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1、X用Sol-Gel法在PC上制備有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合耐磨涂層王金平,俞志欣,何捷中國(guó)建筑材料科學(xué)研究院玻璃所,北京100024摘要:用sol-gel法在聚碳酸酯PC上制備一層耐磨涂層。2.2涂層制備該涂層為有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合網(wǎng)絡(luò),由C—縮水甘油醚氧丙基三甲在酸催化下,先讓C—GPTMS發(fā)生部分水解,然后再加入氧基硅烷(C—GPTMS)和金屬醇鹽Ti(OC2H5)4合成。采用浸涂Ti(OC2H5)4制得耐磨涂層溶液。以PC為基體,表面處理后鍍工藝,熱固化后可得到幾微米厚的透明涂層。用3—氨丙基三乙膜。濕膜于室溫下放置5min,送入烘箱,將溫度
2、升至100～氧基硅烷(3—APS)對(duì)PC表面進(jìn)行處理,可使涂層與基體的結(jié)130℃,保溫2～10h,然后冷卻至室溫。合力大大提高。涂層的基本骨架由Si-O-Ti組成,能顯著改善2.3耐磨試驗(yàn)PC材料的耐磨性能。按GB9656-96標(biāo)準(zhǔn)測(cè)涂層的耐磨性。在此標(biāo)準(zhǔn)中,磨輪由關(guān)鍵詞:聚碳酸酯PC;sol-gel復(fù)合涂層;耐磨性能;金屬醇摻有金剛砂的橡膠材料做成,重500g。在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中,用吸鹽塵器從涂層表面上吸去由于磨擦而產(chǎn)生的顆粒。磨輪的磨擦產(chǎn)生磨損軌道,通過(guò)濁度儀測(cè)量磨損軌道上的濁度來(lái)評(píng)價(jià)涂層的1引言耐磨性。濁度越小涂層的耐磨性越好
3、。取磨損軌道上對(duì)稱(chēng)四點(diǎn),測(cè)其濁度,取平均值。有涂層PC與無(wú)涂層PC分別磨到累計(jì)眾所周知,有機(jī)材料重量輕、強(qiáng)度高、韌性好、易加工、有極300轉(zhuǎn),測(cè)量0,100,200,300轉(zhuǎn)時(shí)的濁度,觀察其變化,見(jiàn)表1。好的光學(xué)性能,在建筑、航空等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。但由于有表1有涂層PC和無(wú)涂層PC耐磨性比較機(jī)材料的表面耐磨性能太差,又給它的應(yīng)用帶來(lái)了很大的局限Table1Thecomparisonoftheabrasionresistancebetweenthe性,這就推動(dòng)了適用于有機(jī)材料的耐磨涂層的發(fā)展,歐、美、日等PCwithcoatin
4、gandwithoutcoating國(guó)早已開(kāi)始了對(duì)有機(jī)基材進(jìn)行表面改性的研究。在過(guò)去的十多轉(zhuǎn)數(shù)0100200300年中,人們已經(jīng)用sol-gel技術(shù)制備出被稱(chēng)為“Ceramers”或空白試樣濁度0.2437.039.039.3“Ormosils”的有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)合網(wǎng)絡(luò)材料。Sol-gel技術(shù)能通過(guò)涂層試樣濁度0.543.664.455.84簡(jiǎn)單的工藝將有機(jī)材料和無(wú)機(jī)材料復(fù)合,使有機(jī)材料的柔韌性和無(wú)機(jī)材料的耐磨性、耐老化抗候性等結(jié)合在一起。如果用這種可見(jiàn),耐磨涂層大大提高了材料的耐磨性能。無(wú)涂層PC從復(fù)合材料對(duì)有機(jī)材料進(jìn)行表面改性,則
5、能大大提高材料性能,擴(kuò)100轉(zhuǎn)到300轉(zhuǎn)時(shí)濁度變化很小,而從0到100轉(zhuǎn)時(shí)的濁度變大其使用范圍。化很大,這是因?yàn)?PC表面耐磨性太差,從0到100轉(zhuǎn)時(shí)就已經(jīng)[1]本文利用C—縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷C—GPTMS產(chǎn)生了大量劃傷,使得材料對(duì)光變化的測(cè)量不那么靈敏,所以和金屬醇鹽Ti(OC2H5)4,制成透明耐磨涂層溶液。對(duì)涂層進(jìn)行熱濁度變化不大。而有涂層PC的濁度變化一直很小,是因?yàn)橥繉庸袒幚?形成以Si-O-Ti為無(wú)機(jī)骨架的網(wǎng)絡(luò),改善材料的耐的耐磨性較高,磨擦?xí)r產(chǎn)生的劃傷很少,雖然隨著轉(zhuǎn)數(shù)的增加,磨性;而其中的有機(jī)物(取代基
6、)又賦予涂層其它優(yōu)點(diǎn),如涂層與劃傷數(shù)量也增加,但增加的速度很慢,故而濁度變化不太大。聚合物基體間的粘結(jié)良好,減少sol-gel材料固化過(guò)程中的收3討論縮以及使涂層具有適當(dāng)?shù)捻g性等等。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),直接用耐磨涂層溶液對(duì)PC鍍膜,兩者的粘結(jié)性很差,而用3—APS對(duì)PC進(jìn)3.1膜層形成機(jī)理行表面處理后再鍍膜,則能大大提高涂層與基體的粘結(jié)力。向有機(jī)硅氧烷C—GPTMS中加入少于當(dāng)量數(shù)量的水,使其按下面的反應(yīng)式先發(fā)生部分水解:2實(shí)驗(yàn)過(guò)程RSi(OCH3)3+YH2ORSi(OCH3)3-Y(OH)+Y—1CH3OH其中,R—為取代基縮水甘油醚
7、氧丙基CH2(O)CHCH2O實(shí)驗(yàn)中用到的主要原料有C—縮水甘油醚氧丙基三甲氧基(CH2)3—。硅烷C—GPTMS(C.P.),3—氨丙基三乙氧基硅烷3—APS(C.C—GPTMS部分水解后,再向溶液中加入可水解金屬醇鹽z+P.),乙醇(A.P.),蒸餾水,鈦酸四乙酯(C.P.),鈦酸四丁酯(C.M(OC2H5)z,使金屬離子M結(jié)合到組合物中。當(dāng)金屬醇鹽被導(dǎo)P.),正硅酸乙酯(C.P.),異丙醇(A.R.)等。入部分水解的有機(jī)烷氧基硅烷中時(shí),醇鹽中可水解的烷氧基與2.1表面處理部分水解的有機(jī)烷氧硅烷的羥基反應(yīng),縮合生成無(wú)機(jī)氧化物網(wǎng)
8、PC板先用蒸餾水清洗,烘干。為提高涂層與基體的粘結(jié)力,絡(luò),如下式所示:對(duì)PC板用底漆溶液進(jìn)行表面處理。底漆為3—APS的乙醇溶液。X收稿日期:1998-03-06《功能材料》1999,30(3)323OR′OR′濁度分別標(biāo)出來(lái),如圖1所示?？梢?jiàn),硅
