本课题面向透明塑料板材的工程实际,致力于开发一种能够提高透明塑料的耐老化性能和耐磨性能的有机-无机复合涂层,从而提升透明塑料抗划伤、耐磨和耐老化等性能。具体内容包括涂料配方设计与涂层施工工艺优化等两方面。课题选用硅溶胶、氟碳树脂与紫外吸收剂组成耐老化透明硬质涂层涂料的基础原料。硅溶胶发生水解缩合生成SiO2颗粒作为涂层的主体材料,具备良好的耐磨性能;氟碳树脂与硅溶胶水解生成的SiO2颗粒均匀混合,不仅能够提升涂层的抗弯曲能力,还可赋予涂层本身耐老化性能;紫外线吸收剂的加入可以赋予涂层隔绝紫外线的能力,有效减缓透明塑料的老化。研究了应用于透明塑料表面改性的有机-无机复合涂层的最优配方:在pH=7中性条件下,TEOS 10g,氟碳树脂2g,紫外线吸收剂2.7g,硅烷偶联剂5.3g,助剂适量,乙醇适量。此配方涂料具有保存周期长,制备的涂层与塑料基板具备高的结合立,涂层自身具有优异的抗老化性能、耐摩擦性能。涂料的配置过程中未添加中国《涂料行业行为准则》规定的禁止化学物质。本课题还探索优化了透明塑料表面的涂层施工工艺。涂层施工工艺包括塑料表面预处理、涂料的涂布、涂层固化等过程。我们开发了火焰处理塑料表面的预处理方案:首先,用一定配比的无水乙醇和异丙醇混合液擦拭塑料表面,去除塑料表面无机颗粒物;其次,用低温等离子清洗处理塑料基材表面,去除塑料表面的有机物;再次,用高温火焰快速灼烧塑料表面,活化塑料表面,提升塑料与涂层的结合能力;最后,在塑料表面涂敷一层用无水乙醇稀释后的偶联剂,再次提升涂层与塑料的粘结能力。此预处理方案不但保证了涂层与塑料基材的结合能力,同时适用于大规模工业化生产。涂布方式则采用静电旋杯喷涂,它是利用高压形成的静电场来进行喷涂的新技术,与人工喷漆相比具有效率高,浪费少,质量好,有利于工人健康等优点。最后以热固化方式制得涂层。我们系统探索优化了塑料表面预处理、静电旋杯喷涂和热固化等环节的工艺参数,得到的有机-无机复合涂层膜厚适当、表观质量良好,具有良好的耐磨性能且可有效隔绝紫外线。该工艺适合大规模生产推广,涂料的价格约120元/升,大概是现有市场价的1/4。