一种铝板表面透明有机疏水涂层的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铝板表面透明有机疏水涂层的制备方法，包括如下步骤：先配制水解溶液，再用水解溶液处理铝板并烘干，再在铝板上涂覆有机硅玻璃树脂，然后加热。本发明专利技术制备的有机涂层能有效抵御ｐＨ＝３．５的酸性溶液腐蚀，腐蚀１６８ｈ后涂层表面仍然无明显变化；涂层对铝板具有很高的附着力，在将铝板对折时仍不开裂、脱落，经ＷＳ－２００２涂层附着力自动划痕仪测试，涂层与铝板基体的附着力已达４０Ｎ；该涂层在９５℃热水和２０℃冷水中循环５０次后仍无脱落现象；纯水在该涂层表面的接触角接近１２０°，具有较好的疏水性，自清洁效果明显；该涂层透光率达９６％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种有机疏水涂层的制备方法，属于复合材料

技术介绍
目前，在铝板表面涂覆有机涂层仅限于对铝板提供防腐蚀保护，并且有机涂层对 铝板表面的附着力不足，加之有机涂层和铝的弹性模量相差很大，因此，为了避免在加工过 程中有机涂层发生开裂、脱落等问题，往往是在铝板生产为成品制件后再涂覆有机涂层。另 夕卜，有机涂层本身的疏水性使之具有一定的自清洁功能，而目前公开报道的使金属表面有 机涂层实现超疏水的方法却具有明显的不足这些方法所用工艺复杂，不仅需要对有机涂 层材料改性，引入低表面能基团，还需要在表面构筑一定粗糙度的微结构，因此这些方法很 难应用于对表面平整度要求较高的反光板的保护；同时，这些方法制备出的有机涂层，尚无 在室外环境下具有长期耐候性的报道
技术实现思路
为了改进现有的铝板表面有机涂层附着力差、制备工艺和设备复杂、高疏水性与 使用寿命难以兼得的不足，本专利技术提供了一种操作简单的铝板表面透明有机疏水涂层的制 备方法。本专利技术采用如下技术方案，包括以下步骤1)清洁铝板表面，然后自然干燥；2)将Y-氨丙基三乙氧基硅烷(结构式为H2N(CH2)3Si (OC2H5)3)与蒸馏水和乙醇 按一定比例混合水解；3)将上述水解溶液以淋涂方式处理铝板表面或将铝板浸于水解溶液中进行处理， 该处理过程保持30s 2min，然后将铝板置于150°C 200°C条件下烘干20min 30min ；4)在上述经过处理的铝板表面涂覆有机硅玻璃树脂(牌号XT-101，固含量 彡30%，25°C下粘度为5 50mpa · s，pH值为5 6)，并置于90°C 120°C条件下加热 IOmin 15min。所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷、蒸馏水与无水乙醇，三者的体积比为(2 4) (1 2) 40。本专利技术的有益效果是在铝板表面所制备的有机涂层能有效抵御PH = 3. 5的酸性 溶液腐蚀，腐蚀168h后涂层表面仍然无明显变化；涂层对铝板具有很高的附着力，在将铝 板对折时仍不开裂、脱落，经WS-2002涂层附着力自动划痕仪测试，涂层与铝板基体的附着 力已达40N ；该涂层在95°C热水和20°C冷水中循环50次后仍无脱落现象；纯水在该涂层表 面的接触角接近120°，具有较好的疏水性，自清洁效果明显；该涂层透光率达96%，可应 用于反光铝板的表面处理。附图说明图1是有机硅玻璃树脂主成分结构式。图2是本专利技术的工艺流程图。图3是采用本专利技术方法在铝板表面涂覆有机涂层后的试样断面的扫描电子显微 镜照片，本专利技术方法制备的涂层由两层所组成与铝板表面接触的极薄的中间层和最外层 的厚度约2 μ m的有机硅玻璃树脂涂层。具体实施例方式下面结合附图与实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1，选用普通轧制的1060铝板，按照图 2所示步骤1)首先使用乙醇清洁铝板表面，以除去表面所残留的油污等影响下一步与硅烷反 应的污物，再用清水冲洗，自然干燥；2)将Y-氨丙基三乙氧基硅烷、蒸馏水与无水乙醇(分析纯)配制水解溶液，三者 的体积比为2 1 40。将配制完成的水解溶液置于20°C的环境下保持lOOmin，在此期间 可对水解溶液进行搅拌。3)将水解溶液以淋涂方式处理铝板表面，该过程保持2min，然后将铝板置于 150°C条件下烘干30min。4)在上述经过处理的铝板表面涂覆有机硅玻璃树脂，并置于90°C条件下加热 15min。实施例2，选用AA1070铝板，按照图2所示步 骤1)首先使用乙醇清洁铝板表面，以除去表面所残留的油污等影响下一步与硅烷反 应的污物，再用清水冲洗，自然干燥；2)将Y-氨丙基三乙氧基硅烷、蒸馏水与无水乙醇(分析纯)配制水解溶液，三者 的体积比为4 1 40。将配制完成的水解溶液置于30°C的环境下保持70min，在此期间 可对水解溶液进行搅拌。3)将水解溶液以淋涂方式处理铝板表面，或将铝板浸于水解溶液中，使水解溶液 与铝板表面反应，该过程保持lmin，然后将铝板置于20(TC条件下烘干20min。4)在上述经过处理的铝板表面涂覆有机硅玻璃树脂，并置于120°C条件下加热 IOmin0实施例3本专利技术方法所制备的有机涂层主要进行了断面SEM测试分析以及疏水性、附着 力、透光率、耐蚀性和耐候性等性能的测试。1)将带有有机涂层的铝板切割成0.5cmX Icm尺寸的试样，用铜片夹紧，磨制金相 试样。经过Cr2O3抛光后，在金相试样表面进行喷金处理，如实施例1，然后置于JXA-840型 扫描电子显微镜下，观察断面形貌，并测量涂层厚度，结果如图3所示。42)选取带有有机涂层的表面洁净的铝板试样，用注射器向表面不断滴加蒸馏水，直至水滴高度不再增大为止，该过程中保持注射器针头一直处于水滴内部。根据接触角的计算公式 ，其中，h为液滴最大高度，可通过拍照法测出，g为重力加速度，P为水的密度，Ylg为水的表面张力，计算中取30°c时的数值(71.2mN/m)。测量结果 表明，蒸馏水在有机涂层表面的接触角达到了 116°，已接近不对铝板表面进行微纳米刻蚀 情况下有机涂层表面纯水接触角的最大值(120° )，该有机涂层表面的自清洁效果明显， 水滴在铝板倾角为20°以上时可自动滚落而不留水渍。3)将带有有机涂层的铝板切割成2cmX6cm尺寸的试样，剪裁过程中必须保证Al 板的平整。通过WS-2002涂层附着力自动划痕仪进行附着力测试，测量过程中的仪器参数 为试验载荷90N，加载速率45N/min，划痕速度3mm/min，划痕长度6mm，实验结果表明，采用 Y-氨丙基三乙氧基硅烷的水解溶液对铝板进行预处理后，涂层与铝板的附着力提高了一 倍以上，并且在测试过程中，划痕周围的涂层与基体结合良好，未发生崩裂现象。4)将带有有机涂层的铝板切割成IOcmX 20cm，并确保试样本身平整。用RC-088 型反射率测试仪进行测试，结果表明，铝板表面涂覆了采用本专利技术所述方法制备的有机涂 层后，反光率仅仅降低了 4 %，这证明该有机涂层的透光性能优异。5)配制pH = 4的模拟酸雨溶液，向带有有机涂层的铝板表面滴加，用烧杯将试样 盖住，使其基本处于密闭状态，防止溶液过快的蒸发。待试样上的溶液因蒸发和反应而消耗 殆尽时，重新滴加，每天记录试样的腐蚀程度及有机涂层的脱落情况。结果表明，经过长达 168小时的腐蚀后，有机涂层依然完好，Al板本身未出现明显腐蚀现象。6)采用热震实验检验涂层的耐候性将带有有机涂层的铝板试样首先置于95°C 的热水中，保温lOmin，然后将试样取出迅速投入到冷水中，IOmin后取出再投入到热水中， 如此循环20次后，铝板表面有机涂层依然完好，无脱落现象。同时，将带有有机涂层的铝板 试样置于户外条件下90天，涂层无脱落现象。权利要求，其特征是，包括以下步骤1)清洁铝板表面，然后自然干燥；2)将γ-氨丙基三乙氧基硅烷与蒸馏水和乙醇按一定比例混合水解；3)将上述水解溶液以淋涂方式处理铝板表面或将铝板浸于水解溶液中进行处理，该处理过程保持30s～2min，然后将铝板置于150℃～200℃条件下烘干20min～30min；4)在上述经过处理的铝板表面涂覆有机硅玻璃树脂，并置于90℃～120℃条件下加热10min～15min。2.根据权利要求1所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铝板表面透明有机疏水涂层的制备方法，其特征是，包括以下步骤：１）清洁铝板表面，然后自然干燥；２）将γ－氨丙基三乙氧基硅烷与蒸馏水和乙醇按一定比例混合水解；３）将上述水解溶液以淋涂方式处理铝板表面或将铝板浸于水解溶液中进行处理，该处理过程保持３０ｓ～２ｍｉｎ，然后将铝板置于１５０℃～２００℃条件下烘干２０ｍｉｎ～３０ｍｉｎ；４）在上述经过处理的铝板表面涂覆有机硅玻璃树脂，并置于９０℃～１２０℃条件下加热１０ｍｉｎ～１５ｍｉｎ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田学雷，石新颖，张宁，孙玉成，申志清，徐岩，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：88[中国|济南]