專利名稱：一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬搪瓷表面涂層的制備領(lǐng)域，特別是涉及一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的 制備方法。
背景技術(shù)：
鋼板搪瓷已廣泛用于建筑物的內(nèi)外裝飾、地鐵車站的裝飾、地下隧道的裝飾，以及搪 瓷熱水器和搪瓷容器等，而具有疏水效應(yīng)的的搪瓷不僅可以起到保護(hù)和裝飾作用，由于其 優(yōu)良的疏水效果還可以起到清潔的作用。特別是在地板上應(yīng)用的搪瓷，疏水作用可以使積 聚在地板上的水夾帶灰塵，有害物質(zhì)等及時去除，有利于環(huán)境清潔和環(huán)境保護(hù)。
涂層的疏水性與涂層表面粗糙度和涂層本身的化學(xué)特性直接相關(guān)。目前，國內(nèi)外對疏水 材料的研究主要是通過以下兩種方法制備的:一是改善材料表面物質(zhì)的化學(xué)特性，二是改善 膜表面結(jié)構(gòu)。就化學(xué)成分而言，主要是有機(jī)聚合物含有大量低表面能的碳、硅、氟等原子基 團(tuán),它能極大的降低材料的表面能，使其疏水性增強(qiáng)。
溶膠-凝膠工藝制備二氧化硅溶膠，目前工藝成熟，操作簡便，而且，二氧化硅溶膠本 身就是很好的疏水劑，利用這種方法將制得的二氧化硅溶膠進(jìn)一步用一些疏水劑(含有大 量低表面能的碳、硅、氟等原子基團(tuán))進(jìn)行表面修飾，從而加強(qiáng)了疏水效果，為制備疏水 效果更強(qiáng)的涂層材料奠定了基礎(chǔ)。涂覆到鋼板搪瓷上的經(jīng)修飾的二氧化硅溶膠涂層具有結(jié) 合緊密，強(qiáng)度高，工藝簡單，成本低等優(yōu)點(diǎn)。至今還未見有關(guān)利用溶膠-凝膠工藝將經(jīng)修飾 的二氧化硅溶膠涂覆在搪瓷板上制備具有疏水效應(yīng)搪瓷涂層的報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，本 發(fā)明的具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層材料結(jié)合強(qiáng)度高，疏水效果好，有效作用時間強(qiáng)，該 制備工藝具有操作簡便，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)。
本發(fā)明的一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，包括-.
(1) 將搪瓷基板用去離子水清洗30min-lh后，置于80°<:-100°(:下烘箱烘干；
(2) 溶膠的制備，將摩爾比為1-2.5 : 2~5 : 3~8 : 0.1~0.4 : 1~4的Si(OC2H5)4 ， C2H5OH ， H20 ， HC1, DMF混和，室溫下用磁力攪拌儀攪拌1-2小時后，緩慢加入配制 好的疏水劑，對溶膠進(jìn)行表面修飾，控制疏水劑的體積分?jǐn)?shù)2%~5%， PH值1 4之間；
(3) 溶膠在室溫下陳化8~12天，在完全凝膠化之前；
(4) 采用浸涂法，將步驟(1)的搪瓷基板浸在溶膠中(1-3) min，以(0.5-1) cm/s速度垂直提拉，使經(jīng)過疏水劑修飾的二氧化硅膠體溶液均勻地涂覆在搪瓷基板的表面，然
后在60 °C_200°C保溫5—20小時，緩慢冷卻，即得。
所述步驟(2)的疏水劑為二甲基氯硅烷(DMCS)或三甲基氯硅烷(TMCS)。 所述步驟(2)的摩爾比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 :
0.4 : 1，疏水劑DMCS的體積分?jǐn)?shù)為2.5%， PH值為1.5，水解后形成的溶膠在室溫下陳
化9天。
所述步驟(2)的摩爾比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=2 :4:4: 0.3 : 2，疏水劑TMCS的體積分?jǐn)?shù)5%， PH值為3.0，水解后形成的溶膠在室溫下陳化10 天。
所述步驟(1)或(4)的搪瓷基板是普通搪瓷板，不需要經(jīng)過特殊處理，板的尺寸可 以是任意的。
本發(fā)明是利用以TEOS、 DMCS為原料,通過二者的水解-縮聚反應(yīng)向Si02網(wǎng)絡(luò)中引入 疏水的有機(jī)基團(tuán)一CH3,從而制得具有一定疏水能力的Si02薄膜。由于TEOS水解后生成的 硅垸醇基(SiOH)極富反應(yīng)活性，能和許多有機(jī)化合物進(jìn)行反應(yīng)，如醇類(ROH),垸醇胺 (HORCH2NH2)， 二甲基二氯硅垸[(CH3)2SiCl2]，三甲基氯硅烷[(CH3) 3SiCl ]及其它氯硅 烷類，聚硅氧烷(硅油)，六甲基二硅氨烷類等。本發(fā)明選用的二甲基氯硅烷作為疏水劑,其 反應(yīng)式如下
三SiOH + Cl2Si (CH3)2三SiOSi C1(CH3)2+ HC1 通過這樣的反應(yīng)，原來在膠粒表面水解后形成的的一部分硅垸醇基,甚至全部被甲基或其它 烷基取代,從而制得疏水性二氧化硅薄膜。用這種方法制備的疏水性搪瓷材料，自身對人體 無毒無害、耐堿耐酸，是環(huán)境友好材料。
本發(fā)明制備的疏水效應(yīng)的搪瓷材料可使得搪瓷的接觸角最高可達(dá)140°,而一般搪瓷材
料的接觸角僅為40°。 有益效果
(1) 本發(fā)明的具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層材料具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和防護(hù)性，接觸 角最高可達(dá)140。，疏水效果強(qiáng)，疏水有效時間長，可以起到很好的清潔作用；
(2) 該制備工藝要求簡單，采用的溶膠凝膠法成本低，不需要特殊的涂覆設(shè)備。


圖1經(jīng)修飾后的搪瓷板的疏水效果； 圖2為未經(jīng)修飾的搪瓷板的疏水性。
具體實施例方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而 不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。
實施例1
(1) 將普通搪瓷板用去離子水清洗30min，置于80QC下烘箱烘千；
(2) 溶膠的制備，將摩爾比為1 : 2 : 3.5 : 0.4 : 1的Si(OC2H5)4 ， C2H5OH ， H20 , HC1， DMF混和，室溫下用磁力攪拌儀攪拌1小時后，緩慢加入配制好的二甲基氯硅烷
(DMCS)，對溶膠進(jìn)行表面修飾，控制DMCS的體積分?jǐn)?shù)為2.5%, PH值為1.5;
(3) 水解后的形成的溶膠在室溫下陳化9天，在完全凝膠化之前，溶液粘度達(dá)到最 佳涂膜時間；
(4) 采用浸涂法，將步驟(1)的搪瓷基板浸在所述溶膠中， 一分鐘后，以0.5cm/s 速度垂直提拉，使經(jīng)過DMCS修飾的二氧化硅膠體溶液均勻地涂覆在搪瓷基板的表面，然 后在6(fC條件下保溫20小時,緩慢冷卻，制成具有疏水效應(yīng)的搪瓷基板；
采用接觸角儀測量得到搪瓷基板的平均接觸角為115。，最大接觸角120。，而一般未經(jīng) 修飾的搪瓷板的接觸角僅為40。。這說明本發(fā)明能夠顯著提高搪瓷材料的疏水性。
實施例2
(1) 將普通搪瓷板用去離子水清洗30min，置于80。C下烘箱烘千；
(2) 溶溶膠的制備，將摩爾比為2 : 4 : 4 : 0.3 : 2的Si(OC2H5)4 ， C2H5OH ， H20 ， HCi， DMF混和，室溫下用磁力攪拌儀攪拌l小時后，緩慢加入配制好的三甲基氯 硅烷(TMCS)，對溶膠進(jìn)行表面修飾，控制DMCS的體積分?jǐn)?shù)為5%， PH值為3;
(3) 水解后的形成的溶膠在室溫下陳化10天，在完全凝膠化之前，溶液粘度達(dá)到最 佳涂膜時間；
(4) 用浸涂法，將步驟(1)的搪瓷基板浸在所述溶膠中， 一分鐘后，以0.5cm/s速 度垂直提拉，使經(jīng)過TMCS修飾的二氧化硅膠體溶液均勻地涂覆在搪瓷基板的表面，然后 在80。C條件下保溫10小時,緩慢冷卻，制成具有疏水效應(yīng)的搪瓷基板；采用接觸角儀測 量得到搪瓷基板的平均接觸角為120°，最大接觸角135°。
權(quán)利要求
1. 一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，包括(1)將搪瓷基板用去離子水清洗30min-1h后，置于80℃-100℃下烘箱烘干；(2)溶膠的制備，將摩爾比為1～2.52～53～80.1～0.41～4的Si(OC2H5)4，C2H5OH，H2O，HCl，DMF混和，室溫下用磁力攪拌儀攪拌1-2小時后，緩慢加入配制好的疏水劑，控制疏水劑的體積分?jǐn)?shù)2％～5％，PH值1～4；(3)溶膠在室溫下陳化8～12天，在完全凝膠化之前；(4)采用浸涂法，將步驟(1)的搪瓷基板浸在溶膠中1-3min，以0.5cm/s-1cm/s速度垂直提拉，使經(jīng)過疏水劑修飾的二氧化硅膠體溶液均勻地涂覆在搪瓷基板的表面，然后在60℃—200℃保溫5—20小時，緩慢冷卻，即得。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，其特征在于所 述步驟(2)的疏水劑為二甲基氯硅垸DMCS或三甲基氯硅烷TMCS。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，其特征在于所 述步驟(2)的摩爾比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=1 : 2 : 3.5 : 0.4 : 1，疏水劑DMCS的體積分?jǐn)?shù)為2.5%， PH值為1.5，水解后形成的溶膠在室溫下陳化9 天。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，其特征在于所 述步驟(2)的摩爾比為Si(OC2H5)4 : C2H5OH : H20: HC1: DMF=2 : 4 : 4 : 0.3 : 2， 疏水劑TMCS的體積分?jǐn)?shù)5%， PH值為3.0，水解后形成的溶膠在室溫下陳化10天。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)或(4)的搪瓷基板是普通搪瓷板，不需要經(jīng)過特殊處理，板的尺寸是任意的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層的制備方法，包括(1)將搪瓷基板用去離子水清洗，置烘箱烘干；(2)溶膠的制備，將摩爾比為1～2.5∶2～5∶3～8∶0.1～0.4∶1～4的Si(OC₂H₅)₄，C₂H₅OH，H₂O，HCl，DMF混和，室溫下攪拌1-2小時，加入疏水劑，pH值1～4；(3)溶膠在室溫下陳化8～12天；(4)采用浸涂法，將步驟(1)的搪瓷基板浸在溶膠中，垂直提拉，然后在60℃-200℃保溫5-20小時，冷卻即得。本發(fā)明的具有疏水效應(yīng)的搪瓷表面涂層材料結(jié)合強(qiáng)度高，接觸角最高可達(dá)140°，疏水效果好，疏水效應(yīng)保持時間長，該制備工藝操作簡便，生產(chǎn)成本低。
文檔編號B05D3/00GK101422774SQ20081020419
公開日2009年5月6日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者鈞 萬, 真 呂, 瑛 王, 盼 王, 鋼 王, 霞 王, 童麗萍, 東 羅, 蔣偉忠, 錢惠春 申請人:東華大學(xué)