一种新型纳米粒子基复合脱模涂层制造技术

本申请涉及脱模涂层技术领域，具体公开了一种新型纳米粒子基复合脱模涂层。以重量份计，涂层配方工艺如下，将烷基羧酸类化合物加入溶剂一中搅拌，然后加入纳米粒子混合均匀后在一定温度下进行搅拌回流，一定时间后将上述混合物通过离心分离除去液体，将5‑20份离心后的纳米粒子加入10‑30份有机硅树脂中均匀分散，然后再加入2‑10份固化剂﹑1‑0.001份催化剂﹑40‑75份溶剂二以及0.1‑1份气相二氧化硅，均匀混合，通过溶剂二调整粘度后，采用喷枪喷涂后干燥成膜。该涂层具有高硬度，低表面张力，低粗糙度的特点，具有优异的离型与脱模效果，特别适用于高性能薄膜生产过程中的分离。

【技术实现步骤摘要】
一种新型纳米粒子基复合脱模涂层
本申请涉及脱模涂层
，更具体地说，它涉及一种新型纳米粒子基复合脱模涂层。
技术介绍
脱模涂层实质是一种离型涂层,在生产中将脱模涂层涂于模具上或者辊轮上,可以防止制品与模具或者辊轮上的物质进行粘连,使其易于分离，因此此类产品在工业界有着非常广泛的应用。目前国内外市面上有多种脱模涂层，如有长链脂肪酸酯，蜡或者硅油的一次性脱模涂层，也有可多次脱模的半永久型脱模涂层以及聚四氟乙烯涂层的永久型脱模涂层。由于半永久型脱模涂层具有可以避免在使用过程中对模具和产品的转移污染，涂复一次后可以多次使用，形成不在模具表面上积聚的薄膜层而可以保持模具表面的精细度等优点，因此受到普遍重视。半永久型脱模涂层是由活性组分(具有化学反应性的高分子单体或低聚物)、交联涂层、催化涂层、稳定涂层和稀释涂层组成。当这类脱模涂层涂复在模具表面后，会形成一层低表面能的膜。这层膜的一面紧密和模具结合，和产品接触的另一面由于其低表面能而降低了产品的离型力。目前市面上的这类有机硅聚合物的脱模涂层的产品有：Henkel的Frekote系列，DowCorningDOWSILTM3527等等，但是其脱模和防粘效果并不完美，主要表现为高频高温条件下，表面的脱模层不耐磨，涂层易被擦掉，从而丧失离型或者脱模的效果。因此需要频繁的重新花费时间进行涂装。如在高性能薄膜生产中，薄膜与辊轮的分离时，由于离型涂层效果都不佳，需要经常停机进行重新涂装，频繁的涂装以及干燥会大大降低生产效率。另外一方面，聚四氟乙烯涂层具有很低的表面能以及较好的结构强度与耐磨性，在要求不高的薄膜生产中能够长时间使用，但是由于其表面的平整度不良，在高频高温使用条件下，易造成辊轮和薄膜分离过程中薄膜应力的波动，使得薄膜光学和力学状态的不均一，从而造成高的次品率。美国专利US7462387中提出了多层复合方法，除了工艺复杂外，其水性PTFE层和偏大颗粒填充物并不能形成很好的涂层表面均匀度。因此，需要一种均一﹑低表面能﹑高硬度以及耐磨的脱模涂层来实现高频高温条件下的长久使用。
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题是攻克现有的不足，提供了一种新的方式来实现涂层表面的精细纳米结构，从而得到一种兼具表面均一度，低表面能，高硬度以及耐磨的脱模涂层，同时该方式能够大规模生产。该脱模涂层能够被涂覆在辊轮上，应用于高性能薄膜材料的生产，从而显著提高薄膜的质量和总体性能。本专利技术采用的一种技术方案是：将烷基羧酸类化合物加入溶剂一中充分搅拌，然后加入特定纳米粒子混合均匀后在一定温度下进行搅拌回流，反应一段时间后将上述混合物通过离心分离除去液体，将离心干燥后的纳米粒子(5-20份)加入有机硅树脂(10-30份)中，在高剪切力下均匀分散，然后再加入固化剂(2-10份)，催化剂(1-0.001)和溶剂二(40-75份)，搅拌均匀后通过溶剂二调整至合适粘度，采用喷枪进行喷涂，然后在一定温度下进行干燥成膜。涂层的纳米形貌对超疏水与超疏油性能有重大影响，如荷叶表面，灯笼草表面等精细纳米结构，但是这些表面通常是生物大分子构成，硬度和耐磨性能差，本专利技术采用的纳米粒子，经过表面改性，兼具低表面张力，高硬度与耐磨性以及良好的分散性能。纳米粒子在涂层表面形成纳米形貌，使复合涂层具有卓越的防粘效果。纳米粒子可是氧化铁﹑铝﹑氧化锆或者氧化铈的1种或者2种。D50粒径在5-200nm之间，D90<300nm。同时，纳米粒子的粒径分布可以是单峰，也可以是双峰。纳米粒子的表面改性使其具有良好的分散性能和低表面张力，本专利技术所述羧酸类化合物为8-甲基壬酸﹑4-乙基辛酸﹑2-丙基辛酸﹑4-甲基壬酸﹑异硬脂酸﹑新葵酸﹑CnF2n+1COOH(n＝6-18)中的一种或者2种复配。所述溶剂一可以是甲醇﹑乙醇﹑异丙醇﹑丁醇﹑乙二醇丁醚﹑二乙二醇丁醚﹑甲苯中的一种或者2种。羧酸的种类﹑反应时间﹑反应温度以及羧酸类物质与纳米粒子的重量比例等条件对羧酸类物质在表面的吸附密度有重要影响。羧酸与纳米粒子反应的时间可以是1-24h，温度可以是30-150℃。纳米粒子与羧酸类物质重量比例在10：1-10之间变化。纳米粒子表面改性完后，需要通过离心除去没有反应的羧酸类物质，离心力不要太大，防止纳米粒子融并，离心力通常要小于2000G。为了实现纳米结构与金属底材的紧密附着以及形成均一的膜结构，需要有一层膜与金属纳米粒子复合。本专利技术采用有机硅为膜结构物质。技术方案种所述有机硅树脂为二甲基硅油，氨基改性有机硅树脂，羧酸改性有机硅树脂，巯基改性有机硅树脂，羟基改性有机硅树脂，可用如下通式表示：其中X1﹑X2可以相同，也可以不同，X1﹑X2可以是甲基﹑氨基﹑羟基﹑巯基﹑羧酸﹑卤素，R1﹑R2﹑R4可以是1-5个碳的烷烃﹑苯基或者氟碳基，可以相同也可以不同，R3可以是氨基﹑巯基﹑羧酸或者1-20个链段长度的聚氧乙烯或者聚氧丙烯链段。其中n＝10:30000,m＝1:300。X1与X2主要起着和固化剂交联的目的，R1﹑R2﹑R4可以是降低体系表面能，提高和改性纳米粒子相容性，或者提供一定的热稳定性功能，而R3主要起着提供与基材附着力的作用。为了获得均一的纳米表面结构，纳米粒子需要均匀分散在上述有机硅树脂中，分散过程需要高的剪切力，高搅分散时，搅拌桨边缘的线速度至少要达到15m/S以上。本专利技术中的涂层固化剂可用如下通式表示：其中R﹑T﹑Q﹑P可以是卤素，1-4个碳链的烷氧基，氢元素，1-8个碳链的直链烷烃，环己基，他们可以是相同，也可以是不同的。固化剂与有机硅树脂的比例1:1到5:1之间变化。通常为了获得均一的涂层，固化剂可以采用复合固化剂，使得反应平稳进行来获得表层均匀收缩的薄膜，要避免锤纹等不均匀的表面状态发生。本专利技术所述的溶剂二可以是100号﹑120号﹑150号溶剂油，也可以是IPCLEANLX﹑石油醚﹑丁酮﹑丙酮﹑DBE﹑乙酸丁酯中的一种或者几种。为了实现良好的涂层流平效果和均一表面结构，溶剂的仔细搭配是重要的。气相二氧化硅主要是为了防沉以及防流挂，加入量可以是0.2-1％之间。种类可以是卡博特的系列或者AEROSIL200等。本专利技术的催化剂可以是辛酸亚锡﹑二月桂酸二丁基锡﹑钛酸丁酯﹑三乙酰丙酮铝﹑钛酸异丙酯中的一种或者2种。催化剂的量为1-0.001份，优选的，加入量为0.1-0.5份。本专利技术所述的涂层固化温度为室温到150℃，时间为2-10min。通常，反应时间过短的固化配方体系，表面均一性会受到一定程度的削弱，因此，优选的，涂层配方固化时间设计为5-10min。所形成的涂层厚度0.5-10um，光泽>100°(60°光泽仪)。综上所述，本申请具有以下有益效果：本申请的涂层具有高硬度，低表面张力，低粗糙度的特点，具有优异的离型与脱模效果，特别适用于高性能薄膜的生产过程中的分离。附图说明图1是本申请实施例3的涂层表面微观形貌(SEM)。具体实施方式下面将结合实施例对本专利技术做进一步的描述。显然，所描本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型金属纳米粒子基复合脱模涂层，其特征在于，以重量份计，所述复合脱模涂层的制备方法是：将烷基羧酸类化合物加入溶剂一中搅拌，然后加入纳米粒子混合均匀，在30-150℃的温度下进行搅拌回流1-24h后将上述混合物通过离心分离除去液体，将5-20份离心后的纳米粒子加入10-30份有机硅树脂中，均匀分散，然后再加入2-10份固化剂﹑1-0.001份催化剂和40-75份溶剂二以及0.1-1份气相二氧化硅，均匀混合后通过溶剂二调整粘度，采用喷枪喷涂后干燥成膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种新型金属纳米粒子基复合脱模涂层，其特征在于，以重量份计，所述复合脱模涂层的制备方法是：将烷基羧酸类化合物加入溶剂一中搅拌，然后加入纳米粒子混合均匀，在30-150℃的温度下进行搅拌回流1-24h后将上述混合物通过离心分离除去液体，将5-20份离心后的纳米粒子加入10-30份有机硅树脂中，均匀分散，然后再加入2-10份固化剂﹑1-0.001份催化剂和40-75份溶剂二以及0.1-1份气相二氧化硅，均匀混合后通过溶剂二调整粘度，采用喷枪喷涂后干燥成膜。


2.根据权利要求1所述的一种新型金属纳米粒子基复合脱模涂层，其特征在于：所述纳米粒子是氧化铁﹑铝﹑氧化锆以及氧化铈中的一种或者两种。


3.根据权利要求2所述的一种新型金属纳米粒子基复合脱模涂层，其特征在于：所述纳米粒子采用D50粒径和D90粒径中的一种或两种；所述D50粒径在5-200nm之间，D90粒径<300nm。


4.根据权利要求1所述的一种新型金属纳米粒子基复合脱模涂层，其特征在于：所述烷基羧酸类化合物为8-甲基壬酸﹑4-乙基辛酸﹑2-丙基辛酸﹑4-甲基壬酸﹑异硬脂酸﹑新葵酸﹑CnF2n+1COOH(n＝6-18)中的一种或者两种复配。


5.根据权利要求1所述的一种新型金属纳米粒子基复合脱模涂层，，其特征在于：所述有机硅树脂的通式如下：



其中X1,X2是甲基﹑...

【专利技术属性】
技术研发人员：王剑，李芳芳，侯冬艳，万港申，李东，
申请(专利权)人：上海东恒化工有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31