CN109575656A - 一种常温固化型无机涂料及其制备方法 - Google Patents

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王杰
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    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic

Abstract

本发明公开了一种常温固化型无机涂料及其制备方法，由无机溶液、功能助剂、无机颜料、其它功能助剂组成，通过将烷氧基硅烷和二氧化硅粒子与氧化铝粒子分散在水中，之后在此溶液里添加填充剂、无机颜料和其他功能助剂使其具有一些特定的物理化学性能，形成一种常温固化型无机涂料，该常温固化型无机涂料能够在常温固化，且成膜后不会释放有机气体，利于环保，解决了有机涂料不环保、传统的陶瓷涂料现场施工不方便等问题，具有较高的使用价值。

Description

一种常温固化型无机涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料技术领域，尤其涉及一种常温固化型无机涂料及其制备方法。
背景技术
现有一般的涂料(或者涂层剂)的作用是保护物体、建筑物和基材表面，延长使用寿命和保持美观，因此涂料光泽度要好，便于施工且无味，涂层要长期维持，具有高耐化学性(耐溶剂性、耐药物性、耐酸碱性、耐水性、抗菌等)和优异的物理性能(不燃、防水、绝缘、耐磨性等)，且环境友好，确保安全性。这些因素是衡量涂料性能的重要指标。
传统的防腐蚀或者建筑涂料从原油里提取有机物，再经过多种化学药品处理而制作，含大量的有机成分，涂层容易龟裂，会出现剥离的现象，如果长时间暴露在紫外线的环境下会褪色，且防护效果大大下降。并且，大部分涂料里具有各种对环境有害的污染物质，由此会诱发环境污染和皮肤病等环境性疾病。并且，石油作为不可再生资源，随着需求急剧增加，生产涂料时所需原料的供求也越来越紧张。目前，为解决上述传统涂料出现的问题,提出的各种无机涂料大部分的添加剂也都是有机物。
另外，传统的陶瓷涂料或涂层剂大部分容易出现比较严重的龟裂现象，有些无机陶瓷涂层剂需在高温下加热干燥，施工要求高，导致成本很高。
发明内容
本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种常温固化型无机涂料及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种常温固化型无机涂料，所述无机涂料的原料包括下述重量份的成份：
无机溶液70-80份、功能助剂10-15份、无机颜料3-6份、其它功能助剂1-5份；
其中无机溶液的原料包括下述重量份的成份：有机烷氧基硅烷40-50份，有机溶剂25-30份，硅溶胶和铝溶胶25-30份；
其中功能助剂选自钛酸钾、金刚砂、钛白粉、氮化硅中至少两者的组合物。
所述有机烷氧基硅烷的烷基的通式为CnH2n+1，其中n是正整数，n的范围是1-10。
优选的，所述烷基选自甲基、乙基、苯基、含氟硅烷基、环氧基中的一种或任意几种的组合。
优选的，所述烷氧基硅烷包括但不限于甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、KH-560和KH570中的一种或任意几种的组合物；所述有机溶剂选自甲醇、乙二醇或者异丙醇中的一种或任意几种的组合。
所述的常温固化型无机涂料，通过烷氧基水解，形成硅氢氧根Si-OH，上述的硅氢氧根在基材的表面M-OH上形成Si-O-M的结合，与基材结合。
所述硅溶胶包括40-50%的二氧化硅粒子，其中二氧化硅粒子的粒径是纳米至微米级；所述铝溶胶包括50-70%的氧化铝粒子，其中氧化铝粒子的粒径是纳米至微米级；所述无机涂料还包括去离子水。
优选的，所述功能助剂中包括1-5wt%的钛酸钾，其中钛酸钾为针状的粒度为1-100nm的钛酸钾，所述钛白粉为200-500nm的金红石型钛白粉。
所述其它功能助剂选自电气石、稀土类原矿石、钛白粉、硅藻土中的一种或任意几种的组合。
本发明还提供了一种常温固化型无机涂料的制备方法，将所述无机涂料的原料分别组合制备成主剂和硬化剂；
其中主剂的制备方法如下：先搅拌硅溶胶和铝溶胶，添加有机溶剂后继续进行搅拌，再添加去离子水继续进行搅拌，控制反应温度在50℃；
其中硬化剂的制备方法如下：将有机烷氧基硅烷、功能助剂、无机颜料以及其他功能助剂加入去离子水中搅拌，混合均匀。
所述的常温固化型无机涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将40-50份的烷氧基硅烷、25-30份的有机溶剂、25-30份的硅溶胶和铝溶胶混合一起，在40-50℃温度下，搅拌5-10分钟，制作成溶胶状态的无机溶液；
（2）将上述制得的无机溶液与功能助剂、无机颜料、其它功能助剂按重量比（70-80）：（10-15）：（3-6）：（1-5）混合在一起搅拌，搅拌30-40分钟形成初步混合物；
（3）把上述初步混合物在球磨机球磨2-3小时后，在剪切机高速剪切4-5小时使混合物搅拌均匀；
（4）将上述步骤3制得的已搅拌均匀的物质在500目过滤，过滤后的物质即为所述的无机涂料。
本发明的优点是：
本发明将烷氧基硅烷和二氧化硅粒子与氧化铝粒子分散在水中，之后在此溶液里添加填充剂、无机颜料和其他功能助剂使其具有一些特定的物理化学性能，形成一种常温固化型无机涂料，该常温固化型无机涂料能够在常温固化，且成膜后不会释放有机气体，利于环保，解决了有机涂料不环保、传统的陶瓷涂料现场施工不方便等问题，具有较高的使用价值。
具体实施方式
以下结合具体的实例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1
一种常温固化型无机涂料，包括下述重量份的成份：
无机溶液75份、功能助剂12份、无机颜料5份、电气石3份；
其中无机溶液的原料包括下述重量份的成份：甲基三甲氧基硅烷45份，甲醇25份，硅溶胶和铝溶胶30份；
其中功能助剂为钛酸钾、金刚砂、钛白粉的组合物，其中钛酸钾为针状的粒度为1-100nm的钛酸钾，钛白粉为200-500nm的金红石型钛白粉。
所述硅溶胶包括40-50%的二氧化硅粒子，其中二氧化硅粒子的粒径是纳米至微米级；所述铝溶胶包括50-70%的氧化铝粒子，其中氧化铝粒子的粒径是纳米至微米级。
所述的常温固化型无机涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将45份的甲基三甲氧基硅烷、25份的甲醇、30份的硅溶胶和铝溶胶混合一起，在45℃温度下，搅拌8分钟，制作成溶胶状态的无机溶液；
（2）将上述制得的无机溶液与功能助剂、无机颜料、电气石按重量比75：12：5：3混合在一起搅拌，搅拌35分钟形成初步混合物；
（3）把上述初步混合物在球磨机球磨2小时后，在剪切机高速剪切5小时使混合物搅拌均匀；
（4）将上述步骤3制得的已搅拌均匀的物质在500目过滤，过滤后的物质即为所述的无机涂料。
实施例2
一种常温固化型无机涂料，包括下述重量份的成份：
无机溶液75份、功能助剂14份、无机颜料4份、硅藻土2份；
其中无机溶液的原料包括下述重量份的成份：四乙氧基硅烷45份，乙二醇30份，硅溶胶和铝溶胶25份；
其中功能助剂为钛酸钾、钛白粉、氮化硅的组合物，其中钛酸钾为针状的粒度为1-100nm的钛酸钾，钛白粉为200-500nm的金红石型钛白粉。
所述硅溶胶包括40-50%的二氧化硅粒子，其中二氧化硅粒子的粒径是纳米至微米级；所述铝溶胶包括50-70%的氧化铝粒子，其中氧化铝粒子的粒径是纳米至微米级；所述无机涂料还包括去离子水。
所述的常温固化型无机涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
（1）将45份的四乙氧基硅烷、30份的乙二醇、25份的硅溶胶和铝溶胶混合一起，在45℃温度下，搅拌6分钟，制作成溶胶状态的无机溶液；
（2）将上述制得的无机溶液与功能助剂、无机颜料、硅藻土按重量比75：14：4：2混合在一起搅拌，搅拌35分钟形成初步混合物；
（3）把上述初步混合物在球磨机球磨3小时后，在剪切机高速剪切4小时使混合物搅拌均匀；
（4）将上述步骤3制得的已搅拌均匀的物质在500目过滤，过滤后的物质即为所述的无机涂料。

Claims (10)

1.一种常温固化型无机涂料，其特征在于，所述无机涂料的原料包括下述重量份的成份：
无机溶液70-80份、功能助剂10-15份、无机颜料3-6份、其它功能助剂1-5份；
其中无机溶液的原料包括下述重量份的成份：有机烷氧基硅烷40-50份，有机溶剂25-30份，硅溶胶和铝溶胶25-30份；
其中功能助剂选自钛酸钾、金刚砂、钛白粉、氮化硅中至少两者的组合物。
2.根据权利要求1所述的常温固化型无机涂料，其特征在于，所述有机烷氧基硅烷的烷基的通式为CnH2n+1，其中n是正整数，n的范围是1-10。
3.根据权利要求2所述的常温固化型无机涂料，其特征在于，所述烷基选自甲基、乙基、苯基、含氟硅烷基、环氧基中的一种或任意几种的组合。
4.根据权利要求1或2所述的常温固化型无机涂料，其特征在于，所述烷氧基硅烷包括甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、KH-560和KH570中的一种或任意几种的组合物；所述有机溶剂选自甲醇、乙二醇或者异丙醇中的一种或任意几种的组合。
5.根据权利要求1或2所述的常温固化型无机涂料，其特征在于，通过烷氧基水解，形成硅氢氧根Si-OH，上述的硅氢氧根在基材的表面M-OH上形成Si-O-M的结合，与基材结合。
6.根据权利要求1所述的常温固化型无机涂料，其特征在于，所述硅溶胶包括40-50%的二氧化硅粒子，其中二氧化硅粒子的粒径是纳米至微米级；所述铝溶胶包括50-70%的氧化铝粒子，其中氧化铝粒子的粒径是纳米至微米级；所述无机涂料还包括去离子水。
7.根据权利要求1所述的常温固化型无机涂料，其特征在于，所述功能助剂中包括1-5wt%的钛酸钾，其中钛酸钾为针状的粒度为1-100nm的钛酸钾，所述钛白粉为200-500nm的金红石型钛白粉。
8.根据权利要求1所述的常温固化型无机涂料，其特征在于，所述其它功能助剂选自电气石、稀土类原矿石、钛白粉、硅藻土中的一种或任意几种的组合。
9.一种常温固化型无机涂料的制备方法，其特征在于，将所述无机涂料的原料分别组合制备成主剂和硬化剂；
其中主剂的制备方法如下：先搅拌硅溶胶和铝溶胶，添加有机溶剂后继续进行搅拌，再添加去离子水继续进行搅拌，控制反应温度在50℃；
其中硬化剂的制备方法如下：将有机烷氧基硅烷、功能助剂、无机颜料以及其他功能助剂加入去离子水中搅拌，混合均匀。
10.根据权利要求9所述的常温固化型无机涂料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
（1）将40-50份的烷氧基硅烷、25-30份的有机溶剂、25-30份的硅溶胶和铝溶胶混合一起，在40-50℃温度下，搅拌5-10分钟，制作成溶胶状态的无机溶液；
（2）将上述制得的无机溶液与功能助剂、无机颜料、其它功能助剂按重量比（70-80）：（10-15）：（3-6）：（1-5）混合在一起搅拌，搅拌30-40分钟形成初步混合物；
（3）把上述初步混合物在球磨机球磨2-3小时后，在剪切机高速剪切4-5小时使混合物搅拌均匀；
（4）将上述步骤3制得的已搅拌均匀的物质在500目过滤，过滤后的物质即为所述的无机涂料。
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