CN111909616A - 一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料 - Google Patents

一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料。该水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，A组分由水性纳米溶胶、填料、颜料、防流挂剂、流平剂和分散剂组成，B组分为催化剂，C组分为硅烷偶联剂，A组分、B组分和C组分的质量比为10：(1～10)：(0.1～5)。本发明提供的水性聚硅氧烷仿瓷涂料具有熟化前稳定性好、熟化工艺简单、熟化时间短、可常温喷涂、熟化后保质期长、耐冷热循环、硬度高和耐腐蚀等优点，能够满足各种金属基材在复杂多变的环境中长久使用的要求。

Description

一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料。
背景技术
涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、油或乳液为主，添加颜料、填料和相应助剂，用有机溶剂或烷基苯磺酸钠配制而成的粘稠液体。仿瓷涂料是一种装饰效果酷似瓷釉饰面的建筑涂料，可在金属、塑料、水泥地、木材等固体表面进行刷漆与喷涂，被广泛用于公共建筑内墙、住宅内墙、厨房、卫浴室的喷涂装修以及电器、机械和家具外表装饰的防腐等领域。
近年来市场上的仿瓷涂料品种繁多，水性聚硅氧烷仿瓷涂料因其具有耐高温、耐磨、低表面能、无毒、耐化学品、硬度高和附着力强等独特的性能应用越来越广泛。水性聚硅氧烷仿瓷涂料通常是以无机溶胶和水性聚有机硅氧烷树脂为主要成膜物质，水或其它溶剂为分散介质，再辅以颜料、填料、助剂等，经搅拌、分散和研磨等工艺调制而成。但是，目前常规的水性聚硅氧烷仿瓷涂料存在稳定性差、熟化时间长以及熟化后储存时间短等缺点，并且在熟化之后涂料粘度较低，容易出现流挂现象，一般在使用的时候需要对基材加热到40℃～60℃之后再进行喷涂，因而限制了水性聚硅氧烷仿瓷涂料高效率、大规模的应用和发展。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种稳定性好、熟化时间短、可常温喷涂、耐冷热循环的水性聚硅氧烷仿瓷涂料。
本发明的技术方案是通过以下方法来实现的：
一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，所述A组分由水性纳米溶胶、填料、颜料、防流挂剂、流平剂和分散剂组成，所述B组分为催化剂，所述C组分为硅烷偶联剂；所述A组分、B组分和C组分的质量比为10：(1～10)：(0.1～5)。
进一步地，所述A组分按重量份数计由50～90份水性纳米溶胶、10～50份填料、1～20份颜料、0.1～10份防流挂剂、0.01～0.5份流平剂和0.01～0.5份分散剂组成。
进一步地，所述水性纳米溶胶包括氧化硅水溶胶、氧化铝水溶胶、氧化钛水溶胶、氧化锆水溶胶和氧化石墨烯中的一种或几种，所述水性纳米溶胶的胶粒粒径为10～90纳米，所述水性纳米溶胶的固含量为30％～50％。
进一步地，所述填料采用云母粉、滑石粉、硫酸钡、硅灰石、碳酸钙、玻纤、空心玻璃微球和氧化铝纤维中的一种或几种。
进一步地，所述防流挂剂采用亲水性纳米二氧化硅、纳米级硅酸铝钾、膨润土和纤维素中的一种或几种。
进一步地，所述分散剂采用聚醚改性的聚硅氧烷。
进一步地，所述流平剂采用丙烯酸类、聚氨酯类和聚硅氧烷类流平剂中的一种或几种。
进一步地，所述催化剂由甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸中的一种或几种按照任意配比的混合溶液或其混合溶液的水溶液组成。
进一步地，所述硅烷偶联剂采用甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
本发明的有益效果：
本发明所述的水性聚硅氧烷仿瓷涂料中的硅烷偶联剂水解可形成硅醇，硅醇之间脱水缩合形成低聚硅氧烷，低聚硅氧烷中的Si-OH基团之间可发生自聚反应，形成牢固的Si-O-Si键，继而形成具有空间网状结构的聚硅氧烷涂膜；并且硅烷偶联剂水解产生的Si-OH基团可与水性纳米溶胶表面的-OH基团发生缩合反应，在溶胶的表面接枝有机基团，通过键合作用提高了无机物与有机物间的连接强度，可避免涂膜出现龟裂甚至是大面积脱落的问题。本发明提供的水性聚硅氧烷仿瓷涂料具有熟化前稳定性好、熟化时间短、熟化工艺简单、熟化后保质期长、可常温喷涂、耐冷热循环、硬度高、附着力强和耐腐蚀等优点，能够满足各种金属基材在复杂多变的环境中长久使用的要求，解决了现阶段水性聚硅氧烷仿瓷涂料存在的稳定性差、熟化时间长、熟化后储存时间短和不可常温喷涂的问题，可有效提高水性聚硅氧烷仿瓷涂料的使用范围和作业效率，是一种绿色环保的高性能水性涂料。
具体实施方式
本发明提供的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，A组分、B组分和C组分的质量比为10：(1～10)：(0.1～5)，其中A组分按重量份数计由50～90份水性纳米溶胶、10～50份填料、1～20份颜料、0.1～10份防流挂剂、0.01～0.5份流平剂和0.01～0.5份分散剂组成，B组分为催化剂，C组分为硅烷偶联剂。
A组分中的水性纳米溶胶包括氧化硅水溶胶、氧化铝水溶胶、氧化钛水溶胶、氧化锆水溶胶和氧化石墨烯中的一种或几种，水性纳米溶胶的胶粒粒径为10～90纳米，固含量为30％～50％。填料采用云母粉、滑石粉、硫酸钡、硅灰石、碳酸钙、玻纤、空心玻璃微球和氧化铝纤维中的一种或几种。防流挂剂采用亲水性纳米二氧化硅、纳米级硅酸铝钾、膨润土和纤维素中的一种或几种。分散剂采用聚醚改性的聚硅氧烷。流平剂采用丙烯酸类、聚氨酯类和聚硅氧烷类流平剂中的一种或几种，优选聚醚改性的聚硅氧烷类流平剂。
B组分催化剂由甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸中的一种或几种按照任意配比的混合溶液或其混合溶液的水溶液组成。
C组分硅烷偶联剂采用甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
本发明所述水性聚硅氧烷仿瓷涂料的制备方法如下：
(1)将所述A组分中的各物质混合搅拌均匀，研磨并过滤，得到胶粒粒径小于20微米的胶体，备用。
(2)将A组分混合研磨后的胶体、B组分和C组分，按照质量比为10：(1～10)：(0.1～5)的比例进行混合，搅拌均匀，超声5分钟，即可制得水性聚硅氧烷仿瓷涂料成品。
实施例1：
一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，各组分含量如下：
A组分：氧化硅水溶胶60g(固含量为30％)，滑石粉20g，铜铬黑15g，炭黑2g，亲水性纳米二氧化硅1g，纳米硅酸铝钾1g，BYK110分散剂0.5g，BYK333流平剂0.5g。
B组分：冰乙酸10g。
C组分：甲基三甲氧基硅烷20g。
将上述A组分中的各物质混合搅拌均匀之后，研磨并过滤得到胶粒粒径为10～20微米的胶体，备用。再将A组分混合研磨后的胶体、B组分和C组分按照质量比为10：1：2的比例进行混合，超声5分钟，即可制得水性聚硅氧烷仿瓷涂料成品。
实施例2：
一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，各组分含量如下：
A组分：氧化钛水溶胶70g(固含量为30％)，碳酸钙10g，钛白粉15g，纤维素2g，膨润土2.8g，BYK110分散剂0.1g，BYK333流平剂0.1g。
B组分：盐酸水溶液20g(浓度1％)。
C组分：二甲基二甲氧基硅烷30g，甲基三乙氧基硅烷20g。
将上述A组分中的各物质混合搅拌均匀之后，研磨并过滤得到胶粒粒径为10～20微米的胶体，备用。再将A组分混合研磨后的胶体、B组分和C组分按照质量比为10：2：5的比例进行混合搅拌均匀，超声5分钟，即可制得水性聚硅氧烷仿瓷涂料成品。
实施例3：
一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，各组分含量如下：
A组分：氧化硅水溶胶85g(固含量为30％)，硅灰石10g，氧化铬绿2g，亲水性纳米二氧化硅2.8g，BYK-P 104S分散剂0.1g，BYK333流平剂0.1g。
B组分：草酸50g。
C组分：甲基三甲氧基硅烷30g。
将上述A组分中的各物质混合搅拌均匀之后，研磨并过滤得到胶粒粒径为10～20微米的胶体，备用。再将A组分混合研磨后的胶体、B组分和C组分按照质量比为10：5：3的比例进行混合搅拌均匀，超声5分钟，即可制得水性聚硅氧烷仿瓷涂料成品。
实施例4：
一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，各组分含量如下：
A组分：氧化石墨烯50g(固含量为30％)，滑石粉20g，硅灰石10g，炭黑15g，亲水性纳米二氧化硅2.5g，纤维素2g，BYK-P 104S分散剂0.2g，BYK333流平剂0.3g。
B组分：冰乙酸10g。
C组分：γ-氨丙基三乙氧基硅烷1g。
将上述A组分中的各物质混合搅拌均匀之后，研磨并过滤得到胶粒粒径为10～20微米的胶体，备用。再将A组分混合研磨后的胶体、B组分和C组分按照质量比为10：1：0.1的比例进行混合，超声5分钟，即可制得水性聚硅氧烷仿瓷涂料成品。
实施例5：
一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，各组分含量如下：
A组分：氧化硅水溶胶40g(固含量为50％)，氧化铝水溶胶40g(固含量为50％)，云母粉10g，钛白粉4g，纳米级硅酸铝钾2g，膨润土3g，BYK110分散剂0.5g，BYK333流平剂0.5g。
B组分：草酸40g，磷酸60g。
C组分：正硅酸乙酯10g，γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷15g。
将上述A组分中的各物质混合搅拌均匀之后，研磨并过滤得到胶粒粒径为10～20微米的胶体，备用。再将A组分混合研磨后的胶体、B组分和C组分按照质量比为10：10：2.5的比例进行混合，超声5分钟，即可制得水性聚硅氧烷仿瓷涂料成品。
对比例1：
市场上某常规水性聚硅氧烷仿瓷涂料，与本发明实施例1～5制备的水性聚硅氧烷仿瓷涂料成品的常规性能对比，见表1。
表1涂料常规性能对比表
Figure BDA0002664961890000061
从表1数据可以看出，与市场上购得的常规水性聚硅氧烷涂料相比，本发明的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料具有熟化时间短、可常温喷涂的优点，并且在耐冷热循环方面相对于市场上的常规涂料也有明显的提升。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述水性聚硅氧烷仿瓷涂料由A组分、B组分和C组分组成，所述A组分由水性纳米溶胶、填料、颜料、防流挂剂、流平剂和分散剂组成，所述B组分为催化剂，所述C组分为硅烷偶联剂；所述A组分、B组分和C组分的质量比为10：(1～10)：(0.1～5)。
2.根据权利要求1所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述A组分按重量份数计由50～90份水性纳米溶胶、10～50份填料、1～20份颜料、0.1～10份防流挂剂、0.01～0.5份流平剂和0.01～0.5份分散剂组成。
3.根据权利要求2所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述水性纳米溶胶包括氧化硅水溶胶、氧化铝水溶胶、氧化钛水溶胶、氧化锆水溶胶和氧化石墨烯中的一种或几种，所述水性纳米溶胶的胶粒粒径为10～90纳米，所述水性纳米溶胶的固含量为30％～50％。
4.根据权利要求2所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述填料采用云母粉、滑石粉、硫酸钡、硅灰石、碳酸钙、玻纤、空心玻璃微球和氧化铝纤维中的一种或几种。
5.根据权利要求2所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述防流挂剂采用亲水性纳米二氧化硅、纳米级硅酸铝钾、膨润土和纤维素中的一种或几种。
6.根据权利要求2所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述分散剂采用聚醚改性的聚硅氧烷。
7.根据权利要求2所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述流平剂采用丙烯酸类、聚氨酯类和聚硅氧烷类流平剂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述催化剂由甲酸、乙酸、盐酸、硫酸、磷酸、草酸中的一种或几种按照任意配比的混合溶液或其混合溶液的水溶液组成。
9.根据权利要求1所述的一种水性聚硅氧烷仿瓷涂料，其特征在于，所述硅烷偶联剂采用甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、γ-氨丙基三乙氧基硅烷和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。
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