CN103819950A

CN103819950A - 一种高硬度无氟耐高温水性涂料

Info

Publication number: CN103819950A
Application number: CN201410041401.1A
Authority: CN
Inventors: 王智亮; 叶家灿; 罗国钦; 林既森; 田巧
Original assignee: Guangzhou Research and Design Institute of Chemical Industry
Current assignee: Guangzhou Research and Design Institute of Chemical Industry
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2014-01-28
Publication date: 2014-05-28

Abstract

本发明公开了一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其含有以下质量份的原料：氧化硅溶胶30～60份、有机酸0.5～3份、有机硅氧烷10～40份、极性有机溶剂2～10份，水适量，以及可选的颜料、填料。本发明的涂料固化成膜后，硬度可达6H以上，在非明火的情况下，可以耐受450℃以下的高温，不含氟、铅等有害物质。本发明的涂料固化温度较低，在250℃左右即可完成固化，远低于特富龙涂料的固化温度（400℃左右），具有施工工艺简单，能耗低的优点。

Description

一种高硬度无氟耐高温水性涂料

技术领域

本发明涉及一种涂料，特别涉及一种适用于家用烹调器具、美发产品等金属表面涂覆的高硬度无氟耐高温水性涂料。

背景技术

为起到保护、装饰的作用，需要对金属表面进行涂覆处理。

微波炉、电饭锅、不粘锅、电磁锅、电烫发夹等的金属表面在工作状态下需要耐受一定的高温，需要使用耐高温的特种涂料，应用在食品领域的涂料，更是要求涂料本身无毒、稳定性好。

由于性能要求苛刻，在这种产品上可用的涂料不多，一般以PTFE为主体材料制备得到，普遍存在硬度低、易磨损等问题。同时，部分材料在高温下不稳定，会分解产生有害物质，直接危及人们的健康。

现有的无机涂料普遍采用无定型的无机物作为粘合剂，通过溶胶凝结法制备而成的主成膜物具有一定硬度、耐磨性、光泽、不粘、耐腐蚀性等特点，但其涂膜的厚度通常只有1～2μm，最多也不超过5μm，但涂膜极易龟裂，难以广泛使用。如CN102702806A公开了以钛酸丁酯为前驱体，直接加入硅溶胶，采用溶胶－凝胶法共水解形成纳米TiO₂/SiO₂溶胶，该溶胶涂覆在太阳能光伏电板上，所形成薄膜的接触角为2.1～15度，厚度为0.2～2.0μm，薄膜稳定，具有良好的光催化性能、亲水性、透光性和自清洁性能，太阳能光伏电板的防雾、防污自清洁的效果显著提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高硬度无氟耐高温水性涂料。

本发明所采取的技术方案是：

一种高硬度无氟耐高温水性涂料，含有以下质量份的原料：氧化硅溶胶30～60份、有机酸0.5～3份、有机硅氧烷10～40份、极性有机溶剂2～10份，水适量，以及可选的颜料、填料。

作为优选的，所述水性涂料含有以下质量份的：氧化硅溶胶35～50份、有机酸1～2份、有机硅氧烷15～30份、极性有机溶剂5～8份，水适量，以及可选的颜料、填料。

所述氧化硅溶胶为硅烷偶联剂改性的氧化硅溶胶，其是由含量为40%（wt）的硅溶胶40～65份、硅烷偶联剂10～25份、低级醇类溶剂适量、水适量，在温度30～35℃、 pH4.0～4.5的条件下，反应4.0～6.5 hr制得。其能提高氧化硅溶胶的成膜性能。

所述有机硅氧烷选自甲基三甲氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷中的至少一种。

所述极性有机溶剂为低级醇类溶剂。

所述低级醇类溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇、异丙酮醇中的至少一种。

所述有机酸为乙酸。

颜料（选用）为炭黑、钛白粉、氧化铬绿、珠光粉中的至少一种。

填料（选用）为氧化铝微粉、滑石粉中的至少一种。

本发明的有益效果是：

本发明的涂料固化成膜后，硬度可达6H以上，在非明火的情况下，可以耐受450℃以下的高温，不含氟、铅等有害物质。

本发明的涂料固化温度较低，在250℃左右即可完成固化，远低于特富龙涂料的固化温度（400℃左右），具有施工工艺简单，能耗低的优点。

具体实施方式

一种高硬度无氟耐高温水性涂料含有以下质量份的：改性氧化硅溶胶35～50份、有机酸1～2份、有机硅氧烷15～30份、极性有机溶剂5～8份，水5～20份、颜料和填料1～35份。

所述改性氧化硅溶胶的制备方法为：取含量为40%（wt）的硅溶胶40～65份、硅烷偶联剂10～25份、低级醇类溶剂适量、水适量，在温度30～35℃、 pH4.0～4.5的条件下，合成反应时间4.0～6.5hr制得。

所述有机硅氧烷选自甲基三甲氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷。

所述极性有机溶剂为低级醇类溶剂。

所述低级醇类溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇、异丙酮醇。

所述有机酸为乙酸。

水为去离子水。

填料（选用）为氧化铝微粉、滑石粉中的至少一种。

下面结合实施例，进一步说明本发明。

以下实施例所用的改性硅溶胶的制备实例：

40%（wt）的硅溶胶55份，硅烷偶联剂15份，低级醇类溶剂15份，水15份，充分混合，在温度32℃，pH4.2，反应5hr制得。所述低级醇类溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇、异丙酮醇中的至少一种。

实施例1：

涂料组成为：

改性氧化硅溶胶50份，乙酸1份，甲基三甲氧基硅烷15份，异丙醇5份，去离子水14份，炭黑15份。

实施例2：

涂料组成为：

改性氧化硅溶胶45份，乙酸1份，甲基三甲氧基硅烷10份，八甲基环四硅氧烷5份，异丙醇8份，去离子水10份，钛白粉15份，氧化铝微粉6份。

实施例3：

涂料组成为：

改性氧化硅溶胶40份，乙酸1份，甲基三甲氧基硅烷15份，八甲基环四硅氧烷10份，乙醇5份，去离子水9份，钛白粉13份，炭黑7份。

实施例4：

涂料组成为：

改性氧化硅溶胶35份，乙酸2份，甲基三甲氧基硅烷30份，正丙醇5份，去离子水9份，氧化铬绿13份，炭黑1份，滑石粉5份。

实施例5：

涂料组成为：

改性氧化硅溶胶50份，乙酸2份，甲基三甲氧基硅烷23份，异丙醇5份，去离子水9，珠光粉1份，氧化铝微粉10份。

检测实验：

将实施例1～5的样品分别喷涂在经过除污除油和喷砂粗化处理的铝板上面，在烘箱加热至250℃，恒温20分钟，得到检测样品。

硬度（GB/T 6739）

涂膜厚度：使用涂膜测厚仪进行厚度的检测，要根据基材材质选择铁基和非铁基的探头。

耐冲击（GB/T 1732）

耐温性：将样板在室温和250℃恒温烘箱来回放置，2个小时内进行5个循环，再观测涂膜是否裂开，或者涂膜成片状剥落。

附着力（GB/T 9286）

检测结果如下：

Figure 2014100414011100002DEST_PATH_IMAGE001

由表中数据可知，本发明的涂料性能优异，具有高硬度，耐磨性好，抗冲击力强、附着力强。

以上实施例仅为介绍本发明的优选案例，对于本领域技术人员来说，在不背离本发明精神的范围内所进行的任何显而易见的变化和改进，都应被视为本发明的一部分。

Claims

1.一种高硬度无氟耐高温水性涂料，含有以下质量份的原料：氧化硅溶胶30～60份、有机酸0.5～3份、有机硅氧烷10～40份、极性有机溶剂2～10份，水适量，以及可选的颜料、填料。

2.根据权利要求1所述的一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其特征在于：所述水性涂料含有以下质量份的：氧化硅溶胶35～50份、有机酸1～2份、有机硅氧烷15～30份、极性有机溶剂5～8份，水适量，以及可选的颜料、填料。

3.根据权利要求1或2所述的一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其特征在于：所述氧化硅溶胶为硅烷偶联剂改性的氧化硅溶胶。

4.根据权利要求1或2所述的一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其特征在于：所述有机硅氧烷选自甲基三甲氧基硅烷和八甲基环四硅氧烷中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其特征在于：所述有机溶剂为低级醇类溶剂。

6.根据权利要求5所述的一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其特征在于：所述低级醇类溶剂选自乙醇、正丙醇、异丙醇、异丙酮醇中的至少一种。

7.根据权利要求1或2所述的一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其特征在于：所述有机酸为乙酸。

8.根据权利要求3所述的一种高硬度无氟耐高温水性涂料，其特征在于：所述硅烷偶联剂改性的氧化硅溶胶是由含量为40%（wt）的硅溶胶40～65份、硅烷偶联剂10～25份、低级醇类溶剂适量、水适量，在温度30～35℃、 pH4.0～4.5的条件下，反应4.0～6.5 hr制得。