1.引言
有机玻璃以其光学性能好、密度小、韧性好、易着色、易加工成型等特点成为汽车风挡透明部件的首选材料。但它的缺点是使用温度低、表面硬度小、不耐磨损。为了适应多变的使用环境，延长汽车有机玻璃风挡的使用寿命，必须研制一种涂层材料，对有机玻璃风挡的表面进行有效的保护。该种涂层材料在不破坏有机玻璃的透光度、机械强度等性能的前提下，能提高有机玻璃的表面强度，增加其耐磨性，同时具有一定的阻挡紫外线的功能，防止玻璃变色老化，延长有机玻璃风挡的使用寿命。
2.试验
2．1涂料的制备
首先用等离子体法将陶瓷颗粒处理为纳米级。然后将甲基三乙氧基硅烷在极微量盐酸的存在下进行酸性水解，回流搅拌反应3~4h后中和盐酸，蒸馏除去乙醇和水等低沸物，剩余物在110~140℃下进行预熟化，得到含有Si—OH和Si—OEt的预聚甲基硅树脂。将制备好的纳米级陶瓷颗粒与预聚甲基硅树脂按比例配料，高速搅拌、研磨、过滤，得到纳米陶瓷改性有机硅涂料。该涂料经加热或在催化剂催化下进一步固化，得到有机无机复合涂层。
2．2镀膜并热处理
将制得的涂料陈化7d后用浸渍提拉法镀膜，镀膜层数分别为2层（2C）和4层（4C），在空气中晾干后放入电炉中热处理，升温速率为2℃／min，最高温度分别为70℃、80℃和90℃，并在最高温度下保温2h，然后随炉冷却至室温。
2．3性能测试
涂层与有机玻璃基体的黏附强度用Z150型拉伸机测定，拉伸速率为1mm/min；涂层的透过率用LS102玻璃透过率测量仪测定。
3.结果与讨论
3．1热处理温度和镀膜层数对黏附强度的影响
纳米陶瓷改性有机硅涂层作为有机玻璃的表面保护层，必须与有机玻璃基体有良好的界面结合。涂层的热处理温度及镀膜层数不同，其与基体的黏附强度有较大的差别。在镀膜层数相同时，随着热处理温度的升高涂层与基体的黏附强度均先增大后减小，在80℃下保温2h的涂层与基体的黏附强度最大。在较低温度下，随热处理温度的升高，涂层与基体中的原子发生较强的热扩散作用，容易形成一较宽的原子混合界面，因而有利于提高膜基的黏附强度。当温度超过80℃后，基体表面生成较厚的氧化层，该氧化层与涂层有严重的相剥离倾向，这对膜基黏附强度的影响起着主要作用，因此膜基黏附强度不增大，反而明显降低。，在热处理温度相同时，镀膜为4C时的黏附强度小于镀膜为2C时的黏附强度，即涂层越薄膜基黏附强度越大。
3．2涂层的耐冲击性
耐冲击试验参考GB7990—1987标准进行。用65g钢球在1.75m的高度落至带涂层的试样中心，以涂层出现裂纹的冲击次数N和冲击后涂层的脱落情况评定耐冲击性。试验结果可以看出，热处理温度越高，涂层的耐冲击性越好，80℃时有较好的耐冲击性，保温10min的耐冲击性明显好于保温5min的，但当保温时间延长至15min时不再有明显的变化。热处理温度为80℃、保温10min得到的涂层有很好的耐冲击性。
3．3涂层的透过率
为透过率曲线。曲线未经热处理的涂层的透过率曲线，此时由于水分及有机物的存在，折射率为1.41左右，但是由于水和有机物及微孔尺寸较大等因素导致的漫散射，使其透过率低于玻璃基底的透过率。涂层经过热处理后，脱去水分和有机物，微孔缩小，曲线2为此时的透过率曲线。在热处理过程中，有可能在涂层与基底界面上由于离子扩散，形成了部分梯度折射率。经过化学处理后的透过率曲线，表明在涂层中梯度折射率已经形成。在短波紫外光区没有变化，可能是由于微孔对光的散射所引起的。因而如果欲进一步提高紫外区的透过率，尚需进一步缩小孔径。经热处理后，使得有机玻璃在宽的波长范围内提高了透过率。
4.结语
⑴纳米陶瓷改性有机硅涂料制备的有机玻璃保护涂层，在热处理温度为80℃，保温时间为10min时，涂层与基体间的黏附强度最大，且涂层越薄，涂层与基体间的黏附强度越大。
⑵加入纳米陶瓷颗粒的有机玻璃保护涂层，不仅无损透明度，而且可提高有机玻璃的耐冲击强度和耐磨性能。一般只需成本的1%，就可大大提高这些产品的使用价值，成为高档产品。
