具有涂层的基材及其制备方法与流程

本发明涉及一种具有涂层的基材及其制备方法，属于玻璃涂层。

背景技术：

1、为了提升汽车玻璃的轻量化，车门窗玻璃、车三角窗玻璃、车后挡风玻璃使用单层钢化玻璃，且玻璃的厚度也在不断变薄，但是玻璃的隔热、隔紫外线、加热除雾等功能越来越弱，随着车辆使用人员对汽车玻璃功能要求越来越高，多家汽车玻璃生产商会在玻璃车内表面增加一层功能性金属层，此金属层可以取到隔热、隔紫外线、加热除雾等功能，但是金属层如果裸露在环境中容易与环境中的水、空气等化学物质接触，导致金属层变色影响外观、金属层发生反应影响光学性能和其它性能。

2、为了使金属层能够裸露在环境中直接使用，cn218710096u公开了一种镀膜保护层膜层结构，包括塑胶板和依次设置在塑胶板上的基底层、第一吸收层、第一介质层、第二吸收层、第二介质层、第三吸收层和保护层，保护层为三氧化二铝层。该实用新型通过三氧化二铝层对五氧化三钛层进行保护，但是，其未考虑增加涂层后耐磨性的可靠性，同时也未考虑增加涂层后对产品的整体光学是否有产生影响。

3、同时，cn114293157a公开了一种由易氧化金属镀膜保护制备的高均质nicrpt合金溅射靶材及其制备方法，所述溅射靶材的基材原料由纯度≥99.99wt％的ni、cr、pt金属组成，其中cr10-30at％，pt1-4.5at％，余量为ni，外加总质量比0.01-0.08％的除氧剂；基材表面保护镀膜厚度≤5μm；所述溅射靶材致密度≥99.5％，且无肉眼可见的缺陷，氧含量≤30ppm，靶材晶粒均匀，其平均粒径为20-100μm；所述溅射靶材之表层机加工处理的去除深度≤0.5mm。上述制备方法采用金属靶材进行溅射，所得到的镀膜是用于对金属基材提供抗氧化保护，并未考虑其耐磨性以及透光性。

4、然而，在实际情况下，保护膜(层)经常与环境中的化学物质接触，并且会随着玻璃升降而受到摩擦，从而导致保护膜(层)被刮花，影响其透光性。但是，现有技术并未就此提供解决方案。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种具有涂层的基材，该涂层具有优良的耐磨性和可见光透过率。

2、本发明的目的还在于提供一种上述具有涂层的基材的制备方法。

3、为达到上述目的，本发明提供了一种具有涂层的基材，所述涂层设于所述基材的表面，所述涂层包括表面保护层，所述表面保护层是由第一涂液制备得到。

4、可选地，按质量份数计，所述第一涂液包括15份-25份硅酸盐、1份-5份钛酸盐、40份-70份第一溶剂、0.1份-5份填充剂、5份-15份第一偶联剂、0.01份-1份第一催化剂、1份-10份去离子水和0.1份-2份助剂。优选地，所述第一涂液中硅酸盐的质量份数可以为但不限于为15份、17份、19份、21份、23份、25份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第一涂液中钛酸盐的质量份数可以为但不限于为1份、2份、3份、4份、5份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第一涂液中第一溶剂的质量份数可以为但不限于为40份、45份、50份、55份、60份、65份、70份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第一涂液中填充剂的质量份数可以为但不限于为0.1份、0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、5份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第一涂液中第一偶联剂的质量份数可以为但不限于为5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份、15份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第一涂液中第一催化剂的质量份数可以为但不限于为0.01份、0.05份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第一涂液中去离子水的质量份数可以为但不限于为1份、3份、5份、7份、9份、10份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第一涂液中助剂的质量份数可以为但不限于为0.1份、0.3份、0.5份、0.7份、0.9份、1份、1.3份、1.5份、1.7份、1.9份、2份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围。

5、可选地，所述硅酸盐包括硅酸酯和/或硅氧烷；优选地，所述硅酸盐选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、三甲氧基硅烷、三乙氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷中的一种或两种以上的组合；和/或

6、所述钛酸盐选自钛酸四丁酯、钛酸四异丙酯、三氯化钛、四氯化钛中的一种或两种以上的组合；和/或

7、所述第一偶联剂选自3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯、四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯和异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯中的一种或两种以上的组合；和/或

8、所述第一催化剂包括盐酸、硝酸和氨水中的一种或两种以上的组合；和/或

9、所述第一溶剂包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇和丙二醇甲醚中的一种或两种以上的组合；和/或

10、所述填充剂选自二氧化硅分散液、二氧化钛分散液、氧化锆分散液中的一种或两种以上的组合；和/或

11、所述助剂为流平剂，所述流平剂选自聚醚改性硅氧烷、聚酯改性聚甲基烷基硅氧烷和聚醚聚酯改性含羟基聚硅氧烷中的一种或两种以上的组合。

12、可选地，所述二氧化硅分散液的固含量为10％-30％；和/或

13、所述二氧化钛分散液的固含量为10％-30％；和/或

14、所述氧化锆分散液的固含量为10％-30％。

15、可选地，所述第一涂液的粘度为1-100cp，优选为5-30cp。

16、可选地，所述基材为玻璃；和/或

17、带有无机涂层的玻璃，所述表面保护层与所述无机涂层直接接触。其中，所述无机涂层可为包含氧化硅的无机涂层。

18、可选地，所述涂层还包括粘结层，所述粘结层位于所述基材与所述表面保护层之间，所述粘结层是由第二涂液制备得到。在本发明中，所述粘结层的主要作用是提升涂层与基材的粘结强度。

19、可选地，按质量份数计，所述第二涂液包括70份-90份第二溶剂、0.01份-1份第二催化剂和10份-30份第二偶联剂。优选地，所述第二涂液中第二溶剂的质量份数可以为但不限于为70份、72份、75份、80份、82份、85份、90份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第二涂液中第二催化剂的质量份数可以为但不限于为0.01份、0.05份、0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围；所述第二涂液中第二偶联剂的质量份数可以为但不限于为10份、15份、17份、19份、21份、23份、25份、30份，同时也可以是由上述份数中的任意两个组成的范围。

20、可选地，所述第二催化剂包括氨水、醋酸、柠檬酸、草酸和羟基乙酸中的一种或两种以上的组合；和/或

21、所述第二溶剂包括乙酸丁酯、丙二醇甲醚和乙酸异丁酯中的一种或两种以上的组合；和/或

22、所述第二偶联剂包括3-氨基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、n-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或两种以上的组合。

23、可选地，所述第二涂液的粘度为1-100cp，优选为5-30cp。

24、可选地，所述涂层的总厚度为30nm-1000nm，优选为50nm-500nm。

25、可选地，所述表面保护层的厚度为30nm-800nm，所述粘结层的厚度为0nm-200nm，更优选为大于0nm且小于或等于200nm。

26、可选地，所述基材为玻璃；和/或

27、带有功能金属层的玻璃，所述粘结层与所述功能金属层直接接触；和/或

28、带有功能金属氧化物层的玻璃，所述粘结层与所述功能金属氧化物层直接接触；和/或

29、带有有机涂层的玻璃，所述粘结层与所述有机涂层直接接触；和/或

30、带有有机无机杂化涂层的玻璃，所述粘结层与所述有机无机杂化涂层直接接触。

31、可选地，所述涂层的可见光透过率大于或等于90％，优选为大于或等于95％。

32、可选地，在经过平面耐磨仪的5000转耐磨测试前后，所述涂层的雾度差小于或等于2％。

33、可选地，所述基材的可见光透过率为tl0，所述具有涂层的基材的可见光透过率为tl1，二者的变化值小于2％，即|tl0-tl1|＜2％。优选地，|tl0-tl1|≤1％；更优选地，|tl0-tl1|≤0.5％。

34、本发明还提供了上述具有涂层的基材的制备方法，其中该涂层包括表面保护层和粘结层，该涂层的制备方法包括以下步骤：

35、s1、将所述硅酸盐、钛酸盐、第一溶剂、填充剂、第一偶联剂、第一催化剂、去离子水和助剂混合，搅拌得到第一涂液；

36、s2、将所述第二溶剂、第二催化剂和第二偶联剂混合，搅拌得到第二涂液；

37、s3、将所述第二涂液涂覆到基材的表面上，经流平、干燥后形成粘结层；

38、s4、对带有粘结层的基材进行降温处理；

39、s5、将所述第一涂液涂覆到带有粘结层的基材的表面，经流平、干燥、固化后在基材的表面形成涂层，该涂层包括粘结层和表面保护层。

40、可选地，在步骤s1中，所述第一催化剂和去离子水预先混合，搅拌后得到带第一催化剂的水溶液，且所述带第一催化剂的水溶液的添加速率为4g/min-1000g/min。

41、在本发明中，在步骤s1和步骤s2中的搅拌速度为100转/分钟-1000转/分钟。

42、可选地，该制备方法还包括以下步骤：

43、在将所述第二涂液涂覆到基材的表面之前，对基材的表面进行预处理，以使所述基材的表面的水接触角小于10°。

44、在本发明中，所述预处理包括采用第二溶剂进行擦拭、等离子处理、火焰处理等中的至少一种。

45、可选地，在步骤s3至步骤s5中：

46、环境的洁净度控制在万级以上；和/或

47、环境的温度范围为10℃-25℃；和/或

48、环境的湿度大于等于50％rh、小于等于80％rh。

49、本发明在步骤s3和步骤s5中，所述涂覆采用喷涂、滚涂、刷涂、浸涂等中的一种或两种以上的组合的方式进行。

50、可选地，在步骤s4中，对带有粘结层的基材进行降温处理是将带有粘结层的基材降温至10℃-25℃。

51、可选地，在步骤s3和步骤s5中，所述干燥的温度分别为60℃-100℃，时间分别为3min-10min。

52、可选地，在步骤s5中，所述固化温度范围为550℃-700℃，固化时间为5min-60min。优选地，所述固化过程中的升温速率为5℃/min-20℃/min。

53、本发明还提供了上述具有涂层的基材的制备方法，其中该涂层仅包括表面保护层，该涂层的制备方法包括以下步骤：

54、a1、将所述硅酸盐、钛酸盐、第一溶剂、填充剂、第一偶联剂、第一催化剂、去离子水和助剂混合，搅拌得到第一涂液；

55、a2、将所述第一涂液涂覆到基材的表面上，经流平、干燥、固化后形成表面保护层。

56、可选地，在步骤a1中，所述第一催化剂和去离子水预先混合，搅拌后得到带第一催化剂的水溶液，且所述带第一催化剂的水溶液的添加速率为4g/min-1000g/min。

57、在本发明中，在步骤a1中的搅拌速度为100转/分钟-1000转/分钟。

58、可选地，该制备方法还包括以下步骤：

59、在将所述第一涂液涂覆到基材的表面之前，对基材的表面进行预处理，以使所述基材的表面的水接触角小于10°。

60、在本发明中，所述预处理包括采用第二溶剂进行擦拭、等离子处理、火焰处理等中的至少一种。

61、可选地，在步骤a2中：

62、环境的洁净度控制在万级以上；和/或

63、环境的温度范围为10℃-25℃；和/或

64、环境的湿度大于等于50％rh、小于等于80％rh。

65、本发明在步骤a2中，所述涂覆采用喷涂、滚涂、刷涂、浸涂等中的一种或两种以上的组合的方式进行。

66、可选地，在步骤a2中，所述干燥的温度为60℃-100℃，时间3-10min。

67、可选地，在步骤a2中，所述固化温度范围为550℃-700℃，固化时间为5min-60min。优选地，所述固化过程中的升温速率为5℃/min-20℃/min。

68、本发明所提供的技术方案能够在玻璃等基材表面形成具有较高耐磨性的保护性涂层，并且，该保护性涂层能够经过一定程度的磨耗之后仍保持较高的可见光透过率。