CN109294318A - 一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料固化剂技术领域，尤其涉及一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂及其制备方法，所述水性无机纳米陶瓷涂料固化剂由氨基硅烷、表面活性剂和水组成，其制备方法为：首先将表面活性剂和水进行均匀混合，随后滴加预先称量的氨基硅烷，搅拌使其降温至50℃以下，然后继续搅拌反应0.5～5小时，待物料降至室温，即获得水性无机纳米陶瓷涂料固化剂。本发明的制备方法配置简单，而且制备出来的固化剂产品VOC含量低，符合环保要求，并且大大降低了改性多元胺对皮肤的刺激性，基本上消除了挥发性气味。

Description

一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料固化剂技术领域，尤其是涉及一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂及其制备方法。

背景技术

涂料，指涂布于物体表面在一定的条件下能形成薄膜而起保护、装饰或其他特殊功能（绝缘、防锈、防霉、耐热等）的一类液体或固体材料。我们平常所说的油漆只是涂料中的一种，因早期的涂料大多以植物油为主要原料，故又称作油漆；现在合成树脂已取代了植物油，故称为涂料。涂料并非液态，粉末涂料是涂料品种一大类。涂料属于有机化工高分子材料，所形成的涂膜属于高分子化合物类型，按照现代通行的化工产品的分类，涂料属于精细化工产品，现代的涂料正在逐步成为一类多功能性的工程材料，是化学工业中的一个重要行业。涂料的作用主要有四点：保护、装饰、掩饰产品的缺陷和其他特殊作用，从而提升相应产品的实用价值。新中国成立60年来，伴随着国民经济各行业的发展，作为其配套的涂料产业从一个极不引人注目的小行业逐步发展成为国民经济各领域必不可少的重要行业。经过几代人的顽强拼搏、开拓进取，我国已成为世界第二大涂料生产国和消费国，进入到世界涂料行业发展的主流。

环氧树脂作为涂料的主要成分，因环氧树脂本身具有较高的流动活化能，故当涂料被涂在垂直表面上时，因环境温度升高时，涂料的流动性明显提高，此时涂料极易流动而发生流挂现象；因此为了得到厚度相对稳定的涂层，通常在环氧-改性胺涂料中加入固化剂来改善环氧涂层的流动性能。固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。固化剂的品种对固化物的力学性能、耐热性、耐水性、耐腐蚀性等都有很大影响，例如芳香多胺、咪唑、酸酐等固化剂固化环氧树脂的耐热性高于脂肪族多胺、低分子聚酰胺固化剂；芳香族酸酐固化环氧树脂的耐水性优于芳香二胺和脂肪族多胺固化剂；三亚乙基四胺固化剂耐碱性好，但耐酸性和耐甲醛溶液性较差；脂环族多胺（如异佛尔酮二胺）固化环氧树脂的耐药品性优良；酸酐固化剂固化环氧树脂的耐碱性优于耐酸性。应根据不同的用途和性能要求选择适当的固化剂。多元胺类固化剂有脂肪胺、芳香胺、脂环胺及改性胺等，可在一定条件下固化环氧树脂，形成特定性能的固化物，多元胺固化剂除了单独使用或者改性外，还可以混合使用。由于多元胺的混合而使用多胺混合物的熔点降低，使之易与环氧树脂互溶，从而方便使用，但是因多元胺类固化剂未改性前VOC含量较高，对环境污染严重，故存在毒害作用，而近年来，环保一直都是装修领域中的热门话题之一，涂料市场消费者在购买产品时对环保的要求变得更高，所以需要对多元胺类固化剂进行改性再使用。本发明通过以水为溶剂，并在表面活性剂催化作用下对多元胺类固化剂进行改性，从而得到一种低VOC、低挥发性气味的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂产品。

发明内容

鉴于现有技术中存在的不足，本发明旨在提供一种VOC含量低、挥发性气味低且对皮肤无刺激性的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，用以解决现有技术中胺类固化剂使用过程中存在毒害作用的缺陷。

为了解决上述技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，其特征在于，原料组成和质量百分比为：

氨基硅烷 30～80%

表面活性剂 0～5%

水 20～70%。

优选地，所述的氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-环己基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷中的至少一种。

优选地，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。

所述的一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，其制备方法为：

第一步：先将表面活性剂和水混合，混合均匀后，开始边搅拌边滴加到预先称量投料完毕的氨基硅烷中，滴定时间为30分钟；

第二步：待第一步制备的混合液体温度降至50℃以下时，继续搅拌使其反应0.5～5小时，随后待温度降低到室温，即获得水性无机纳米陶瓷涂料固化剂；

第三步：将第二步制备的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂进行收料包装。

优选地，所述第一步滴加氨基硅烷的过程中需要不停搅拌直到物料停止放热。

优选地，所述水性无机纳米陶瓷涂料固化剂固含量应控制在30～60%之间。

本发明的技术创新优势在于：本发明制备的固化剂中的硅醇是氨基硅烷水解后的氨基硅醇，既有无机硅醇缩聚特性，又有有机氨的催化特性，因此本发明制备的固化剂既是有机硅聚合物，又是具有无机特性的氨类化合物，比传统胺类固化剂具有更高的耐候性和耐热性，固化反应更温和，气味低，无毒更环保。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可以由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

以下通过特定的具体实例说明本发明的技术方案。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。

实施例1~6

为了表述方便，下面用两个表来表达6个实施方式的配比与产品性能，分别为1~6个实施例的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂的原料组份和质量百分比表和水性无机纳米陶瓷涂料固化剂产品性能指标表。

表1：轨道交通车厢内饰水性无机纳米陶瓷涂料的原料组份和质量百分比分别为：

表2：上述实施例1~6得到的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂产品性能指标表：

实施例7：一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，其制备方法为：

第一步：按照表1中比例，将实施例1～6中的表面活性剂和水混合，混合均匀后，开始边搅拌边滴加到预先称量投料完毕的氨基硅烷中，滴加过程中应边搅拌边等待物料停止放热，滴定时间为30分钟；

第二步：待第一步制备的混合液体温度降至50℃以下时，继续搅拌使其反应0.5～5小时，随后待温度降低到室温，即获得水性无机纳米陶瓷涂料固化剂；

第三步：将第二步制备的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂进行收料包装。

在制备水性无机纳米陶瓷涂料固化剂的过程中，根据各物料配比不同，各配方无机纳米陶瓷固化剂固含量应控制在30～60％之间，实施例7中第二步所获得的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂外观为浅黄色透明液体。

本发明纳米陶瓷涂料固化剂有效地克服了现有技术的多种缺陷。并且本发明的制备方法，具有配置简单，性能稳定的特点，本发明制备出来的产品可广泛应用于水性无机纳米陶瓷涂料中。因此，本发明的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂及其制备方法具有很高的产业利用价值。

上述实施例仅例示性的说明本发明的原理及功效，而非用于限制本发明。任何熟悉本技术的人员皆可以在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行改变或修饰。因此，凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍然应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (6)

1.一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，其特征在于，原料组成和质量百分比为：

氨基硅烷 30～80%

表面活性剂 0～5%

水 20～70%。

2.如权利要求1所述的一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，其特征在于，所述的氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、双(3-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-环己基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β氨乙基)-γ-氨丙基甲基-二甲氧基硅烷中的至少一种。

3.如权利要求1所述的一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，其特征在于，所述表面活性剂为阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种。

4.如权利要求1所述的一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂，其制备方法为：

第一步：先将表面活性剂和水混合，混合均匀后，开始边搅拌边滴加到预先称量投料完毕的氨基硅烷中，滴定时间为30分钟；

第二步：待第一步制备的混合液体温度降至50℃以下时，继续搅拌使其反应0.5～5小时，随后待温度降低到室温，即获得水性无机纳米陶瓷涂料固化剂；

第三步：将第二步制备的水性无机纳米陶瓷涂料固化剂进行收料包装。

5.如权利要求4所述的一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂的制备方法，其特征在于，所述第一步滴加氨基硅烷的过程中需要不停搅拌直到物料停止放热。

6.如权利要求4所述的一种水性无机纳米陶瓷涂料固化剂的制备方法，其特征在于，所述水性无机纳米陶瓷涂料固化剂固含量应控制在30～60%之间。