涂覆方法技术

通过离子交换对产品进行涂覆的方法，该方法包括：a)提供包含表面分离物质(SSS)的产品，所述表面分离物质具有低表面能组分和离子组分，其中，所述SSS分离至所述产品的外表面以形成活化的表面；以及b)用包含表面改性剂的液体对所述产品的活化的表面进行处理，所述表面改性剂含有一种或多种聚离子物质，其中，所述聚离子物质通过离子交换过程被吸引至所述活化的表面并沉积在所述活化的表面上。的表面并沉积在所述活化的表面上。的表面并沉积在所述活化的表面上。

【技术实现步骤摘要】
涂覆方法
[0001]本申请是申请日为2017年05月16日、专利技术名称为“涂覆方法”的申请号为201780043921.8的专利申请的分案申请。


[0002]公开了一种通过离子交换方法涂覆基材的方法。该方法基于利用表面分离物质来活化基材表面，然后将该基材表面用表面改性剂处理从而在基材上形成涂层。该方法可采取用于预涂漆(pre
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painted)产品的涂覆方法的形式，或者该方法可包括将表面分离物质施用至产品表面的步骤。本公开延伸至通过本方法生产的涂覆产品。本公开还延伸至用于生产涂覆产品的组合物。

技术介绍

[0003]通常希望具有能够提供多种功能的物质。由本体材料(bulk material)赋予一组固定的性能，例如不透明性、机械强度、颜色等。通过提供赋予复合物质(composite)其各自性能的材料的层压结构，可赋予挤出的聚合物多种性能。这些是复杂的共挤出结构(coextrusion constructions)，并且主要限于聚合物膜应用，例如包装和粘合层压。在这些情况下，表面性能为最外层聚合物层的性能。这种多层方法对于涂料(包括卷材涂料)来说实用性小得多。热固性卷材涂层可包含5
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10微米的薄底漆层，该薄底漆层被10微米或以上的较厚彩色涂层覆盖。大多数涂覆设施能够在单线道中施加两个涂层。有时可能施加第三涂料层，但由于机会成本损失，多线道过会带来严重的经济损失，通常避免这种做法。如在共挤压的情况下，表面性能为最外层的性能。
[0004]通过将添加剂掺入本体聚合物或涂料基质中可引入另外的功能性能。其可为提供例如颜色、UV透过性和热反射性等性能的颜料，或改变本体机械性能的填料的形式。然而，本体添加方法对于不涉及材料质量的表面性能并不有效。例如，抗微生物性能可通过添加含银玻璃颗粒来赋予，但是大部分玻璃仍埋在本体膜中，因此银离子利用较差。
[0005]改变材料性能的一种方法是对表面进行改性。对于主要或完全为表面组合物的功能的期望性能，其实例包括但不限于：硬度、韧性、耐磨性、UV耐受性、表面反射率的目标水平、电性能、与其它材料的粘附增强、自动清洁、润滑性、水润湿性、疏水性、疏油性、抗污性、抗微生物作用和抗微生物沉降性。
[0006]理想地，这些性能可通过在本体材料表面上形成薄的功能层来引入。然而，虽然有许多方法用于对这些商业产品的表面进行改性，由于这些方法复杂、昂贵和/或应用受限，它们各自遇到一个或多个障碍。
[0007]大多数涂料和聚合物的表面难以进行改性，因为它们往往是化学惰性的。它们通常是疏水性的，以至于难以用水基的产品润湿，并且与其它材料的粘附差。溶剂润湿更容易，但聚合物和涂料通常会吸收有机材料，有时会破坏现有的表面性能。此外，溶剂的使用通常有助于挥发性有机污染物的排放。表面活性剂可用于改善水性处理的润湿，但所需的表面活性剂水平往往较高，它们通常与功能性处理相互影响从而改变其性能，并且微米级
的表面的均匀润湿最初并不总能在微米级实现或在干燥过程中保持，特别是在粗糙表面上。通常，处理的化学品积聚在低点中，而峰未得到好的值即使有涂覆也不充分(如果有的话)。对于需要在纳米级完全覆盖且要良好地控制膜厚度的性能，这是不可接受的。
[0008]疏水材料的低表面能以及随之与其它材料相互作用的能力弱导致与其它物质的粘附相互作用弱。由于这些问题，可能难以用简单的方法对聚合物和涂料的表面进行改性并且在使用中保持表面性能。
[0009]可通过改变表面化学以在表面上引入极性官能团来解决这些问题。对于印刷和层压等目的，电晕处理、火焰处理、等离子体蚀刻和铬酸氧化可有效增强表面的粘附性质，但它们的使用主要局限于这些领域。这些处理方法存在以下缺点：
[0010]·
需要额外的工艺步骤来实施改性；
[0011]·
由于表面上的聚合物/涂料能够重新定向和重新排列从而最小化界面能量以响应其环境，可能使处理的寿命受损。
[0012]·
通过这些氧化处理引入的官能团的性质可通过充当引发自由基链降解程序的位点而降低聚合物/涂料的耐久性。例如，众所周知，由于氧化程序引入的发色团(如酮类)吸收UV光并在其它稳定的聚合烃系统中引发自由基降解程序。
[0013]铬酸蚀刻的另一个缺点是铬酸的毒性以及其与表面相互作用的侵蚀性且不受控制的性质。
[0014]可能的替代方案为通过将聚合物或颗粒静电吸引至表面来驱动的涂覆工艺，称为“逐层(layer
‑
by
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layer)”或“LbL”涂覆。LbL工艺的优点在于：它在可使用的物质类型和可赋予基材的表面性能方面具有高度通用性，并且涂覆在纳米量级上精确且可控的。LbL涂覆以至少三个步骤但通常多达二十个或更多个步骤进行，并且在该工艺的每个阶段需要冲洗和干燥步骤。因此，由于它如此缓慢且复杂，显然与高速、大表面积、商品材料生产不兼容。
[0015]为表面提供静电吸引的试剂通常是后施加(post
‑
applied)的聚合物，例如聚乙烯亚胺。因此，该工艺取决于用后施加的材料均匀涂覆表面的能力，并且涂层的寿命受到该吸收层的粘附性的限制。可能的替代方案为将活化剂作为本体添加剂掺入聚合物中。然而，这是低效且昂贵地使用材料，因为试剂分布在整个本体聚合物中。此外，通过成为主要成分材料，它改变了产品的性能，包括物理性能和耐久性，所述性能对其现场效能需求至关重要。
[0016]因此需要克服或至少减轻现有技术的一个或多个缺点的涂覆工艺。还需要一种简单、通用的方法来对商品涂料和聚合物的表面进行改性，以给予其所需的性能并增加这些材料的价值。还需要这样一种方法，该方法不需要引入会增加总生产成本的额外工艺步骤。
[0017]关于
技术介绍
的以上参考文献并不构成对该技术成为本领域普通技术人员的公知常识的一部分的承认。以上参考文献也不旨在限制本文所公开的装置和方法的应用。

技术实现思路

[0018]第一方面，公开了通过离子交换涂覆产品的方法，所述方法包括：
[0019]a)提供含有表面分离物质的产品，所述表面分离物质具有低表面能组分和离子组分，其中，所述表面分离物质分离到所述产品的外表面以形成活化表面；以及
[0020]b)用含有表面改性剂的液体对所述产品的所述活化表面进行处理，所述表面改性剂包含表面改性离子材料，其中，所述表面改性离子材料在离子交换过程中被吸引至所述
活化表面上并沉积在所述活化表面上。
[0021]定义：
[0022]如本文所用，以下术语定义如下：
[0023]“表面分离物质”(surface segregating species，本文也称为“SSS”)
‑
包含表面分离(低表面能)组分和离子组分的物质。离子组分包含表面活性离子和可动添加剂反离子。当设置在基材上时，SSS的表面活性离子组分将基材活化为电沉积/离子交换带相反电荷的材料。
[0024]“表面活性离子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂覆产品，所述涂覆产品包含：聚合物组分，所述聚合物组分包含表面分离物质，所述表面分离物质包含离子组分和低表面能组分，其中，所述表面分离物质的至少一部分分离到所述聚合物组分的外表面；以及涂层，所述涂层位于所述聚合物外表面上，其中，所述涂层包含表面改性剂，所述表面改性剂含有聚离子物质，所述聚离子物质结合至所述表面分离物质的所述离子组分。2.如权利要求1所述的产品，所述产品进一步包含基材，所述聚合物沉积在所述基材之上。3.如权利要求2所述的产品，其中，所述基材为钢板。4.如权利要求2所述的产品，其中，所述聚合物包含在涂料层中。5.如权利要求1所述的产品，其中，所述表面分离物质包含与低表面能组分共价结合的有机阳离子组分，并且进一步，其中，所述聚离子物质结合至所述有机阳离子组分。6.如权利要求1所述的产品，其中，所述表面分离物质的所述低表面能组分包括硅氧烷衍生物、有机硅烷衍生物、长链烷基、氧化烯低聚物或聚合物、氟碳或树状体。7.如权利要求1所述的产品，其中，所述表面分离物质的所述离子组分为季铵离子。8.如权利要求1所述的产品，其中，所述表面分离物质为N
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(3
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三甲氧基甲硅烷基丙基)
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N,N,N
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三甲基氯化铵、N
‑
(三甲氧基甲...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢恩，
申请(专利权)人：蓝野钢铁有限公司，
类型：发明
国别省市：