一種聚碳酸酯製品的製作方法
2023-05-03 07:46:21 1
專利名稱：一種聚碳酸酯製品的製作方法
技術領域：
本發明涉及有機聚合物及表面技術領域，具體涉及一種聚碳酸酯製品。
背景技術：
聚碳酸酯是一種無色透明的無定性熱塑性工程材料，其名稱來源於其內部的碳酸基團，英文簡稱為PC。它按酯基基團不同可分為脂肪族、脂肪族-芳香族及芳香族聚碳酸酯。因PC具有易加工成型、重量輕和柔性強不易破碎、耐高低溫性能好、抗衝擊性能好、剛性好等優點，被廣泛應用於電子、電器、汽車工業、機械製造等方面。但同時由於PC存在耐磨性差、易產生應力開裂、耐疲勞強度和耐磨性較差、且耐候性差，易變黃等特點，在一定程度上又限制了其使用範圍。目前，PC的性能一方面通過改性方法來提高或改善，主要有雙酚A型聚碳酸酯、聚酯聚碳酸酯、有機矽聚碳酸酯、環己烷雙酚型聚碳酸酯的共聚改性，PC/PE (聚碳酸酯/聚乙烯)、PC/ABS (聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PC/P0M (聚碳酸酯/聚甲醛)的共混改性，該改性方法是在原材料階段進行的，對注塑工藝要求較高。另一方面，通可過電鍍、化學鍍等表面處理，這種方法可顯著提高PC的表面性能，尤其是硬度、耐劃傷、耐磨性、耐疲勞強度和化學穩定性。採用電鍍鉻進行表面處理，儘管能獲得具有亮白色金屬光澤的電鍍製品，但是該電鍍鉻PC製品穩定性較差，長時間使用後易泛黃，而且電鍍鉻生產時會產生六價鉻，毒性大，且耗水，耗電，且鍍鉻前往往還要消耗大量的銅、鎳等貴金屬資源，生產成本高。申請人:在中國專利CN1017007003A中公開了一種塑料鍍鉻製品，由內到外依次為基體材料、鍍鉻層、有機塗料層和鈦氧化物薄膜層，所述基體材料可以為PC塑料，其有機塗料層厚度為1(Γ20 μ m，鍍鉻層厚度為2 3 μ m，鈦氧化物薄膜層厚度為2、μ m，該塑料鍍鉻製品由於其結構的改進使得其在生產上具有成本低、無毒、工序簡單等優點，但所用有機塗料層為脂肪族環氧改性丙烯酸酯塗料，是一種光固化塗料，存在著一些缺陷如不適用於外部構型複雜或不規則的基材，只適合於結構簡單的工件或平板件，其對粉塵敏感因而所需設備投資大。申請人又在中國專利CN 101786351A中提供了一種鍍膜聚碳酸酯，它包括PC 基材層及鍍膜層，其中鍍膜層分為三層，由內到外依次為鈦氧化物底鍍層、鉻鍍層及鈦氧化物面鍍層，所述鈦氧化物底鍍層和面鍍層厚度在12 15nm，鍍鉻層厚度為1. 5 2μπι，所述鍍鉻層只適合於表面粗糙度較小的製品，對注塑模具的精度要求很高，所得產品表面亮度低， 反光度較差。
發明內容
本發明在上述發明的基礎上進一步改進優化而來，目的是提供一種具有金屬光澤的耐磨耐蝕的PC製品，該製品採用熱固化塗料層代替光固化塗料層解決了現有技術使用光固化塗料自身的缺點和設備投入大等問題，使得其在生產上具有投入少，無毒、工序簡單的優點，可以取代現有的電鍍鉻製品。
本發明的上述技術目的是通過以下技術方案得以實現的一種聚碳酸酯製品， 包括聚碳酸酯基材，其特徵在於它還包括有機塗層和真空鍍層；所述真空鍍層由真空鍍鉻層和透明的二氧化鈦薄膜層組成；所述聚碳酸酯基材上由下向上依次為有機塗層、真空鍍鉻層、二氧化鈦薄膜層；其中有機塗層的厚度為12 15μπι;真空鍍鉻層的厚度為 0. Γ0. 5 μ m ；二氧化鈦薄膜層的厚度為10 18nm。本發明的PC製品表面鍍覆「有機塗層/真空鍍鉻層/中二氧化鈦薄膜層」的複合鍍層後，既保持PC的密度小、質量輕的特點，又具有金屬鉻的銀白色光澤以及導電、導熱、 耐磨、耐劃傷等性能，特別是該製品的化學穩定性能得到了很大的提高。其附著力、表面硬度、亮度和光澤、耐鹽霧腐蝕的性能能滿足更高的要求，可以取代現有的電鍍鉻PC製品。作為優選，所述的有機塗層為固化溫度為100°C的聚氨酯塗層。該層塗覆聚氨酯塗料，聚氨酯塗料即聚氨基甲酸酯塗料，是主鏈上含有重複氨基甲酸酯基團的大分子化合物的塗料。它是由有機二異氰酸酯或多異氰酸酯與二羥基或多羥基化合物加聚而成。該塗料為熱固化塗料，具有高度機械耐磨性和硬度，附著力強，耐化學藥品性強，兼有防護和裝飾性能。而且適用於結構複雜或者不規則的PC基材，避免了光固化塗料的缺陷，具有以下作用(1)將基體表面封閉，減少真空鍍鉻時的放氣；(2)降低PC基材表面的粗糙度，提高真空鍍鉻層的反射和鏡面效果；(3)增強PC基材和金屬鍍鉻層的結合力。作為優選，所述二氧化鈦薄膜層的厚度為12 15nm，進一步，所述二氧化鈦薄膜層為中頻磁控濺射二氧化鈦層。由於二氧化鈦附著力強，不易起化學變化，而且無毒，因此二氧化鈦薄膜層可有效保護真空鍍鉻層，其在一定程度上還可以防水，防指紋，進一步提高了製品的耐磨性和耐腐蝕性。使用中頻磁控濺射二氧化鈦層而不用直流磁控濺射二氧化鈦層是因為直流磁控濺射靶材會中毒，且沉積速度慢，反應不充分，從而導致膜層透過率低， 因此本發明優選中頻磁控濺射二氧化鈦層。作為優選，所述的真空鍍鉻層是為陰極電弧離子鍍鉻層或磁控濺射鍍鉻層。作為優選，所述基體材料為雙酚A型聚碳酸酯。雙酚A型聚碳酸酯具有良好的熱、電和機械等綜合性能，特別是耐衝擊、韌性好、 蠕變小，製品尺寸穩定，可在零下60°C 110°C長期使用，熱變形溫度為135°C (1. 82MPa), 玻璃化轉變溫度為149°C，無明顯熔點，熱分解溫度>310°C ；吸水性小，高溫電性能優良，廣泛用於機械、電子、電器、醫療器械、儀表和軍工等方面。綜上所述，本發明與現有技術相比，具有以下突出優點及有益效果
1、本發明PC製品具有「有機底塗層/真空鍍鉻層/二氧化鈦保護層」的結構，使得生產該製品具有成本低、簡便、汙染小、能耗低等優點，其使用性能與目前市場上的電鍍鉻產品可媲美，可以替代目前市場上的電鍍鉻PC製品；
2、本發明使用熱固化有機塗料層代替現有的光固化塗料層，與基材和鍍鉻層均具有良好的附著力，克服了光固化塗料自身的特點，減少了設備投入，其應用範圍廣；
3、本發明用二氧化鈦代替生產中的面塗，該膜層與金屬鉻層附著性強，在可見光範圍內透明，耐蝕性良好，並具有良好的耐磨性和疏水性，對金屬鉻層起到很好的保護作用；
4、本發明適用於各種結構的PC基材，特別是結構複雜的基材，所得PC製品表面為銀白色，其鍍層總厚度低，材料消耗少，從而節約成本，此外其還具有優良的表面硬度、耐磨性、 鹽霧腐蝕性。
圖1是本發明實施例結構示意圖中0是PC基材，1是有機塗層，2是真空鍍鉻層，3是二氧化鈦薄膜層。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細說明。實施例1
如圖ι所示，一種聚碳酸酯製品，包括聚碳酸酯基材0，真空鍍鉻層2，有機塗層1和二氧化鈦薄膜層3，在聚碳酸酯基材上由下向上依次鍍有1、真空鍍鉻層2、二氧化鈦薄膜層 3 ；其中有機塗層1為厚度為12ym，固化溫度為100°C的聚氨酯塗層，真空鍍鉻層的厚度為 0. Iym ；二氧化鈦薄膜層的厚度為10nm。實施例2
如圖1所示，一種聚碳酸酯製品，包括雙酚A型聚碳酸酯基材0，真空鍍鉻層2，機塗層 1和二氧化鈦薄膜層3，在聚碳酸酯基材上由下向上依次鍍有1、真空鍍鉻層2、二氧化鈦薄膜層3 ；其中有機塗層1為厚度為15 μ m，固化溫度為100°C的聚氨酯塗層，真空鍍鉻層的厚度為0. 5 μ m ；二氧化鈦薄膜層的厚度為18nm。實施例3
一種聚碳酸酯製品，包括雙酚A型聚碳酸酯基材0，真空鍍鉻層2，機塗層1和二氧化鈦薄膜層3，在聚碳酸酯基材上由下向上依次鍍有1、真空鍍鉻層2、二氧化鈦薄膜層3;其中有機塗層1為厚度為13 μ m，固化溫度為100°C的聚氨酯塗層，真空鍍鉻層的厚度為0.3μπι; 二氧化鈦薄膜層的厚度為12nm。實施例4
與實施例3不同僅在於二氧化鈦薄膜層的厚度為15nm。上述實施例廣4製品的生產方法，依次包括如下步驟
(1)PC基材經表面清洗和乾燥後，噴塗耐熱耐輻射的聚氨酯塗層，並在100°c的烘道中固化；
(2)在真空鍍膜室中用陰極多弧離子鍍或直流磁控濺射方法沉積形成陰極電弧離子鍍鉻層或磁控濺射鍍鉻層；
(3)在真空鍍膜室中用中頻磁控濺射方法沉積形成中頻磁控濺射二氧化鈦層。通過上述方法就製得了 「有機底塗層/真空鍍鉻層/ 二氧化鈦保護層」結構的PC 製品，其主要性能如下
(1)表面色澤銀白色；
(2)鉛筆硬度彡2H;
(3)附著力(百格)100%；
(4)耐鹽霧性(CASS試驗)96h，無異狀；
(5)耐磨性能(RCA耐磨儀，專用紙帶，175g載荷)>200圈。由上可知，這種PC製品具有鏡面光澤，優異的防腐蝕性能，至少2H的表面硬度，很好的耐磨、耐劃傷性能。
本具體實施例僅僅是對本發明的解釋，其並不是對發明的限制，本領域技術人員在閱讀完本說明書後可以根據需要對本實施例做出任何修改，但只要在本發明的權利要求範圍內都受到專利法的保護。
權利要求
1.一種聚碳酸酯製品，包括聚碳酸酯基材，其特徵在於它還包括有機塗層和真空鍍層；所述真空鍍層由真空鍍鉻層和透明的二氧化鈦薄膜層組成；所述聚碳酸酯基材上由下向上依次為有機塗層、真空鍍鉻層、二氧化鈦薄膜層；其中有機塗層的厚度為12 15μπι; 真空鍍鉻層的厚度為0. Γ0. 5 μ m ；二氧化鈦薄膜層的厚度為10 18nm。
2.根據權利要求1所述的一種聚碳酸酯製品，其特徵在於所述的有機塗層為固化溫度為100°C的聚氨酯塗層。
3.根據權利要求1所述的一種聚碳酸製品，其特徵在於所述的二氧化鈦薄膜層的厚度為12 15nm。
4.根據權利要求3所述的一種聚碳酸製品，其特徵在於所述二氧化鈦薄膜層為中頻磁控濺射二氧化鈦層。
5.根據權利要求1所述的一種聚碳酸製品，其特徵在於所述真空鍍鉻層為陰極電弧離子鍍鉻層或磁控濺射鍍鉻層。
6.根據權利要求1或2或3或4或5所述的一種聚碳酸製品，其特徵在於所述聚碳酸酯基材為雙酚A型聚碳酸酯基材。
全文摘要
本發明公開了一種聚碳酸酯製品，屬於表面技術領域，包括聚碳酸酯基材，有機塗層和真空鍍層，所述真空鍍層由真空鍍鉻層和透明的二氧化鈦薄膜層組成；所述聚碳酸酯基材上由下向上依次鍍有有機塗層、真空鍍鉻層、二氧化鈦薄膜層；其中有機塗層的厚度為12～15μm；真空鍍鉻層的厚度為0.1~0.5μm；二氧化鈦薄膜層的厚度為10～18nm。本發明有機塗層將基體表面封閉，有效減少了真空狀態下的放氣，從而保證了真空鍍層與塑料表面具有良好結合力。本發明綜合性能優良，材料消耗少，環保，節水，適用於結構複雜的聚碳酸酯製品，可取代現有電鍍鉻的聚碳酸酯製品。
文檔編號B32B27/36GK102390134SQ2011102860
公開日2012年3月28日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者吳麗麗, 姚毅, 汪強, 王紅偉, 秦潔, 魯旭亮 申請人:湖州金泰科技股份有限公司