CN104761934A - 一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆及其应用，大致过程为：把阻聚剂、羟基硅油、硅烷偶联剂、硅酸酯、纳米硅溶胶，将阻聚剂、羟基硅油和硅烷偶联剂均匀混合，再把该混合物和纳米硅溶胶进行预聚合反应，过滤后得到树脂，将得到的树脂和珠光粉、去离子水、无水酒精以一定比例搅拌均匀。本发明的优点在于：可提供屏蔽紫外线功能，防粘，防水，耐候性能佳，还可以增强抗菌功能，易清洁、不粘、防静电、保温、抗真菌，原料易得，多为无机原料，生产工序简洁，有利于环保。

Description

一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆及其应用

技术领域

本发明涉及抗菌、不粘的水性面漆制备领域，尤其涉及一种易清洁、不粘、抗菌、耐候性好，同时从原材料生产，涂料生产，涂料施工，到产品报废、回收对环境无害的面漆及其应用。

背景技术

水性涂料的应用范围越来越大，各种家电、交通工具、机械、户外设备、体育设施、建材、航天等各个方面都对涂料的要求越来越高，如：易清洁、不粘连、耐候性强、耐酸碱、耐紫外线、抗刮伤、防涂鸦、减少流阻、防静电、保温、抗真菌等特殊功能，以提高人们生活智联、改善生存环境，因此水性涂料的应用前景非常广阔，同时减少水性涂料生产的带来的副产物对环境的污染也是需要通过不断改进生产工艺和涂料配方来实现。

申请号为“CN201410212921.4”的中国专利中，公开了名称为“纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中应用及其防护漆”的发明，涉及纳米二氧化硅溶胶体在水性钢结构防腐漆中应用，将酸性硅溶胶加入硅溶胶的2~5%的KH560硅烷偶联剂，在55±5℃的条件下进行耦合，形成改性纳米二氧化硅溶胶；然后加入水性丙烯酸乳液中应用于钢结构防腐蚀用水性工业涂料。本发明还提供一种水性钢结构防腐漆，包括：改性纳米二氧化硅溶胶3~6%；水性丙烯酸乳液40~60%，颜料11~16%，填料16~21%，各类助剂0.8~1.0%，去离子水10~15%。从该防护漆的配料中的填料含量可知，本防护漆适用于作为钢结构的底漆使用，其耐酸性能、涂层硬度和光泽、美观度不佳。

发明内容

为了提高金属涂料的不粘性、耐磨性和抗腐蚀特性，本发明提供一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆及其应用，生产工序简单，原料易得，且多为无机材料，减小对于环境的污染，涂料能应用在各种家电、厨房用具、交通工具、机械、户外设备、体育设施、建材、航天设备等方面，在起到装饰作用的同时赋予产品易清洁、不粘连、耐高温、耐磨、防腐耐酸碱、耐溶剂、耐紫外线、抗刮伤、防涂鸦、减少流阻、防静电、保温、抗真菌等特殊功能。

一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，包括A组分和B组分，由以下原料组分组成（按重量百分比）：

A组分包括有：纳米硅溶胶20-45份，硅烷偶联剂25-35份，硅酸酯10-25份，羟基硅油2-5份，阻聚剂2-3份；

B组分包括有：无水酒精10-20份，去离子水5-10份、珠光粉1-2份。

进一步的，所述纳米硅溶胶为纳米级二氧化硅在水中的分散液。

进一步的，所述硅烷偶联剂为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷的混合物。

进一步的，所述硅酸酯为硅酸甲酯和硅酸乙酯的混合物或其中一种。

进一步的，所述羟基硅油是端基为羟基的线型聚二甲基硅氧烷，其羟值为10～100mgKOH/g。

进一步的，所述阻聚剂为甲酸、乙酸、硫酸、盐酸的混合物或者至少一种。

进一步的，所述阻聚剂的重量百分比为2份。

进一步的，所述硅烷偶联剂和纳米硅溶胶之间的重量百分比为0.7-0.9。

进一步的，所述硅烷偶联剂和纳米硅溶胶之间的重量百分比为0.8。

一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，由以下工艺步骤制作并实施：

（1）按上述配方量，按A组分比例量取阻聚剂、羟基硅油、硅烷偶联剂、硅酸酯、纳米硅溶胶，将阻聚剂、部分羟基硅油（占全部羟基硅油的30～60%）、硅酸酯和硅烷偶联剂均匀混合，纳米硅溶胶另外存放；

（2）将（1）中的由阻聚剂、羟基硅油、硅酸酯、硅烷偶联剂组成的混合物和纳米硅胶置于5-20摄氏度环境下低温冷藏；

（3）将经过（2）处理的阻聚剂、羟基硅油、硅酸酯、硅烷偶联剂组成的混合物、纳米硅溶胶加入涂料桶中，进行转速为30～180转/分钟，时长4～48小时，温度为35～65℃的预聚合反应；

（4）在（3）预聚合结束前1h加入羟基硅油（占羟基硅油总量的40～70%），接着滚动1h，即可生产出树脂；

（5）使用500目的滤布将（4）中生产的树脂过滤；

（6）按B组分比例量取珠光粉、去离子水、无水酒精，将珠光粉、去离子水、无水酒精均匀混合形成珠光液；

（7）将（5）中过滤处理后的树脂和（6）中的珠光液以80:20的比例搅拌均匀即可；

（8）用1.5口径的气动喷枪均匀喷在喷好砂的铝材上，厚度控制位8-15微米；

（9）从低温开启烘烤，当温度升到200～300℃时，保温10分钟，烘烤总时长20～30分钟。

本发明的优点在于：纳米硅溶胶可提供屏蔽紫外线功能，同时，纳米硅溶胶与硅烷偶联剂进行耦合，提高涂料的成膜密度，提高防水性能；通过引入羟基硅油可提高涂层的防粘、防水能力，减小油污和污水对于膜面的粘附能力，避免外界盐碱对于涂层下各类设备的侵蚀；成分多样的硅烷偶联剂可提高耐候性能；在成分中加入硅酸酯，可以提高涂层机械强度，涂层本身的耐酸性能得到提升；作为一种面漆涂层，本配方中采用珠光粉作为提升面漆光泽感的原料，涂层透明，珠光粉均匀分散于涂层中，入射光线通过多重反射呈现珠光效果。

多种成分相互作用，赋予产品易清洁、不粘、耐高温、耐磨、耐酸碱腐蚀、抗紫外线、防静电、保温、抗真菌功能，且原料易得，不需要进行改性等繁琐操作，多为无机原料，减少有机原料的使用，有利于环保。

具体实施方式

本发明公开了一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆及其应用，该涂漆不仅制作方法简单、原料易得、还能赋予产品易清洁、不粘、耐高温、耐磨、耐酸碱腐蚀、抗紫外线、防静电、保温、抗真菌功能，且原料多为无机材料，在生产到产品报废整个流程中对环境友好。

下面将对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

以下实施例中所用到的原料均为市售，在没有特殊说明的情况下单位均为（kg）：

下表列举出相应的原料型号及供应商：

表1

以下为具体实施例，各实施例的详细配方及各原料用量（按重量百分比）见下表。

实施例

表2

实施例1

按上述表2配比，将甲酸2份、硅酸酯10份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷30份混合均匀，10纳米硅溶胶35份另外存放，将甲酸2份、硅酸酯10份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷30份组成的混合物和10纳米的硅溶胶35份冷藏到5℃；将冷藏好的甲酸2份、硅酸酯10份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷30份组成的混合物、10纳米的硅溶胶35份加入涂料桶中，进行预聚合反应，涂料桶以80转/分钟的转速，并恒温35℃，滚动7小时后补加剩下羟基硅油2份；再滚动一小时，用500目滤布过滤，即可制得树脂；将珠光粉1份、水5份、无水酒精13份混合均匀，即可制得珠光液，将过滤完毕的树脂和珠光液按81:19配好，搅拌均匀，用1.5口径的气动喷枪均匀喷在喷好砂的铝材上，厚度控制位8-15微米，本实施例为10微米，从低温开启烘烤，当温度升到280℃时，保温10分钟，冷却。

实施例2

按上述表2配比，将甲酸2份、硅酸酯13份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷28份混合均匀，10纳米的硅溶胶35份另外存放，将甲酸2份、硅酸酯15份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷28份组成的混合物和10纳米的硅溶胶35份冷藏到5℃；将冷藏好的甲酸2份、硅酸酯15份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷28份的混合物、10纳米的硅溶胶35份加入涂料桶中，进行预聚合反应，涂料桶以80转/分钟的转速，并恒温35℃，滚动7小时后补加剩下羟基硅油2份；再滚动一小时，用500目滤布过滤，即可制得树脂；将珠光粉1份、水3份、无水酒精12份混合均匀，即可制得珠光液，将过滤完毕的树脂和珠光液84:16配好，搅拌均匀，用1.5口径的气动喷枪均匀喷在喷好砂的铝材上，厚度控制位8-15微米，本实施例为10微米，从低温开启烘烤，当温度升到280℃时，保温10分钟，冷却。

实施例3

按上述表2配比，将甲酸2份、硅酸酯25份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷24份混合均匀，10纳米的硅溶胶25份另外存放，将甲酸2份、硅酸酯25份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷24份组成的混合物和10纳米的硅溶胶25份冷藏到5℃；将冷藏好的甲酸2份、羟基硅油2份和二甲基二甲氧基硅烷24份的混合物、10纳米的硅溶胶25份加入涂料桶中，进行预聚合反应，涂料桶以80转/分钟的转速，并恒温35℃，滚动7小时后补加剩下羟基硅油2份；再滚动一小时，用500目滤布过滤，即可制得树脂；将珠光粉2份、水5份、无水酒精13份混合均匀，即可制得珠光液，将过滤完毕的树脂和珠光液按80:20配好，搅拌均匀，用1.5口径的气动喷枪均匀喷在喷好砂的铝材上，厚度控制位8-15微米，本实施例为10微米，从低温开启烘烤，当温度升到280℃时，保温10分钟，冷却。

所得漆膜性能测试结果如下：

表3

由表3检测数据可知，各实施例当中所制备得到的样品，在各个方面提升了涂料的物理性能，涂料具有高固体成分、高粘度和附着力强的优点，在耐磨性和抗冲击方面表现优异，适用于各种家电、交通工具、机械、户外设备、体育设施、建材、航天设备等方面，在耐候性和耐腐蚀性方面，如耐高温、湿度、抗UV、耐盐水，都有较大的提升，该涂料有效提升了设备的表面电阻，减小金属表面产生静电，提高抗腐蚀能力；其中该涂料的抗菌能力和不粘能力尤为突出，在多种测试中符合并超过相关标准。

通过上述实施例可知，本发明的优点是：本发明中多种成分相互作用，赋予产品易清洁、不粘、耐高温、耐磨、耐酸碱腐蚀、抗紫外线、防静电、保温、抗真菌功能，且原料易得，不需要进行改性等繁琐操作，多为无机原料，减少有机原料的使用，在原料、生产、使用、甚至报废，均不会造成环境及人身健康威胁，有利于环保，可替代特氟龙涂料作为不粘锅涂层。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，包括A组分和B组分，由以下原料组分组成（按重量百分比）：

A组分包括有：纳米硅溶胶20-45份，硅烷偶联剂25-35份，硅酸酯10-25份，羟基硅油2-5份，阻聚剂2-3份；

B组分包括有：无水酒精10-20份，去离子水5-10份、珠光粉1-2份。

2.根据权利要求1所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述纳米硅溶胶为纳米级二氧化硅在水中的分散液。

3.根据权利要求1所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述硅烷偶联剂为二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ―(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述硅酸酯为硅酸甲酯和硅酸乙酯的混合物或其中一种。

5.根据权利要求1所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述羟基硅油是端基为羟基的线型聚二甲基硅氧烷，其羟值为10～100mgKOH/g。

6.根据权利要求1所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述阻聚剂为甲酸、乙酸、硫酸、盐酸的混合物或者至少一种。

7.根据权利要求1所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述阻聚剂的重量百分比为2份。

8.根据权利要求1所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述硅烷偶联剂和纳米硅溶胶之间的重量百分比为0.7-0.9。

9.根据权利要求8所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，所述硅烷偶联剂和纳米硅溶胶之间的重量百分比为0.8。

10.根据权利要求1至9所述的一种抗菌不粘的水性无机纳米涂层面漆，其特征在于，由以下工艺步骤制作并实施：

（1）按上述配方量，按A组分比例量取阻聚剂、羟基硅油、硅烷偶联剂、硅酸酯、纳米硅溶胶，将阻聚剂、部分羟基硅油（占全部羟基硅油的30～60%）、硅酸酯和硅烷偶联剂均匀混合，纳米硅溶胶另外存放；

（2）将（1）中的由阻聚剂、羟基硅油、硅酸酯、硅烷偶联剂组成的混合物和纳米硅胶置于5-20摄氏度环境下低温冷藏；

（3）将经过（2）处理的阻聚剂、羟基硅油、硅酸酯、硅烷偶联剂组成的混合物、纳米硅溶胶加入涂料桶中，进行转速为30～180转/分钟，时长4～48小时，温度为35～65℃的预聚合反应；

（4）在（3）预聚合结束前1h加入羟基硅油（占羟基硅油总量的40～70%），接着滚动1h，即可生产出树脂；

（5）使用500目的滤布将（4）中生产的树脂过滤；

（6）按B组分比例量取珠光粉、去离子水、无水酒精，将珠光粉、去离子水、无水酒精均匀混合形成珠光液；

（7）将（5）中过滤处理后的树脂和（6）中的珠光液以80:20的比例搅拌均匀即可；

（8）用1.5口径的气动喷枪均匀喷在喷好砂的铝材上，厚度控制位8-15微米；

（9）从低温开启烘烤，当温度升到200～300℃时，保温10分钟，烘烤总时长20～30分钟。