水缩合形成高交联密度的一层耐溶剂腐蚀的保护涂 层。
[0008] 所述双（三烷氧基）硅烷偶联剂的结构通式如下：
[0009]
[0010] 式中，η = 1~3，X为可水解基团，包括甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基，Y为氨基、 苯基、酯基等。优选双（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）胺，双（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺， 双（三甲氧基硅基乙烷），双（三乙氧基硅基）乙烷，双（三甲氧基甲硅烷基甲基）乙烯， 双（3-三甲氧基硅丙基）富马酸酯，双（三乙氧基硅基）乙烯，双[(三甲氧基硅基）乙基] 苯，双[3-(三甲氧基硅基）丙基]乙二胺，双[(三甲氧基硅基）甲基]苯，双[3-(甲基氨 基）丙基]二甲氧基硅烷其中的一种或者任意多种的任意比例的混合物。
[0011] 所述的单（三烷氧基）硅烷偶联剂的结构通式如下：
[0012]
[0013] 式中，n = 0~3, Z为可水解基团，包括甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧基、乙酰氧基和 Cl，R为有机官能团，主要有氣基、环氧基、苯基、氣代烷基等。优选的单（二烷氧基）硅烷偶 联剂包括γ-氨基丙基三甲氧基硅烷，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，γ-缩水甘油醚氧丙基 三甲氧基硅烷，γ -甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，N-β (氨乙基）-γ -氨丙基甲基二 甲氧基硅烷，Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基三乙氧 基硅烷，γ -氨丙基甲基二乙氧基硅烷，二乙胺基代甲基三乙氧基硅烷，甲基三乙氧基硅烷， 苯基三乙氧基硅烷，十三氟辛基三甲氧基硅烷，十三氟辛基三乙氧基硅烷，十七氟癸基三甲 氧基硅烷，十七氟癸基三乙氧基硅烷，正辛基三甲氧基硅烷其中的一种或者任意多种的任 意比例的混合物。
[0014] 所述双（二烷氧基）硅烷偶联剂与单（二烷氧基）硅烷偶联剂的摩尔比6:1~ 1:1〇
[0015] 所述在溶剂中配制的溶液质量浓度为2%~10%。
[0016] 所述溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇，丁醇中的其中一种或者任意几种任意比例的混合 物。
[0017] 所述的功能涂料适用于基材为塑料，陶瓷以及金属等的表面防护。
[0018] 所述的功能涂料提供一种具有所需表面能及耐溶剂腐蚀的涂层。
[0019] 本发明的有益效果是提供了一种操作简单，成本低廉的涂料技术方案，为塑料、金 属和陶瓷等基材的表面提供保护性涂层，提供一种耐溶剂腐蚀的保护性涂层，对材料的表 面起到保护作用。
[0020] 下面结合具体实施例对本发明做进一步描述。
【具体实施方式】
[0021] 实施例1 :
[0022] (a)将双（3-三乙氧基甲硅烷基丙基）胺和Ν-β (氨乙基）-γ-氨丙基三甲氧基 硅烷按摩尔比6:1加入到异丙醇中，配制成质量浓度为2%的异丙醇溶液，室温磁力搅拌水 解6小时，得到涂料。
[0023] (b)将金属基材表面清洗干净，将配制的涂料涂覆到表面至溶剂异丙醇自然挥发。
[0024] (c)将金属基材转移到80°C的烘箱中，干燥交联12小时，得到表面均匀平整、耐溶 剂腐蚀的高交联密度的保护层，厚度约〇. 3 μ m，测得的表面水接触角为89°。
[0025] 实施例2 :
[0026] (a)将双（3-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺和γ -缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 按摩尔比4:1加入到乙醇中，配制成质量分数为5 %的乙醇