CN103740150B - 一种耐磨涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨涂料，其原料按重量份包括：乙烯基三异丙氧基硅烷20-30份，二氧化硅气凝胶3-5份，三氧杂环己烷15-20份，水5-9份，乙酸酐3-7份，乙酰胆碱10-15份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.1-0.3份，结晶氧化硅10-15份，石墨粉7-13份；其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，二氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为1：（5-7）。本发明提出的耐磨涂料，可提高涂层的交联度，增强涂层的耐擦伤强度，且成本较低。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐磨涂料。
背景技术
随着现代科学技术的发展，人造卫星、宇宙飞船、高速列车、汽轮机和发动机的叶轮、舰船的螺旋桨、水轮发电机的叶片以及船舶的甲板、建筑物的地板、路标漆等，都受到高速气流、砂石和水流的冲刷及机械力的作用，材料的磨损相当严重，为延长使用寿命，材料表面需要涂覆耐磨涂料，耐磨涂料是新型涂料领域中的核心，对现代涂料工业与技术的发展起着重要的推动和支撑作用。在全球现代涂料工业与技术的研究领域中，耐磨涂料占25-35%，已成为世界各国新型涂料领域研究发展的重点，目前随着耐磨涂料应用领域不断扩大，现有的耐磨涂料已经无法满足需求，如何制备一种耐磨强度大，成本低，制备方法简单的涂料成为目前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明提出了一种耐磨涂料，可提高涂层的交联度，增强涂层的耐擦伤强度，且成本较低。
本发明提出的一种耐磨涂料，其原料按重量份包括：乙烯基三异丙氧基硅烷20-30份，二氧化硅气凝胶3-5份，三氧杂环己烷15-20份，水5-9份，乙酸酐3-7份，乙酰胆碱10-15份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.1-0.3份，结晶氧化硅10-15份，石墨粉7-13份；其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，二氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为1：（5-7）。
在具体实施例中，乙烯基三异丙氧基硅烷的重量份可以为20、20.9、22、23.5、24、25、27、28、29、30，二氧化硅气凝胶的重量份可以为3、3.2、3.4、3.8、4、4.5、4.7、4.8、5，三氧杂环己烷的重量份可以为15、15.8、16、16.5、17、17.4、18、18.5、19、19.4、20，水的重量份可以为5、5.5、5.6、6、7、7.7、8、8.4、9，乙酸酐的重量份可以为3、3.3、4、4.5、4.6、5、5.2、5.8、6.2、7，乙酰胆碱的重量份可以为10、10.8、12、12.7、13、13.4、14、14.5、15，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯的重量份可以为0.1、0.13、0.15、0.18、0.21、0.23、0.25、0.28、0.3，结晶氧化硅的重量份可以为10、10.4、13、13.3、13.5、13.7、13.9、14、14.6、15，石墨粉的重量份可以为7、8、8.4、9.5、10、11、11.6、11.3、12、12.5、12.7、13。
在具体实施例中，氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比可以为1：5、1:5.3、1:5.8、1:6。
优选地，乙酸酐与乙酰胆碱的重量比为0.3-0.6。
优选地，结晶氧化硅与石墨粉的重量比为1-2。
优选地，石墨粉为天然鳞片石墨、高定向热解石墨、3-9μm石墨粒子及拉丝石墨的一种或多种组成。
优选地，乙烯基三异丙氧基硅烷25-28份，二氧化硅气凝胶3.4-4.5份，三氧杂环己烷17-19份，水5.5-7份，乙酸酐4.5-5.8份，乙酰胆碱12-14份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.15-0.25份，结晶氧化硅13-14份，石墨粉11-13份；其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，二氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为1：（5-7）。
优选地，其原料按重量份包括：乙烯基三异丙氧基硅烷27份，二氧化硅气凝胶4份，三氧杂环己烷18.5份，水6.6份，乙酸酐5.2份，乙酰胆碱13.4份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.23份，结晶氧化硅13.7份，石墨粉12.5份；其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，二氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为1：（5-7）。
本发明中，通过添加乙烯基三异丙氧基硅烷水解后形成大量的SiOH，再经脱水，形成高度交联的近似于二氧化硅的硬质网络，耐磨性能好，同时因有Si直接相连的有机基团的存在，可显著增加涂层的柔韧性，减少应力开裂，提高涂层与基底的粘结强度，通过添加二氧化硅气凝胶并合理控制其孔隙率一方面可以提高涂料的粘度，从而可以得到较厚的膜层，另一方面由于加入的溶胶为无机物质，可以增加膜层的耐磨损耗，通过合理控制二氧化硅气凝胶及乙烯基三异丙氧基硅烷的比例处于一定的范围内，可显著增加油漆的耐摩擦性能，以三氧杂环己烷为溶剂不仅可增加涂层的流平性和表面均匀性，还可与基底表面形成一个互混层，增加与基底的附着力，通过加入水并与三氧杂环己烷混合使用，可减少三氧杂环己烷的用量并降低成本，使用乙酸酐为水解催化剂可以较好保证整个油漆体系的pH为弱酸性，乙酰胆碱可有效降低涂层的固化温度，可实现热变形温度较低的光学塑料的使用要求，通过控制乙酸酐及乙酰胆碱的比例，可缩短油漆的固化时间，减低固化能耗及成本，提高涂层的交联度，提高涂层的耐擦伤强度，采用聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯作为流平剂，兼有润滑剂的功效，我降低涂层的摩擦系数，显著增加涂层的耐擦伤性，结晶氧化硅及石墨粉的耐摩擦性能较好，通过控制两者的比例，大大增加了油漆的耐摩擦性能。
具体实施方式
实施例1
一种耐磨涂料，其原料按重量份包括：
乙烯基三异丙氧基硅烷23.5份，二氧化硅气凝胶4.7份，三氧杂环己烷15.8份，水8.4份，乙酸酐3.3份，乙酰胆碱15份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.13份，结晶氧化硅14.6份，石墨粉8.4份；
其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，所述石墨粉为天然鳞片石墨。
实施例2
一种耐磨涂料，其原料按重量份包括：
乙烯基三异丙氧基硅烷20.9份，二氧化硅气凝胶3.8份，三氧杂环己烷17.4份，水7.7份，乙酸酐4.6份，乙酰胆碱13.4份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.21份，结晶氧化硅13.5份，石墨粉11.6份；
其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，所述石墨粉由高定向热解石墨与3-9μm石墨粒子组成。
实施例3
一种耐磨涂料，其原料按重量份包括：
乙烯基三异丙氧基硅烷29份，二氧化硅气凝胶4.8份，三氧杂环己烷19.4份，水5.6份，乙酸酐6.2份，乙酰胆碱10.8份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.28份，结晶氧化硅10.4份，石墨粉12.7份；
其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，所述石墨粉由拉丝石墨与天然鳞片石墨组成。
实施例4
一种耐磨涂料，其原料按重量份包括：
乙烯基三异丙氧基硅烷27份，二氧化硅气凝胶4份，三氧杂环己烷18.5份，水6.6份，乙酸酐5.2份，乙酰胆碱13.4份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.23份，结晶氧化硅13.7份，石墨粉12.5份；
其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79%，所述石墨粉由天然鳞片石墨、高定向热解石墨、3-9μm石墨粒子及拉丝石墨组成。
在上述实施例1-4中，通过添加乙烯基三异丙氧基硅烷水解后形成大量的SiOH，再经脱水，形成高度交联的近似于二氧化硅的硬质网络，耐磨性能好，同时因有Si直接相连的有机基团的存在，可显著增加涂层的柔韧性，减少应力开裂，提高涂层与基底的粘结强度，通过添加二氧化硅气凝胶并合理控制其孔隙率一方面可以提高涂料的粘度，从而可以得到较厚的膜层，另一方面由于加入的溶胶为无机物质，可以增加膜层的耐磨损耗，通过合理控制二氧化硅气凝胶及乙烯基三异丙氧基硅烷的比例处于一定的范围内，可显著增加油漆的耐摩擦性能，以三氧杂环己烷为溶剂不仅可增加涂层的流平性和表面均匀性，还可与基底表面形成一个互混层，增加与基底的附着力，通过加入水并与三氧杂环己烷混合使用，可减少三氧杂环己烷的用量并降低成本，使用乙酸酐为水解催化剂可以较好保证整个油漆体系的pH为弱酸性，乙酰胆碱可有效降低涂层的固化温度，可实现热变形温度较低的光学塑料的使用要求，通过控制乙酸酐及乙酰胆碱的比例，可缩短油漆的固化时间，减低固化能耗及成本，提高涂层的交联度，提高涂层的耐擦伤强度，采用聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯作为流平剂，兼有润滑剂的功效，我降低涂层的摩擦系数，显著增加涂层的耐擦伤性，结晶氧化硅及石墨粉的耐摩擦性能较好，通过控制两者的比例，大大增加了油漆的耐摩擦性能。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种耐磨涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：乙烯基三异丙氧基硅烷20-30份，二氧化硅气凝胶3-5份，三氧杂环己烷15-20份，水5-9份，乙酸酐3-7份，乙酰胆碱10-15份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.1-0.3份，结晶氧化硅10-15份，石墨粉7-13份；其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79％，二氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为1：(5-7)；
结晶氧化硅与石墨粉的重量比为1-2；石墨粉为天然鳞片石墨、高定向热解石墨、3-9μm石墨粒子及拉丝石墨的一种或多种组成。
2.根据权利要求1所述的耐磨涂料，其特征在于，乙酸酐与乙酰胆碱的重量比为0.3-0.6。
3.根据权利要求1所述的耐磨涂料，其特征在于，乙烯基三异丙氧基硅烷25-28份，二氧化硅气凝胶3.4-4.5份，三氧杂环己烷17-19份，水5.5-7份，乙酸酐4.5-5.8份，乙酰胆碱12-14份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.15-0.25份，结晶氧化硅13-14份，石墨粉11-13份；其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79％，二氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为1：(5-7)。
4.根据权利要求3所述的耐磨涂料，其特征在于，其原料按重量份包括：，乙烯基三异丙氧基硅烷27份，二氧化硅气凝胶4份，三氧杂环己烷18.5份，水6.6份，乙酸酐5.2份，乙酰胆碱13.4份，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单甘油酯0.23份，结晶氧化硅13.7份，石墨粉12.5份；其中，二氧化硅气凝胶的孔隙率为75-79％，二氧化硅气凝胶与乙烯基三异丙氧基硅烷的重量比为1：(5-7)。
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