專利名稱：用于鋁合金的柔性涂層及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種鋁合金用涂層，具體是一種用于鋁合金的柔性涂層及其制備方法。
背景技術：
鋁合金由于質量輕、金屬感強、易成型加工等特點，被廣泛應用于家電及電子消費品等裝飾領域中。鋁本身在空氣中易被腐蝕，導致其表面發黑及產生斑點。傳統的保護方法是采用陽極氧化工藝，在鋁表面生成一層氧化膜，該膜的耐腐蝕性、耐刮傷性都較佳。家電及電子類產品形狀多樣，一些產品需要通過沖壓來制備，因此需要鋁合金及其保護層具有一定的柔韌性。而傳統陽極氧化膜的主要成分是氧化鋁，硬度較高，在沖壓過程中易開裂破碎，因此需采用其他方法來進行鋁板保護。對于一些高端的鏡面鋁行業，對涂層的要求則更高。為了不破壞鏡面鋁的金屬感，涂層應該為透明色，因此限制了一些柔性添加劑的使用。經對現有技術的檢索，中國發明專利一種鋁板表面透明有機疏水涂層的制備方法，申請號201010209102. 6，該專利公開的涂層能有效抵御酸性溶液的腐蝕，對鋁板具有很高的附著力，在將鋁板對折時仍不開裂、脫落，另外涂層的透光率達96%。但是該材料屬于有機材料，硬度較低，且耐候性差，隨著使用時間的延長，涂層會發黃變脆。為了使得產品具有更長的使用壽命，應該選用一種高性能的涂層對鋁合金進行保護。
發明內容
本發明的目的在于解決現有技術中的上述不足，提供一種用于鋁合金的柔性涂層及其制備方法，該涂層不僅耐腐蝕性及耐劃傷性佳，而且可以被任意彎折，沖壓成各種形狀。本發明是通過以下技術方案實現的—種用于鋁合金的柔性涂層，包括硅酸化合物及有機硅樹脂，其中，所述硅酸化合物占總體系的質量百分比為10-20 %，所述有機硅樹脂占總體系的質量百分比為15-25 %。一種用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(I)稱取一定量的硅酸化合物溶液、去離子水和無水乙醇，倒入燒杯，磁力攪拌 20min，用濃鹽酸調節PH值，繼續攪拌3h使其充分水解；(2)稱取IOOg步驟(I)制備好的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將稱量好的有機硅樹脂、去離子水、溶劑及流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；(3)利用步驟(2)得到的上述混合物，在鋁合金表面制備一層膜，常溫晾干IOmin 后，在200°C的恒溫條件下固化30min，即得到所述的柔性涂層。所述硅酸化合物包括正硅酸甲酯及正硅酸乙酯中的一種或兩者的配比物。所述有機硅樹脂包括Y-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、Υ_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷及聚甲基三乙氧基硅烷中的一種或幾種的配比物。
所述步驟(1)中硅酸化合物溶液、去離子水和無水乙醇的質量分別為70_140g、 110-150g 及 100-130g。所述步驟(1)中PH值為5-6。所述步驟(2)中的溶劑為異丙醇、乙醇、丁酯、丁酮及丙二醇甲醚中的一種或幾 種。所述步驟(2)中有機硅樹脂、去離子水、溶劑及流平劑的質量分別為30_50g、 20-30g、25_35g 及 5g。所述步驟(3)中制備膜的方法包括浸潰提拉法、旋涂法及噴涂法。所述步驟(3)采用浸潰提拉法，以5mm/s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。所述步驟(3)采用旋涂法在鋁合金板表面涂膜，旋涂速度為800r/min，時間為 60s。所述步驟(3)采用噴涂法，在鋁合金表面制備一層膜。與現有技術相比，本發明的優越性和有益效果在于，能改善傳統陽極氧化處理的 氧化膜脆性問題，賦予鋁材柔韌性，能隨意彎折沖壓；這種涂層的耐腐蝕性、耐刮傷性等性 能都很優異，并且為透明色，不影響鋁材的表觀效果。
具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施 例。實施例1本實施例提供了一種用于鋁合金的柔性涂層，包括硅酸化合物及有機硅樹脂，其 中，硅酸化合物占總體系的質量百分比為10-20%，有機硅樹脂占總體系的質量百分比為 15-25%。其中，硅酸化合物包括正硅酸甲酯及正硅酸乙酯中的一種或兩者的配比物；有機 硅樹脂包括氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、Y_(甲基丙烯酰氧)丙基三甲 氧基娃燒及聚甲基二乙氧基娃燒中的一種或幾種的配比物。以下實施例為實施例1的方法實施例，包括如下步驟(1)稱取一定量的硅酸化合物溶液、去離子水和無水乙醇，倒入燒杯，磁力攪拌 20min，用濃鹽酸調節PH值，繼續攪拌3h使其充分水解；(2)稱取100g步驟(1)制備好的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將稱量好 的有機硅樹脂、去離子水、溶劑及流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；(3)利用步驟(2)得到的上述混合物，在鋁合金表面制備一層膜，常溫晾干lOmin 后，在200°C的恒溫條件下固化30min，即得到所述的柔性涂層。具體為實施例2稱取100g正硅酸乙酯溶液、130g去離子水和120g無水乙醇，倒入燒杯，磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到5，繼續攪拌3h使其水解；稱取100g的混合物，放入恒溫水 浴鍋中加熱攪拌，再將30g y -氨丙基三乙氧基硅烷、30g去離子水、35g異丙醇、5g流平劑 依次倒入其中，進行水解縮合反應；利用上述制備的混合物，采用浸潰提拉法工藝，以5_/s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。常溫放置IOmin后，在200°C的恒溫條件下固化 30min,即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中不開裂，硬度為3H，表面有發彩現象，涂層表面有較多的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗80h。實施例3稱取IOOg正娃酸乙酯溶液、130g去離子水和120g無水乙醇,倒入燒杯,磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到5，繼續攪拌3h使其水解；稱取IOOg的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將50g Y -氨丙基三乙氧基硅烷、20g去離子水、25g異丙醇、5g流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；利用上述制備的混合物，采用浸潰提拉法工藝，以5_/ s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。常溫放置IOmin后，在200°C的恒溫條件下固化 30min,即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中不開裂，硬度為3H，表面無發彩現象，涂層表面有極少的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗73h。實施例4稱取140g正硅酸乙酯溶液、IlOg去離子水和IOOg無水乙醇，倒入燒杯，磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到5，繼續攪拌3h使其水解；稱取IOOg的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將40g Y -氨丙基三乙氧基硅烷、25g去離子水、30異丙醇、5g流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；利用上述制備的混合物，采用浸潰提拉法工藝，以5mm/s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。常溫放置IOmin后，在200°C的恒溫條件下固化30min， 即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中開裂，硬度為4H，表面無發彩現象，涂層表面有細微的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗95h。實施例5稱取70g正娃酸乙酯溶液、150g去離子水和130g無水乙醇,倒入燒杯,磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到6，繼續攪拌3h使其水解；稱取IOOg的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將40g Y -氨丙基三乙氧基硅烷、25g去離子水、30異丙醇、5g流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應，制備成雜化溶膠；采用旋涂法在鋁合金板表面涂膜，旋涂速度為800r/min,時間為60s。旋涂結束后,常溫放置IOmin,然后在200°C的恒溫條件下固化30min，即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中不開裂，硬度為2H，表面無發彩現象，涂層表面較多的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗70h。實施例6稱取140g正娃酸乙酯溶液、IlOg去離子水和IOOg無水乙醇,倒入燒杯,磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到5，繼續攪拌3h使其水解；稱取IOOg的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將50g Y-氨丙基三乙氧基硅烷、20g去離子水、25g異丙醇、5g流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；利用上述制備的混合物，采用浸潰提拉法工藝，以5mm/s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。常溫放置IOmin后，在200°C的恒溫條件下固化30min， 即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中不開裂，硬度為3H，表面無發彩現象，涂層表面有極少的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗looh。實施例7稱取IOOg正娃酸甲酯溶液、130g去離子水和120g無水乙醇,倒入燒杯,磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到5，繼續攪拌3h使其水解；稱取IOOg的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將50g Y -氨丙基三乙氧基硅烷、20g去離子水、25g丙二醇甲醚、5g流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；利用上述制備的混合物，采用浸潰提拉法工藝，以 5mm/s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。常溫放置IOmin后，在200°C的恒溫條件下固化30min，即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中不開裂，硬度為3H，表面無發彩現象，涂層表面有極少的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗70h。實施例8稱取IOOg正娃酸甲酯溶液、130g去離子水和120g無水乙醇,倒入燒杯,磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到5，繼續攪拌3h使其水解；稱取IOOg的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將30g聚甲基三乙氧基硅烷、30g去離子水、35g 丁酯、5g流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；利用上述制備的混合物，采用噴涂工藝，在鋁合金表面制備一層膜。常溫放置IOmin后，在200°C的恒溫條件下固化30min，即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中不開裂，硬度為3H，表面無發彩現象，涂層表面有較多的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗80h。實施例9稱取140g正娃酸乙酯溶液、IlOg去離子水和IOOg無水乙醇,倒入燒杯,磁力攪拌 20min。用濃鹽酸調節PH值到5，繼續攪拌3h使其水解；稱取IOOg的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將50g聚甲基三乙氧基硅烷、20g去離子水、25g異丙醇、5g流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；利用上述制備的混合物，采用浸潰提拉法工藝，以5mm/s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。常溫放置IOmin后，在200°C的恒溫條件下固化30min， 即得到所述的柔性涂層。所制得的涂層在90°的彎折測試中不開裂，硬度為3H，表面無發彩現象，涂層表面有極少的針孔現象，耐銅離子加速鹽霧試驗looh。綜合上述實施例，實施例9的柔韌性、表觀效果及耐腐蝕性能等綜合性能最優。本發明的范圍不受所述具體實施方案的限制，所述實施方案只作為闡明本發明各個方面的單個例子，本發明范圍內還包括功能等同的方法和組分。實際上，除了本文所述的內容外，本領域技術人員參照上文的描述可以容易地掌握對本發明的多種改進。所述改進也落入所附權利要求書的范圍之內。
權利要求
1.一種用于鋁合金的柔性涂層，其特征在于，包括硅酸化合物及有機硅樹脂，其中，所述硅酸化合物占總體系的質量百分比為10-20%，所述有機硅樹脂占總體系的質量百分比為 15-25% ο
2.一種制備如權利要求I所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟(1)稱取一定量的硅酸化合物溶液、去離子水和無水乙醇，倒入燒杯，磁力攪拌20min， 用濃鹽酸調節PH值，繼續攪拌3h使其充分水解；(2)稱取IOOg步驟(I)制備好的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將稱量好的有機硅樹脂、去離子水、溶劑及流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；(3)利用步驟(2)得到的上述混合物，在鋁合金表面制備一層膜，常溫晾干IOmin后，在 200°C的恒溫條件下固化30min，即得到所述的柔性涂層。
3.根據權利要求2所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述硅酸化合物包括正硅酸甲酯及正硅酸乙酯中的一種或兩者的配比物。
4.根據權利要求2所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述有機硅樹脂包括Y-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、Y-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基娃燒及聚甲基二乙氧基娃燒中的一種或幾種的配比物。
5.根據權利要求2所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中硅酸化合物溶液、去離子水和無水乙醇的質量分別為70-140g、110-150g及 100-130g。
6.根據權利要求2所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中PH值為5-6。
7.根據權利要求2所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的溶劑為異丙醇、乙醇、丁酯、丁酮及丙二醇甲醚中的一種或幾種。
8.根據權利要求2所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中有機硅樹脂、去離子水、溶劑及流平劑的質量分別為30-50g、20-30g、25-35g及5g。
9.根據權利要求2所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中制備膜的方法包括浸潰提拉法、旋涂法及噴涂法。
10.根據權利要求9所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟 (3)采用浸潰提拉法，以5mm/s的提拉速度在鋁合金表面制備一層膜。
11.根據權利要求9所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟 (3)采用旋涂法在鋁合金板表面涂膜，旋涂速度為800r/min，時間為60s。
12.根據權利要求9所述的用于鋁合金的柔性涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)采用噴涂法，在鋁合金表面制備一層膜。
全文摘要
本發明公開一種用于鋁合金的柔性涂層及其制備方法，所述涂層含有硅酸化合物及有機硅樹脂，其占總體系的質量百分比分別為10-20％和15-25％。制備方法為(1)稱取一定量硅酸化合物溶液、去離子水和無水乙醇，倒入燒杯，磁力攪拌20min，用濃鹽酸調節PH值，繼續攪拌3h使其充分水解；(2)稱取100g步驟(1)的混合物，放入恒溫水浴鍋中加熱攪拌，再將稱量好的有機硅樹脂、去離子水、溶劑及流平劑依次倒入其中，進行水解縮合反應；(3)利用步驟(2)得到的混合物，在鋁合金表面制備一層膜，常溫晾干10min后，在200℃的恒溫條件下固化30min，即得到所述的柔性涂層。該涂層材料具有優異的耐刮傷性、耐腐蝕性及柔韌性等性能，且為透明色，不會影響鋁合金的金屬質感。
文檔編號C09D5/08GK102585695SQ20111044775
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月28日 優先權日2011年12月28日
發明者李凡, 李立群, 胡慧慧 申請人:上海安美特鋁業有限公司