一种新型纳米粒子基复合脱模涂层

技术领域

本申请涉及脱模涂层技术领域，更具体地说，它涉及一种新型纳米粒子基复合脱模 涂层。

背景技术

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，Dow Corning DOWSIL

发明内容

发明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。

本发明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，本发明采用的纳米 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，本发明所述羧酸类化 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。本发明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。

本发明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。

本发明所述的溶剂二可以是100号﹑120号﹑150号溶剂油，也可以是IP CLEAN LX﹑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

本发明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。

本发明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发明做进一步的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明 一部分实施例，而不是全部实施例。所有份和百分比都是按照重量计的，除非有特别之处。 下面结合实施例对本发明的技术方案进行描述：

测试方法:

划格法测附着力：利用ASTM D3359测定涂层附着力，根据ASTM指南评级。

涂层粗糙度：采用Bruker的ContourX-100。

表面能与接触角：采用ISO 1598-2004进行测定。

铅笔硬度：根据ASTM D3363测定。

具体实施例一

将10新葵酸与15克全氟辛酸加入150g丁醇和50g甲苯中充分搅拌，然后加入50g铝纳米 粒子(D50＝10nm，比表面积为100m2/g)混合均匀，在110℃下进行搅拌回流，20h后将上 述混合物通过离心分离除去液体，将6g离心后的铝纳米粒子在70℃真空烘干后，加入15g 的100CST羟基硅油与2g的OFX-8040氨基硅油中，再加入AEROSIL 200气相二氧化硅2g，接着在高剪切力下均匀分散30min，然后加入正硅酸乙酯10g与二月硅酸二丁基锡0.1g后均匀混合，通过120号溶剂油调整至岩田2号杯30s后(25℃)，采用喷枪室喷涂在60℃ 的不锈钢辊上，干燥10min后形成涂层。在POM薄膜胶辊分离中，可以连续稳定生产30 天。

具体实施例二

将15克全氟十六酸加入200g甲苯中充分搅拌，然后加入40g铝纳米粒子(D50＝10nm，比 表面积100m2/g)，混合均匀后在110℃下进行搅拌回流，20h后将上述混合物通过离心分离 除去液体，将离心后的6g铝纳米粒子在70℃真空烘干后，加入1000CST羟基硅油10g，再 加入AEROSIL 200气相二氧化硅2g，然后在高剪切力下均匀分散30min，上述混合物中加 入丁基三甲氧基硅烷5g，二月硅酸二丁基锡0.1g，均匀混合，通过丁酮调整至岩田2号杯 30s后25℃)，上述混合物采用喷枪室喷涂在60℃的不锈钢辊上，干燥5min后形成涂层。在EVA薄膜胶辊分离中，可以连续稳定生产25天。

具体实施例三

将4-甲基壬酸加入100g与100g异丙醇中充分搅拌，然后加入40g铝纳米粒子 (D50＝10nm，比表面积100m2/g)，1g纳米氧化锆粒子(D50＝200nm，D90＝300nm)混合 均匀后在110℃下进行搅拌回流，20h后将上述混合物通过离心分离除去液体，将离心后的 6g铝纳米粒子在70℃真空烘干后，加入100CST羟基硅油10g，20000CST羟基硅油3g，再 加入AEROSIL200气相二氧化硅2g，上述混合物在高剪切力下均匀分散30min，然后加入 甲基三乙氧基硅烷8g，正硅酸乙酯5g，三乙酰丙酮铝0.5g，均匀混合，通过丁酮调整至岩 田2号杯30s后(25℃)，采用喷枪室喷涂在120℃的不锈钢辊上，干燥10min后形成涂层 (参见图1)。在POE薄膜胶辊分离中，可以连续稳定生产45天。

表1不同实施例和市售产品的性能比较

备注：PTFE涂层来自于TECNIMACOR(Cordoba,Spain)；Frekote 800-NC来自于汉高。

从表1中可以看出，此发明的涂层具有低表面粗糙度，高硬度和较长的使用寿命，上述特性赋予其优异的隔离特性和抗波动性，能够大幅提高高性能薄膜的性能和生产效率。

本具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员 在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请 的权利要求范围内都受到专利法的保护。