CN102690580B - 有机无机复合水性涂料 - Google Patents
有机无机复合水性涂料 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102690580B CN102690580B CN201210178839.5A CN201210178839A CN102690580B CN 102690580 B CN102690580 B CN 102690580B CN 201210178839 A CN201210178839 A CN 201210178839A CN 102690580 B CN102690580 B CN 102690580B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- organo
- borne coatings
- mineral complexing
- alcohol
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 239000011707 mineral Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 230000000536 complexating effect Effects 0.000 title claims abstract description 35
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical class OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 claims abstract description 15
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 4
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 claims description 2
- 150000001768 cations Chemical group 0.000 claims description 2
- 238000001723 curing Methods 0.000 claims description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 8
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 abstract description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 235000003642 hunger Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 12
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 10
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 8
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 7
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 6
- 229960001866 silicon dioxide Drugs 0.000 description 6
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 5
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 5
- 208000037656 Respiratory Sounds Diseases 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N ammonium persulfate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O ROOXNKNUYICQNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 4
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 4
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 4
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 4
- -1 silane compound Chemical class 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 230000000007 visual effect Effects 0.000 description 4
- 229920002799 BoPET Polymers 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N Triethylamine Chemical compound CCN(CC)CC ZMANZCXQSJIPKH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 3
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 3
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N Methylamine Chemical compound NC BAVYZALUXZFZLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M acrylate group Chemical group C(C=C)(=O)[O-] NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 2
- 229910001870 ammonium persulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 2
- 230000000254 damaging effect Effects 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 2
- 238000009396 hybridization Methods 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 2
- 150000003077 polyols Chemical class 0.000 description 2
- WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N propylamine Chemical compound CCCN WGYKZJWCGVVSQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N trimethylamine Chemical compound CN(C)C GETQZCLCWQTVFV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 2
- MXZROAOUCUVNHX-UHFFFAOYSA-N 2-Aminopropanol Chemical compound CCC(N)O MXZROAOUCUVNHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 2-[2,4-di(pentan-2-yl)phenoxy]acetyl chloride Chemical compound CCCC(C)C1=CC=C(OCC(Cl)=O)C(C(C)CCC)=C1 NGNBDVOYPDDBFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BFSVOASYOCHEOV-UHFFFAOYSA-N 2-diethylaminoethanol Chemical compound CCN(CC)CCO BFSVOASYOCHEOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N Ethylamine Chemical compound CCN QUSNBJAOOMFDIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011201 Ginkgo Nutrition 0.000 description 1
- 241000218628 Ginkgo Species 0.000 description 1
- 235000008100 Ginkgo biloba Nutrition 0.000 description 1
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N N-[2-oxo-2-(2,4,6,7-tetrahydrotriazolo[4,5-c]pyridin-5-yl)ethyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C(CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F)N1CC2=C(CC1)NN=N2 NIPNSKYNPDTRPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 239000003377 acid catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000007754 air knife coating Methods 0.000 description 1
- 238000006136 alcoholysis reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002723 alicyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001931 aliphatic group Chemical group 0.000 description 1
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 125000001118 alkylidene group Chemical group 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012874 anionic emulsifier Substances 0.000 description 1
- 230000003712 anti-aging effect Effects 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000008119 colloidal silica Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 239000013530 defoamer Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-DYCDLGHISA-N deuterium hydrogen oxide Chemical group [2H]O XLYOFNOQVPJJNP-DYCDLGHISA-N 0.000 description 1
- HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N diethylamine Chemical compound CCNCC HPNMFZURTQLUMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 description 1
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 1
- 229920001477 hydrophilic polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011344 liquid material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N propylene Natural products CC=C QQONPFPTGQHPMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004805 propylene group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([*:1])C([H])([H])[*:2] 0.000 description 1
- 238000003847 radiation curing Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 239000000985 reactive dye Substances 0.000 description 1
- 229920013730 reactive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007634 remodeling Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSNQKPMXXVDJFG-UHFFFAOYSA-N tetrasiloxane Chemical compound [SiH3]O[SiH2]O[SiH2]O[SiH3] RSNQKPMXXVDJFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N toluene-4-sulfonic acid Chemical compound CC1=CC=C(S(O)(=O)=O)C=C1 JOXIMZWYDAKGHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000052 vinegar Substances 0.000 description 1
- 235000021419 vinegar Nutrition 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- 238000004078 waterproofing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明涉及水性涂料，特别涉及一种有机无机复合水性涂料，其特征在于，通过混合用饱和/不饱和/或用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯、烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H、四甲氧基硅烷和水而成，其中残基R是具有8-20个碳原子的烷基，指数n是1-5的整数，残基[AO]表示氧化烯烃残基。与现有技术相比，本发明的有机无机复合水性涂料具有配方简单、原料易得、工艺简便、反应条件温和、安全环保等优点，由其所得涂膜硬度高并且耐磨损性能优异，可广泛用于建筑业、化工业和汽车制造业。
Description
技术领域
本发明涉及水性涂料，尤其是一种有机无机复合水性涂料及其制备方法。
背景技术
现已公认通过溶胶-凝胶反应制作的二氧化硅膜具有较高的硬度，但是存在容易产生裂纹的缺点，解决办法主要是加入具有韧性的有机聚合物，业界对于此种方法的研究十分广泛。例如在醇溶剂中溶解含酰胺基的非反应性聚合物和特定的硅烷等水解性金属氧化物得到的均匀溶液，通过该溶液使水解性金属氧化物发生水解缩聚反应而使其凝胶化时，在该均匀溶液凝胶化前或者凝胶化后进行赋形，通过除去溶剂可得到膜状的有机无机复合透明均质体，但是由于使用醇溶剂作为溶剂，对于环境并不友好，如能转换为水系溶剂则较为理想。
CN1977012B公开了一种水性涂料组合物，其通过混合具有氨基的阳离子性亲水性聚合物（A）、非离子性多元醇（B）、三价以上的硅烷化合物（C）和水（D）而成，可以在比较温和的条件下通过简单的方法制作具有高硬度和优异耐磨损性的有机无机杂化涂膜。
CN1257948C公开了一种有机-无机杂化涂料及其制备方法，原料为2，4，6，8-四甲基环四硅氧烷，乙烯基烷氧基硅烷（VTMO），正硅酸乙酯（TEOS），异丙醇，0.1mol/L的对甲苯磺酸溶液和作为催化剂的氯铂酸溶液。制备涂料的前驱体仅需一步加成反应，不需要醇解或水解，反应物沸点均在100℃以上，而最高反应温度在60℃左右，反应条件温和，反应装置简单，成本低，纯度高。涂料施工方便，漆膜性能优良，尤其是光泽、附着力和耐溶剂性能优异，表现出与现有结构类似涂料相似的综合性能。但其仍是使用有机溶剂，亦存在污染环境的缺点。
CN101117477A公开了一种有机-无机复合防水涂料制备方法，是将离子水和阴离子乳化剂及非离子乳化剂投入反应釜中，开动搅拌器，升温，加入混合单体、过硫酸胺及碳酸氢钠水溶液，升温，滴加剩余混合单体和过硫酸胺水溶液，维持反应温度，升温至95℃，保持温度30分钟，降至室温，中和，加入交联剂、柔软剂水溶液、有机硅改型树脂、丙烯酸醋共聚物，过滤后即成；将石英砂、粉末消泡剂、分散剂、防水剂混匀，用球磨机将混匀的物料磨细，与水泥混匀，过筛即得粉料，液料：粉料：水=10：15：2。优点是弹性大，吸水率低，高耐水，泡水不肿胀，抗老化，耐候性好，粘接力强，无接缝，透气不透水、不空鼓，抗冻融、耐高温、耐腐蚀。缺点是参与反应原料众多，成分含量不易控制，工艺步骤相对复杂。
发明内容
本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种以水作为溶剂的既含具有韧性的有机聚合物、又含具有较高硬度二氧化硅的有机无机复合水性涂料，其硬度高，耐磨性能优异，并且安全环保。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种有机无机复合水性涂料，通过混合用饱和/不饱和和/或用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯、烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H、四甲氧基硅烷和水而成，其中残基R是具有8-20个碳原子的烷基，指数n是1-5的整数，残基[AO]表示氧化烯烃残基。
所述的饱和/不饱和或/和用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯作为水性涂料的常用成分是已知的，可以被物理、热或者热和用光化辐射固化。优选基于脂族、脂环族、脂族-脂环族、芳族、脂族-芳族和/或脂族-芳族多异氰酸酯。所述聚氨酯作为接枝聚合物存在，这种接枝聚合物是本领域技术人员所熟知的。优选用丙烯酸酯基团接枝，相应地，丙烯酸酯基团在制备聚氨酯初级分散体之后被引入聚合物中。出于稳定的目的，该聚氨酯可以选择性地含有：a、能够用中和剂和/或季铵化剂转化成阳离子的官能团，和/或阳离子基团；b、能够用中和剂转化成阴离子的官能团，和/或阴离子基团；c、非离子亲水性基团。
所述的饱和/不饱和或/和用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯，其大分子结构中存在大量氨基，在本发明的防水涂料中，能够催化另一重要物质四甲氧基硅烷的缩合反应，与通常所用的酸催化剂相比，能够使四甲氧基硅烷的缩合反应以更高的交联密度进行。又因为是亲水性的，可以在水中稳定硅溶胶。另一方面，在四甲氧基硅烷进行水解反应的过程中，该聚氨酯中的羟基还可以与硅醇基形成强的氢键，形成牢固的网络结构。由此，本发明的有机无机复合水性涂料在应用时可以得到高交联密度的涂膜，既具有高硬度，又具有优异的耐磨损性能。
所述的饱和/不饱和或/和用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯重量份数为2-1600，例如2-100，3-500，42-91，56-650，200-800，370-1000，1200-1600，998-1400，1001-1392，1450-1599，2，3，50，78，96，174，396，501，793，825，1008，1111，1234，1377，1402，1500，1580，1599，1600；优选为50-1500；进一步优选为100-1000。
所述的烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H，其中残基R是具有8-20个碳原子的烷基，优选具有10-20个碳原子，特别优选具有12-20个碳原子，烷基链R可以是支化的，也可以是非支化的；残基[AO]表示氧化烯烃残基，其具有键合到氧原子上的亚烷基链，单一的氧化烯烃单元[AO]优选具有1～4个碳原子，例如1、2、3、4，特别优选具有1、2、3个碳原子，作为实例基团CH2-CH2-O即是这样的氧化烯烃单元，在式R-[AO]n-H中氧原子总是与末端H原子直接键合；指数n是1-5的整数，例如1、2、3、4、5，优选为1，2，3，特别优选1或2。烷氧基化的一元醇是常规的和已知的，可以通过商购得到。
所述的烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H的重量份数为1-30000，例如1-10000，15-20000，76-15000，298-14301，500-8000，600-9000，999-26000，1789-8500，4000-27500，12000-30000，1，23，170，349，1853，6614，10005，13000，24007，26985，30000；优选为30-25000；进一步优选为200-10000。
所述四甲氧基硅烷又称正硅酸甲酯，分子式为C4H12O4Si，其在水存在时不稳定，可发生水解反应生成具有较高硬度的二氧化硅。又由于有所述的饱和/不饱和或/和用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯存在，四甲氧基硅烷的水解反应受到催化，交联密度明显提高。
所述四甲氧基硅烷的重量份数为5-700，例如5-100，20-82，40-150，35-400，90-650，130-502，187-443，199-350，400-700，524-698，5，73，106，175，200，280，361，438，530，640，700；优选为60-600，进一步优选为200-500。
所述水作为溶剂，替代有机溶剂，大大增强了本发明有机无机复合水性涂料对于环境的友好性。
所述水的重量份数为0.2-1500000，例如0.2-100，0.3-5000，40-4000，600-30000，7000-8000，40000-1500000，700000-1200000，0.2，11.5，400.8，8957，32100，176562，564731，1130778，1500000；优选为30-800000；进一步优选为400-50000。
综上，本发明的优选技术方案为：一种有机无机复合水性涂料，按照重量份数包括如下组分：用饱和/不饱和和/或用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯2-1600，烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H1-30000，四甲氧基硅烷5-700，水0.2-1500000。
进一步优选的技术方案为：一种有机无机复合水性涂料，按照重量份数包括如下组分：用饱和/不饱和和/或用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯50-1500，烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H30-25000，四甲氧基硅烷60-600，水30-800000。
更进一步优选的技术方案为：一种有机无机复合水性涂料，按照重量份数包括如下组分：用饱和/不饱和和/或用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯100-1000，烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H200-10000，四甲氧基硅烷200-500，水400-50000。
以上四种主要物质的重量份数在本发明所给出的比例范围内，可以在保证四甲氧基硅烷的水解反应充分进行的同时，水性涂料具备较高的稳定性；还可以在实现涂膜耐水性提高的同时，减少所得涂膜的裂纹。
本发明所述有机无机复合水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
（1）将用饱和/不饱和和/或用烯属不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯溶于水中；
（2）向其中加入烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H和四甲氧基硅烷，搅拌均匀。
本发明的有机无机复合水性涂料在涂布到基材上除去水后，通过加热或进行碱处理或两种方法并用，可以容易地被凝胶化，形成二氧化硅和有机聚合物的杂化膜。
通过加热固化涂膜时，加热温度为40～140℃的低温即可，优选为60～120℃，进一步优选为80～100℃；加热时间为10-60min，优选为20-50min，进一步优选为30-40min。
碱处理的方法包括将碱性化合物直接喷雾的方法或者在含有碱性化合物的气体中进行老化的方法等。可以使用的碱性化合物例如有三乙胺、三甲胺、二乙胺、二甲胺、甲胺、乙胺、丙胺、二乙基乙醇胺、氨基丙醇、氨等。其中优选使用氨，例如，通过在从氨水溶液中挥发出来的氨气氛围中即可将涂膜老化，无需施加高温即可得到二氧化硅和有机聚合物的杂化膜。
作为涂布本发明所述水性涂料的基材，可以为玻璃、金属、木材、塑料等。通过在这些基材上涂布后使其固化，可以在任意基材上容易地得到具有高硬度和优异耐磨损性的、二氧化硅与有机聚合物的杂化膜。
向基材涂布的方法没有特别限定，例如可以使用刷涂法、浸涂法、喷涂法、辊涂法、棒涂法、气刀涂布法之类的各种公知惯用的方法，还可以组合使用这些方法。
进一步地，本发明所述的有机无机复合水性涂料中还包括固化剂，只要是在不损害本发明效果的范围内，各种公知的固化剂均可以应用到本发明中，例如水溶性的环氧化合物等。
进一步地，本发明所述的有机无机复合水性涂料中还包括着色剂，只要是在不损害本发明效果的范围内，各种公知的酸性染料、酸性媒染染料、直接染料、反应染料以及有机颜料、无机颜料等惯用的着色剂均可以应用到本发明中，亦可以根据需要添加颜料分散用树脂等。优选地，所述着色剂的含量不超过所述的有机无机复合水性涂料总重量的35%。
本发明所述的“包括”，意指其除所述组分外，还可以包括其他组分，这些其他组分赋予所述纸箱防水涂料不同的特性。除此之外，本发明所述的“包括”，还可以替换为封闭式的“为”或“由……制成”。
与现有技术相比，本发明的有机无机复合水性涂料具有配方简单、原料易得、工艺简便、反应条件温和、安全环保等优点，由其所得涂膜硬度高并且耐磨损性能优异，可广泛用于建筑业、化工业和汽车制造业。
下面通过具体的实例对本发明作进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的权利范围以权利要求书为准。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1：
将0.06g分支状的聚乙烯亚胺(上海金穗科技生物有限公司)和0.8g烷氧基化的一元醇Lutensol◎AO3（商购）溶解在9.1ml纯水中，滴加盐酸将溶液的pH调整到2。一边搅拌，一边向其中加入2.94g四甲氧基硅烷(TMOS)，初始时分散成乳液状，但瞬间反应并溶解，将该溶液放置1小时，得到本发明的有机无机复合水性涂料。
实施例2：
将0.1g分支状的聚乙烯亚胺(上海金穗科技生物有限公司)和0.1g烷氧基化的一元醇Dehydol◎LS2（商购）溶解在4.2ml纯水中，滴加盐酸将溶液的pH调整到2。一边搅拌，一边向其中加入1.46g四甲氧基硅烷(TMOS)，初始时分散成乳液状，但瞬间反应并溶解，将该溶液放置1小时，得到本发明的有机无机复合水性涂料。
实施例3：
将0.01g分支状的聚乙烯亚胺(上海金穗科技生物有限公司)和0.5g烷氧基化的一元醇Lutensol◎XP30（商购）溶解在4.2ml纯水中，滴加盐酸将溶液的pH调整到2。一边搅拌，一边向其中加入0.65g四甲氧基硅烷(TMOS)，初始时分散成乳液状，但瞬间反应并溶解，将该溶液放置1小时，得到本发明的有机无机复合水性涂料。
实施例4：
将0.06g分支状的聚乙烯亚胺(上海金穗科技生物有限公司)和0.8g烷氧基化的一元醇Dehydol◎LT2（商购）溶解在9.1ml纯水中，滴加盐酸将溶液的pH调整到2。一边搅拌，一边向其中加入2.94g四甲氧基硅烷(TMOS)，初始时分散成乳液状，但瞬间反应并溶解，将该溶液放置1小时，得到本发明的有机无机复合水性涂料。
对比实施例1：
将0.8g烷氧基化的一元醇Lutensol◎AO3溶解在8.5ml纯水中，滴加盐酸将溶液的pH调整到2。一边搅拌，一边向其中加入2.73g四甲氧基硅烷(TMOS)，充分混合后得到水性涂料。
对比实施例2：
将0.01g分支状的聚乙烯亚胺(上海金穗科技生物有限公司)溶解在0.45ml纯水中，滴加盐酸将溶液的pH调整到2。一边搅拌，一边向其中加入0.15g四甲氧基硅烷(TMOS)，充分混合后得到水性涂料。
对比实施例3：
将1.2g分支状的聚乙烯亚胺(上海金穗科技生物有限公司)与10g甲醇充分混合，60℃下搅拌3小时；冷却至室温，加入1g甲醇和0.15g水的混合物，进搅拌1小时；向其中，滴加5g甲醇和3gTMOS的混合液，搅拌1小时后，熟化24小时，得到水性涂料。
对比实施例4：
将0.03g分支状的聚乙烯亚胺(上海金穗科技生物有限公司)和0.4g烷氧基化的一元醇Dehydol◎LS2（商购）溶解在4ml纯水中，一边搅拌，一边向其中加入0.24g四甲氧基硅烷(TMOS)，组合物发生凝胶化，无法作为涂料使用。
[性能测评]：
在载玻片和进行了电晕处理的100μm厚的PET薄膜基材上将实施例1-4以及对比实施例1-3中得到的产物分别成膜（对比实施例4的组合物因发生凝胶化而无法评价），在80℃下干燥30分钟，所得涂膜均为透明的涂膜，在载玻片基材上的膜厚约为2μm，在PET薄膜上的膜厚约为5μm。
评价涂膜制作前的涂料状态以及所得涂膜的下述特性：
（1）涂料状态：
目视观察调制涂料后的涂液的状态。
未凝胶化者记为○，凝胶化者为记为×。
（2）涂膜状态：
目视观察形成涂膜后涂膜上有无裂纹。
未见发生裂纹者记为○，发生裂纹者记为×。
（3）铅笔硬度：
按照JISK5400，对形成在载玻片基材上的涂膜进行评价。
（4）耐磨损性能：
利用500g荷重的#0000钢丝绒，在PET薄膜基材的涂膜上往复100次，测定试验前后的涂膜雾度值的差值。
（5）耐腐蚀性能：
利用浸渍有甲苯的脱脂棉进行500g荷重、往复100次的涂膜摩擦试验。目视观察试验前后的涂膜变化。
涂膜没有变化者记为○，有变化者记为×。
（6）耐污染性能：
以黑色记号笔将涂膜着色，在24小时后用浸渍有己烷的破布擦拭，目视评价试验前后的涂膜变化。
涂膜没有变化者记为○，有变化者为记×。
评价结果如表1所示：
表1
注：表中的“-”表示不能评价。
由表1所示的结果可以看出，由实施例1-4得到的本发明的有机无机复合水性涂料所得涂膜均具有较高的硬度以及优异的耐磨损性能和耐腐蚀性能。不含聚氨酯的对比实施例1所得涂膜以及不含有烷氧基化的一元醇的对比实施例2所得的涂膜，在涂膜的硬度、耐磨损性能以及耐腐蚀性能方面表现都差。而同样不含非离子性多元醇且增加甲醇作为溶剂的对比实施例3的涂膜整个面上出现了裂纹，无法形成可以评价铅笔硬度、耐磨损性、耐溶剂性和污染性的涂膜。对比实施例4中甚至得不到涂膜，因此也未能进行涂膜的评价。上述事实说明，由本发明的有机无机复合水性涂料制得的涂膜硬度高并且耐磨损性能优异，可广泛用于建筑业、化工业和汽车制造业。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的原料配比及制备步骤，但本发明并不局限于上述配比及制备步骤，即不意味着本发明必须依赖上述制备步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (10)
1.一种有机无机复合水性涂料，其特征在于，通过混合用饱和/不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯、烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H、四甲氧基硅烷和水而成，其中残基R是具有8-20个碳原子的烷基，指数n是1-5的整数，残基[AO]表示氧化烯烃残基；
上述物料的重量份为：用饱和/不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯2-1600，烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H1-30000，四甲氧基硅烷5-700，水0.2-1500000；
所述聚氨酯选择性地含有：
a、能够用中和剂和/或季铵化剂转化成阳离子的官能团，和/或阳离子基团；
b、能够用中和剂转化成阴离子的官能团，和/或阴离子基团；
c、非离子亲水性基团。
2.根据权利要求1所述的有机无机复合水性涂料，其特征在于，按照重量份数由如下组分组成：用饱和/不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯50-1500，烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H30-25000，四甲氧基硅烷60-600，水30-800000。
3.根据权利要求1所述的有机无机复合水性涂料，其特征在于，按照重量份数由如下组分组成：用饱和/不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯100-1000，烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H200-10000，四甲氧基硅烷200-500，水400-50000。
4.根据权利要求1-3任一项所述的有机无机复合水性涂料，其特征在于，所述烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H中指数n是1～3的整数。
5.根据权利要求4有机无机复合水性涂料，其特征在于，所述残基R是直链的或者具有支链。
6.根据权利要求4有机无机复合水性涂料，其特征在于，所述氧化烯烃残基[AO]含有1～4个碳原子。
7.根据权利要求1-6之一所述的有机无机复合水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将用饱和/不饱和化合物接枝的离子和/或非离子稳定化的聚氨酯溶于水中；
(2)向其中加入烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H和四甲氧基硅烷，搅拌均匀。
8.根据权利要求1-6之一所述的有机无机复合水性涂料的应用方法，其特征在于，加热固化涂膜，加热温度为40～140℃的低温，加热时间为10-60min。
9.根据权利要求8所述的有机无机复合水性涂料的应用方法，其特征在于，所述加热温度为60～120℃，加热时间为20-50min。
10.根据权利要求9所述的有机无机复合水性涂料的应用方法，其特征在于，所述加热温度为80～100℃，加热时间为30-40min。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210178839.5A CN102690580B (zh) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 有机无机复合水性涂料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201210178839.5A CN102690580B (zh) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 有机无机复合水性涂料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102690580A CN102690580A (zh) | 2012-09-26 |
| CN102690580B true CN102690580B (zh) | 2016-03-02 |
Family
ID=46856326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201210178839.5A Active CN102690580B (zh) | 2012-06-01 | 2012-06-01 | 有机无机复合水性涂料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102690580B (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1977012A (zh) * | 2004-06-30 | 2007-06-06 | 大日本油墨化学工业株式会社 | 水性涂料组合物 |
| CN102257075A (zh) * | 2008-12-20 | 2011-11-23 | 巴斯夫涂料有限公司 | 水性涂料，其制备方法及其用途 |
-
2012
- 2012-06-01 CN CN201210178839.5A patent/CN102690580B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1977012A (zh) * | 2004-06-30 | 2007-06-06 | 大日本油墨化学工业株式会社 | 水性涂料组合物 |
| CN102257075A (zh) * | 2008-12-20 | 2011-11-23 | 巴斯夫涂料有限公司 | 水性涂料，其制备方法及其用途 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102690580A (zh) | 2012-09-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101818024B (zh) | 一种水乳液型有机硅防污涂料及其制备方法与应用 | |
| KR100564264B1 (ko) | 폴리알콕시실옥산 화합물, 그의 제조방법 및 그를 함유하는 피복 조성물 | |
| JP4014113B2 (ja) | 水性塗料組成物 | |
| JP5730279B2 (ja) | 修飾シリカ粒子およびそれらを含む防塵ポリマー組成物 | |
| CN100439455C (zh) | 含水硅石分散体 | |
| DE102004037043A1 (de) | Blockkondensate organofunktioneller Siloxane, deren Herstellung, Verwendung sowie deren Eigenschaften | |
| CN101365763A (zh) | 环氧硅烷低聚物和包含它的涂料组合物 | |
| JP2012520912A5 (zh) | ||
| CN111285960B (zh) | 丙烯酸乳液及其应用 | |
| CN104371471A (zh) | 一种高亮度高硬度水性丙烯酸清烘漆及其制备方法 | |
| CN109071967A (zh) | 车间底漆 | |
| CN115103884A (zh) | 用于油墨、油漆和黏合剂的表面活性剂 | |
| CN103031030A (zh) | 一种多功能船用甲板降噪阻尼涂层及其制备方法 | |
| CN109517516A (zh) | 一种铈化膨润土改性水性聚氨酯涂料及其制备方法 | |
| CN103068935A (zh) | 保护性涂料组合物 | |
| CN105949396B (zh) | 一种水性聚硅氧烷树脂及其制备方法 | |
| CN104350110A (zh) | 对颗粒进行表面改性的方法 | |
| CN102690580B (zh) | 有机无机复合水性涂料 | |
| CN103555029B (zh) | 一种水性纳米涂料 | |
| CN104130620A (zh) | 一种有机硅组合物在水性涂料中的用途 | |
| CN114606781B (zh) | 一种不含氟墙布面料涂层材料及其制备方法与应用 | |
| CN106957588A (zh) | 一种提高pet膜抗辐射、硬度、透光性的耐指纹处理剂 | |
| CN107033780A (zh) | 厨房用高硬度易擦洗内墙涂料及制备方法 | |
| CN103819991A (zh) | 一种适用于恐龙化石的新型保护材料及其制备方法 | |
| CN103788865B (zh) | 一种增韧改性的聚硅氧烷涂料及其使用方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Organic inorganic composite water-based coating Effective date of registration: 20190618 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co., Ltd. Pledgor: Anhui Province Jindun Paint Co., Ltd. Registration number: 2019340000309 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20200616 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI JINDUN PAINT Co.,Ltd. Registration number: 2019340000309 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Organic inorganic composite water-based coating Effective date of registration: 20200616 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI JINDUN PAINT Co.,Ltd. Registration number: Y2020990000627 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20210329 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI JINDUN PAINT Co.,Ltd. Registration number: Y2020990000627 |
|
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Organic inorganic composite waterborne coatings Effective date of registration: 20210401 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI JINDUN PAINT Co.,Ltd. Registration number: Y2021980002363 |
|
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20220325 Granted publication date: 20160302 Pledgee: Tianchang Science and Technology Financing Guarantee Co.,Ltd. Pledgor: ANHUI JINDUN PAINT Co.,Ltd. Registration number: Y2021980002363 |