一种耐磨损电镀保护涂层及其使用方法与流程

本发明属于电镀保护涂层，涉及一种耐磨损电镀保护涂层及其使用方法。

背景技术：

1、传统抗电镀的局部保护采用掩膜的方式：有的采用塑胶材质（如即时贴、pvc不干胶等），通过切割图形贴于基材表面做临时保护，电镀完成后手工撕除，此方式需人工方式张贴图形，易造成质量不统一，对操作人员的贴敷经验要求较高，并且此方式需提前将膜材裁切成所需图形，效率较低且人工方式张贴图形易造成质量不统一，对操作人员的贴敷经验要求较高，对胶膜对基材的黏着力有较高的要求，黏着过高不易撕除，黏着过低则可能会在清洗环节脱落而起不到良好的保护作用；有的采用金属板材，切割成型的板材覆盖基材表面，电镀过程中对基材局部无需电镀的部分进行保护，电镀完成后需收存，此方法对于批量化生产需要大量的材料及场地，对于批量化生产需要大量的材料及场地，仅可实现单一项目产品的重复利用，如遇不同图案、形状则需要另行制备；电镀环节中由于板材的厚度与基材表面存在落差，会导致保护图形边缘部分的电镀膜厚增加或减少，以至于电镀涂层的一致性不佳，因此需要激光辅助扫除。

2、因此本发明针对该工艺开发，确保能够耐受清洗环境的水洗、滚刷摩擦，确保电镀阶段对基材进行有效抗电镀保护，在完成电镀后进行烘烤使涂层对基材的附着力降低，从而轻易从基材表面进行剥离祛除。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐磨损电镀保护涂层及其使用方法，具有耐磨耐刮耐水洗的特点。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

3、一种耐磨损电镀保护涂层，所述涂层配方如下，按质量百分比计，改性聚氨酯丙烯酸酯50~70%，甲基丙烯酸羟乙酯20~30%，羟基环己基苯基甲酮2~5%，三甲基苯甲酰二苯氧磷2~5%，改性纳米水合二氧化硅4~5%，着色助剂1~3%，有机硅消泡剂1~3%，

4、其中，改性聚氨酯丙烯酸酯的制备方法如下，

5、将硅烷偶联剂溶解于去离子水中，制得质量分数为50~60%的硅烷偶联剂溶液，将聚氨酯丙烯酸酯加入硅烷偶联剂溶液中，其中聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂的质量比为1：1，在150r/min的转速下搅拌，搅拌的同时升温至50℃，搅拌时长为1h，再加入5~10wt%的蛭石粉末，升温至65℃，继续以200r/min的转速搅拌1h，得到所述改性聚氨酯丙烯酸酯；

6、改性纳米水合二氧化硅制备方法如下，

7、s1.1：将氧化石墨烯溶解于去离子水中，超声1h，得到质量分数为50%的氧化石墨烯溶液；

8、s1.2：将水合二氧化硅和氧化铝按质量比2：1混合，放入球磨机中，以400r/min的转速研磨1h，得到粒径大小为150目的混合物a；

9、s1.3：将混合物a分散在氧化石墨烯溶液中，其中，混合物a和氧化石墨烯的质量比为1：1，超声1h后，得到固液混合物b；

10、s1.4：将固液混合物b放入液氮中冷冻15~20min，冷冻完成后在真空状态下-70~-50℃干燥4~6h，得到混合物c；

11、s1.5：向混合物c中加入2wt%稀土氧化物，1wt%分散剂后，在球磨机中以500r/min的转速研磨1h，得到混合物d；

12、s1.6：将混合物d从室温升温至400℃进行焙烧，焙烧时长为3h，将焙烧得到的固体粉碎研磨至粒径大小为200目，得到所述改性纳米水合二氧化硅；

13、所述涂层制备方法如下，

14、按比例将改性聚氨酯丙烯酸酯，甲基丙烯酸羟乙酯，羟基环己基苯基甲酮，三甲基苯甲酰二苯氧磷，改性纳米水合二氧化硅，着色助剂，有机硅消泡剂放入搅拌机中进行搅拌，搅拌机搅拌速率为200~300r/min，搅拌时长为8h，得到所述涂层。

15、进一步的，所述着色助剂为油酸聚氧乙烯酯a-110。

16、进一步的，所述有机硅消泡剂为byk-141、byk-077、byk-066n中的一种。

17、进一步的，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh-560、硅烷偶联剂kh-792中的一种。

18、进一步的，所述s1.5中稀土氧化物为氧化铈、氧化镧、氧化镨中的一种。

19、进一步的，所述s1.5中分散剂为聚乙二醇，数均分子量为2000~4000。

20、进一步的，所述s1.6中从室温升温至400℃的升温速率为5℃/min。

21、一种耐磨损电镀保护涂层的使用方法，所述涂层使用方法如下，

22、s2.1：先将基材表面使用去离子水洗涤，再使用70℃的氮气吹扫2~3h，氮气的流速为20m/s，得到表面干燥的基材；

23、s2.2：采用丝网印刷技术将涂层涂覆在基材表面，再使用uv固化涂层，涂层厚度为20~30μm；

24、s2.3：对涂层固化后的基材表面再次清洗，清洗后在80℃下干燥4h，对干燥后的基材表面进行电镀，电镀完成后，对基材表面进行烘烤处理，烘烤处理后剥离去除涂层，即可实现电镀过程中涂层涂覆部分基材表面的保护。

25、进一步的，所述s2.2中uv固化涂层的参数为紫外线波长355~365 nm，固化时长5~10s。

26、进一步的，所述s2.3中烘烤处理的参数为温度90~100℃，烘干时长为1~2h。

27、本发明中聚氨酯丙烯酸酯购自武汉拉那白医药化工有限公司，纯度98%；本发明中蛭石购自上海笛柏生物科技有限公司，货号k740844；本发明中纳米水合二氧化硅购自成都麦卡希化工有限公司，纯度98%。

28、聚氨酯丙烯酸酯pua结合了聚氨酯的耐磨性和丙烯酸酯的耐候性、耐水性，为涂层提供了优良的物理性能和化学稳定性，使其能够抵御外界的机械摩擦和化学侵蚀。

29、为了进一步的提升聚氨酯丙烯酸酯的耐磨性和耐清洗性，本发明使用硅烷偶联剂和蛭石对其进行改性，硅烷偶联剂具有两端不同的反应基团，一端能与pua中的官能团反应，另一端则能与蛭石粉末形成化学键。这样，硅烷偶联剂可以作为桥梁，连接pua和无机填料，提高它们之间的相容性和界面结合力，从而提高pua的耐水性；蛭石是一种层状硅酸盐矿物，具有良好的吸附性、隔热性和化学稳定性，将蛭石粉末加入pua中，可以提高复合材料的热稳定性和机械性能。同时，硅烷偶联剂作为桥梁，连接了pua和蛭石粉末，进一步增强了复合材料的力学性能。

30、在涂层配方中，甲基丙烯酸羟乙酯作为助剂和改性剂，能够增强涂料的黏附力、流变性和耐水性，通过与基材形成氢键，甲基丙烯酸羟乙酯有助于提高涂层与基材的结合力，防止涂层脱落，同时，它还能改善涂料的施工性能，使涂层更加均匀、光滑；羟基环己基苯基甲酮作为光引发剂，在紫外光固化体系中起到关键作用，它能够吸收紫外光能量，引发涂层中的聚合反应，使涂层快速固化，羟基环己基苯基甲酮还具有良好的非黄变性，能够确保固化后的涂层长时间保持色泽鲜艳；同样作为光引发剂，三甲基苯甲酰二苯氧磷与羟基环己基苯基甲酮协同作用，进一步提高涂层的固化速度和固化效果，它具有宽吸收范围和高固化速度，特别适用于有色体系和膜层较厚的固化领域；改性纳米水合二氧化硅作为纳米填料，能够显著提高涂层的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，纳米水合二氧化硅颗粒具有强硬的度和耐化学品性，能够增强涂层的物理阻隔效果，防止外界物质侵蚀，同时，它还能提高涂层与基材之间的附着力，增强涂层的整体稳定性；有机硅消泡剂在涂料制备和施工过程中起到消泡作用，它能够有效消除涂料中的气泡和泡沫，防止涂层表面出现针孔、凹坑等缺陷，提高涂层的整体质量和美观度。

31、本发明中改性纳米水合二氧化硅的加入能够显著提升涂层的硬度和耐磨性，使其更能抵抗外界的摩擦和磨损，通过与基材形成更好的物理和化学结合，改性纳米水合二氧化硅通过增强涂层与基材之间的附着力，减少涂层脱落的风险，此外，改性纳米水合二氧化硅的纳米级粒径使得它能够均匀分散在涂层中，形成坚固的网状结构，从而提升涂层的整体性能。

32、在纳米水合二氧化硅的改性过程中，氧化石墨烯作为增强相和分散剂加入，改性后的纳米水合二氧化硅能够显著提高涂层的力学性能和分散性，其独特的二维结构使得涂层在受到外力时能够更好地分散应力，从而提高耐磨性。作为涂层的填料，纳米水合二氧化硅和氧化铝的混合物能够提供涂层所需的基本性能和结构，氧化铝的加入能够进一步增强涂层的硬度和耐磨性；稀土氧化物作为改性剂，能够显著提高涂层的耐高温性能和抗氧化性能，同时，它还能够促进涂层中晶体的生长和排列，从而提高涂层的硬度和耐磨性。

33、本发明在使用过程中使用丝网印刷技术将涂层涂覆在基材表面，可以实现涂层的精确涂覆，避免涂层的浪费和基材的污染，明确局部保护的范围，采用丝网制版印刷方式，不同图案、形状只需一块网版即可，丝网印刷方式可以保障每一个印张的膜层一致性且与基材无较大落差，不会影响电镀效果，丝网印刷方式可以有效提升生产效率，减少并降低传统掩膜方式周转过程中的用时成本；采用uv固化技术，可以在短时间内使涂层迅速固化，提高生产效率；通过烘烤处理剥离去除涂层，可以实现对电镀过程中涂层涂覆部分基材表面的精确保护，避免非电镀区域的污染和损伤；本发明制备的涂层具有优异的耐磨损性能，能够在电镀过程中为基材提供有效的保护，避免电镀过程中的磨损和损伤，并且由于涂层的保护作用，电镀层可以更加均匀、致密地附着在基材表面，从而提高电镀层的质量和性能。

34、本发明的有益效果：

35、本发明使用硅烷偶联剂和蛭石对聚氨酯丙烯酸酯进行改性，进一步的提升聚氨酯丙烯酸酯的耐磨性和耐清洗性，硅烷偶联剂可以作为桥梁，连接pua和无机填料，提高它们之间的相容性和界面结合力，从而提高pua的耐水性；蛭石是一种层状硅酸盐矿物，具有良好的吸附性、隔热性和化学稳定性，将蛭石粉末加入pua中，可以提高复合材料的热稳定性、机械性能；

36、本发明中改性纳米水合二氧化硅的加入能够显著提升涂层的硬度和耐磨性，使其更能抵抗外界的摩擦和磨损，通过与基材形成更好的物理和化学结合，改性纳米水合二氧化硅通过增强涂层与基材之间的附着力，减少涂层脱落的风险，此外，改性纳米水合二氧化硅的纳米级粒径使得它能够均匀分散在涂层中，形成坚固的网状结构，从而提升涂层的整体性能；

37、本发明在使用过程中使用丝网印刷技术将涂层涂覆在基材表面，可以实现涂层的精确涂覆，避免涂层的浪费和基材的污染，明确局部保护的范围。