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1、X用Sol-Gel法在PC上制備有機-無機復合耐磨涂層王金平,俞志欣,何捷中國建筑材料科學研究院玻璃所,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-無機復合網絡,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PC表面進行處理,可使涂層與基體的結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PC材料的耐磨性能。按GB9656-96標準測涂層的耐磨性。在此標準中,磨輪由關鍵詞:聚碳酸酯PC;sol-gel復合涂層;耐磨性能;金屬醇摻有金剛砂的橡膠材料做成,重500g。在整個試驗過程中,用吸鹽塵器從涂層表面上吸去由于磨擦而產生的顆粒。磨輪的磨擦產生磨損軌道,通過濁度儀測量磨損軌道上的濁度來評價涂層的1引言耐磨性。濁度越小涂層的耐磨性越好
3、。取磨損軌道上對稱四點,測其濁度,取平均值。有涂層PC與無涂層PC分別磨到累計眾所周知,有機材料重量輕、強度高、韌性好、易加工、有極300轉,測量0,100,200,300轉時的濁度,觀察其變化,見表1。好的光學性能,在建筑、航空等領域有著廣泛的應用。但由于有表1有涂層PC和無涂層PC耐磨性比較機材料的表面耐磨性能太差,又給它的應用帶來了很大的局限Table1Thecomparisonoftheabrasionresistancebetweenthe性,這就推動了適用于有機材料的耐磨涂層的發(fā)展,歐、美、日等PCwithcoatin
4、gandwithoutcoating國早已開始了對有機基材進行表面改性的研究。在過去的十多轉數0100200300年中,人們已經用sol-gel技術制備出被稱為“Ceramers”或空白試樣濁度0.2437.039.039.3“Ormosils”的有機-無機復合網絡材料。Sol-gel技術能通過涂層試樣濁度0.543.664.455.84簡單的工藝將有機材料和無機材料復合,使有機材料的柔韌性和無機材料的耐磨性、耐老化抗候性等結合在一起。如果用這種可見,耐磨涂層大大提高了材料的耐磨性能。無涂層PC從復合材料對有機材料進行表面改性,則
5、能大大提高材料性能,擴100轉到300轉時濁度變化很小,而從0到100轉時的濁度變大其使用范圍。化很大,這是因為,PC表面耐磨性太差,從0到100轉時就已經[1]本文利用C—縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷C—GPTMS產生了大量劃傷,使得材料對光變化的測量不那么靈敏,所以和金屬醇鹽Ti(OC2H5)4,制成透明耐磨涂層溶液。對涂層進行熱濁度變化不大。而有涂層PC的濁度變化一直很小,是因為涂層固化處理,形成以Si-O-Ti為無機骨架的網絡,改善材料的耐的耐磨性較高,磨擦時產生的劃傷很少,雖然隨著轉數的增加,磨性;而其中的有機物(取代基
6、)又賦予涂層其它優(yōu)點,如涂層與劃傷數量也增加,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良好,減少sol-gel材料固化過程中的收3討論縮以及使涂層具有適當的韌性等等。實驗中發(fā)現(xiàn),直接用耐磨涂層溶液對PC鍍膜,兩者的粘結性很差,而用3—APS對PC進3.1膜層形成機理行表面處理后再鍍膜,則能大大提高涂層與基體的粘結力。向有機硅氧烷C—GPTMS中加入少于當量數量的水,使其按下面的反應式先發(fā)生部分水解:2實驗過程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實驗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結合到組合物中。當金屬醇鹽被導P.),正硅酸乙酯(C.P.),異丙醇(A.R.)等。入部分水解的有機烷氧基硅烷中時,醇鹽中可水解的烷氧基與2.1表面處理部分水解的有機烷氧硅烷的羥基反應,縮合生成無機氧化物網
8、PC板先用蒸餾水清洗,烘干。為提高涂層與基體的粘結力,絡,如下式所示:對PC板用底漆溶液進行表面處理。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′濁度分別標出來,如圖1所示?？梢?硅
