一種耐磨納米涂料及其在箱包表面的應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種耐磨納米涂料，按質(zhì)量百分比計(jì)，納米涂料的組成及含量分別如下：12～18％丙烯酸樹脂、15～20％聚氨酯樹脂、0.2～0.8％成膜助劑、3～5％光引發(fā)劑、56～66％有機(jī)?無機(jī)納米分散液及其單體混合液。所述有機(jī)?無機(jī)納米分散液及其單體混合液主要由10～20wt％納米顆粒、0.3～0.5wt％分散劑及有機(jī)溶劑通過機(jī)械法制備而成。所述涂裝工藝主要包括靜電除層、自動(dòng)定位、自動(dòng)噴涂、流平、紫外光固化、冷卻及附膜保護(hù)。本發(fā)明提供的納米涂料具有生產(chǎn)成本低，工藝簡(jiǎn)單，便于規(guī)?；a(chǎn)等優(yōu)勢(shì)；該涂料涂裝于硬質(zhì)箱包表面后，可明顯改善箱包表面的耐磨、耐劃傷性能。
【專利說明】
一種耐磨納米涂料及其在箱包表面的應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種涂料及其應(yīng)用，更具體地說涉及一種耐磨納米涂料及其在箱包表 面的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著納米技術(shù)的日益發(fā)展，采用剛性納米粒子來提高有機(jī)涂層硬度和耐磨性的方 法逐漸受到研究者的青睞。剛性納米顆粒的硬度遠(yuǎn)大于聚合物材料，能夠在較大范圍內(nèi)提 升涂層硬度；而且納米顆粒也有助于改善涂層的某些長效性能（如抗疲勞裂紋擴(kuò)展能力、 耐蠕變性、耐候性、尺寸穩(wěn)定性等）；適量的納米顆粒對(duì)涂層附著力和柔韌性的影響也較 小，甚至還有采用納米顆粒提高聚合物與基材附著力的報(bào)道。因此，有機(jī)_無機(jī)納米雜化/ 復(fù)合技術(shù)被認(rèn)為是調(diào)控和改善有機(jī)涂層性能的一種新手段。目前在有機(jī)-無機(jī)納米透明涂 料中使用的剛性納米顆粒以納米二氧化硅、納米氧化鋁為主，這不僅是因?yàn)檫@兩種納米顆 粒結(jié)構(gòu)多樣、來源廣泛、價(jià)格低廉、硬度較高，更是因?yàn)樗鼈兊恼酃庵笖?shù)與聚合物基體比較 接近，易于實(shí)現(xiàn)涂層的高透明度。
[0003] 由于巨大的比表面積和高表面活性，納米顆粒均以微米級(jí)團(tuán)聚體的形式存在。微 米級(jí)團(tuán)聚體會(huì)極大地降低涂層的可見光透明度和光澤、升高涂層的霧度。另外，微米級(jí)團(tuán)聚 體在分散液中是不穩(wěn)定的，長時(shí)間放置后團(tuán)聚體會(huì)發(fā)生沉淀。因此，如何將納米顆粒均勻、 穩(wěn)定分散到涂料體系中是納米涂料制備的關(guān)鍵科學(xué)和技術(shù)問題。從現(xiàn)有技術(shù)看，納米顆粒 的分散方法主要有溶膠-凝膠法和機(jī)械共混法兩種。溶膠-凝膠法目前存在的最大問題在 于凝膠干燥過程中，由于溶劑、小分子、水的揮發(fā)可能導(dǎo)致材料收縮脆裂。另外，在前驅(qū)物水 解過程中起作用的酸、堿、溶劑還可能對(duì)單體固化過程產(chǎn)生影響；且溶膠-凝膠技術(shù)一般只 適合于水性涂料、原材料成本高、體系雜質(zhì)較多、不易工業(yè)放大。相對(duì)于溶膠_凝膠法而言， 機(jī)械分散技術(shù)所采用的設(shè)備與涂料工業(yè)分散設(shè)備兼容性好、工藝簡(jiǎn)單、可以規(guī)?；苽浼{ 米涂料；涂料基體既可以是水性的也可以是有機(jī)物；納米涂料的制造成本也低得多。并且 該法還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是制備納米顆粒與涂層材料的合成分別進(jìn)行，可根據(jù)需要選擇納米顆 粒的形態(tài)、尺寸。
[0004] 高光澤的塑料制品表面（如樹脂眼鏡片、手機(jī)鍵盤、筆記本面板、木地板、旅行箱、 汽車罩光漆、飛機(jī)座艙蓋等）在使用過程中容易受到刮擦而出現(xiàn)劃痕，這對(duì)塑料制品的外 觀、產(chǎn)品的品質(zhì)甚至使用性能都有負(fù)面的影響，因此如何提高這些塑料制品表面的耐刮擦 性和耐磨性成為在實(shí)際應(yīng)用中必須考慮到問題。目前常用的措施是在塑料制品表面涂覆一 層透明、耐磨的涂層以提高其硬度。常用的透明、耐磨涂層包括熱固性的高分子涂層和有機(jī) 硅樹脂涂層。高分子涂層（如聚氨酯）雖然可以在一定程度上提高塑料表面硬度，但提高 的幅度有限，在很多情況下不能完全滿足使用需要。有機(jī)硅樹脂涂層對(duì)塑料表面硬度較高， 但硅樹脂涂層一般較脆、容易開裂，與塑料基底的附著力也很差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種生產(chǎn)成本較低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，便 于規(guī)?；a(chǎn)，且性能優(yōu)良，適用范圍更廣的耐磨納米涂料，其涂裝于硬質(zhì)箱包的表面后， 可明顯改善箱包表面的耐磨、耐劃傷性能。
[0006] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種耐磨納米涂料，按質(zhì)量百分比計(jì)， 所述納米涂料的組成及含量分別如下：
[0007] 丙烯酸樹脂 12~18% 聚氨酯樹脂 15~20% 成膜助劑 0.2~0.8% 光引發(fā)劑 3~5% 有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液 56~66%
[0008] 上述各組分之和為100% ;所述的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液主要由 10~20wt%納米顆粒、0. 3~0. 5wt%分散劑及余量的有機(jī)溶劑通過機(jī)械分散技術(shù)制備而 成；所述的有機(jī)溶劑為乙二醇丁醚或乙酸乙酯；所述的納米顆粒為納米氧化硅或納米氧化 鋁；所述納米顆粒的粒徑范圍為1200~1300目；所述的納米顆粒采用氣相法制備得到。
[0009] 作為優(yōu)選的技術(shù)方案，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述納米涂料的組成及含量分別如下：
[0010] 丙烯酸樹脂 15% 聚氨酯樹脂 18% 成膜助劑 0.5% 光引發(fā)劑 4% 有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液 62.5%
[0011] 所述的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液通過機(jī)械法制備而成，所述有 機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液的制備原料按質(zhì)量百分比計(jì)，包括15%納米顆粒、 〇. 4 %分散劑及84. 5%乙酸乙酯。
[0012] 進(jìn)一步地，所述有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液中，其納米粒子的粒徑為 200nm左右。
[0013] 上述耐磨納米涂料在箱包表面的應(yīng)用，所述耐磨納米涂料采用全自動(dòng)噴涂技術(shù)， 在箱包表面形成厚度為20~40 y m的濕膜，而后采用紫外光在常溫下固化形成耐磨涂層； 所述涂裝工藝主要包括靜電除層、自動(dòng)定位、自動(dòng)噴涂、流平、紫外光固化、冷卻及附膜保 護(hù)；所述涂裝工藝的線速為600~800RMP/min。
[0014] 進(jìn)一步地，所述流平工序的溫度控制在40~55度之間；所述流平工序的時(shí)間控制 在3mins左右。
[0015] 進(jìn)一步地，所述自動(dòng)噴涂工序的時(shí)間控制在35~70s之間。
[0016] 進(jìn)一步地，所述的紫外光固化工序中采用的紫外光能量為600mJ/cm2。
[0017] 進(jìn)一步地，所述冷卻工序的時(shí)間控制在25~35mins之間。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的耐磨納米涂料及其制備方 法具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：（1)本發(fā)明提供的耐磨納米涂料，采用機(jī)械分散技術(shù)制備，生產(chǎn)成本 較低，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，便于規(guī)?；a(chǎn)；（2)本發(fā)明提供的耐磨納米涂料采用氣相法制備的 納米氧化硅/氧化鋁顆粒作為原料納米顆粒，使制備的納米涂層具有更好的補(bǔ)強(qiáng)效果和耐 刮擦性能；（3)本發(fā)明提供的耐磨納米涂料涂裝于硬質(zhì)箱包表面后，可明顯改善硬質(zhì)箱包 表面的耐磨、耐劃傷性能，提高箱包表面的光亮度，改善箱包表面存在的毛刺等缺陷，且涂 層與箱包表面具有很好的附著力。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明中納米涂料的制備工藝流程圖。
[0020] 圖2為未添加納米顆粒的涂層經(jīng)往復(fù)式磨損后磨損面形貌圖。
[0021] 圖3為實(shí)施例5添加納米顆粒的涂層經(jīng)往復(fù)式磨損后磨損面形貌圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] -種耐磨納米涂料，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述納米涂料的組成及含量分別如下：
[0025] 丙烯酸樹脂 18% 聚氨酯樹脂 20% 成膜助劑 0.4% 光引發(fā)劑 3.6% 有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液 58%
[0026] 所述的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液通過機(jī)械法制備而成，所述有 機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液的制備原料按質(zhì)量百分比計(jì)，包括15%納米二氧化硅 顆粒、0. 4%分散劑及余量的乙二醇丁醚；所述納米顆粒的粒徑范圍為1200~1300目；所 述的納米顆粒采用氣相法制備得到。
[0027] 上述耐磨納米涂料采用機(jī)械分散技術(shù)制備，主要步驟如下：步驟一，有機(jī)-無機(jī) 納米分散液及其單體混合液的制備：在高速剪切設(shè)備中，加入15wt%納米二氧化硅顆粒、 0.4wt%分散劑及余量的有機(jī)溶劑乙二醇丁醚，開啟高速研磨，研磨速度逐級(jí)遞增，分別于 1000RMP、1500RMP及2000RMP下各研磨一次，得到有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液； 所述有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液中，其納米粒子的粒徑為200nm左右。所述的原 料納米顆粒在使用前預(yù)先進(jìn)行表面改性處理，所述表面改性采用有機(jī)硅改性劑。步驟二，耐 磨納米涂料的制備：在攪拌設(shè)備中，加入18wt%丙稀酸樹脂、20wt%聚氨酯樹脂、0. 4wt% 成膜助劑、3. 6wt%光引發(fā)劑及58wt%有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液，常溫下，在 400RMP左右的攪拌速度下持續(xù)攪拌4~6mins，得到具有較好均一 ,性和透明度的納米涂料。
[0028] 實(shí)施例2
[0029] -種耐磨納米涂料，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述納米涂料的組成及含量分別如下：
[0030] 丙烯酸樹脂 15% 聚氨酯樹脂 18% 成膜助劑 0.5% 光引發(fā)劑 4% 有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液 62.5%
[0031] 所述的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液通過機(jī)械法制備而成，所述有 機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液的制備原料按質(zhì)量百分比計(jì)，包括15%納米二氧化硅 顆粒、0. 4%分散劑及余量的乙酸乙酯；所述納米顆粒的粒徑范圍為1200~1300目；所述 的納米顆粒采用氣相法制備得到。
[0032] 上述耐磨納米涂料的制備方法同實(shí)施例1。
[0033] 實(shí)施例3
[0034] 一種耐磨納米涂料，按質(zhì)量百分比計(jì)，所述納米涂料的組成及含量分別如下：
[0035] 丙烯酸樹脂 12% 聚氨酯樹脂 15% 成膜助劑 0.5%
[0036] 光引發(fā)劑 4% 有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液 65.5%
[0037] 所述的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液通過機(jī)械法制備而成，所述有 機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液的制備原料按質(zhì)量百分比計(jì)，包括15%納米二氧化硅 顆粒、0. 4%分散劑及余量的乙酸乙酯；所述納米顆粒的粒徑范圍為1200~1300目；所述 的納米顆粒采用氣相法制備得到。
[0038] 上述耐磨納米涂料的制備方法同實(shí)施例1。
[0039] 實(shí)施例4
[0040] 采用上述實(shí)施例1中制備得到的納米涂料，將該涂料涂裝于箱包表面以改善硬質(zhì) 箱包表面的耐磨、耐劃傷性能。所述耐磨納米涂料的涂裝采用全自動(dòng)噴涂技術(shù)，在硬質(zhì)箱包 表面形成厚度為20~40 y m的濕膜，而后采用紫外光在常溫下固化形成耐磨涂層；所述涂 裝工藝主要包括靜電除層、自動(dòng)定位、自動(dòng)噴涂、流平、紫外光固化、冷卻及附膜保護(hù)；所述 涂裝工藝的線速為600~800RMP/min。
[0041] 在本實(shí)施例中，所述流平工序的溫度控制在40~55度之間；所述流平工序的時(shí)間 控制在3mins左右。所述自動(dòng)噴涂工序的時(shí)間控制在35~70s之間。所述的紫外光固化 工序中采用的紫外光能量為600mJ/cm 2。所述冷卻工序的時(shí)間控制在25~35mins之間。
[0042] 實(shí)施例5
[0043] 采用上述實(shí)施例2中制備得到的納米涂料，將該涂料涂裝于箱包表面以改善硬質(zhì) 箱包表面的耐磨、耐劃傷性能。所述耐磨納米涂料的涂裝工藝及涂裝條件同實(shí)施例4。圖3 為本實(shí)施例制備的納米涂料在箱包表面涂裝后形成的涂層經(jīng)往復(fù)式磨損后磨損面形貌圖。
[0044] 實(shí)施例6
[0045] 采用上述實(shí)施例3中制備得到的納米涂料，將該涂料涂裝于箱包表面以改善硬質(zhì) 箱包表面的耐磨、耐劃傷性能。所述耐磨納米涂料的涂裝工藝及涂裝條件同實(shí)施例4。
[0046] 對(duì)比例1
[0047] 將實(shí)施例2納米涂料的配方中的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液替換為相 同比例的有機(jī)溶劑乙酸乙酯，涂料的制備方法同實(shí)施例2。將上述不含納米粒子的聚合物涂 料涂裝于硬質(zhì)箱包的表面，所述涂裝工藝同實(shí)施例5 (不包括紫外光固化工序）。圖2為本 實(shí)施例制備的涂料（不含納米顆粒）在箱包表面涂裝后形成的涂層經(jīng)往復(fù)式磨損后磨損面 形貌圖。
[0048] 空白例
[0049] 空白例為空白對(duì)照，即箱包表面不涂裝任何涂層。
[0050] 對(duì)上述實(shí)施例4~6、對(duì)比例1中箱包表面的涂層以及空白例進(jìn)行相應(yīng)的性能測(cè) 試，其結(jié)果如下表：
[0052]
[0053] 以上實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而并非對(duì)本發(fā)明的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，還可以做出各種變化和變型，因此所有 等同的技術(shù)方案也屬于本發(fā)明的范疇，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種耐磨納米涂料，其特征在于：按質(zhì)量百分比計(jì)，所述納米涂料的組成及含量分 別如下：上述各組分之和為100% ;所述的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液主要由10~ 20wt%納米顆粒、0. 3~0. 5wt%分散劑及余量的有機(jī)溶劑通過機(jī)械分散技術(shù)制備而成；所 述的有機(jī)溶劑為乙二醇下酸或乙酸乙醋；所述的納米顆粒為納米氧化娃或納米氧化侶；所 述納米顆粒的粒徑范圍為1200~1300目；所述的納米顆粒采用氣相法制備得到。2. 如權(quán)利要求1所述的一種耐磨納米涂料，其特征在于：按質(zhì)量百分比計(jì)，所述納米涂 料的組成及含量分別如下：所述的有機(jī)-無機(jī)納米分散液及其單體混合液通過機(jī)械法制備而成，所述有機(jī)-無機(jī) 納米分散液及其單體混合液的制備原料按質(zhì)量百分比計(jì)，包括15%納米顆粒、0. 4%分散劑 及84. 5 %乙酸乙醋。3. 如權(quán)利要求1所述的一種耐磨納米涂料，其特征在于：所述有機(jī)-無機(jī)納米分散液 及其單體混合液中，其納米粒子的粒徑為200nm左右。4. 一種如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的耐磨納米涂料在箱包表面的應(yīng)用，其特征 在于：所述耐磨納米涂料采用全自動(dòng)噴涂技術(shù)，在箱包表面形成厚度為20~40 y m的濕膜， 而后采用紫外光在常溫下固化形成耐磨涂層；所述涂裝工藝主要包括靜電除層、自動(dòng)定位、 自動(dòng)噴涂、流平、紫外光固化、冷卻及附膜保護(hù)；所述涂裝工藝的線速為600~800RMP/min。5. 如權(quán)利要求4所述的耐磨納米涂料在箱包表面的應(yīng)用，其特征在于：所述流平工序 的溫度控制在40~55度之間；所述流平工序的時(shí)間控制在3mins左右。6. 如權(quán)利要求4所述的耐磨納米涂料在箱包表面的應(yīng)用，其特征在于：所述自動(dòng)噴涂 工序的時(shí)間控制在35~70s之間。7. 如權(quán)利要求4所述的耐磨納米涂料在箱包表面的應(yīng)用，其特征在于：所述的紫外光 固化工序中采用的紫外光能量為600mJ/cm2。8.如權(quán)利要求4所述的耐磨納米涂料在箱包表面的應(yīng)用，其特征在于：所述冷卻工序 的時(shí)間控制在25~35mins之間。
【文檔編號(hào)】B05D3/00GK106032450SQ201510106487
【公開日】2016年10月19日
【申請(qǐng)日】2015年3月8日
【發(fā)明人】田龍, 田修, 倪建友
【申請(qǐng)人】上猶京禾納米科技有限公司