CN109124272A - 一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

为了解决牵引滑块、定位滑块和导向轨道之间的摩擦系数大的问题，本发明提出一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道及其制备方法。该低摩擦力系数的窗帘杆轨道，其包括金属或塑料窗帘杆轨道，和附着在金属或塑料窗帘杆轨道表面的低摩擦力系数的涂层，低摩擦力系数的涂层的厚度为4～6um，其中所述的低摩擦力系数的涂层为含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟。

Description

一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种智能家居用全自动窗帘调节装置，具体的涉及到全自动窗帘调节装置表面的低摩擦力系数的窗帘杆轨道涂层材料及其制备方法。
背景技术
目前的智能家居用自动窗帘调节装置，无论是全自动还是半自动，其硬件结构主体结构至少包括电机和窗帘杆，窗帘杆上含有导向轨道，导向轨道内有若干个定位滑块和牵引滑块，定位滑块和牵引滑块上均含有卡扣，用于与窗帘布相连，其中牵引滑块位于定位滑块的前端，自动窗帘调节装置工作时，主要通过电机带动牵引滑块在导向轨中运动，同时牵引滑块与窗帘布连接，所以窗帘布会被牵引滑块带动运动，同时窗帘布在物理作用下带动定位滑块在导向轨道中运动，有时定位滑块、牵引滑块和卡扣之间还会设置调节绳来进行调节作用，但是主要原理基本不变。
在自动窗帘控制的过程中，对自动窗帘的使用寿命的影响的最关键的因素就是电机的使用寿命，而电机的使用寿命受到牵引滑块和定位滑块在导向轨道中的摩擦力的直接影响，若牵引滑块和定位滑块在导向轨道中的摩擦力大，则电机的负载相对比较大，则电机的使用寿命较短。且由于牵引滑块、定位滑块和导向轨道的不断摩擦，时间长了后，会产生粉末，从而会进一步增大牵引滑块、定位滑块和导向轨道之间的摩擦系数，并且还会产生电机对牵引滑块的运动控制不准的情形。
发明内容
有鉴于此，为了解决以上问题，提升自动窗帘调节装置的控制准确性，减小牵引滑块、定位滑块与导向轨道之间的摩擦系数，从而延长电机的使用寿命，本发明提出一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道及其制备方法。
一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道，其包括金属或塑料窗帘杆轨道，和附着在金属或塑料窗帘杆轨道表面的低摩擦力系数的涂层，低摩擦力系数的涂层的厚度为4～6um，其中所述的低摩擦力系数的涂层为含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟。
另外，本发明还提供以上低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，其包括如下步骤：
S1，将改性全氟聚醚、氟碳溶剂I和硅烷偶联剂按照10∶10∶1的质量百分比投入到反应釜中进行反应，控制反应温度为30℃，反应时间为2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度为20±5℃；
S2，向步骤S1中的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤S1中加入的硅烷偶联剂质量的10倍，然后将反应釜中的所有物质全部转移到分液漏斗中，先摇匀，然后静置分为两层，下层为目标产物层，打开分液漏斗的活塞，使得目标产物层从漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂，旋蒸的温度为40℃±1℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止；
S3，将经过步骤S2处理的目标产物层与氟碳溶剂I和酰氟二聚体按照3∶ 3∶1的质量比，依次投入到反应釜中，设定反应温度为40℃，反应时间2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度20±5℃；
S4，向经过步骤S3处理的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤S3中的反应釜中物质的总质量的20％，然后加入分液漏斗，先摇匀，反应30min，反应结束后静置分层，下层为反应产物层，打开分液漏斗活塞，使得目标产物层从分液漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂I，旋蒸的温度为40℃±1℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止，即可得到含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体；
S5，将含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体加入氟碳溶剂II进行稀释，使得含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体的有效浓度为0.02％～0.03％；
S6，将待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道装入真空镀膜机内进行高真空抽气至真空度低于100pa，并用红外加热基片对基材进行烘烤，设置温度为 50℃～60℃，烘烤时间为50min～60min；
S7，接着继续抽真空，当真空度抽至2*10-3Pa以上时，打开无栅网离子源，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气(H)和99.999％的高纯度氩气(Ar)形成等离子体，其中氢气(H)的流量为50-200sccm，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为20-30min，通气时间为20-30min；
S8，关闭无栅网离子源，再抽真空至2*10-3Pa以上时，对步骤S6中制备得到的有效浓度为0.02％～0.03％的全氟聚醚酰氟涂层液体进行加热，加热温度为160℃～170℃，待聚合物沉积在待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道表面的厚度为4～6um时停止镀膜。
进一步的，硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种；较为优选的，采用氨基硅烷。
进一步的，全氟聚醚酰氟涂层液体放在石墨坩埚中，通过电子枪进行加热。
进一步的，所述的金属或塑料窗帘杆轨道的材质包括：不锈钢、铝合金、钛合金、PET、PVC、PS、PC、PMMA等。
进一步的，改性全氟聚醚为直链型含甲氧基全氟聚醚。
进一步的，氟碳溶剂I为三氯三氟乙烷，氟碳溶剂II为1，1-二氯-2-氟乙烷。
本发明设计的有益效果是：通过含甲氧基全氟聚醚与氨基硅烷偶联剂反应，氨基与甲氧基进行取代反应，反应后获得接有氨基硅烷的全氟聚醚，硅烷偶联剂反应性强，可与大部分表面含羟基、羧基等活性基团的基材结合，从而在基材表面形成一层绒毛状单分子层，由于其微观结构及全氟聚醚链段本身的物理特性，从而使基材表面具有良好的爽滑及疏水疏油性能，疏水角可达150°，故其具有表面光滑度高、防污、耐划伤、且表面摩擦系数小的特点。同时，本发明中采用氢气和氩气两种气体形成等离子体，区别于传统的氩气作为等离子体或者氧气和氩气的混合气体作为等离子体，充分发挥了氢气清洗工件表面更干净的优势，节省了待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道需要采用有机溶剂进行预处理，然后再进行烘干，然后才能采用等离子体进行清洗和改性的流程。
附图说明
图1为本发明的改性全氟聚醚的分子结构示意图。
图2为氟碳溶剂I的分子结构示意图。
图3为氟碳溶剂II的分子结构示意图。
图4为氨基硅烷的分子结构示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
具体实施案例1：
一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道，其包括铝合金窗帘杆轨道，和附着在铝合金窗帘杆轨道表面的低摩擦力系数的涂层，低摩擦力系数的涂层的厚度为5um，其中所述的低摩擦力系数的涂层为含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟。
以上低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，包括如下步骤：
S1，将改性全氟聚醚、氟碳溶剂I和氨基硅烷按照10∶10∶1的质量百分比投入到反应釜中进行反应，控制反应温度为30℃，反应时间为2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度为20±5℃；
S2，向步骤S1中的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤 S1中加入的氨基硅烷质量的10倍，然后将反应釜中的所有物质全部转移到分液漏斗中，先摇匀，然后静置分为两层，下层为目标产物层，打开分液漏斗的活塞，使得目标产物层从漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂I，旋蒸的温度为40℃±1℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止；
S3，将经过步骤S2处理的目标产物层与氟碳溶剂I和酰氟二聚体按照3： 3：1的质量比，依次投入到反应釜中，设定反应温度为40℃，反应时间2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度20±5℃；
S4，向经过步骤S3处理的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤S3中的反应釜中物质的总质量的20％，然后加入分液漏斗，先摇匀，反应30min，反应结束后静置分层，下层为反应产物层，打开分液漏斗活塞，使得目标产物层从分液漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂I，旋蒸的温度为40℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止，即可得到含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体；
S5，将含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体加入氟碳溶剂II进行稀释，使得含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体的有效浓度为0.025％；
S6，将待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道装入真空镀膜机内进行高真空抽气至真空度低于100pa，并用红外加热基片对基材进行烘烤，设置温度为55℃，烘烤时间为56min；
S7，接着继续抽真空，当真空度抽至2*10-3Pa以上时，打开无栅网离子源，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气(H)和99.999％的高纯度氩气(Ar)形成等离子体，其中氢气(H)的流量为50-200sccm，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为22min，通气时间为22min；
S8，关闭无栅网离子源，将含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体放在真空镀膜机的石墨坩埚中，再抽真空至2*10-3Pa以上时，对步骤S6中制备得到的有效浓度为0.025％的全氟聚醚酰氟涂层液体通过电子枪加热到165℃，待聚合物沉积在待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道表面的厚度为5um时停止镀膜。
其中，氟碳溶剂I为三氯三氟乙烷，氟碳溶剂II为1，1-二氯-2-氟乙烷。
具体实施案例2：
一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道，其包括铝合金窗帘杆轨道，和附着在铝合金窗帘杆轨道表面的低摩擦力系数的涂层，低摩擦力系数的涂层的厚度为5.5um，其中所述的低摩擦力系数的涂层为含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟。
以上低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，包括如下步骤：
S1，将改性全氟聚醚、氟碳溶剂I和氨基硅烷按照10∶10∶1的质量百分比投入到反应釜中进行反应，控制反应温度为30℃，反应时间为2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度为20±5℃；
S2，向步骤S1中的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤 S1中加入的氨基硅烷质量的10倍，然后将反应釜中的所有物质全部转移到分液漏斗中，先摇匀，然后静置分为两层，下层为目标产物层，打开分液漏斗的活塞，使得目标产物层从漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂I，旋蒸的温度为40℃±1℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止；
S3，将经过步骤S2处理的目标产物层与氟碳溶剂I和酰氟二聚体按照3∶ 3∶1的质量比，依次投入到反应釜中，设定反应温度为40℃，反应时间2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度20±5℃；
S4，向经过步骤S3处理的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤S3中的反应釜中物质的总质量的20％，然后加入分液漏斗，先摇匀，反应30min，反应结束后静置分层，下层为反应产物层，打开分液漏斗活塞，使得目标产物层从分液漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂I，旋蒸的温度为40℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止，即可得到含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体；
S5，将含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体加入氟碳溶剂II进行稀释，使得含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体的有效浓度为0.028％；
S6，将待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道装入真空镀膜机内进行高真空抽气至真空度低于100pa，并用红外加热基片对基材进行烘烤，设置温度为 58℃，烘烤时间为53min；
S7，接着继续抽真空，当真空度抽至2*10-3Pa以上时，打开无栅网离子源，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气(H)和99.999％的高纯度氩气(Ar)形成等离子体，其中氢气(H)的流量为50-200sccm，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为25min，通气时间为25min；
S8，关闭无栅网离子源，将含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体放在真空镀膜机的石墨坩埚中，再抽真空至2*10-3Pa以上时，对步骤S6中制备得到的有效浓度为0.028％的全氟聚醚酰氟涂层液体通过电子枪加热到165℃，待聚合物沉积在待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道表面的厚度为5.5um时停止镀膜。
其中，氟碳溶剂I为三氯三氟乙烷，氟碳溶剂II为1，1-二氯-2-氟乙烷。
对具体实施案例1和2中的未经过处理的窗帘杆轨道和经过处理后的窗帘杆轨道进行对比测试，测试项目包括常规状态的水滴角和表面摩擦系数的测试，以及在经过钢丝绒摩擦和橡皮摩擦后的水滴角和表面摩擦系数的测试，其中测试方法如下：
水滴角测试的方法为：在窗帘杆轨道表面使用针管滴2uL的水滴，使用专业的水滴角测试仪器，对水滴与镜片的夹角进行测量，得出具体数值。
摩擦系数测试的方法和过程：将窗帘杆轨道放置于摩擦系数测试仪，取得摩擦系数测试仪读数。
钢丝绒摩擦的测试方法为：将窗帘杆轨道固定在摩擦试验仪上，使用2cm ×2cm磨头，#0000号钢丝绒，负重500g，频率40次/分，进行摩擦1000次。然后进行水滴角测试和摩擦系数测试。
橡皮擦耐磨性能检测：采用直径6.5mm的橡皮磨头，负载1000g，行程 2cm，进行3000次摩擦。
钢丝绒摩擦后测量水滴角和橡皮擦摩擦后测量水滴角都是为了来验证涂层的耐磨性，如果经过多次擦拭后水滴角依然≥参照组，就能够说明涂层的耐磨性较好，且在涂层经过多次摩擦后，涂层表面的光滑度较高，不易沾染脏污，同时也能佐证经过摩擦后，涂层的表面摩擦系数低。
以上测试结果如表1所示，
表1
结论：通过表1可以看出，采用了本发明的方法制备出来的含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层的窗帘杆轨道具有耐磨性好，且表面光滑，不易被污染的优点，这样就使得电机的负载变小，延长了电机的使用寿命。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (7)

1.一种低摩擦力系数的窗帘杆轨道，其包括金属或塑料窗帘杆轨道，和附着在金属或塑料窗帘杆轨道表面的低摩擦力系数的涂层，低摩擦力系数的涂层的厚度为4～6um，其中所述的低摩擦力系数的涂层为含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟。
2.如权利要求1所述的低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，其包括如下步骤：
S1，将改性全氟聚醚、氟碳溶剂I和硅烷偶联剂按照10∶10∶1的质量百分比投入到反应釜中进行反应，控制反应温度为30℃，反应时间为2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度为20±5℃；
S2，向步骤S1中的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤S1中加入的硅烷偶联剂质量的10倍，然后将反应釜中的所有物质全部转移到分液漏斗中，先摇匀，然后静置分为两层，下层为目标产物层，打开分液漏斗的活塞，使得目标产物层从漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂，旋蒸的温度为40℃±1℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止；
S3，将经过步骤S2处理的目标产物层与氟碳溶剂I和酰氟二聚体按照3∶3∶1的质量比，依次投入到反应釜中，设定反应温度为40℃，反应时间2小时，同时控制环境湿度为30±5％，温度20±5℃；
S4，向经过步骤S3处理的反应釜中加入无水甲醇，其中无水甲醇的用量为步骤S3中的反应釜中物质的总质量的20％，然后加入分液漏斗，先摇匀，反应30min，反应结束后静置分层，下层为反应产物层，打开分液漏斗活塞，使得目标产物层从分液漏斗下方流出，将所有从漏斗下方流出的目标产物层进行收集，并采用旋转蒸发仪器蒸出多余的氟碳溶剂I，旋蒸的温度为40℃±1℃，旋蒸至目标产物层质量不再减少为止，即可得到含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体；
S5，将含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体加入氟碳溶剂II进行稀释，使得含有氨基硅烷的全氟聚醚酰氟涂层液体的有效浓度为0.02％～0.03％；
S6，将待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道装入真空镀膜机内进行高真空抽气至真空度低于100pa，并用红外加热基片对基材进行烘烤，设置温度为50℃～60℃，烘烤时间为50min～60min；
S7，接着继续抽真空，当真空度抽至2*10-3Pa以上时，打开无栅网离子源，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气和99.999％的高纯度氩气形成等离子体，其中氢气的流量为50-200sccm，氩气的流量为50sccm，通气时间为20-30min，通气时间为20-30min；
S8，关闭无栅网离子源，再抽真空至2*10-3Pa以上时，对步骤S6中制备得到的有效浓度为0.02％～0.03％的全氟聚醚酰氟涂层液体进行加热，加热温度为160℃～170℃，待聚合物沉积在待镀膜层的金属或塑料窗帘杆轨道表面的厚度为4～6um时停止镀膜。
3.如权利要求2所述的低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，其特征在于：硅烷偶联剂为乙烯基硅烷、氨基硅烷、环氧基硅烷、巯基硅烷和甲基丙烯酰氧基硅烷中的一种。
4.如权利要求2所述的低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，其特征在于：全氟聚醚酰氟涂层液体放在石墨坩埚中，通过电子枪进行加热。
5.如权利要求2所述的低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，其特征在于：所述的金属或塑料窗帘杆轨道的材质包括：不锈钢、铝合金、钛合金、PET、PVC、PS、PC、PMMA。
6.如权利要求2所述的低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，其特征在于：改性全氟聚醚为直链型含甲氧基全氟聚醚。
7.如权利要求2所述的低摩擦力系数的窗帘杆轨道的制备方法，其特征在于：氟碳溶剂I为三氯三氟乙烷，氟碳溶剂II为1，1-二氯-2-氟乙烷。
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