CN105131658A - 用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法 - Google Patents

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吴春春
杨辉
汪海风
阙永生
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Abstract

本发明涉及无机涂层制备技术，旨在提供一种用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法。该方法包括：在搅拌条件下，将水性硅溶胶、颜料、晶须硅、纳米氧化铝混合均匀、研磨得到水性氧化物浆料，以酸调节浆料pH值为2.5～4；搅拌下浆料与烷基硅氧烷混合反应，得到保温杯表面高硬度水性涂料。本发明从原材料出发，以纳米无机物为主要原料，采用溶胶凝胶纳米复合技术制备用于保温杯表面的水性纳米无机涂料。涂层经160℃热处理后铅笔硬度最高可达到9H，有效避免了使用过程中的涂层磨损现象，最大限度地保护了保温杯的外观。同时涂料为全水性，在涂层生产过程中无VOC排放，绿色环保。

Description

用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及无机涂层制备技术，特别涉及用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法。
背景技术
通常用于保温杯表面的涂料为传统有机漆，如聚酯、乳胶漆等，涂层具有色彩丰富、施工方便等优点，赋予保温杯亮丽的外观和图案花纹。
但是，有机漆涂层机械强度低(硬度低)，同时与保温杯基材(一般为316L不锈钢)的附着力也不佳，因而造成保温杯在使用过程中，表面涂层很容易划伤，从而影响了保温杯的外观。另一方面，传统有机漆均为溶剂型涂料，不仅增加了空气中有机挥发物VOC的排放，同时对施工工人的健康也有损害。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法。
为解决技术问题，本发明的解决方案是：
提供一种用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在800r/min的搅拌条件下，将水性硅溶胶、颜料、晶须硅、纳米氧化铝按质量比6∶2∶1∶0.5的比例混合；通过分散机(如BGD750/1型)搅拌30min，混合均匀后转至砂磨机(如LSM-1.4L型)中研磨2小时，得到水性氧化物浆料；
(2)向步骤(1)的水性氧化物浆料中加入酸，调节浆料pH值为2.5～4；
(3)在400r/min的搅拌速率下，将步骤(2)所得浆料与烷基硅氧烷按质量比3～2∶1比例混合反应，反应温度20～30℃，反应时间6～10h，得到保温杯表面高硬度水性涂料。
本发明中，步骤(1)所述的水性硅溶胶为固含量在30％以上的水性二氧化硅溶胶，溶胶平均粒径在30～100nm(如美国GRACE公司的LUDUXAM，日产化学的SNOWTEX20L)。
本发明中，步骤(1)所述的颜料为无机颜料，细度为5000nm(如德国科莱恩3GP黄155#、杜邦钛白960R)。
本发明中，步骤(1)所述的晶须硅的颗粒细度≥5000目(如上海汇精纳新材料有限公司的5000型)。
本发明中，步骤(1)所述的纳米氧化铝为ɑ-Al2O3，颗粒平均粒径400nm(如江苏连连化学化学股份有限公司的007)。
本发明中，步骤(3)所述的烷基硅氧烷是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
与现有制备技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明从原材料出发，以纳米无机物为主要原料，采用溶胶凝胶纳米复合技术制备用于保温杯表面的水性纳米无机涂料。涂层经160℃热处理后铅笔硬度最高可达到9H，有效避免了使用过程中的涂层磨损现象，最大限度地保护了保温杯的外观。同时涂料为全水性，在涂层生产过程中无VOC排放，绿色环保。
具体实施方式
保温杯一般由316L不锈钢制备而成，不锈钢在170℃以上温度下处理会发生黄变现象，本发明采用高浓度水性硅溶胶与颜、填料经研磨后形成高活性纳米混合浆料，在酸催化下经烷基硅烷反应后形成纳米复合涂料，可在较低的热处理温度下(160℃)，形成高硬度涂层，使不锈钢保温杯获得高硬耐磨性能，同时又具有较好的附着力，满足保温杯表面的防护性能。
本发明中，所使用的各原料均为现有技术，或是市售商品，或是可通过通用技术手段自行制备获得，本领域技术人员对此有十分清楚的认识。
本发明的用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在800r/min的搅拌条件下，将水性硅溶胶、颜料、晶须硅、纳米氧化铝按质量比6∶2∶1∶0.5的比例混合；通过分散机(如BGD750/1型)搅拌30min，混合均匀后转至砂磨机(如LSM-1.4L型)中研磨2小时，得到水性氧化物浆料；
(2)向步骤(1)的水性氧化物浆料中加入酸，调节浆料pH值为2.5～4；
(3)在400r/min的搅拌速率下，将步骤(2)所得浆料与烷基硅氧烷按质量比3～2∶1比例混合反应，反应温度20～30℃，反应时间6～10h，得到保温杯表面高硬度水性涂料。
本发明中，水性硅溶胶为固含量在30％以上的水性二氧化硅溶胶，溶胶平均粒径在30～100nm(如美国GRACE公司的LUDUXAM，日产化学的SNOWTEX20L)；颜料为无机颜料，细度为5000nm(如德国科莱恩3GP黄155#、杜邦钛白960R)；晶须硅的颗粒细度≥5000目(如上海汇精纳新材料有限公司的5000型)；纳米氧化铝为ɑ-Al2O3，颗粒平均粒径400nm(如江苏连连化学化学股份有限公司的007)；烷基硅氧烷是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
本发明所制得的保温杯表面高硬度水性涂料，其使用方法如下：
通过喷涂方式将涂料在经喷砂处理过的金属表面涂覆，室温下表干5min后，先经100℃，15min预固化，然后再经160℃固化20min。
涂层采用以下标准测试各方面性能：(1)涂层铅笔硬度采用美国材料学会ASTM3363标准测试；(2)涂层附着力测试采用国标GB/T9286-1998标准测试。
本发明的各实施例中的试验数据见下表：
最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于保温杯表面高硬度水性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)在800r/min的搅拌条件下，将水性硅溶胶、颜料、晶须硅、纳米氧化铝按质量比6∶2∶1∶0.5的比例混合；通过分散机搅拌30min，混合均匀后转至砂磨机中研磨2小时，得到水性氧化物浆料；
(2)向步骤(1)的水性氧化物浆料中加入酸，调节浆料pH值为2.5～4；
(3)在400r/min的搅拌速率下，将步骤(2)所得浆料与烷基硅氧烷按质量比3～2∶1比例混合反应，反应温度20～30℃，反应时间6～10h，得到保温杯表面高硬度水性涂料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的水性硅溶胶为固含量在30％以上的水性二氧化硅溶胶，溶胶平均粒径在30～100nm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的颜料为无机颜料，细度为5000nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的晶须硅的颗粒细度≥5000目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述的纳米氧化铝为ɑ-Al2O3，颗粒平均粒径400nm。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)所述的烷基硅氧烷是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷或乙基三乙氧基硅烷中的任意一种。
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