CN107652722A - 一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料及其制备方法，所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料包括以下原料制成：硅溶胶、硅氧烷、助剂、pH调节剂、填料、颜料。其制备方法为：将硅溶胶加入到硅氧烷中，在一定条件下搅拌反应，待反应结束后加入助剂，搅拌均匀后，加入颜料和填料，进行研磨，即得到复合涂层材料。本发明提供了一种具有优异性能的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，喷涂在硅酸钙板上，显著提升了硅酸钙板的硬度，耐温性、耐磨性和耐水耐污性能也均得到改善，用途广泛。
Description
技术领域
本发明涉及复合涂层材料，具体涉及一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料及其制备方法。
背景技术
硅溶胶，又称为硅酸盐溶液，是二氧化硅颗粒在水或溶剂中均匀扩散形成的溶液，属于胶体溶液，无臭、无毒。硅氧烷含Si-O-Si键构成主链结构的聚合物。习惯上称为有机硅，它具有较强的热稳定性，不容易被水润湿，同时具备良好的耐老化性能、优异的疏水性与电绝缘性，因此被广泛应用于涂料、塑料等领域。
目前国内外许多专家学者利用有机硅改性硅溶胶来提高涂层材料的防腐性能、疏水性能、耐高温等性能。采用硅氧烷改性硅溶胶，可以在涂膜的性能上达到优势互补，再者有机硅本身同时具备有机、无机涂料的优良特性，比如成膜性能好、耐高温、耐候性等特点，不仅可以增强复合涂层的理化性能，还能提高复合涂层的强度及韧性等性能，从而使得所制备的复合涂层兼具两者优点，各方面性能大幅度提高。但制备的复合涂层材料大都用于铝合金、陶瓷化木材、玻璃、纯金属板材等基材，而尚无研究报道应用于硅酸钙板材。
硅酸钙板是一种新型绿色环保建材和工业用板，应用广泛，具有广阔的开发前景，具备很多优良性能，但在耐温、耐污、硬度等方面性能存在缺陷。为使硅酸钙板成为兼具各种优良性能的多功能板材，可以将有机硅改性硅溶胶涂层材料应用于硅酸钙板材，能够大幅度加强硅酸钙板表面耐水耐污性能、耐温性能以及硬度。
发明内容
针对硅酸钙板耐水耐污耐温性能差、硬度低、装饰性不够等问题，需要喷涂涂层材料。本发明提供了一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料及其制备方法。该涂层材料附着力强，硬度高，可应用于硅酸钙板，显著提高各方面性能，应用空间广泛。
为了实现上述目的，本申请采取的技术方案如下：
一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其组分由下述重量份的各组分制备而成：硅溶胶5-15份、硅氧烷30-60份、助剂5-15份、颜填料10-15份。
制备所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的方法，其制备方法包括以下步骤：
(1)按照所需重量份称取各组分，在硅溶胶中，滴加pH调节剂，调节至所需pH，在50-80℃下滴加到硅氧烷中，搅拌反应6-8h，搅拌速度为300-500r/min，备用；
(2)将步骤(1)制备的产物，冷却至室温后，加入助剂，混合均匀；
(3)在步骤(2)制备的溶液中，加入颜填料，搅拌均匀，研磨3-9h，即得所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料。
所述的硅氧烷选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
所述的硅氧烷与硅溶胶中二氧化硅的质量比为3-8：1。
所述的pH调节剂选自质量百分数2％草酸水溶液、质量百分数10％盐酸水溶液、质量百分数15％硫酸水溶液、质量百分数20％醋酸水溶液、醋酸-醋酸钠缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中的一种或几种。
所述的所需pH为3-4。
所述的助剂由下述重量份的各组分制备而成：异丙醇15-20份、乙二醇乙醚0.5-2份、乙二醇丁醚0.5-2份。
所述的颜填料选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、钛白粉、炭黑、石墨、高钛灰、氧化铁黄、铬绿、钴蓝、氧化铁红、氧化亚铜、磷酸钴紫中的一种或几种。
本发明硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料及其制备方法的优点是：
1.硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料及其制备方法，硅氧烷在酸的催化作用下水解生成硅醇基，硅醇基中的一个羟基可与硅溶胶的羟基进行脱水缩合反应，使耐水性强的甲基基团与硅溶胶表面相连，接着在SiO2胶粒的表面进行缩合，形成致密的膜层，从而使制得的复合涂层材料具备更高的硬度、耐水耐污性能、耐温性能。
2.硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料及其制备方法，将复合涂层材料涂覆于硅酸钙板上，部分可渗透到硅酸钙板中，与硅酸钙板表层反应，可以大大提高硅酸钙板材的硬度、耐温性能以及耐水耐污性能，从而使涂覆前主要发挥装饰作用，应用于新型建筑、工业用的硅酸钙板材，上升为兼具各种优良性能的多功能板材。
具体实施方式：
实施例一
一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其主要组分按重量份计：硅溶胶5份、硅氧烷60份、助剂5份、颜填料10份。
制备本实施例的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取5份硅溶胶，滴加2％草酸水溶液调节pH至3，在80℃下滴加到60份甲基三乙氧基硅烷中，在300r/min下搅拌8h。
(2)反应完成冷却至室温后，加入5份助剂(异丙醇18份、乙二醇乙醚1份、乙二醇丁醚1份)，混合均匀。
(3)在溶液中，加入氧化铁黄和滑石粉各5份，搅拌均匀，研磨9h，即得所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料。
实施例二
一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其主要组分按重量份计：硅溶胶10份、硅氧烷55份、助剂10份、颜填料12份。
制备本实施例的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取10份硅溶胶，滴加10％盐酸水溶液调节pH至3，在70℃下滴加到55份甲基三甲氧基硅烷中，在400r/min下搅拌7.5h。
(2)反应完成冷却至室温后，加入10份助剂(异丙醇18份、乙二醇乙醚1份、乙二醇丁醚1份)，混合均匀。
(3)在溶液中，加入钛白粉10份，搅拌均匀，研磨7h，即得所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料。
实施例三
一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其主要组分按重量份计：硅溶胶12份、硅氧烷55份、助剂13份、颜填料15份。
制备本实施例的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取12份硅溶胶，滴加醋酸-醋酸钠缓冲液调节pH至4，在80℃下滴加到55份乙烯基基三乙氧基硅烷中，在4500r/min下搅拌7h。
(2)反应完成冷却至室温后，加入13份助剂(异丙醇16份、乙二醇乙醚2份、乙二醇丁醚2份)，混合均匀。
(3)在溶液中，加入炭黑15份，搅拌均匀，研磨9h，即得所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料。
实施例四
一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其主要组分按重量份计：硅溶胶15份、硅氧烷60份、助剂15份、颜填料15份。
制备本实施例的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取15份硅溶胶，滴加10％盐酸水溶液调节pH至4，在80℃下滴加到60份二甲基二甲氧基硅烷中，在400r/min下搅拌8h。
(2)反应完成冷却至室温后，加入15份助剂(异丙醇18份、乙二醇乙醚1份、乙二醇丁醚1份)，混合均匀。
(3)在溶液中，加入氧化铁红和滑石粉各10份，搅拌均匀，研磨9h，即得所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料。
实施例五
一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其主要组分按重量份计：硅溶胶13份、硅氧烷57份、助剂10份、颜填料12份。
制备本实施例的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，包括下列步骤：
(1)称取13份硅溶胶，滴加10％盐酸水溶液调节pH至4，在60℃下滴加到57份正丙基三甲氧基硅烷中，在500r/min下搅拌6h。
(2)反应完成冷却至室温后，加入10份助剂(异丙醇18份、乙二醇乙醚1份、乙二醇丁醚1份)，混合均匀。
(3)在溶液中，加入碳酸钙和钴蓝各5份，搅拌均匀，研磨7h，即得所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料。
将实施例一至五制得的复合涂层材料涂敷于硅酸钙板上，
本实施例的性能测试结果为：
Claims (8)
1.一种硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其特征是，其组分由下述重量份的各组分制备而成：硅溶胶5-15份、硅氧烷30-60份、助剂5-15份、颜填料10-15份。
2.制备如权利要求1所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的方法，其特征是：其制备方法包括以下步骤：
(1)按照所需重量份称取各组分，在硅溶胶中，滴加pH调节剂，调节至所需pH，在50-80℃下滴加到硅氧烷中，搅拌反应6-8h，搅拌速度为300-500r/min，备用；
(2)将步骤(1)制备的产物，冷却至室温后，加入助剂，混合均匀；
(3)在步骤(2)制备的溶液中，加入颜填料，搅拌均匀，研磨3-9h，即得所述硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料。
3.如权利要求1所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料，其特征是：所述的硅氧烷选自甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、正丙基三甲氧基硅烷、正丙基三乙氧基硅烷、二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷中的一种或几种。
4.如权利要求2所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，其特征是：所述的硅氧烷与硅溶胶中二氧化硅的质量比为3-8：1。
5.如权利要求2所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，其特征是：所述的pH调节剂选自质量百分数2％草酸水溶液、质量百分数10％盐酸水溶液、质量百分数15％硫酸水溶液、质量百分数20％醋酸水溶液、醋酸-醋酸钠缓冲液、柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液中的一种或几种。
6.如权利要求2所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，其特征是：所述的所需pH为3-4。
7.如权利要求2所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，其特征是：所述的助剂由下述重量份的各组分制备而成：异丙醇15-20份、乙二醇乙醚0.5-2份、乙二醇丁醚0.5-2份。
8.如权利要求2所述的硅氧烷改性硅溶胶的复合涂层材料的制备方法，其特征是：所述的颜填料选自滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、云母粉、钛白粉、炭黑、石墨、高钛灰、氧化铁黄、铬绿、钴蓝、氧化铁红、氧化亚铜、磷酸钴紫中的一种或几种。
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