專利名稱：一種多層防腐防粘和易清洗的材料的制作方法
技術領域：
本發明是涉及一種多層防腐、防粘和易清洗的材料及其用途，具體地說是一種含有氟塑料涂層的多層材料的生產方法及其用途。
防腐材料通常是由基材和表面涂料構成的多層材料，基材通常是金屬、木材、水泥、石灰石等，最常見的涂料是油漆等，有的還外罩清漆保護層。八十年代開始用環氧樹脂，環氧樹脂與聚酯或環氧樹脂與聚氨酯的混合粉末，用靜電粉末噴涂法涂裝作為裝飾性涂料已廣泛應用于家庭電器，如冰箱、微波爐或儀器儀表的外殼上，聚偏氟乙烯或其共聚物作為高層建筑外墻涂料也已開發成功。但是，由于上述材料是對油和對水的接觸角都較小，如環氧樹脂對水接觸角θ＝50-55°，對油θ＝22-25°，即使是聚偏氟乙烯(簡稱PVDF)對水的接觸角為82°，仍小于聚四氟乙烯(簡稱PTFE)對水的接觸角θ＝100°。所以，就防水和防油的性能而言，它們作為裝飾性材料的表面層涂料尚不理想。PTFE具有很好的防粘、防油和防腐蝕性能，不粘鍋已廣泛進入家庭。但是，由于PTFE要用高溫燒結(＞400℃)，一般結構性金屬材料就無法涂裝而成多層材料，而且色彩也由此而受到很大限制。PTFE對金屬粘附力小，因此，金屬表面需要經特殊處理，才能制成PTFE涂層和金屬基材的多層材料，相應產品價格也昂貴。通常在金屬表面上料著一層金屬氧化層(JP62269781，59191735利59191736)，氟化物(JP62269780)和鉻酸鹽(JP62273846)，然而再涂上四氟乙烯和其它含氟烯烴共聚物的樹脂，住友電氣工業株式會社曾報導了在經過電化學腐蝕或化學腐蝕而使鋁或鋁合金基材表面糙化后再涂覆氟樹脂，第一層是含有填料的氟樹脂(CN90102239.X)，或含有云母(CN90110409.4)，第二層為不含填料的氟樹脂。上述目的均是為了增加氟樹脂與金屬表面的粘接力。八十年代末已在家用電器外殼上出現具有亞光色涂裝的多層材料，這種具有亞光色涂裝多層材料品種極其有限。所以人們仍在不斷探索防腐、防粘、防油性能好的價廉的多層的材料。
本發明就是提供一種具有防腐、防粘、防油、防水和易清洗的多層材料，這種多層材料可以按需制成具有各種顏色的亞光色多層材料。可用于家電、儀器儀表的外殼，也可用于自行車、摩托車的車架、鏈條罩和擋泥板等，還可用于各種廚房和辦公用品，它還是化工設備的材料，也可以用于反應釜。
章云祥等發明了一種四氟乙烯——乙烯的三元共聚物，由四氟乙烯60-40％，乙烯40-60％，含量為前二種單體總克分子數的0.1-10％的第三單體共聚而成，第三單體是具有分子式為CF2XCOF2X’的全鹵化酮或分子式為R-C(R’)＝C-R’的烯烴，其中X＝X’＝Cl或F，R＝CF3或CH3，R’＝CF3，CH3或H，R’＝H或F(CN85100468.7；U.S.Pat.4,678,847，1987)，其耐熱性、耐化學性都優于PVDF。是一種熱塑性塑料，易加工成型。熔融流動性能比四氟乙烯——六氟丙烯的共聚物(EEP)好。對金屬有很好的粘附力，它對油接觸角θ＝67°，對水接觸角θ＝96°，加工成型溫度低于PTFE(≤320℃)是具有氟塑料的特征，又具有易加工的特點，簡稱F40G。章云祥等還發明了一種用上述四氟乙烯——乙烯和少量第三單體的三元共聚物組成的涂料(CN92108410.2)，是由上述三元共聚物F40G和添加劑組成。所用添加劑是金屬氧化物或硫化物、碳黑、石墨、滑石粉、玻璃粉、染料、無機顏料、玻璃纖維、碳纖維和除氟塑料外的有機高分子聚合物，如聚苯硫醚、氯化聚醚、聚砜、聚酰亞胺或聚氨酯等上述添加劑中的一種或一種以上的粉末，三元共聚物F40G與添加劑重量比為1∶0-9，采用有機高分子聚合物作添加劑時為1∶0.0001-9，推薦比為1∶0.1-9，當采用上述無機物、染料、玻璃纖維或碳纖維作添加劑時，兩者重量比是1∶0.0001-0.3，推薦比是1∶0.005-0.1。
本發明的多層防腐、防粘的材料是由金屬基材，金屬基材上的漆膜中間層(亦可稱為中間著色層)和漆膜中間層上的表面保護層組成。所述的金屬基材是黑色或有色金屬及其合金，如鐵、鋼、銅、鋁、鎳、錳、鋅、鉻等金屬及其金屬合金。所述的漆膜中間層就是上述的F40G和一種或一種以上的填料、金屬氧化物、無機或有機顏料組成。F40G和添加劑的重量比推薦為1∶0.0001-0.25。添加劑可以是銅粉鋁粉、鎘紅、鎘黃、鉻黃、鈷蘭、氧化鉻、氧化鈦、氧化鋅、碳黑、石墨等無機顏料或金屬氧化物，填料可以是玻璃纖維、碳纖維、滑石粉、玻璃粉等，有機顏料可以是偶氮縮合型顏料、酞菁顏料、蒽醌顏料、吲哚啉酮類有機顏料、喹吖啶酮類有機顏料、螢光顏料等。所述的表面保護層是F40G。
為了使所述的中間層的色彩能呈現和實用，漆膜中間層厚度可以為0.01-1mm，推薦厚度為0.03-0.15mm，表面保護層厚度可以是0.001-0.5mm，推薦0.01-0.10mm。
為了增加漆膜中間層與金屬基材的粘結能力，金屬基材通常需去污、去油清洗以提高附著力。金屬表面還可以噴砂處理，還可以先涂底漆，即在金屬基材和漆膜中間層之間還可以有一層底漆，底漆可以是電泳底漆，或者是由F40G和添加劑組成的底漆，F40G和添加劑重量比是1∶0.001-0.50，推薦比是1∶0.001-0.25，所述的底漆添加劑是聚苯硫醚、聚氨酯、環氧樹脂、聚酯、氯化聚醚、聚砜、聚酰亞氨及其它們一種或一種以上的混合物，還可以少量加入金屬氧化物、石墨、碳黑。為了達到同樣目的，金屬基材表面也可以經磷化處理或用金屬表面清洗液處理，這時金屬基材與漆膜中間層之間或與底漆之間還可增加一層磷化層或金屬表面處理層，以形成四至五層結構的材料。
本發明的多層材料可以在金屬基材上每涂一層材料后，烘干，再涂一層再烘干直至形成多層材料，也可以依次噴涂上材料后一并烘干。為節省材料和防止互滲混雜，以每層噴涂后烘干為宜。烘干溫度200-300℃之間，適宜在250-285℃烘干，宜形成亞光色。涂層方法最好采用靜電粉末噴涂方法。
本發明的多層材料中所采用的四氟乙烯——乙烯的三元共聚物是具有熔體流動指數MI為4-100克/10分(297℃測定)至0.1-20克/分(278℃測定)的F40G。最好采用20-300目的粉末，適用于靜電粉末噴涂法。
本發明的多層材料機械強度較高，柔韌性、耐沖擊性均比通常的漆膜和搪瓷強，具有防腐、防粘、防污、防水、防油和表面不導電的特征，還可具有亞光流行色。因此，不僅可用作儀器儀表的殼體，辦公用品和廚房用品的材料，如排風機和脫排油煙機殼體和風葉，組合式廚房柜等，還可用作裝飾性材料和化工防腐材料，如燈具、自行車和摩托車的車架、擋泥板和鏈條罩，反應釜等。
下述實施例將有助于進一步理解本發明。
圖中1-金屬基材，2-磷化層或金屬表面處理層，3-底漆，4-漆膜中間層，5-表面保護層實施例1

圖1是一種由金屬基材、漆膜中間層和表面保護層組成的多層材料。
(1)將MI為4-100克/10分(297℃測定)的F40G20-300目的粉末和螢光紅粉末、鋁粉，以重量比1∶0.002∶0.0025混合后，用靜電粉末噴涂法將混合物均勻噴涂在鋁合金板上，經烘干后，再噴涂覆蓋一層F40G，在250-285℃烘干。即成防油、不粘、防腐和有亞光色的材料，可用作廚房柜材料。
(2)將上述F40G粉末與碳黑粉末1∶0.010重量比混合，用靜電粉末噴涂法涂在經清洗后的脫排油煙機風葉上，繼續噴涂一層F40G，烘干。即成不粘、防油、防腐和易清洗的風葉。實施例2圖2是一種由金屬基材、磷化層、底漆、漆膜中間層和表面保護層組成的多層材料管的剖析圖。
將管形合金鋼外表清洗后，用市售磷化液進行表面磷化，將含F40G粉末、環氧樹脂粉末(E51，E12或E03)或聚苯硫醚粉末和氧化鋅或氧化鐵或鈷蘭的粉末按重量比1∶0.001-0.025∶0.001-0.005混合后，用靜電粉末噴涂法均勻噴涂在磷化層上，表面再噴涂一層0.01-0.25mm厚的F40G粉末，經250-285℃烘干，即成有亞光色的防腐、防粘、防油、防水和易清洗的管材，可用作自行車車架，也可以用整個自行車金屬架按本方法制成具多層材料的自行車車架。
實施例3圖3是另一種由金屬基材、金屬表面處理層、底漆、漆膜中間層和表面保護層組成的多層材料管的剖析圖。
將管形鋼經表面清洗、表面經市售MP-7清洗液處理后，著裝電泳黑色底漆，再用F40G、市售固美透(Cromophthol)或艷佳鮮顏料和氧化鋅，重量比為1∶0.0001-0.8∶0.0001-0.2的混合粉末靜電噴涂，再噴涂一層F40G粉末，然后在250-285℃烘干，可呈各種亞光色的防腐、防粘、防油、防水、易清洗的材料。用GB1720-79標準測附著力≥二級。高于有機顏料涂膜層的附著力。實施例4圖4是一種金屬基材、底漆、漆膜中間層和表面保護層組成的多層材料反應釜的剖視圖。圖4-1是反應釜的鍋的縱向剖視圖，圖4-2是圖4-1中A-A處的剖視圖，呈現多層結構。
鑄鐵金屬反應釜殼體經清洗、噴砂后，用市售MP-7清洗液處理，反應釜內壁噴涂含F40G，環氧樹脂和碳黑重量比依次為1∶0.0010-0.006∶0.010-0.10的混合粉末，其上面靜電噴涂一層F40G、石墨或金屬氧化物或無機顏料重量比為1∶0.01-0.的混合粉末，再覆蓋一層F40G，經200-290℃烘干，即成防腐及防粘的反應釜，其粘著力比搪瓷好，克服搪瓷脆性，燒結溫度高的缺點。該反應釜外殼可涂上保護漆。實施例5如實施例1-4所述的多層防腐、防粘和易清洗的材料，其涂層能耐各種無機酸、堿和有機溶劑，表面不易積油、水、溶劑、灰塵等物，且易于清洗。涂層具有如下主要性能涂層主要性能抗張強度＞300kg/cm2沖擊強度≥50kg·cm，不碎硬度≥R45 附著力一級燃 燒 性不燃 連續使用溫度150℃耐溶劑性優 體積電阻＞1018Ω·cm
權利要求
1.一利由金屬基材、金屬基材上的漆膜中間層和漆膜中間層表面上的表面保護層組成的防腐、防粘、防油、防水和易清洗的多層材料，其特征是所述的表面保護層是四氟乙烯、乙烯的三元共聚物，是由四氟乙烯60-40％，乙烯40-60％，含量為前二種單體總克分子數的0.1-10％的第三單體共聚物，第三單體是具有分子式為CF2XCOF2X’的全鹵化酮或分子式為R-C(R’)＝C-R″的烯烴，其中X＝X’＝Cl或F，R＝CF3或CH3，R’＝CF3，CH3或H，R’＝H或F，所述的漆膜中間層是出上述的三元共聚物和一種或一種以上的填料、金屬氧化物、無機或有機顏料的添加劑組成，三元共聚物和添加劑的重量比是1∶0.0001-0.25。
2.如權利要求1所述的多層材料，其特征是所述的填料可以是玻璃纖維、碳纖維、滑石粉、玻璃粉，金屬氧化物或無機顏料可以是銅粉、鋁粉、鎘紅、鎘黃、鉻黃、鈷蘭、氧化鉻、氧化鈦、氧化鋅、碳黑、石墨，有機顏料可以是偶氮縮合型顏料、酞菁顏料、蒽醌顏料、吲哚啉酮類有機顏料、喹吖啶酮類有機顏料、螢光顏料。
3.如權利要求1所述的多層材料，其特征是金屬基材和漆膜中間層之間還可以有底漆層或磷化層或金屬表面處理層，所述的磷化層是金屬表面經磷化處理液處理后形成的磷化層，所述的金屬表面處理層是金屬表面經金屬表面處理液處理后留在金屬表面層的材料，所述的底漆層是電泳底漆，或者是所述的三元共聚物和添加劑以重量比為1∶0.001-0.50的底漆，推薦重量比為1∶0.001-0.25，所述的添加劑是聚苯硫醚、聚氨酯、環氧樹脂、聚酯、氯化聚醚、聚砜、聚酰亞胺及其它們的一種或一種以上的混合物，還可以含有少量金屬氧化物或碳黑或石墨。
4.如權利要求3所述的多層材料，其特征是在金屬基材上有磷化層或金屬表面處理層，磷化層或金屬表面處理層上有底漆，底漆上有漆膜中間層和漆膜中間層上的表面保護層所組成。
5.如權利要求1、2、3或4所述的多層材料，其特征是所述的漆膜中間層的厚度為0.01～1mm，推薦厚度為0.03～0.15mm，表面保護層厚度為0.001～0.5mm，推薦厚度為0.01～0.10mm。
6.如權利要求1、2、3或4所述的多層材料的生產方法，其特征是(1)將所述的漆膜中間層粉末噴涂在金屬基材上，烘干，在漆膜中間層上噴涂所述的三元共聚物粉末，烘干，或者在金屬基材上噴涂漆中間層粉末，再噴涂三元共聚物粉末，隨后烘干。(2)在金屬基材上先用磷化液或金屬表面處理液處理或噴涂底漆，烘干，再噴涂漆膜中間層粉末，烘干，噴涂三元共聚物粉末，烘干，或者依次噴涂后一次烘干。(3)在金屬基材上先經表面處理，磷化或經金屬表面處理液處理后，再相繼噴涂底漆、漆膜中間層粉末、三元共聚物粉末，烘干，或每噴涂一層烘干后再噴涂下一層材料。
7.如權利要求5所述的多層材料的生產方法，其特征是在產生亞光色的溫度，即250-285℃下烘干。
8.如權利要求1、2、3或4的多層材料，其特征是所述的多層材料是自行車或摩托車的車架、擋泥板或鏈條罩。
9.如權利要求1、2、3或4的多層材料，其特征是所述的多層材料是排風扇或脫排油煙機的殼罩、葉輪。
10.如權利要求1、2、3或4的多層材料，其特征是所述的多層材料是反應釜。
全文摘要
本發明是涉及一種防腐、防粘、防油、防水和易清洗的多層材料，可具亞光色，是由金屬基材，漆膜中間層和表面保護層組成，在金屬基材和漆膜中間層之間還可以有表面處理層(磷化層)或底漆層或表面處理層和底漆層。所述表面保護層和漆膜中間層的主成分是F40G氟塑料。該多層材料可用作儀器儀表殼體，辦公和廚房用品、排風機和脫排油煙機的殼體和風葉、反應釜等化工設備，還可作實用的裝飾材料，如燈具、自行車和摩托車的車架、鏈條罩和擋泥板等。
文檔編號B05D7/14GK1135411SQ9311254
公開日1996年11月13日 申請日期1993年9月2日 優先權日1992年9月15日
發明者章云祥, 金禾生 申請人:中國科學院上海有機化學研究所