CN1840596A - 一种复合烤瓷涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑涂料，尤其是涉及一种用于金属建材的复合烤瓷涂料。它含有的重量组分及配比为硅溶胶－有机硅烷聚合物55～70％，高沸点溶剂10～30％，金属氧化物1～8％，颜料5～18.7％，高分子量聚氨酯分散剂0.3～2％。本发明采用了有机－无机复合高分子(即硅溶胶－有机硅烷聚合物)为涂料的主成膜物，兼聚有机涂料的高装饰性、良好附着力、韧性，又具有无机涂料的高硬度、耐化学品性。

Description

一种复合烤瓷涂料

技术领域：

本发明涉及一种建筑涂料，尤其是涉及一种用于金属建材的复合烤瓷涂料。

现有技术：

目前，在涂料业界对于单一涂料的性能要求越来越高，如环保、高硬度、高耐化学腐蚀、高的耐久性、高防菌性和高的耐粘污性等集于一身，现有的涂料已经无法满足客户的需求。因此，在涂料业界对于复合性能涂料的研究已经形成一种必然的趋势。

美国的硅溶胶—有机硅烷复合物硬质涂料的研究开始于20世纪70年代，主要用于当时大量出现的有机光学材料的表面保护用的透明硬质涂层，例如汽车用塑料灯罩、手表面、镜片等。最早工业化的用于光学有机材料硬质涂层的是由Clark的一系列专利(US3976497，US3986977，和US4027073)衍生而来的SDC Coating of Anaheim(位于美国加州)。在这之后，又有一大批类似的专利被申请，比如Armbruster等的US4159206，Ubersax的US4177315，GE通用有机硅部门的Fyre(US 4299746，US 4324839，US 4413088)和Vaughn(US4309319，US 4324712，US 4414349)，以及Guest等人的US 5013608和US5102695。

在所有上述的美国专利中，除了GE公司的涂料选用碱性的硅溶胶—有机硅烷聚合物(在此基础上的GE产品SHC～1200就是碱性的)，其它专利都是采用酸性的原料。因为，二氧化硅类物质倾向于在碱性条件下自身聚合，而在酸性环境中有机硅较为稳定，因此采用酸性原料的涂料的具有较高的稳定性。

在上述的硅溶胶—有机硅烷聚合物涂料中，都具有良好的硬度和耐摩擦性能，但是价格相当昂贵。这些涂料的购买者除了需要一笔购买费用，还需要额外的费用用于这些硅溶胶—有机硅烷聚合物涂料的低温保存和运输上。因为它们无一例外活性都很高，十分容易在常温下自己交联而胶化，需要在低温下保存。此外由于一些特殊的原因，涂料必须在较低的湿度条件下施工，不然容易造成雾影，对光学材料造成不利的影响。

在国内的申请专利中，日本松下电工(CN9800514.2)描述了一种亲水化涂膜的配方，基本原料就是酸性的有机硅溶胶—硅烷聚合物。该亲水化涂料成膜后，膜厚仅为0.01～0.5微米，硬度2H。但是该专利采用的硅溶胶为有机硅溶胶(和US 5013608和US 5102695的原料类似，Nissan Chemical产的30％二氧化硅的异丙醇分散液)，其价格几乎是水性30％硅溶胶的8倍。

韩国的KCC公司专利KR9303349描述了一种双组分的烤瓷涂料，一种原料为PH控制剂；另一种原料为有机硅烷，并不包含硅溶胶。KR9708714描述了一种用于金属基材的双涂层陶瓷涂料。底涂层为20～40份溶剂，10～20份无机填料，5～29份筛选的填料，100份有机金属化合物。面涂层为30～40份的棒形有机硅溶胶，30～60份有机硅，10～40份醇类溶剂，烤漆温度为200～250℃。目前在市场上销售的KCC烤瓷涂料为双组分涂料，该烤瓷涂料的硬度高达5H；颜色鲜艳，涂膜光滑，亮度高(可大于60°)，已经有不少的应用。但该涂料也有明显的缺点：价格昂贵；涂膜固化后无法重涂；喷涂施工困难，存储期短，需要低温保存。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种单组分、存储期长、硬度高(大于5H)、可以重涂、价格相对便宜的烤瓷涂料。本发明解决其技术问题的技术方案是：一种复合烤瓷涂料，它含有的重量组分及配比为硅溶胶—有机硅烷聚合物55～70％，高沸点溶剂10～30％，金属氧化物1～8％，颜料5～18.7％，高分子量聚氨酯分散剂0.3～2％。本发明所要解决的技术问题还可进一步通过如下技术方案加以解决：高沸点溶剂为正丁醇、乙二醇、丙二醇、二丙酮醇、丙二醇甲醚；金属氧化物为二氧化钛，氧化铁，二氧化硅，氧化铝，氧化锌；颜料是钛白，氧化铁黄，钛镍黄，锶黄，铬黄，铁红，钼铬红，镉红，铁蓝，钴蓝，铬绿，铁黑，碳黑，钴紫，锌粉，铝粉，云母珠光颜料；金属氧化物的颗粒度≤100nm。

本发明中的硅溶胶—有机硅烷聚合物是由硅溶胶经酸化后，与有机硅烷单体反应聚合的物质。硅溶胶～有机硅烷聚合物制备方法如下：以高固含的硅溶胶(硅溶胶为普通市售产品，其二氧化硅含量≥30％)为主要原料，在装有搅拌装置和回流装置的反应容器中，先用盐酸将硅溶胶PH值调节到4.5～5.5，再用甲基三甲氧基硅烷改性(混合体系中SiO₂和有机硅烷中CH₃SiO_1.5的质量比例1∶4)，在60℃下聚合3-5小时后，冷却到室温，就可以合成得到半透明、灰白色、均匀的粘稠状液体，即为硅溶胶—有机硅烷聚合物。性硅溶胶可以采用江阴国联和浙江宇达的30％～40％固含量的碱性硅溶胶，硅溶胶颗粒在10～30nm。

由于本发明中采用的基料硅溶胶—有机硅烷聚合物的合成原料之一硅溶胶为水性硅溶胶，制得的涂料中含有一定量的水分和低沸点溶剂—乙醇，对于烤漆过程中的涂膜流平不利。为了使陶瓷涂料在烘烤成膜过程中顺利流平，延长涂料的固化时间，得到平整的涂膜，本发明选用高沸点溶剂作为配方的一个组成部分。一般选用的规则是沸点大于100℃，如正丁醇、乙二醇、丙二醇、二丙酮醇、丙二醇甲醚。

由于本发明选用颗粒尺寸在100纳米以下的金属氧化物，首先可以提高整个烤瓷涂料成膜以后的机械性能，如膜的致密度、机械性能、细腻度和硬度。而且，由于此类微小尺寸金属氧化物具有的特殊的杀菌效果(如氧化锌和氧化铁)或光催化效果(二氧化钛)，使烤瓷涂料的应用面更广。

本发明选用不同颜色的颜料，可以使金属建材达到良好的装饰效果，满足不同客户的个性化要求。

高分子量聚氨酯分散剂，主要用于分散和稳定颜料，使其在烤瓷涂料中分散均匀，不团聚。本发明中可以选用的高分子量聚氨酯分散剂可以采用Afka公司EFKA 4010高分子量聚氨酯分散剂。

本发明由于采用上述技术方案，

(1)由于本发明以水性硅溶胶为主要原料来合成烤瓷涂料的基料—硅溶胶—有机硅烷聚合物，得到的烤瓷涂料价格相对进口的较低；

(2)由于本发明为一种单组分的涂料，免去使用前的配置和活化；

(3)由于本发明采用了有机—无机复合高分子(即硅溶胶—有机硅烷聚合物)为涂料的主成膜物，兼聚有机涂料的高装饰性、良好附着力、韧性，又具有无机涂料的高硬度、耐化学品性(见表2)。

具体实施方式：

见表1

	实施例1	实施例2	实施例3
				硅溶胶—有机硅烷聚合物	55	62	70
高沸点溶剂	30	20	10
				金属氧化物	8	5	1
颜料	5	12	18.7
				高分子量聚氨酯	2	1	0.3

                             表1

性能检测	实例1	实例2	实例3
				涂膜的厚度(μm)	29.0	31.2	28.7
60°光泽	25	22	19
				附着力(划格法)	100/100	100/100	100/100
二道涂层的重涂性	无障碍	无障碍	无障碍
				铅笔硬度(中华牌绘图铅笔)	5H	＞6H	5H
耐酸性(5％H2SO4，48h)	通过	通过	通过
				耐碱性(5％NaOH，48h)	通过	通过	通过
耐冲击性(反冲，50kg·cm)	通过	通过	通过
				耐粘污性(碳素墨水干燥一天后洗涤剂洗)	无残留	无残留	无残留
耐水性(240h)	无变化	无变化	无变化
				耐沸水性(1h)	无变化	无变化	无变化
储存稳定性(常温2个月)	无变化	无变化	无变化

                                  表2

在按上述实施例配比调制好涂料，在经过喷砂的15cm*7cm的2mm厚铝板上进行涂料的喷涂，采用空气喷涂的制样方法，然后在150℃烘烤30min得到样品。最后对这这些样品涂层性能进行检验，具体的结果见表2。

本发明的制备方法为：在装有硅溶胶—有机硅烷聚合物(溶液)的金属容器内，以1000～3000转/分搅拌速度下，依次加入高沸点溶剂、颜料、金属氧化物、高分子量聚氨酯分散剂，分散30分钟即可。

Claims (5)

1.一种复合烤瓷涂料，其特征是：它含有的重量组分及配比为硅溶胶一有机硅烷聚合物55～70％，高沸点溶剂10～30％，金属氧化物1～8％，颜料5～18.7％，高分子量聚氨酯分散剂0.3～2％。

2.根据权利要求1所述的一种复合烤瓷涂料，其特征是：高沸点溶剂为正丁醇、乙二醇、丙二醇、二丙酮醇、丙二醇甲醚。

3.根据权利要求1所述的一种复合烤瓷涂料，其特征是：金属氧化物为二氧化钛，氧化铁，二氧化硅，氧化铝，氧化锌。

4.根据权利要求1所述的一种复合烤瓷涂料，其特征是：颜料是钛白，氧化铁黄，钛镍黄，锶黄，铬黄，铁红，钼铬红，镉红，铁蓝，钴蓝，铬绿，铁黑，碳黑，钴紫，锌粉，铝粉，云母珠光颜料。

5.根据权利要求1所述的一种复合烤瓷涂料，其特征是：金属氧化物的颗粒度≤100nm。