CN108178957B - 免烧仿釉涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种免烧仿釉涂料及其制备方法和应用，包括如下重量份的组分：有机硅改性丙烯酸树脂28‑35，聚氨酯改性有机硅树脂26‑32，硅烷偶联剂3‑5，纳米颜料3‑30，功能性助剂6‑10和混合溶剂10‑20。该仿釉涂料免煅烧即可形成类似釉效果，既可以保证涂层的超高强度、高抗划伤、高耐磨性，又具有优异的户外耐候性能。其可以直接与环氧防锈底漆、电泳底漆、粉末涂料、丙烯酸漆等防锈漆或各类底面漆搭配形成完整涂装，可以应用于城市道路两旁的电线杆、防护栏杆、路灯杆、交通信号灯、配电柜、垃圾桶等需要高硬度、高耐候要求的户外基础设施，如花盆、花台、椅凳、动物雕像等户外工艺品。

Description

免烧仿釉涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及瓷釉涂料技术领域，特别公开一种免烧仿釉涂料及其制备方法和应用。

背景技术

陶瓷釉是附着在陶瓷坯体表面的一种硅酸盐玻璃质薄层，陶瓷器上所施的釉一般以石英、长石、粘土为原料，经研磨、加水调制后，涂敷于坯体表面，经一定温度的焙烧而熔融，温度下降时，形成陶瓷表面的玻璃质薄层。它使陶瓷器增加机械强度、热稳定性、介电强度和防止液体、气体的侵蚀。釉还有增加瓷器美观和便于洗拭、不被尘土粘染等作用。我们日常使用的陶瓷器，一般都穿着一身光润、平滑的衣裳，特别是日用陶瓷，对“衣裳”更为讲究，有的洁白如玉，有的五彩缤纷，十分美观。陶瓷的这种衣裳，名叫“釉”。陶瓷釉按制备方法分类，有生料釉、熔块釉；按釉的组成分类，有石灰釉、长石釉、铅釉、硼釉、熔盐釉、土釉等；按坯体类型分类，有硬瓷釉、软瓷釉、陶釉；按烧成温度分类，有易熔釉(1100℃以下)、中温釉(1100～1250℃)和高温釉(1250℃以上)；按釉面外观分类，有透明釉、乳浊釉、结昌釉、碎纹釉等。生产中常用的分类法是前两种，它可直接反映出釉的制备方法和性能。

施釉工艺是古陶瓷器制作工艺技术的一种，是指在成型的陶瓷坯体表面施以釉浆。主要有蘸釉、荡釉、浇釉、刷釉、洒釉、轮釉等六种方法，按坯体的不同形状、厚薄，采用相应的施釉方法。因为施釉工艺是古陶瓷器制作工艺技术的一种，施釉工艺较为复杂，而且基本都需要高温煅烧，造成环境污染，不仅费事而且大量耗能。

近些年，仿釉涂料得到了深入的研究。专利CN104231816A公开了一种仿釉涂料及其制备方法，含有如下重量份数的组分：聚合物乳液500～600，纳米氧化锆50～150，该仿釉涂料解决了以往涂料特性的单一性，显著从抗划伤性能、耐高温性能、耐老化性能方面得到提高，而且该涂料具有绝佳的外观仿釉效果，提高了涂覆产品的档次。专利CN105176284A一种水性仿釉涂料及制备方法，所述水性仿釉涂料中物料组分A的物料及重量配比分别是：丙烯酸丁酯90份、甲基丙烯酸甲酯45份、过硫酸铵1.3份、聚乙二醇辛基苯基醚2.2份、丙烯酸-甲基丙烯酸共聚物铵盐1.1份、水210份。物料组分B的物料及重量配比分别是：水乳型成膜物80份、金红石型钛白粉7.5份、六偏磷酸钠0.8份、乙二醇丁醚6.2份、水61份。本发明适用于建筑内、外墙及屋顶瓦面装饰的水性仿釉涂料，具有表面平整光滑，光泽度高，附着力强的特性，具有耐水、耐老化、耐酸碱、耐洗刷、耐污染性强等积极效果，可抗100℃以上的高温；成本较低。专利CN 106905794A公开了一种无毒仿釉涂料配方，其原料组成为：聚羧酸甜菜碱：25-30份；丙磺酸：3-5份；白炭黑：5-10份；氢氧化钠：0.8-1.2份；荧光增白剂：0.7-1份；去离子水：500-600份；轻质碳酸钙：40-50份；灰钙粉：250-280份；防霉剂：0.08-0.12份；合成树脂乳液：10-15份；防腐剂：0.8-1.2份；耐沾污剂：0.5-1.5份；滑石粉：38-45份；甲醛：15-20份；粘度稳定剂：0.5-1份；上述份数均为质量份数。上述的无毒仿釉涂料配方，耐擦洗，成本低，可保持墙面的平整光亮。但是，上述专利技术产品在耐候性、可清洁性方面并非得到特别的关注和研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种免烧仿釉涂料，免煅烧即可形成类似釉效果，既可以保证涂层的超高强度、高抗划伤、高耐磨性，又可以具有优异的户外耐候性能。

本发明的另一个目的在于提供一种免烧仿釉涂料的制备方法，其制备工艺简单，易大批量产业化生产，获得的涂料综合性能优异。

本发明的又一个目的在于提供一种免烧仿釉涂料在户外基础设施和户外工艺品中的应用。

本发明提供一种免烧仿釉涂料，包括如下重量份的组分：有机硅改性丙烯酸树脂28-35，聚氨酯改性有机硅树脂26-32，硅烷偶联剂3-5，纳米颜料3-30，功能性助剂6-10和混合溶剂10-20。

较佳的，所述的有机硅改性丙烯酸树脂是由含有活性基团的聚丙烯酸酚树脂与含有活性羚基(或烷氧基)的有机硅低聚物反应制成的一类改性树脂，优选常州式嘉诺有机硅有限公司的FJNS-4有机硅改性丙烯酸树脂。它是由含苯基三乙氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷的改性剂与丙烯酸单体或中间体在催化剂作用下接枝反应合成的改性丙烯酸树脂，使得有机硅改性丙烯酸树脂产生三维网状交联结构，可以明显提高涂层的耐候性、耐高低温、耐水性、保光性和耐久性等，同时可单组份室温干燥。该树脂在产品体系中起到成膜物的作用。

较佳的，所述的聚氨酯改性有机硅树脂是自干型聚氨酯改性有机硅树脂，优选枞阳县三金颜料有限责任公司的聚氨酯改性有机硅树脂SJ-5021。它主要是利用先进的合成工艺将聚有机硅氧烷分子中的烷氧基与聚氨酯预聚物中的部分羟基进行酯交换反应合成，不仅明显提高有机硅的附着力、耐磨性耐油性、耐化学性，而且保持聚氨酯优良的耐候性和机械性，同时具有高度交联的网状结构，分子上含有活性基团，通过预聚物中的-NCO与空气中的水分反应生成脲键常温交联固化干燥成膜，其能保证漆膜的超高硬度。该树脂在产品体系中起到改性增硬和促进附着力的双重功效。

硅烷偶联剂是一类在分子中同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合物。本配方中，它可以充当交联剂，提高树脂的交联性，改善树脂的附着力、耐水柔韧性，能明显提高玻璃油墨涂料的附着力、密着性能，能改善丙烯酸胶乳、密封剂、聚氨酯和环氧树脂的粘合力，提高涂层柔韧性，防水性、耐磨性、耐擦洗性、耐划伤性和耐化学品性等，优选美国道康宁公司硅烷偶联剂Z-6040。

较佳的，所述的纳米颜料为纳米氧化铝、纳米钛白粉、纳米有机中黄或者纳米有机大红，其对应的重量份配比为纳米氧化铝3-5，纳米钛白粉26-30，纳米有机中黄12-16，或者纳米有机大红12-16。其中，添加纳米氧化铝则形成高硬度透明防陶瓷耐磨清漆，添加纳米钛白粉则形成白色免烧仿釉涂料，添加纳米有机中黄则形成黄色免烧仿釉涂料，添加纳米有机大红则形成红色免烧仿釉涂料。

较佳的，功能性助剂包括消泡剂、流平剂、分散剂、抗污助剂和抗紫外线助剂的一种或多种。

优选的，所述消泡剂为德国迪高公司810消泡剂，该消泡剂为聚醚硅氧烷类消泡剂。所述流平剂为埃夫卡EFKA-3700流平剂，该流平剂是高氟碳含量的聚丙烯酸酯流平剂，具有很强的降表面张力，优异的抗缩孔，良好的底材润湿和促进立面流平。所述的分散剂是英国的650U分散剂，该分散剂是丙烯酸分散剂，能分散有机无机颜料。所述的抗污助剂是

3700；所述抗紫外线助剂为巴斯夫的1130紫外光吸收剂和抗氧化剂292，1130是羟基苯并***类液态紫外光吸收剂，292是液体受阻胺类光稳定剂，两种复配使用，涂层起到非常好的抗紫外光的作用。

较佳的，所述混合溶剂选自水溶性醇类溶剂、水溶性醚类溶剂中的多种的混合物。所述水溶性醇类溶剂为正丁醇、异丁醇、乙醇等；所述水溶性醚类溶剂可以为二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚等。选用的溶剂为可以溶于水的水溶性溶剂，该类溶剂比有机溶剂苯、甲苯、二甲苯更加环保，对人体无毒害作用，对环境不会造成污染，具有很高的环保性。

优选的，混合溶剂为正丁醇、二丙二醇二甲醚的混合物，质量比为1:1-1.2。正丁醇在涂料中起到了稳定剂的作用，防止涂料胶化，延长涂料储存时间，二丙二醇二甲醚起到溶解和调整油漆干燥时间，降低表面张力，帮助成膜的作用。

本发明还提供上述免烧仿釉涂料的制备方法，当添加的纳米颜料无需研磨时，其步骤为：将有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、纳米颜料、硅烷偶联剂、部分混合溶剂、功能性助剂混合，搅拌均匀，最后用剩余的混合溶剂调节粘度，过滤；当添加的纳米颜料需要研磨时，其步骤为：将有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、纳米颜料、硅烷偶联剂、部分混合溶剂、功能性助剂混合，搅拌均匀，转至研磨工序利用砂磨机进行研磨分散至细度符合要求，最后用剩余的混合溶剂调节粘度，过滤。

本发明的免烧仿釉涂料利用潮固化自然干燥，形成超高硬度的涂膜，潮气固化的主要原理是产品中的主要成膜物—预聚物中的-NCO反应活性很大，可以与空气中的水分作用反应生成脲键而常温交联固化干燥成膜，产品要在适当的温度和湿度下进行干燥。温度在25-27℃，湿度在75-80％最为适合。必要的时候在地面洒水或喷水，以提高室内湿度，从而促使涂膜潮固化干燥。该工艺成本低廉、能耗小且操作简单，不需要高温煅烧和高温烘烤，属于高节能、高环保产品，适合工业化生产。

本发明提供上述免烧仿釉涂料在户外基础设施和户外工艺品中的应用。

本发明的免烧仿釉涂料可以直接与环氧防锈底漆、电泳底漆、粉末涂料、丙烯酸漆等防锈漆或各类底面漆搭配形成完整涂装，可以应用于城市道路两旁的电线杆、防护栏杆、路灯杆、交通信号灯、配电柜、垃圾桶等需要高硬度、高耐候要求的户外基础设施，如花盆、花台、椅凳、动物雕像等户外工艺品。

本发明的有益效果有：

1、本发明免烧仿釉涂料不仅施工工艺简单，而且免煅烧潮固化自然干燥48小时即可形成类似釉效果，大大减少了为烧制釉而消耗的能源；同时该涂料制备方法简易，成本较低，施工方式也简易，利用率高，避免造成浪费，节约了生产和施工成本。

2、有机硅改性丙烯酸树脂和自干型聚氨酯改性有机硅树脂复配精致而成的仿釉涂料，经潮固化自然干燥后形成漆膜，成膜涂层具有：a、高硬度，固化成膜后涂层表面硬度可达到9H(三菱铅笔)；b、耐高低温，能耐500℃以上高温和-40℃低温并且涂层不脆化；c、高耐磨性，具有超高耐磨性，耐磨性可与陶瓷相媲美；d、具有良好的附着力，在各种底材上的附着力可以达到0级；e、耐候性极好，特别适合户外具有防水防潮、抗紫外线要求的基材上使用，正常使用30年不老化。

3、能长时间保持涂膜特性的低表面能，杰出的疏油疏水性和抗涂鸦易清洁性能。

4、选用的溶剂为可以溶于水的水溶性溶剂，该类溶剂比有机溶剂苯、甲苯、二甲苯更加环保，对人体无毒害作用，对环境不会造成污染，具有很高的环保性。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例和比较实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。具体实施例和比较实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术、公知技术手段和行业标准获得的。

若未特别指明，实施例中所采用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段，所采用的试剂和产品也均为可商业获得的。所用试剂的来源、商品名以有必要列出其组成成分者，均在首次出现时标明。

除非另有说明，本发明中所采用的百分数均为重量百分数。

该发明的具体实施方式中有用到主要的测试方法或仪器如下：

测涂膜厚：德国进口尼克斯(Qanix8500)测厚仪(膜厚计)，适用于测量铝铜镁锌铁等铁金属和非铁金属件基材厚度，PosiTector200非金属数显测厚仪,适用于测量塑胶底材、木材、混凝土、氧化镁等基材涂层厚度。

铅笔硬度：广州标哥达实验室仪器用品有限公司的组合型铅笔硬度计。

附着力：广州标哥达实验室仪器用品有限公司的漆膜划格器(百格刀)。

耐湿热性：台湾众志CZ-A-150D可程式恒温恒湿试验机设置温度湿度并设定测试时间800h耐湿热测试条件进行测试。

光泽：广州标哥达实验室仪器用品有限公司的智能三角度光泽仪BGD516进行精密测试。

色差：美国爱色丽(亚太)有限公司的CI6X分光光度仪进行精密测试。

耐盐雾性：广州标哥达实验室仪器用品有限公司BGD 881连续式盐水喷雾盐雾腐蚀试验机，设置温度湿度并设定测试时间800h耐盐雾测试条件进行测试。

耐人工气候老化性：美国Q＝LAB公司生产的Q-SUN-XE-3型光稳定性试验箱设置光波在340nm，辐照度0.51W/m2，光照温度63℃，湿度在80％进行连续性耐人工气候老化性测试1200h，后用广州标哥达实验室仪器用品有限公司的智能三角度光泽仪BGD516和美国爱色丽(亚太)有限公司的CI6X分光光度仪进行光泽度和色差变化测试。

实施例1

免烧仿釉的透明清漆，包括以下重量份的各组分：有机硅改性丙烯酸树脂32.5重量份，聚氨酯改性有机硅树脂32重量份，硅烷偶联剂4.5重量份，纳米氧化铝5.0重量份，功能性助剂9.5重量份，混合溶剂(正丁醇：二丙二醇二甲醚＝1:1)16.5重量份。

其生产方法，包括以下步骤：

在配漆罐内投入有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、混合溶剂、硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂，纳米氧化铝用搅拌机搅拌均匀，搅拌机的转速为1000转每分钟，搅拌到完全均匀后将功能性助剂中的流平剂、抗污助剂和抗紫外线助剂依次加入，再次搅拌均匀，搅拌机转速为800转每分钟，再用混合溶剂将粘度调至涂4#杯25±22S(25℃)，待检验合格后用200目过滤网过滤并包装。

其施工方法如下：

喷涂或滚涂免烧仿釉涂料：打开包装桶，搅拌均匀即可施工，采用空气喷涂、辊涂或刷涂。

实施例2

免烧仿釉白色涂料，包括以下重量份的各组分：有机硅改性丙烯酸树脂28.3重量份，聚氨酯改性有机硅树脂26重量份，硅烷偶联剂4.0重量份，纳米氧化铝2.0重量份，纳米二氧化钛26重量份，功能性助剂8.5重量份，混合溶剂(正丁醇：二丙二醇二甲醚＝1:1)15.9重量份。

其生产方法，包括以下步骤：

在配漆罐内投入上半部分有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、混合溶剂、硅烷偶联剂、分散剂、消泡剂，纳米氧化铝，纳米二氧化钛，用搅拌机搅拌均匀，搅拌机的转速为1000转每分钟，搅拌到完全均匀后用大流量高效率砂磨机研磨至细度≤20um，后将下半部分合成有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、功能性助剂中的流平剂、抗污助剂和抗紫外线助剂依次加入，再次搅拌均匀，搅拌机转速为800转每分钟，再用混合溶剂将粘度调至涂4#杯22±2S(25℃)，待检验合格后用200目过滤网过滤并包装。

实施例3

免烧仿釉黄色涂料包括以下重量份的各组分：有机硅改性丙烯酸树脂29.2重量份，聚氨酯改性有机硅树脂26重量份，硅烷偶联剂4.0重量份，纳米氧化铝2.2重量份，纳米有机中黄粉12重量份，功能性助剂8.5重量份，混合溶剂(正丁醇：二丙二醇二甲醚＝1:1)14.3重量份。

其生产方法，包括以下步骤：

在配漆罐内投入有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、混合溶剂、硅烷偶联剂、消泡剂、分散剂，纳米氧化铝，纳米有机中黄粉，用搅拌机搅拌均匀，搅拌机的转速为1000转每分钟，搅拌到完全均匀后用大流量高效率砂磨机研磨至细度≤20um，后将转入配漆罐中，再加入下半部分有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、功能性助剂中的流平剂、抗污助剂和抗紫外线助剂依次加入，再次搅拌均匀，搅拌机转速为800转每分钟，再用混合溶剂将粘度调至涂4#杯22±2S(25℃)，待检验合格后用200目过滤网过滤并包装。

对比例1

普通陶瓷烤漆包括以下重量份的各组分：热固性丙烯酸树脂33重量份，混合溶剂(正丁醇：二甲苯＝1:1)13重量份，润湿分散剂1重量份，消泡剂0.3重量份，铁红粉20重量份，填料11重量份，防沉剂0.4重量份，氨基树脂(582-2)14重量份，饱和聚酯树脂6重量份，流平剂0.4重量份，抗紫外线助剂0.4重量份。

其生产方法，包括以下步骤：

在在配漆罐内投入热固性丙烯酸树脂、混合溶剂、防沉剂、润湿分散剂、消泡剂、金红石型钛白粉、填料后，用搅拌机搅拌均匀，搅拌机的转速为1000转每分钟，搅拌到完全均匀后将其研磨至细度≤20um，研磨细度合格后，转入配漆罐中，再加入氨基树脂、饱和聚酯树脂、流平剂、抗紫外线助剂、降温剂，再次搅拌均匀，搅拌机转速为800转每分钟，再用混合溶剂将粘度调至涂4#杯22±2S(25℃)，待检验合格后用200目过滤网过滤并包装。

对上述各个实施例和对比例的免烧仿釉涂料进行测试，得到的性能测试结果如下表1所示。

表1免烧仿釉涂料的性能测试结果

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (7)

1.一种免烧仿釉涂料，其特征在于：包括如下重量份的组分：有机硅改性丙烯酸树脂28-35，聚氨酯改性有机硅树脂26-32，硅烷偶联剂3-5，纳米颜料3-30，功能性助剂6-10和混合溶剂10-20；

其中，所述的聚氨酯改性有机硅树脂是自干型聚氨酯改性有机硅树脂，其为将聚有机硅氧烷分子中的烷氧基与聚氨酯预聚物中的部分羟基进行酯交换反应合成，通过预聚物中的-NCO与空气中的水分反应生成脲键常温交联固化干燥成膜；

其中，所述混合溶剂选自水溶性醇类溶剂、水溶性醚类溶剂中的多种的混合物，所述水溶性醇类溶剂为正丁醇、异丁醇、乙醇；所述水溶性醚类溶剂为二丙二醇二甲醚、二乙二醇丁醚、二丙二醇丁醚；

其中，硅烷偶联剂充当交联剂，提高树脂的交联性。

2.根据权利要求1所述的免烧仿釉涂料，其特征在于：所述的有机硅改性丙烯酸树脂是由含苯基三乙氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷的改性剂与丙烯酸单体或中间体在催化剂作用下接枝反应合成的改性丙烯酸树脂。

3.根据权利要求1所述的免烧仿釉涂料，其特征在于：所述的纳米颜料为纳米氧化铝、纳米钛白粉、纳米有机中黄或者纳米有机大红，其对应的重量份配比为纳米氧化铝3-5，纳米钛白粉26-30，纳米有机中黄12-16，或者纳米有机大红12-16。

4.根据权利要求1所述的免烧仿釉涂料，其特征在于：功能性助剂包括消泡剂、流平剂、分散剂、抗污助剂和抗紫外线助剂的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的免烧仿釉涂料，其特征在于：所述消泡剂为德国迪高公司810消泡剂，所述流平剂为埃夫卡EFKA-3700流平剂，所述的分散剂是英国的650U分散剂，所述的抗污助剂是

-SILCLEAN 3700，所述抗紫外线助剂为巴斯夫的1130紫外光吸收剂和抗氧化剂292复配。

6.一种权利要求1至5中任一项所述的免烧仿釉涂料的制备方法，其特征在于：当添加的纳米颜料无需研磨时，其步骤为：将有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、纳米颜料、硅烷偶联剂、部分混合溶剂、功能性助剂混合，搅拌均匀，最后用剩余的混合溶剂调节粘度，过滤；

当添加的纳米颜料需要研磨时，其步骤为：将有机硅改性丙烯酸树脂、聚氨酯改性有机硅树脂、纳米颜料、硅烷偶联剂、部分混合溶剂、功能性助剂混合，搅拌均匀，转至研磨工序利用砂磨机进行研磨分散至细度符合要求，最后用剩余的混合溶剂调节粘度，过滤。

7.一种权利要求1至6中任一项所述的免烧仿釉涂料在户外基础设施和户外工艺品中的应用。