CN102675935B - 金属表面用陶晶涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开金属表面用陶晶涂料及其制备方法，该金属表面用陶晶涂料由纳米硅酸盐胶体、耐高温颜料和填料、有机改性物及助剂组成，具有耐高温、不粘污渍、超耐候、超耐磨、不燃防火、高硬度特点，可用于炊具、炉灶等需要耐高温、耐磨等钢铁或铝合金表面，也可用于室外和室内装饰用铝单板、铝蜂窝板或其它金属板的涂装。

Description

金属表面用陶晶涂料及其制备方法

【技术领域】

本发明属于涂料技术领域，尤其属于基于无机物的涂料组合物。

【背景技术】

现有的不粘锅，在全球使用已经有几十年的历史，然而对它的争论一直没有停止过。一直到几年前美国环境保护署(EPA)长期跟踪测试结果的出炉，最终做出裁决，勒令美国杜邦公司等8家化学公司逐步减少直至停用制造特富龙不粘涂料所需的核心成分全氟辛酸铵(PFOA)。另根据EPA的要求，在2010年要削减95％的PFOA使用量，到2015年要全面禁止使用。另外，特富龙不粘锅的耐高温性不好，在温度高于250℃时涂层分解的风险大大增加，而这些有机涂层一旦摄入人体则危害非常大。而用于炊具的陶晶涂料则具有非常高的安全性，比如不含任何致癌成份；又由于本身是无机的，具有优异的耐高温性能，可长期耐260℃，耐高温高达400℃，而且超过这个温度即使分解也不释放有毒物质；还具有优异的不粘效果和耐摩擦效果。

另外，建筑幕墙装饰材料，在最近二十年随着经济的发展而不断发生着变化和革新，其中铝质幕墙装饰材料由于重量轻、造型多变、外表美观等特点应用已越来越广泛。目前氟碳烤漆作为高档铝质幕墙装饰涂层具有非常显著特点，如耐候性非常好，色彩丰富，耐久性好等特点，并具有10年甚至15年以上建筑物实物应用案例。然而随着我国工业化进展的加速，城市中工业废气、汽车尾气等污染物越来越多，这些污染物都显著影响到氟碳涂层的耐久性和耐玷污性；而且一旦发生火灾其表面的有机涂层会释放出大量烟雾，容易导致人窒息死亡。

【发明内容】

本发明的第一目的是克服现有技术中的不足，提供一种不含致癌化学成分，在更高温度下即使分解也不释放烟雾和有毒气体，耐久性好、耐刮划、防火不燃、耐玷污性极佳，安全性和耐高温性好，易储存和工业化运用，可以应用在不粘锅和幕墙涂层上的金属表面用陶晶涂料。

本发明的第二目的是提供一种上述金属表面用陶晶涂料的制备方法。

为了实现上述第一目的，采用以下技术方案：

金属表面用陶晶涂料，其特征在于，该涂料为单组份，按重量份数计由以下组分和含量构成：

基料为无机硅酸盐溶胶；所述基料即为成膜物质，其作用是将颜料和填料等包覆粘结起来形成一个整体，即涂膜，涂膜的涂层主要性能靠成膜物质表现出来，如耐候性、耐盐雾性；

有机改性物为有机硅氧烷；

溶剂为与基料完全相容或部分相容的溶剂，主要作用是溶解或分散成膜物质，做为载体和方便配漆用；

助剂包括与涂料相容的润湿分散剂、流平剂和防沉剂，主要作用是帮助配漆，并提供产品某一方面的特性或改善某一方面的性能；

颜料为高温煅烧颜料、或耐高温的颜料，颜料和填料不但为涂层提供各种各样的颜色，而且也强化了涂层本身的一些性能，比如硬度、耐磨性、遮盖力；另外，由于涂层所需要的安全性、耐高温性和耐久性，对颜料和填料的选择要根据需要决定；

所述有机改性物为聚硅氧烷、聚硅氧烷的改性物、甲基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷的改性物、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性物之一或两者以上的混合物；有机改性物的目的是改善纯无机物的成膜性、脆性和加工性，同时要求有机改性物一是必须和无机基料相容，二是必须耐高温性好，耐候性好，成膜性好，更重要的是有机改性物需含有可和无机基料反应的官能团。

再进一步的技术方案是，所述无机硅酸盐溶胶为硅酸铝、硅酸乙酯的盐之一或两者以上的混合物。

再进一步的技术方案是，所述溶剂为与基料完全相容或部分相容的溶剂，所述溶剂为水、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丙醚醋酸酯、二甲酯、丁酮、丙酮、乙醇、一缩二乙二醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚之一或两者以上的混合物。

再进一步的技术方案是，所述润湿分散剂为带有亲颜料基团的高分子嵌段共聚物、或含有颜料亲和基团的丙烯酸聚合物。

再进一步的技术方案是，所述润湿分散剂为带有酸性基团的烷胺盐。

再进一步的技术方案是，所述颜料为钛白粉、钛镍黄、钒酸铋黄、铬黄、锶黄、锰铁黑、铜铬黑、铁钛黑、炭黑、钻蓝、钛铬棕、铁铬棕、铬绿、钻绿、钼铬红、铁红、珠光颜料、铝银浆、云母粉、透明二氧化硅、透明氧化铝之一或两者以上的混合物。

为了实现上述第二目的，采用以下技术方案：

金属表面用陶晶涂料的制备方法，包括以下步骤：

a.配漆：

在配料罐中，按重量份数依次加入有机改性物、润湿分散剂和溶剂，并混合均匀，接着将颜料按重量份数缓慢加入配料罐中并分散均匀，然后用砂磨机将上述混合物研磨至细度≤25μm，最后加入流平剂和基料，混合均匀即可使用；

b.工件表面处理：

金属工件需先经除油处理，然后用80～120目的金刚砂或刚玉进行喷砂处理，喷砂后的表面粗糙度要均匀，表面粗糙度达到10μm即可，然后用高压空气除去表面的氧化物、污渍和砂尘，喷砂处理后的工件必须在8小时内进行喷漆，潮湿天气还要尽量缩短放置时间，冬季施工时可把工件在施涂前在60～90℃的环境中预热5～10mins；

c.施工：

把油漆充分搅拌均匀，喷涂时用200～300目滤网过滤，在正常空气条件下喷涂，喷涂第一遍时采用快速薄喷，厚度控制在10～15μm，在60～90℃的环境中烘烤5～10分钟，然后无需冷却直接进行第二遍的喷涂，根据要求厚度控制在15～25μm，在60～90℃的环境中烘烤5～10分钟，喷完后采用丁酮清洗喷枪；

d.固化：

在160～250℃/10～60min条件下进行加热固化。

再进一步的技术方案是，所述加热固化的最佳条件为220℃/10min。

本发明的优点：

本发明的陶晶涂料采用单组份，不但具有耐候性、保光保色能力，也可以提供丰富的色彩，同时还具有优异的耐玷污性和耐久性，可以让装饰层长久保持亮丽如新，同时也降低了维护成本，可在-5～40℃范围内稳定储存8个月以上，不需要低温储藏，而且对最终性能几乎无任何影响；更重要的是由于该涂料的涂层具有极好的不燃和遇明火不释放烟雾毒气的显著优点，因此可以在防火要求高的大型公共场所使用，如地铁、机场、医院等。

特别是可以用作制备新一代铝合金幕墙浅蓝色陶晶涂料，相对于目前市场上类似的无机涂料，施工前需要对两个组分做长期活化处理，施工周期长，要求高，而且必须要低温下储存才稳定，室温存放的话只有约1～2个月的储存期，不适合工业化生产要求，采用该陶晶涂料制备的新一代幕墙用陶晶涂料，具有耐久性好、耐刮划、防火不燃、耐玷污性极佳的特点，不需要低温储藏；其作为幕墙用陶晶涂料的具体优点如下：第一，陶晶涂层具有优异的耐老化性、耐湿热性能和耐化学品性，可长期承受酸雨、大气污染物、工业废气等的侵蚀，属于半永久性涂层；第二，防火不燃，遇明火时不释放烟雾和有毒气体，大大提高了装饰材料的安全性；第三，具有优异的耐污渍性，可抵御常见的绝大多数污渍的侵蚀，并可使漆膜长久保持亮丽如新；第四，可提供丰富的色彩，并在一定程度上可以调节光泽，可满足建筑物对色彩和光泽的不同要求；第五，具有优异的耐磨性和不粘性，可降低维护成本，并大大提高装饰效果。

该陶晶涂料还可作为不粘锅涂料，由于其安全性和耐高温性高，不含致癌的化学成分(该陶晶涂料的涂层通过FDA认证)，同时具有可长期耐一定温度的高温，而且在更高温度下即使分解也不释放烟雾和有毒气体等特点，可以为公众提供更安全和高品质的生活用品；其作为不粘锅涂料的具体优点如下：第一，陶晶涂层可长久耐250～300℃而不会变色或涂膜受损；第二，具有优异的不粘效果。

【具体实施方式】

实施例一

铝合金幕墙浅蓝色陶晶涂料配方

铝合金幕墙浅蓝色陶晶涂料的制备方法如下：

步骤一、在配料罐中，按重量份数依次加入依次加入有机改性物、润湿分散剂和乙二醇乙醚醋酸酯的原材料，并混合均匀；

步骤二、将钛白粉(TS-6200)、气相二氧化硅和钻蓝按重量份数依次缓慢加入配料罐中并分散均匀，然后用砂磨机研磨至细度≤25μm；

步骤三、依次加入硅酸铝溶胶和异丙醇调漆，混合均匀即可；

最后，将铝板材进行除油脱脂处理后，用120目金刚砂进行喷砂处理，然后用高压空气除去灰尘，将油漆搅拌均匀后进行喷涂，漆膜厚度控制在20-30μm。

对漆膜性能进行测试，数据如下：

按照该配方做出的产品其光泽相对较高，硬度稍低，附着力比较好；其他性能，比如耐盐雾性、耐热性、耐火性等无明显变化。该配方可适用于装饰性要求高、安全等级要求高的场所或金属质地硬的基材表面。

实施例二

铝合金幕墙浅蓝色陶晶涂料配方

铝合金幕墙浅蓝色陶晶涂料的制备方法如下：

步骤一、在配料罐中，按重量份数依次加入依次加入有机改性物、润湿分散剂和乙二醇乙醚醋酸酯的原材料，并混合均匀；

步骤二、将钛白粉(TS-6200)、气相二氧化硅和钻蓝按重量份数依次缓慢加入配料罐中并分散均匀，然后用砂磨机研磨至细度≤25μm；

步骤三、依次加入硅酸铝溶胶和异丙醇调漆，混合均匀即可；

最后，将铝板材进行除油脱脂处理后，用120目金刚砂进行喷砂处理，然后用高压空气除去灰尘，将油漆搅拌均匀后进行喷涂，漆膜厚度控制在20-30μm。

对漆膜性能进行测试，数据如下：

按照该配方做出的产品其光泽有所下降，硬度更高，附着力比较好；其他性能，比如耐盐雾性、耐热性、耐火性等无明显变化。该配方可适用于装饰性要求高、安全等级要求高、耐磨性要求高的场所。

实施例三

铝合金幕墙浅蓝色陶晶涂料配方

铝合金幕墙浅蓝色陶晶涂料的制备方法如下：

步骤一、在配料罐中，按重量份数依次加入依次加入有机改性物、润湿分散剂和乙二醇乙醚醋酸酯的原材料，并混合均匀；

步骤二、将钛白粉(TS-6200)、气相二氧化硅和钻蓝按重量份数依次缓慢加入配料罐中并分散均匀，然后用砂磨机研磨至细度≤25μm；

步骤三、依次加入硅酸铝溶胶和异丙醇调漆，混合均匀即可；

最后，将铝板材进行除油脱脂处理后，用120目金刚砂进行喷砂处理，然后用高压空气除去灰尘，将油漆搅拌均匀后进行喷涂，漆膜厚度控制在20-30μm。

对漆膜性能进行测试，数据如下：

按照该配方做出的产品硬度更高，耐划伤性非常好，附着力比较好；其他性能，比如耐盐雾性、耐热性、耐火性等无明显变化。该配方可适用于安全等级要求高、耐磨性要求高、耐腐蚀性要求高的场所。

实施例四

不粘炒锅用黑色陶晶涂料配方：

不粘炒锅用黑色陶晶涂料的制备方法如下：

步骤一、在配料罐中，按重量份数依次加入依次加入有机改性物、润湿分散剂和乙二醇乙醚醋酸酯的原材料，并混合均匀；

步骤二、将铜铬黑按重量份数缓慢加入并分散均匀，然后用砂磨机研磨至细度≤15μm；

步骤三、按重量份数依次加入白色珠光颜料、气相二氧化硅、流平剂和硅酸铝溶胶调漆，混合均匀即可；

最后，将铝板材进行除油脱脂处理后，用120目金刚砂进行喷砂处理，然后用高压空气除去灰尘，将油漆搅拌均匀后进行喷涂，漆膜厚度控制在20-30μm。

以上所描述的实施案例是为了方便该领域的技术人员能理解和应用本发明。熟悉这些领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明包括但不限于这些实施例，本领域技术人员根据本发明的提示，对于本发明做出的修改和改进都应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.金属表面用陶晶涂料，其特征在于，该涂料为单组份，按重量份数计由以下组分和含量构成：

基料为无机硅酸盐溶胶；

有机改性物为有机硅氧烷；

溶剂为与基料完全相容或部分相容的溶剂；

助剂包括与涂料相容的润湿分散剂、流平剂和防沉剂；

颜料为高温煅烧颜料、或耐高温的颜料；

所述有机改性物为聚硅氧烷、聚硅氧烷的改性物、甲基三甲氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷的改性物、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的改性物之一或两者以上的混合物。

2.根据权利要求1所述的金属表面用陶晶涂料，其特征在于，所述无机硅酸盐溶胶为硅酸铝、硅酸乙酯的盐之一或两者以上的混合物。

3.根据权利要求1所述的金属表面用陶晶涂料，其特征在于，所述溶剂为水、乙二醇乙醚醋酸酯、乙二醇丙醚醋酸酯、二甲酯、丁酮、丙酮、乙醇、一缩二乙二醇、异丙醇、乙二醇丁醚、丙二醇甲醚之一或两者以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的金属表面用陶晶涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为带有亲颜料基团的高分子嵌段共聚物、或含有颜料亲和基团的丙烯酸聚合物。

5.根据权利要求1所述的金属表面用陶晶涂料，其特征在于，所述润湿分散剂为带有酸性基团的烷胺盐。

6.根据权利要求1所述的金属表面用陶晶涂料，其特征在于，所述颜料为钛白粉、钛镍黄、钒酸铋黄、铬黄、锶黄、锰铁黑、铜铬黑、铁钛黑、炭黑、钴蓝、钛铬棕、铁铬棕、铬绿、钴绿、钼铬红、铁红、珠光颜料、铝银浆、云母粉、透明二氧化硅、透明氧化铝之一或两者以上的混合物。

7.制备权利要求1～6中任一所述金属表面用陶晶涂料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.配漆：

在配料罐中，按重量份数依次加入有机改性物、润湿分散剂和溶剂，并混合均匀，接着将颜料按重量份数缓慢加入配料罐中并分散均匀，然后用砂磨机将上述混合物研磨至细度≤25μm，最后加入流平剂和基料，混合均匀即可使用；

b.工件表面处理：

金属工件需先经除油处理，然后用80～120目的金刚砂或刚玉进行喷砂处理，喷砂后的表面粗糙度要均匀，表面粗糙度达到10μm即可，然后用高压空气除去表面的氧化物、污渍和砂尘，喷砂处理后的工件必须在8小时内进行喷漆，潮湿天气还要尽量缩短放置时间，冬季施工时可把工件在施涂前在60～90℃的环境中预热5～10mins；

c.施工：

把油漆充分搅拌均匀，喷涂时用200～300目滤网过滤，在正常空气条件下喷涂，喷涂第一遍时采用快速薄喷，厚度控制在10～15μm，在60～90℃的环境中烘烤5～10分钟，然后无需冷却直接进行第二遍的喷涂，根据要求厚度控制在15～25μm，在60～90℃的环境中烘烤5～10分钟，喷完后采用丁酮清洗喷枪；

d.固化：

在160～250℃/10～60min条件下进行加热固化。

8.根据权利要求7所述制备权利要求1～6中任一所述金属表面用陶晶涂料的方法，其特征在于，所述加热固化的最佳条件为220℃/10min。