CN101547978A - 具有高硬度的无机涂料组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高硬度无机涂覆组合物，所述组合物能够形成一种具有高硬度、抗菌活性、防水性、化学耐性和不燃性并在金属或非金属表面上对基质具有优异粘附特性的涂覆膜。本发明提供了通过将粘合剂和无机填料在水中相混合而制备的高硬度无机涂覆组合物。

Description

具有高硬度的无机涂料组合物
技术领域
本发明涉及一种高硬度无机涂覆组合物。更具体而言，本发明涉及这样一种高硬度无机涂覆组合物，所述组合物能够形成一种具有高硬度、抗菌活性、防水性、化学耐性和不燃性并在金属或非金属表面上对基质具有优异粘附特性的涂覆膜。
背景技术
通常，使用无机粘合剂例如硅酸盐作为固化剂的脱氢缩合型双液体涂覆剂已被用作形成无机涂覆膜的涂覆剂。
这类涂覆剂具有极其广泛的应用，范围从各种工业领域(包括铁路、机动车、船舶、道路设施和电子电器产品)到常规的家用领域例如在家庭环境(包括厨房、起居室等等)中使用。
然而，常规的涂覆剂中使用有机溶剂，例如醇类、溶剂等等，从而造成环境污染的风险。
此外，常规的涂覆材料对于有机物质具有高粘附力，但是对于需要被涂覆的金属或有色金属的表面却表现出不利的低粘附力。
也就是说，常规的涂覆方法有以下缺点：当被涂覆的表面被各种有机物质(例如脂膏或油、漆、碳化物等)沾污时，需要使用有机溶剂除去所述有机污染物。此外，常规的涂覆材料对于金属和有色金属表面的粘附力较差。因此，为了在金属或非铁金属表面上涂覆所述涂覆材料，就需要进行额外的工艺如预处理，例如对金属或非铁金属表面进行砂磨或酸处理，或者用另一种具有高粘附力的物质涂覆基质表面。因此，常规的涂覆方法具有例如涂覆工艺复杂和生产成本较高的问题和缺陷。
为了解决上述问题，克服上述缺陷，开发了一种含有水溶性硅酸盐作为主要组分的无机涂覆组合物，所述组合物由水溶性硅酸盐和铝或铝金属氧化物制备而成。然而这类涂覆组合物的问题是：由于用作粘合剂的水溶性改性硅酸盐是一种强碱性物质，因此在涂覆膜形成之后会由于痕量的碱性组分释放到涂覆膜表面而使得涂覆表面变白。
此外，一些研究集中于使用碱金属氧化物和碱金属硅酸盐作为固化剂、并使用金属氧化物或金属磷酸盐和碱金属硅酸盐作为基质的亲水性无机涂覆组合物。然而，这类组合物仍然具有由于碱性组分释放到涂覆表面而使涂覆表面变白的问题，还有防水性差的问题。
发明内容
技术问题
因此，为解决上述问题而作出本发明，本发明的一个目的是提供一种高硬度无机涂覆组合物，所述组合物能够在金属或非金属表面上形成具有高硬度的涂覆膜。
技术方案
根据本发明的一个方面，上述和其它目的可通过提供这样一种高硬度无机涂覆组合物而实现，所述高硬度无机涂覆组合物包括选自硅酸盐和改性硅酸盐中至少一种的玻璃料、微颗粒状含二氧化硅材料和无机填料。
所述高硬度无机涂覆组合物可包括，基于所述组合物总重量，20至80重量％的所述玻璃料、10至70重量％的所述无机填料、以及10至35重量％的所述颗粒状含二氧化硅材料。
优选地，所述玻璃料可为选自二氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化镁、氧化钾、氧化锂和氧化锌的至少一种。
所述玻璃料可为原料的熔融玻璃态产物。
所述无机填料可为选自下列物质的至少一种：碳化物、硅酸钠、硅酸钾、胶态硅酸钠和胶态硅酸钾(sodium and potassium colloidalsilica)、氢氧化铝、硫酸钡、粘土、碳酸钙、氧化钛、高岭土、膨润土、沸石、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆和氧化锂。
此外，所述碳化物可为选自碳化钛和碳化硅的至少一种碳化物。
所述涂覆组合物还可包括选自碱金属的氯酸盐、氧化物、氢氧化物和磷酸盐的至少一种物质。
在本发明中，所述磷酸盐可为选自磷酸铝、磷酸钙和磷酸镁的至少一种。
所述碱金属氯酸盐可为选自高氯酸锂、氯酸钠和氯酸钾的至少一种。
所述氧化物可为选自下列物质的至少一种：氧化铝、氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化锂、氧化锌、氧化钇、氧化锶、氧化镁、氧化钡、氧化锰、氧化钒、氧化锆、二氧化钛氧化物和氧化硅。
所述氢氧化物可为选自下列物质的至少一种：氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化钙。
在本发明中，所述氧化物的含量可为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的5至40重量％。
所述涂覆组合物还可包括选自下列化合物的至少一种化合物：氧化铝、氧化钠、氧化铁、氧化钾、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、磷酸铝和氧化锂。上述物质可单独使用或以其任意组合使用。
上述化合物的含量可为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的5至15重量％。
所述涂覆组合物还可包括非离子型表面活性剂。
所述非离子型表面活性剂的含量可为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至3重量％。
所述非离子型表面活性剂可为选自胺氧化物、烷基酯和聚山梨醇酯的至少一种。
所述涂覆组合物还可包括分散剂。
所述分散剂的含量可为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至6重量％。
所述涂覆组合物还可包括选自下列物质的至少一种添加剂：乙二醇、二甘醇、硬脂酸铝、二氧化硅、硅酸锆、硅酸钙、金属烷基磺酸盐、改性聚硅氧烷和硅烷。
上述添加剂的含量可为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至2重量％。
有益效果
使用本发明的高硬度无机涂覆组合物所形成的无机涂覆膜，具有与有机物质粘附力较低但与金属或非金属表面粘附力较高的表面。因此，有机物质很难粘附在本发明的涂覆膜上，并且即使当所述膜被所述有机物质沾污时也可很容易将其除去。此外，由于本发明的涂覆膜与被涂覆的金属或非金属具有极好的粘附力，因此可生产高品质的涂覆产品。
在使用本发明的高硬度无机涂覆组合物所形成的高硬度无机涂覆膜中，金属原子被包封在二氧化硅的规则四面体结构中，从而不暴露在外。由此可防止由碱释放引起的涂覆膜变白现象，并且使得所述涂覆膜对于环境的变化具有高耐性。也就是说，本发明的涂覆膜具有多种所需的特征，例如高耐候性、耐久度、化学耐性、抗磨性、表面硬度、远红外辐射、不燃性、化学耐性和耐沾污性。有利地，所述膜的寿命是半永久性的。
此外，本发明不会出现由于碱性组分释放至涂覆膜表面中而导致的变白现象，并且具有优越的防水性。
此外，本发明的高硬度无机涂覆组合物可与水混合使用，由于它在涂覆过程中不会产生污染物，因此是一种环境友好的涂覆材料。
具体实施方式
本发明提供了这样一种高硬度无机涂覆组合物，所述组合物包括硅酸盐或改性硅酸盐玻璃料、微颗粒状含二氧化硅材料和无机填料。
所述硅酸盐或改性硅酸盐玻璃料可为选自下列物质的至少一种：二氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化镁、氧化钾、氧化锂和氧化锌，这样使得可容易地使用水溶性物质。
所述玻璃料可为由原料先熔化并玻璃化制备而得的熔融玻璃状产品。使用熔融玻璃状类型的玻璃料，与使用磨碎的玻璃料相比，可以改进所述涂覆组合物的吸附性能，并提供较好的表面硬度。
所述玻璃料的含量可为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的20至80重量％。如果所述玻璃料的含量低于20重量％，则由于粘度低而无法形成高硬度无机涂覆组合物。另一方面，如果所述玻璃料的含量高于80重量％，则由于由粘度过分增长而产生的颗粒的高粘附力，使得颗粒的分散性降低。因此，这可导致使用不方便、由于变得耐高温而阻碍熔融、以及使所述涂覆膜在干燥过程中发生破裂和膨胀。
可用于本发明的改性硅酸盐玻璃料可为这样一种物质，其中由式M2O·xAl2O3·nSiO2·xH2O表示的硅酸盐被铝改性，或者被一种选自元素周期表IIA族元素中金属或过渡金属的金属的氧化物或氢氧化物改性；或者可为这样一种物质，其中胶态硅酸盐被碱性催化剂改性，从而将其它金属引入硅酸盐水溶液并通过交联发生胶态硅酸盐的聚合。用于制备改性硅酸盐的改性剂的实例可包括金属的氧化物和氢氧化物。碱性催化剂的实例可包括氧化铝、氢氧化铝、氧化镁、六偏磷酸钠、氧化钙、无定形二氧化硅、硅酸乙酯和纤维素。
所述改性硅酸盐可通过用于制备改性硅酸盐的常规方法制备，例如通过将改性剂或碱性催化剂与硅酸盐水溶液混合，并加热或水解所得混合物。
可用于本发明的无机填料可以选自：碳化物、硅酸钠、硅酸钾、胶态硅酸钠和胶态硅酸钾、氢氧化铝、硫酸钡、粘土、碳酸钙、氧化钛、高岭土、膨润土、沸石、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆和氧化锂。上述物质可单独使用或以其任意组合使用。
可用作无机填料的碳化物的实例可包括碳化钛和碳化硅。上述物质可单独使用或以其任意组合使用。
使用上述物质作为无机填料可使得所述涂覆膜的硬度和防水性得到改善。
在所述涂覆组合物中，无机填料的含量可为10至70重量％。如果所述填料的含量低于10重量％，则由于所述涂覆膜的表面密度低而不能形成高硬度无机涂覆组合物。另一方面，如果所述填料的含量高于70重量％，则可能会由于粘度过分增长而使得颗粒的粘附力较高，从而导致所述涂覆膜的破裂。
对于本发明中的微颗粒状含二氧化硅材料而言，可以使用颗粒二氧化硅或无定形二氧化硅、二氧化硅片(silica slip)、胶态二氧化硅、碳化硅等等。
二氧化硅起到加速在基质表面上所形成的高硬度无机涂覆膜固化的作用。此外，所述二氧化硅组分可在室温下完全分散于所述硅酸盐或改性硅酸盐玻璃料中，从而中和所述高硬度无机涂覆组合物。另外，当通过干燥过程形成所述涂覆膜时，二氧化硅颗粒可在加热和脱水过程中迁移并固定在所述涂覆膜表面，从而使得碱金属组分被固定于二氧化硅的规则四面体结构中，由此防止碱金属组分释放到所述涂覆膜表面。
这样一来，所形成的高硬度无机涂覆膜就不会发生由于碱金属释放而导致的表面涂层变白，并且还具有优越的防水性。
本发明中所用的无定形二氧化硅可按照以下方法制备：将SiO2和Al2O3按照1:1的重量比混合，然后加热熔化并煅烧，用冷水淬火并用球磨研磨至颗粒直径为5至20□；或者本发明中所用的无定形二氧化硅也可按照以下方法制备：将硅酸盐乙酯(SiCOC2H5)4水解，然后再在100℃下干燥1小时。
在本发明中，含颗粒状二氧化硅的材料的含量可为10至35重量％。
用于形成本发明所述高硬度涂覆膜的二氧化硅材料可由式M2O·xAl2O3·nSiO2·mH2O表示，其中M代表碱金属，x、n和m分别为自然数。
本发明中所用的硅酸盐可由式M2O·xAl2O3·nSiO2·xH2O表示。
金属M的代表性实例可包括锂、钾、钠等。所述硅酸盐的种类需要考虑所述组合物的特性和所述涂覆膜的物理性质来选择。例如，当需要形成防水性涂覆膜时，优选使用钾盐。当需要增强粘附时，优选使用钠盐。当使用常规的硅酸盐时，优选其分子量为300至500。
所述硅酸盐或改性硅酸盐玻璃料和二氧化硅优选在其完全分散或溶解之后使用。出于这一目的，可将各组分混合并加热搅拌，以增强颗粒的分散性。在本发明中，将上述物质于80℃或更高的温度下反应并分散24小时以上，并且搅拌器的转速优选设置为80至800rpm，但是反应温度和时间以及搅拌速度都不限于上述范围。
此外，所述涂覆组合物还可包括选自碱金属的氯酸盐、氧化物、氢氧化物和磷酸盐的至少一种物质。
所述碱金属氯酸盐可为选自高氯酸锂、氯酸钠和氯酸钾的至少一种。
所述氧化物的实例可包括：氧化铝、氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化锂、氧化锌、氧化钇、氧化锶、氧化镁、氧化钡、氧化锰、氧化钒、氧化锆、二氧化钛氧化物和氧化硅等等。
所述氢氧化物的实例可包括：氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化钙；所述磷酸盐的实例可包括：磷酸铝、磷酸锌、磷酸钠、磷酸铵、磷酸镁、磷酸钾和磷硅酸盐。
所述氧化物的含量可为所述高硬度无机涂覆剂总重量的5至40重量％。如果所述氧化物的含量低于5重量％，则可能会导致电导率降低。另一方面，如果所述氧化物的含量高于40重量％，则可能会导致自聚集并使电导率不再增加。
为了改进所述组合物与所述基质表面的粘附，所述涂覆组合物还可包括选自下列物质的至少一种化合物：氧化铝、氧化钠、氧化铁、氧化钾、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、磷酸铝和氧化锂。上述化合物的另外引入还能够改进所述涂覆膜的防水性和硬度。
上述化合物的含量可优选为所述组合物总重量的5至15重量％。如果所述化合物的含量低于5重量％，则可能会由于机械性能较差而对所述组合物和涂覆性质造成不利影响并难以在基质上形成厚涂层。另一方面，如果所述化合物的含量高于15重量％，则会导致机械性能(例如抗冲击性、硬度和耐久度)的提高，这接着会导致涂覆膜的破裂并造成机械性能的改变。
非离子型表面活性剂的另外加入可以减少由于涂覆界面出现的问题而导致的涂覆外观恶化。
非离子型表面活性剂的实例可包括：胺氧化物，例如月桂基二甲基胺氧化物和椰油酰胺丙基二甲基胺氧化物(cocamido propyl dimethylamine oxide)；烷基酯，例如乙二醇硬脂酸酯、辛酸十六酯和硬脂酸异辛酯；以及聚山梨醇酯，例如聚氧乙烯山梨糖醇酐单月桂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐三油酸酯和聚氧乙烯山梨糖醇酐单油酸酯。上述物质可单独使用或以其任意组合使用。
优选地，所述非离子型表面活性剂的含量可为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至3重量％。如果所述非离子型表面活性剂的含量低于0.1重量％，则难以在无机颗粒表面上实现有效的乳化状态。另一方面，如果所述非离子型表面活性剂的含量高于3重量％，则难以控制颗粒尺寸，并产生难以回收残留乳化剂和过度提高生产成本的问题。
还可向所述涂覆组合物中加入分散剂来稳定其分散体系并降低其粘度。所述分散剂可为选自下列物质的至少一种：烷基萘磺酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基烯丙基醚、二乙醇胺、聚丙烯酸铵盐溶液和低分子量聚羧酸聚合物的醇铵盐溶液。
所述分散剂的含量可优选为所述涂覆组合物总重量的0.1至6重量％。如果所述分散剂的含量低于0.1重量％，则会导致粘度过低，从而由于流动性降低而产生不良效果。另一方面，如果所述分散剂的含量高于6重量％，则增加的粘度会过多地提高流动性，也会产生不良效果。
为了改进所述涂覆膜的性能，还可任选加入添加剂以确保所述涂覆膜的柔韧性、粘附性、抗冲击性和平滑度。所述添加剂的实例可包括：乙二醇、二甘醇、硬脂酸铝、二氧化硅、硅酸锆、硅酸钙、金属烷基磺酸盐、改性聚硅氧烷和硅烷。上述物质可单独使用或以其任意组合使用。上述添加剂的含量可优选为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至2重量％。如果所述添加剂的含量低于0.1重量％，则无法改进所述涂覆膜的柔韧性和粘附性。另一方面，如果所述添加剂的含量高于2重量％，则柔韧性的增加可能导致涂覆膜表面的破裂。
所述组合物可在液态或粉末状态下混合。所述分散剂和添加剂优选在液态下混合。
作为混合上述组合物各组分的溶剂，可使用亲水性溶剂例如水。
本发明的实施方式
实施例
现将参照下述实施例更详细地描述本发明。提供下述实施例的目的仅是为了说明本发明，而不应被解释为限制本发明的范围和实质。
实施例1：玻璃料的制备
将35g二氧化硅、40g氧化铝、5g氧化锂、15g氧化锌、2g氧化镁和3g氧化钙混合，将该混合物在高温烘箱中加热至1000℃、煅烧并用球磨研磨24小时，以获得具有精细颗粒尺寸的颗粒状液相(particulate liquid phase)。向如此获得的液相中加入35g的50％氧化钾水溶液和65g的40％氧化钠水溶液，并将所得的混合物搅拌4小时得到玻璃料。
实施例2：无机填料的制备
将75g硅酸钠、20g硅酸钾、2g氧化钛和3g氧化锆混合，并将该混合物用球磨搅拌8小时得到无机填料。
实施例3：含二氧化硅材料的制备
将50g二氧化硅和50g氧化铝混合，将该混合物加热至1000℃、煅烧并用球磨研磨8小时，得到颗粒直径为5至20□的细碎的含二氧化硅的材料。
实施例4：氧化物的制备
将50g磷酸钾、15g磷酸镁、5g磷酸铵、17g氢氧化铝、2.5g氢氧化锂、3g氧化铁、4g氯酸钾、2g多磷酸铝、1.5g氟硅酸钠、3g硅酸钙和100g蒸馏水用球磨研磨2至4小时，由此得到细碎的含氧化物材料。
实施例5：氧化铝的制备
将22g氧化铝、45g氧化钠、5g氧化铁、2.5g氧化锆、1.5g氧化锂、4g二氧化钛、17g二氧化硅、3g磷酸铝和100g蒸馏水混合，并将该混合物用球磨研磨2至4小时，由此得到细碎的氧化铝。
实施例6：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将30重量％的实施例1的玻璃料、30重量％的实施例2的无机填料、17重量％的实施例3的含二氧化硅材料、13重量％的实施例4的氧化物、8重量％的实施例5的氧化铝、0.5重量％的作为非离子型表面活性剂的聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、1.0重量％的作为分散剂的protesol 711和0.5重量％的作为附加添加剂的金属烷基磺酸盐混合在一起，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
实施例7：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将25重量％的实施例1的玻璃料、30重量％的实施例2的无机填料、15重量％的实施例3的含二氧化硅材料、18重量％的实施例4的氧化物、10重量％的实施例5的氧化铝、0.5重量％的作为非离子型表面活性剂的聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、1.0重量％的作为分散剂的protesol711和0.5重量％的作为附加添加剂的金属烷基磺酸盐混合在一起，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
实施例8：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将35重量％的实施例1的玻璃料、20重量％的实施例2的无机填料、10重量％的实施例3的含二氧化硅材料、20重量％的实施例4的氧化物、13重量％的实施例5的氧化铝、0.5重量％的作为非离子型表面活性剂的聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、1.0重量％的作为分散剂的protesol711和0.5重量％的作为附加添加剂的金属烷基磺酸盐混合在一起，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
实施例9：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将10重量％的实施例1的玻璃料、75重量％的实施例2的无机填料、5重量％的实施例3的含二氧化硅材料、5重量％的实施例4的氧化物、3重量％的实施例5的氧化铝、0.5重量％的作为非离子型表面活性剂的聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、1.0重量％的作为分散剂的protesol 711和0.5重量％的作为附加添加剂的金属烷基磺酸盐混合在一起，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或非铁金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
实施例10：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将80重量％的实施例1的玻璃料、10重量％的实施例2的无机填料、5重量％的实施例3的含二氧化硅材料、5重量％的实施例4的氧化物、3重量％的实施例5的氧化铝、0.5重量％的作为非离子型表面活性剂的聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、1.0重量％的作为分散剂的protesol 711和0.5重量％的作为附加添加剂的金属烷基磺酸盐混合在一起，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
实施例11：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将10重量％的实施例1的玻璃料、10重量％的实施例2的无机填料、5重量％的实施例3的含二氧化硅材料、5重量％的实施例4的氧化物、3重量％的实施例5的氧化铝、0.5重量％的作为非离子型表面活性剂的聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、1.0重量％的作为分散剂的protesol 711和0.5重量％的作为附加添加剂的金属烷基磺酸盐混合在一起，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
实施例12：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将5重量％的实施例1的玻璃料、5重量％的实施例2的无机填料、15重量％的实施例3的含二氧化硅材料、50重量％的实施例4的氧化物、23重量％的实施例5的氧化铝、0.5重量％的作为非离子型表面活性剂的聚氧乙烯山梨糖醇酐单硬脂酸酯、1.0重量％的作为分散剂的protesol 711和0.5重量％的作为附加添加剂的金属烷基磺酸盐混合在一起，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或非铁金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
比较实施例1：主要原料的制备
将40重量％的氧化钾、5重量％的氧化钠、45重量％的碱金属硅酸盐、10重量％磷酸铝和10重量％的氧化锌混合，并将所得的混合物用球磨研磨2小时，得到主要原料的溶液。
比较实施例2：固化剂的制备
将35重量％的磷酸、38重量％的氢氧化铝、25重量％的氧化镁、2重量％的氧化锂和100重量％的蒸馏水混合，并将所得的混合物用球磨研磨2小时，得到固化剂溶液。
比较实施例3：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将80重量％的比较实施例1的主要原料和20重量％的比较实施例2的固化剂相混合，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
比较实施例4：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将20重量％的比较实施例1的主要原料和80重量％的比较实施例2的固化剂相混合，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
比较实施例5：高硬度无机涂覆组合物的涂覆
将50重量％的比较实施例1的主要原料和50重量％的比较实施例2的固化剂相混合，并将所得的混合物搅拌消泡30分钟、喷涂在金属或有色金属表面上，然后在温度为270℃±20℃的干燥烘箱中干燥20分钟，由此形成高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
用如此制得的高硬度无机涂覆组合物，在金属或有色金属表面上形成了高硬度无机涂覆膜。测试了如此形成的涂覆膜的物理性质。所得的结果示于下表1中。
表1
Figure A200780044057D00151
○：好；△：一般；□：差
1.硬度测试：用9H铅笔以45度角于所述高硬度无机涂覆膜表面上推过，检测划痕。
2.粘附性测试：根据KS D6711-92，在所述高硬度无机涂覆膜表面上划一个2mm×2mm的方格，并用赛璐玢粘附带粘在上面然后揭下来，从而确认剥离状态。
3.抗磨性：将一个经水浸的3M硬毛刷置于所述高硬度无机涂覆膜表面上，然后在负重3kg的条件下前后移动刷子(移动距离大于30cm，进行10次摩擦试验)。然后确认表面划痕。
4.耐酸性：将一滴或两滴5％的盐酸水溶液滴在所述高硬度无机涂覆膜表面上，并在2小时后检测所述涂覆膜表面外观的脱色情况。
5.抗碱性：将一滴或两滴5％的氢氧化钠水溶液加于所述高硬度无机涂覆膜表面，并在2小时后检测所述涂覆膜表面外观的脱色情况。
6.耐盐水性：对所述高硬度无机涂覆膜表面进行盐水喷雾试验。在720小时后检测涂覆表面。
7.抗冲击性：使一个500g的锥摆由1米的高度落在所述高硬度无机涂覆膜表面上，然后检测所述表面。
8.耐沾污性：用油墨涂抹所述高硬度无机涂覆膜表面，然后用水清洗5分钟以确认污迹是否被清除干净。
9.耐热性：将所述高硬度无机涂覆膜在300℃温度下加热1小时，并用空气冷却。然后用肉眼观察所述涂覆膜表面。
10.抗冷性：将所述高硬度无机涂覆膜置于-30℃/2小时60℃，RH90％或更高温度/2小时条件下(重复10次)后，检测所述膜表面的膨胀和其它变化。
11.海水测试：将带有形成于其上的所述高硬度无机涂覆膜的基质浸于海水中，并在1000小时后检查涂覆膜表面的变化。
12.废水测试：将带有形成于其上的所述高硬度无机涂覆膜的基质浸在从废水处理厂最后流出的液体中，并在1000小时后检查涂覆膜表面的变化。
本发明中所用的玻璃料具有优越的粘附性、硬度、抗菌活性和防水性；而如上文比较实施例所示，没有使用玻璃料的组合物表现出的硬度、粘附性和抗磨性较低、抗冲击性较差(即涂覆膜较脆)以及耐沾污性较差(即难以除去污染物，同时仍残留明显的污迹)。其它的测试显示出没有使用玻璃料的组合物的物理性质较差，所以不能得到高硬度涂覆膜。
产业实用性
用本发明组合物形成的涂覆膜，具有与有机物质粘附力较低但与金属或非金属表面粘附力较高的表面。因此，有机物质很难粘附在本发明的涂覆膜上，并且即使当所述膜被所述有机物质沾污时也很容易将其除去。此外，由于本发明的涂覆膜与被涂覆的金属或非金属表面具有极好的粘附力，因此可生产高品质的涂覆产品。
此外，还可以防止由于碱释放而导致的涂覆表面变白，并且所述膜对于环境波动具有高耐性。也就是说，本发明的涂覆膜具有多种所需的特征，例如高耐候性、耐久度、化学耐性、抗磨性、表面硬度、远红外辐射、不燃性、化学耐性和耐沾污性。
因此，本发明的涂覆组合物可被应用于需要环境友好且高品质的涂层的多种产品。

Claims (21)

1.一种高硬度无机涂覆组合物，包括：选自硅酸盐和改性硅酸盐中至少一种物质的玻璃料；微颗粒状含二氧化硅材料；和无机填料。
2.权利要求1的组合物，其包括，基于所述组合物总重量，20至80重量％的所述玻璃料、10至70重量％的所述无机填料和10至35重量％的所述颗粒状含二氧化硅材料。
3.权利要求1的组合物，其中所述玻璃料为选自下列物质的至少一种：二氧化硅、氧化铝、氧化钠、氧化镁、氧化钾、氧化锂和氧化锌。
4.权利要求1的组合物，其中所述玻璃料为熔融玻璃态材料。
5.权利要求1的组合物，其中所述无机填料为选自下列物质的至少一种：碳化物、硅酸钠、硅酸钾、胶态硅酸钠和胶态硅酸钾、氢氧化铝、硫酸钡、粘土、碳酸钙、氧化钛、高岭土、膨润土、沸石、氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、氧化锆和氧化锂。
6.权利要求5的组合物，其中所述碳化物为选自碳化钛和碳化硅的至少一种碳化物。
7.权利要求1的组合物，还包括选自碱金属的氯酸盐、氧化物、氢氧化物和磷酸盐的至少一种物质。
8.权利要求7的组合物，其中所述磷酸盐为选自磷酸铝、磷酸钙和磷酸镁的至少一种。
9.权利要求7的组合物，其中所述碱金属氯酸盐为选自高氯酸锂、氯酸钠和氯酸钾的至少一种。
10.权利要求7的组合物，其中所述氧化物为选自下列物质的至少一种：氧化铝、氧化钙、氧化钠、氧化钾、氧化锂、氧化锌、氧化钇、氧化锶、氧化镁、氧化钡、氧化锰、氧化钒、氧化锆、二氧化钛氧化物和氧化硅。
11.权利要求7的组合物，其中所述氢氧化物为选自下列物质的至少一种：氢氧化镁、氢氧化铝、氢氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠和氢氧化钙。
12.权利要求7的组合物，其中所述氧化物的含量为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的5至40重量％。
13.权利要求7的组合物，还包括选自下列化合物的至少一种化合物：氧化铝、氧化钠、氧化铁、氧化钾、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅、磷酸铝和氧化锂。
14.权利要求13的组合物，其中所述化合物的含量为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的5至15重量％。
15.权利要求13的组合物，还包括非离子型表面活性剂。
16.权利要求15的组合物，其中所述非离子型表面活性剂的含量为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至3重量％。
17.权利要求15的组合物，其中所述非离子型表面活性剂为选自胺氧化物、烷基酯和聚山梨醇酯的至少一种。
18.权利要求15的组合物，还包括分散剂。
19.权利要求18的组合物，其中所述分散剂的含量为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至6重量％。
20.权利要求18的组合物，还包括选自下列物质的至少一种添加剂：乙二醇、二甘醇、硬脂酸铝、二氧化硅、硅酸锆、硅酸钙、金属烷基磺酸盐、改性聚硅氧烷和硅烷。
21.权利要求20的组合物，其中所述添加剂的含量为所述高硬度无机涂覆组合物总重量的0.1至2重量％。
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