CN104312225B - 一种高柔韧性、高光泽度无机涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高柔韧性、高光泽无机涂料及制备方法，该无机涂料由底漆和面漆组成。底漆两种组分组成，底漆组分A由如下质量份数的组分组成：硅溶胶42-45份，钛白粉19-22份，高岭土5.3-6.3份，云母粉4.4-4.6份，滑石粉2.2-2.3份，去离子水20-23份，助剂1.9-2.1份；底漆组分B由如下质量份数的组分组成：醋酸酐1.0-1.1份，甲基三甲氧基硅烷81.3-84.1份，二甲基二甲氧基硅烷14.9-17.6份。面漆两种组分组成。使用时将双组分按比例搅拌混合、熟化，然后喷涂在处理过的金属基材上。本发明涂料具有低碳、高柔韧性、高光泽度、耐酸碱、常温保质期长、可常温固化等优点。

Description

一种高柔韧性、高光泽度无机涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种高柔韧性、高光泽无机涂料及制备方法，属于涂料制备领域。

背景技术

以水溶性硅溶胶作为主要成膜物的无机涂料具有低碳、环保、硬度大、耐高温等优点，但也存在柔韧性差、光泽差、易龟裂、流平性差等缺陷，应用受到限制。

崔学军(崔学军，环保型有机-无机功能涂料的研究，大连交通大学博士论文，2009年。)以碱性硅溶胶为原料，用甲基三甲氧基硅烷对其改性，以此改性硅溶胶为成膜物质制备的无机涂料具有好的理化性能、耐高温性能。但这种单组分涂料稳定时间短，光泽度(40-50)和柔韧性较差，大于3mm(按GB/T6742-86进行弯曲实验结果)。申请号为CN2012102197975的中国专利提到一种双组份水性无机非膨胀型防火涂料及制备方法，其成功地解决了用甲基三甲氧基硅烷改性硅溶胶所制备涂料稳定期短的问题，但喷涂所得的涂层光泽度和柔韧性和崔学军(崔学军，环保型有机-无机功能涂料的研究，大连交通大学博士论文，2009年。)研究结果相似。它们不能满足对涂料柔韧性和光泽度要求较高的情况。

发明内容

本发明是为了解决现有技术所存在柔韧性差、光泽度差等不足，提供一种高柔韧性、高光泽无机涂料及制备方法。

一种高柔韧性、高光泽无机涂料及制备方法，所述无机涂料由底漆和面漆组成,

所述底漆由组分A与组分B组成，组分A与组分B的质量比为100:38-41；

组分A，由下述重量份数的组分组成：

硅溶胶：42-45份

钛白粉：19-22份

高岭土：5.3-6.3份

云母粉：4.4-4.6份

滑石粉：2.2-2.3份

去离子水：20-23份

助剂：1.9-2.1份

组分B，由下述重量份数的组分组成：

醋酸酐：1.0-1.1份

甲基三甲氧基硅烷：81.3-84.1份

二甲基二甲氧基硅烷：14.9-17.6份。

进一步地，在上述技术方案中，所述面漆由组分C与组分D组成，组分C与组分D的质量比为100:94-95。

组分C为硅溶胶；

组分D，由下述重量份数的组分组成：

醋酸酐：2.7-3.1份

甲基三甲氧基硅烷：82.4-82.7份

二甲基二甲氧基硅烷：14.5-14.6份。

进一步地，在上述技术方案中，本发明所述的高柔韧性、高光泽无机涂料优选硅溶胶为SiO₂含量为30wt％的碱性硅溶胶，优选的二甲基二甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷含量不低于99％。

进一步地，在上述技术方案中，本发明所述的高柔韧性、高光泽无机涂料优选钛白粉、滑石粉、高岭土和云母粉的粒径均为600-1250目。

进一步地，在上述技术方案中，本发明所述无机涂料的底漆组分A中的助剂优选为下述重量份数的组分组成的混合物：

分散剂0.7份、防腐剂1.8-2.0份、防冻剂13-14.5份、防沉剂1.8-2.0份、消泡剂0.5-0.6份和pH调节剂1.2-1.5份。

所述分散剂优选为分散剂5040；

防腐剂优选为防腐剂AlexF-252；

防冻剂优选为乙二醇；

防沉剂优选为HBR250型羟乙基纤维素；

消泡剂优选为消泡剂Foamaster111和Foamaster334按质量比1:1组成的混合物；

pH调节剂优选为AMP95。

本发明的另一目的是提供上述一种高柔韧性、高光泽无机涂料的制备方法。

一种高柔韧性、高光泽无机涂料的制备方法，包括底漆和面漆制备工艺；

底漆的工艺步骤：

①首先按照原料配方比例将去离子水、一半量的助剂在200r/min的条件下搅拌8-12min，然后加入钛白粉、高岭土、云母粉和滑石粉，在1000-1500r/min的条件下进行高速分散，搅拌30-40min后，将搅拌转速降至450-550r/min，并加入硅溶胶、剩余的助剂，继续搅拌50-70min，最终获得pH为9.3-9.5的组分A；

②按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，搅拌均匀，获得组分B。

③将组分A与组分B按照100:38-40的质量比在300-500r/min的条件下搅拌40-60min，然后常温熟化24-48小时，获得无机涂料底漆。

面漆的工艺步骤如下：

①以工业原料碱性硅溶胶为组分C；

②按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，搅拌均匀，获得组分D；

③将组分C与组分D按照100:94-95的质量比在200-500r/min的条件下搅拌50-60min，然后常温熟化60-96小时，获得面漆。

本发明所述的高柔韧性、高光泽无机涂料，以水为溶剂，在不使用有机溶剂的情况下可以提高涂料的保质期。醋酸酐与水作用可以生成醋酸，在本发明中醋酸酐的使用，一方面可以在混合使用中将碱性的组分A或C调节成酸性，促进甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷的水解，另一方面醋酸酐可以作为干燥剂除去所用硅烷中微量水，提高组分B或D的保质期。甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷的使用，一方面因其常温下易水解，生成的硅醇基之间、硅醇基与硅溶胶间发生交联反应，提高涂料的成膜性能，另一方面为了改善无机涂层的柔韧性，需加入耐高温柔韧剂，二甲基二甲氧基硅烷作为适合本发明涂料体系的唯一柔韧剂，是因为其常温易水解、有二甲基柔韧基团，且与甲基三甲氧基硅烷发生协同作用而提高了涂层的柔韧性。

在进行底漆和面漆的制备过程中，将组分A与组分B或组分C与组分D搅拌混合、熟化的目的是为了使甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷水解反应进行的更加完全，进而有利于获得性能更好的涂层性能。利用本发明所述方法制备而成的无机涂料体系具有低碳、环保、耐高温、保质期长、可常温固化、施工时间长、柔韧性高、光泽度好等多种优点和特性，适合于应用于金属基材上。

发明的有益效果

1.本发明以水为溶剂，硅溶胶为主要成膜物质，无机氧化物为颜填料，且能够室温固化，因而涂料具有低碳、环保、成本低、工艺简单、硬度大、耐高温等优点，适合大量制备和工业化生产。

2.本发明以甲基三甲氧基硅烷作为硅溶胶改性剂、二甲基二甲氧基硅烷作为涂料柔韧剂，适量的加入二甲基二甲氧基硅烷使底漆和面漆的柔韧性大幅度提高，同时水解产物之一的甲醇生成能够避免涂料过早凝胶化。

3.本发明的无机涂料，其底漆由A与B，面漆由C与D两种组分组成，不仅避免了硅烷改性硅溶胶单组分涂料常使用的有机溶剂，而且大幅度提高了涂料的保质期，常温保质期可达12个月以上，能够满足大规模生产的需要。

4.本发明的涂料采用底漆和面漆组合，成功地解决了无机涂料光泽度不高问题，光泽度达到90以上。

附图说明

本发明附图2幅，

图1是底漆组分A的制备工艺流程图；

图2是底漆组分B的制备工艺流程图。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得，或可以常规方法制备。

下述实施例中分散剂选用分散剂5040；防腐剂选用防腐剂AlexF-252；防冻剂选用乙二醇；防沉剂优选用HBR250型羟乙基纤维素；消泡剂选用消泡剂Foamaster111和Foamaster334按质量比1:1加入。下述消泡剂、分散剂、防腐剂、AMP95都由海川股份公司提供；硅溶胶为浙江宇达化工有限公司生产的30wt％碱性硅溶胶；甲基三甲氧基硅烷为浙江化工科技集团有限公司生产；二甲基二甲氧基硅烷为武汉益华诚科技有限公司生产。

实施例1：底漆配方及工艺。

如图1所示，实例中底漆采用优化的工艺如下：首先按照表1中配方含量将去离子水、一半量的助剂在200r/min的条件下搅拌10min，然后加入钛白粉、高岭土、云母粉和滑石粉，在1200r/min的条件下进行高速分散，搅拌30min后，将搅拌转速降至500r/min，并加入硅溶胶、剩余的助剂，继续搅拌60min，最终获得pH为9.3-9.5的组分A；如图2所示，取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，搅拌均匀，获得组分B。

将配制好的上述组分A与组分B按照100:38的质量比在300r/min的条件下搅拌，搅拌时间60min，然后常温熟化48小时，最终无机涂料底漆。这个底漆制备好后，需要在7天内使用。实例配方见表1，所用助剂种类和用量见表2。助剂是按表2中的种类和用量称取，然后机械搅拌混合即可。

实施例2：底漆配方及工艺

按以下表1和表2中指定的各组分含量重复实施例1的方法。

实施例3：底漆配方及工艺

按以下表1和表2中指定的各组分含量重复实施例1的方法。

实施例4：面漆配方及工艺。

实例中取面漆D组分按底漆B组分工艺获得，配比为：醋酸酐3.0份，甲基三甲氧基硅烷82.5份，二甲基二甲氧基硅烷14.5份。将面漆组分C硅溶胶和配制好的面漆组分D按照100：95的质量比先在200r/min的条件下搅拌10min，然后升至500r/min继续搅拌50分钟，最后在室温下常温下熟化96小时，得到面漆。面漆制备好后，需要在7天之内使用。配方见表1。

表1涂料配方

组分A以1000g计，实施例1～3为底漆，实施例4为面漆，组分B按选定质量比配制

表2实例中无机涂料底漆A组分助剂种类与用量，单位:g

底漆、面漆的理化性能测试：

采用空气喷涂方法，分别将涂料底漆、面漆涂装在经600#砂纸打磨后的马口铁板上，在室温固化48小时，或60℃环境下固化2小时。为了测试底漆加面漆的理化性能，首先将底漆空气喷涂在经600#砂纸打磨后的马口铁板上，厚度为30-40μm，然后室温表干30-120min，接着喷涂一层厚度为10-15μm的面漆，在60℃环境下固化2小时。最后对这些样品涂层进行测试，具体的结果见表3。

表3实施例1～4的涂料性能

Claims (7)

1.一种高柔韧性、高光泽无机涂料，其特征在于：包括底漆和面漆，所述底漆由组分A与组分B组成，组分A与组分B的质量比为100:38-41；组分A，由下述重量份数的组分组成:

硅溶胶：42-45份

钛白粉：19-22份

高岭土：5.3-6.3份

云母粉：4.4-4.6份

滑石粉：2.2-2.3份

去离子水：20-23份

助剂：1.9-2.1份

组分B，由下述重量份数的组分组成：

醋酸酐：1.0-1.1份

甲基三甲氧基硅烷：81.3-84.1份

二甲基二甲氧基硅烷：14.9-17.6份；

所述面漆由组分C与组分D组成，组分C与组分D的质量比为100:94-95；

所述组分C为硅溶胶；

组分D，由下述重量份数的组分组成：

醋酸酐：2.7-3.1份

甲基三甲氧基硅烷：82.4-82.7份

二甲基二甲氧基硅烷：14.5-14.6份。

2.根据权利要求1所述的高柔韧性、高光泽无机涂料，其特征在于：所述硅溶胶为SiO₂含量为30wt％的碱性硅溶胶。

3.根据权利要求1所述的高柔韧性、高光泽无机涂料，其特征在于：所述二甲基二甲氧基硅烷含量不低于99％。

4.根据权利要求1所述的高柔韧性、高光泽无机涂料，其特征在于：所述甲基三甲氧基硅烷含量不低于99％。

5.根据权利要求1所述的高柔韧性、高光泽无机涂料，其特征在于：所述钛白粉、滑石粉、高岭土和云母粉的粒径为600-1250目。

6.根据权利要求1所述的高柔韧性、高光泽无机涂料，其特征在于：所述助剂是由分散剂、防腐剂、防冻剂、防沉剂、消泡剂和pH调节剂组成的混合物。

7.如权利要求1～6任意一项所述一种高柔韧性、高光泽无机涂料的制备方法，其特征在于：包括底漆和面漆工艺步骤；

所述底漆工艺步骤如下：

①首先按照原料配方比例将去离子水、一半量的助剂在200r/min的条件下搅拌8-12min，然后加入钛白粉、高岭土、云母粉和滑石粉，在1000-1500r/min的条件下进行高速分散，搅拌30-40min后，将搅拌转速降至450-550r/min，并加入硅溶胶、剩余的助剂，继续搅拌50-70min，最终获得pH为9.3-9.5的组分A；

②按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，搅拌均匀，获得组分B；

③将组分A与组分B按照100:38-41的质量比在300-500r/min的条件下搅拌40-60min，然后常温熟化24-48小时，获得底漆；

面漆的工艺步骤如下：

①以工业原料硅溶胶为组分C；

②按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，搅拌均匀，获得组分D；

③将组分C与组分D按照100:94-95的质量比在200-500r/min的条件下搅拌50-60min，然后常温熟化60-96小时，获得面漆。