[发明专利]用于金属、玻璃和塑料的装饰性和保护性涂料组合物

说明书

一种涂料组合物，包括I.一种无机‑有机杂化材料，由如下成分制备A1.一种或多种部分水解的式(Ia)的烷氧基硅烷，(R¹O)_nSiR²_3‑nR³ (Ia)A2.任选一种或多种部分水解的式(Ib)的烷氧基硅烷，(R⁴O)_nSiR⁵_4‑n (Ib)B1.一种或多种式(IIa)的金属醇盐，Ti(OR⁶)₄ (IIa)B2.任选一种或多种式(IIb)的金属醇盐，M^+(4‑m)(OR⁷)_4‑m (IIb)其中符号和数字如说明书中定义，并且其中组分A1和A2中的Si与组分B1中的Ti的摩尔比为1‑20:1；C.一种或多种低聚或聚合多元醇；D.一种或多种封闭的、任选改性的多异氰酸酯；和E.任选地一种或多种具有一个或多个游离环氧基团的单体、低聚物和/或聚合物；II.任选一种或多种着色剂和III.任选一种或多种助剂，其特别适用于金属、玻璃和塑料基材的装饰和保护涂层。

本发明涉及一种无机-有机涂料组合物，特别是用于金属、玻璃和塑料基材的涂料组合物，一种用本发明的涂料组合物涂覆基材的方法，以及一种经本发明涂料组合物涂覆的基材。

现有技术已有多种方法用于生产金属、玻璃和塑料基材的装饰性和/或保护性表面，例如粉末涂层，特别是铝材料的阳极层。

粉末涂料通常需要多个预处理步骤。除了去除表面残留物(油漆、油脂)外，这些步骤还包括清洁和应用多个转化涂层。这些涂层的目的是实现表面和油漆之间更好的匹配。基于乙醇或丙酮的清洁液在室温下蒸发且不会在表面留下任何残留物。某些基础材料需要预处理以控制腐蚀。不充分的表面处理可能会导致附着力下降，甚至会导致自发脱落或漆膜中的凹坑。粉末涂料领域的典型工艺是对钢进行磷化处理、对镀锌钢进行着色、铬化和阳极氧化，或对铝进行阳极氧化。所生产的粉末涂料层的厚度通常在60和120μm之间。取决于具体应用和表面特性，层厚也可以高于或低于该范围。

有时复杂的预处理步骤成本高昂，因此应该避免。然而，如果预处理不当，则存在附着力损失的风险，如果因此产生废品。在功能性装饰领域，粉末涂料其他缺点是相对较高的层厚度，这可能会导致塑料样外观并可能影响触感。此外，用于某些应用领域的粉末涂料没有足够的耐化学性和耐腐蚀性以及没有足够的耐刮擦性和耐磨性。

对于铝及其合金，经常用来产生彩色表面的工艺是阳极氧化工艺(anodizingprocess)。取决于生产条件和铝合金，阳极氧化层有多样。普通阳极氧化涂层是在室温下在硫酸电解液中以1.5A/dm2的电流密度进行。与未经处理的表面相比，阳极氧化的表面是透明的，其在一定程度上可以保护铝免受腐蚀和划伤。硬质阳极氧化层是在0℃左右的温度下，在混合硫酸电解液中具以2-5A/dm2的高电流密度进行的。与普通阳极氧化相比，它们的特点是特别增强了耐磨性和耐刮擦性。第三种技术是Glossel阳极氧化技术。在这种情况下，金属在普通阳极氧化之前通过电解抛光进行抛光，然后在硫酸电解液中进行阳极氧化。阳极氧化层具有多孔结构；染料或其他物质可以任选地嵌入这些孔中。可以通过在热水中压缩来关闭孔隙的开口。这样，在孔中形成氧化铝水合物(勃姆石，boehmite)。与光亮铝(铝本身)相比，阳极氧化提高了其耐腐蚀性，但阳极氧化层的一个缺点是缺乏pH稳定性(在pH4和9之间)。当然，在这个范围之外的pH值，无论是光亮铝还是阳极氧化层都必须加覆层保护。生产有色阳极氧化铝的方法有多种。

在用有机染料着色的情况下，将阳极氧化后的铝浸入热染料溶液中，然后冲洗掉。通过这种技术着色，染料分子主要聚集在阳极氧化层孔隙的上部区域，并与氧化层形成键。溶液中染料的量越大，它们在氧化层中积累的程度就越大。在无机染料的情况下，阳极氧化后，铝在染料浴中(金属盐溶液)中和、漂洗和染色。溶液中的离子在阳极氧化层的孔隙中积聚并变成固体。

电解着色在交流电压下进行。电解质包含有色的金属盐。电解的持续时间取决于所需的颜色深度。金属离子深入渗透到层的孔隙中。由于吸收和散射效应，未填满金属的孔会产生受光影响的颜色。