[发明专利]一种用于塑料表面改性的超薄纳米涂层的制造方法

摘要

本发明公开了一种用于塑料表面改性的超薄纳米涂层的制造方法，该方法应用于有机高分子材料表面、可以长期稳定存储微纳米溶胶，及可低温固化的超薄纳米溶胶薄膜的制造。本发明公开了使溶胶长期稳定存储、使溶胶薄膜低温固化和获得超薄纳米涂层的相关技术。本发明公开的纳米溶胶及超薄纳米薄膜，可以改良有机高分子材料的表面性质，使之具有高硬度、耐摩擦、抗刮划、耐化耐候、防脏污防水等优良性能。

主权项

一种塑料表面改性超薄纳米涂层，其制备步骤为：1）按照反应式水解通式为R_xM(OR)_z‑x的有机金属化合物，形成溶胶，式中R为有机官能基，M选自硅、铝、钛、锆等或它们的混合物，R’为可水解的低分子量烷基，z为M的化合价，而x小于z，至少为1，y至少为1并小于z‑x；或按照反应式水解一种通式为M’(OR’’)_z’的金属醇盐，形成金属醇盐溶胶，式中M’为形成可水解醇盐的金属，R’’为低分子量烷基，z’为M’的化合价，y’至少为1和小于z’；2）加入无机盐的溶解液、有机小分子或其预聚体作为前体，混合或偶联，形成较高温条件下可长期稳定存储的复合纳米溶胶；添加无机盐，可以使溶胶成膜后获得高硬度、耐摩擦、抗刮划、耐候等多种性能，添加有机小分子或其预聚物作为单体，可以使溶胶成膜后获得耐冲击、抗折、耐化学腐蚀、耐候、防脏污与防水等多种性能；3）添加带长链的有机小分子或其预聚物，与溶胶颗粒结合，同时使溶胶保持较高的酸度值，从而阻止溶胶颗粒的团聚，使溶胶可以在较高的环境温度下（如不超过摄氏60度）长期存储而不发生凝胶或沉淀；4）添加玻璃化温度较高的有机小分子或其预聚物作为溶胶成膜单体，同时采用混合醚化的氨基树脂或氟碳树脂，有效加速溶胶固化速度，降低溶胶固化成膜的温度；5）溶胶可以但不仅限于高压喷雾、喷淋、浸润、压辊等方法，喷涂到复杂的三维结构的有机高分子材料表面；为获得超薄涂层，尽可能选择低浓度的溶胶体系，并添加有机氟树脂降低体系的表面张力，同时使得溶胶具有良好的流平性能；6）经干燥和老化，涂覆于有机高分子材料表面的溶胶自然流平，其中的溶剂得以挥发，形成均匀、透明的凝胶薄膜；7）选择摄氏80度至110度的范围内的低温烘烤，经自然冷却，在有机高分子材料表面形成坚硬透明的多性能超薄膜。