CN110330820A - 一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料及其制备方法 - Google Patents

一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明是一种有机‑无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料及其制备方法。该涂层材料的组成为：钾水玻璃10～100份，硅溶胶20～150份，甲基硅酸5～50份，有机聚合物0～5份，氨水0～20份，去离子水0～20份，均为质量份。该方法是：将甲基硅酸与钾水玻璃混合，在60℃搅拌反应2h，再加入一定量的硅溶胶和有机聚合物，搅拌2h，即可得到所述的涂层材料。本发明可以解决现有硅酸盐涂层材料存在的膜开裂、成膜收缩率大、耐水性差、柔韧性和抗冲击性能差、成膜剥落、涂层材料贮存稳定性不好等缺点。

Description

一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料及其制备 方法
技术领域
本发明涉及硅酸盐涂层材料技术领域，尤其涉及一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料及其制备方法。
背景技术
目前，在建筑工程中常用的无机硅酸盐涂层材料是以碱金属硅酸盐水溶液或硅溶胶作为成膜物，但是存在易风化、耐水性差、膜开裂、成膜收缩率大、柔韧性和抗冲击性能差、成膜剥落、易凝胶且贮存稳定性不好等缺点；另外，水溶性硅酸盐涂层材料在完全干燥前耐水性很差，遇水溶解，并且对基材的处理要求很高，不允许有油渍、污物。这些不足严重限制了硅酸盐类涂层材料的应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为改善现有硅酸盐涂层材料存在的膜开裂、成膜收缩率大、耐水性差、柔韧性和抗冲击性能差、成膜剥落、涂层材料贮存稳定性不好等缺点，提供一种有机-无机复合改性自固化硅酸盐涂层材料的制备方法。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其组成为：钾水玻璃10～100份，硅溶胶20～150份，甲基硅酸5～50份，有机聚合物0～5份，氨水0～20份，去离子水0～20份，均为质量份。
该涂层材料的组成可以为：钾水玻璃20～80份，硅溶胶40～100份，甲基硅酸15～30份，有机聚合物2～3份，氨水2～10份，去离子水5～15份，均为重量份。
该涂层材料的组成可以为：钾水玻璃50份，硅溶胶60份，甲基硅酸20份，有机聚合物2.5份，氨水5份，去离子水10份，均为重量份。
所述的有机聚合物为聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、17-88聚乙烯醇中的一种，或任意组合。
本发明提供的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料的制备方法，具体是：将甲基硅酸与钾水玻璃混合，在60℃搅拌反应2h，再加入一定量的硅溶胶和有机聚合物，搅拌2h，即可得到所述的涂层材料。
上述方法中，可以采用有机-无机化学反应方法改性，使硅酸中的有机硅基团通过Si-O-Si化学键接枝在钾水玻璃的SiO2粒子表面，以增加硅酸盐涂膜的憎水性；同时加入硅溶胶，调节钾水玻璃的模数，使体系具有自固化和交联性能，减少涂膜的收缩和开裂。
上述方法中，可以采用模数为2.0～4.0的钾水玻璃，质量配比为20～100份。
上述方法中，所述的硅溶胶为固含量在25％～30％，平均粒径在10nm～20nm，质量配比为20～150份。
上述方法中，所述的甲基硅酸固含量为50±1％，质量配比为5～50份。
上述方法中，所述的有机聚合物为聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、17-88聚乙烯醇中的一种或任意组合，质量配比为0～5份。
本发明与现有技术相比具有以下主要的有益效果：
1.采用有机-无机化学反应改性，使有机硅基团通过Si-O-Si化学键接枝在钾水玻璃的SiO2粒子表面，以增加硅酸盐涂膜的憎水性，从而使涂层材料耐水性提高并减少收缩。
2.加入硅溶胶调节控制钾水玻璃的模数，增加成膜物质固含量，使体系具有自固化和交联性能，减少涂膜的收缩和开裂。
3.加入大分子有机聚合物，提高涂层材料的韧性，减少开裂。
附图说明
图1是本发明实施例1制得涂层材料的成膜性能接触角图。
图2是本发明实施例2制得涂层材料的成膜性能接触角图。
图3是本发明实施例3制得涂层材料的成膜性能接触角图。
具体实施方式
本发明公开的一种有机-无机复合改性自固化硅酸盐涂层材料的制备方法，是采用有机-无机化学反应改性，使有机硅基团通过Si-O-Si化学键接枝在钾水玻璃的SiO2粒子表面，以增加硅酸盐涂膜的憎水性；同时加入硅溶胶，调节钾水玻璃的模数，使体系具有自固化和交联性能，减少涂膜的收缩和开裂。
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细描述，需要指出的是，以下实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。
实施例1
一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其组成和配比分别为：固含量30％的模数为3.4钾水玻璃34份；固含量在25％～30％，平均粒径在10nm～20nm硅溶胶64份，固含量为50±1％的甲基硅酸30份，浓度20％的有机聚合物2.5份，浓度28％的氨水0.6份，去离子水5份，均为重量份。
上述的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，该涂层材料的制备方法包括以下步骤：
(1)在常温状态下，将配比量的钾水玻璃倒入烧杯中，在50℃恒温条件下加热去老化0.5h，降至室温，待用；
(2)将配比量的甲基硅酸加入装有搅拌器、温度计及滴液漏斗的三口玻璃烧瓶中；将步骤(1)制备的钾水玻璃装于滴液漏斗中，在水浴60℃搅拌下滴入烧瓶内，加完后搅拌2h，降至室温，待用；
(3)用氨水将有机聚合物水溶液的pH调节至8或者10；
(4)将步骤(3)调节pH后的有机聚合物水溶液按配比量滴入步骤(2)制备的有机硅改性钾水玻璃中，磁力搅拌2小时；
(5)将一定量硅溶胶缓慢滴如步骤(4)制备的钾水玻璃，混合后搅拌0.5h即可得到所述的一种有机-无机复合改性的硅酸盐涂层材料。
实施例2
一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其组成和配比分别为：固含量30％的模数为2.4钾水玻璃25份；固含量在25％～30％，平均粒径在10nm～20nm硅溶胶34份，固含量为50±1％的甲基硅酸20份，浓度20％的有机聚合物3.0份，浓度28％的氨水0.9份，去离子水7份。
上述的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，该涂层材料的制备方法包括以下步骤：
(1)在常温状态下，将配比量的钾水玻璃倒入烧杯中，在50℃恒温条件下加热去老化0.5h，降至室温，待用；
(2)将配比量的甲基硅酸加入装有搅拌器、温度计及滴液漏斗的三口玻璃烧瓶中；将步骤(1)制备的钾水玻璃装于滴液漏斗中，在水浴60℃搅拌下滴入烧瓶内，加完后搅拌2h，降至室温，待用；
(3)用氨水将有机聚合物水溶液的pH调节至8或者10；
(4)将步骤(3)调节pH后的有机聚合物水溶液按配比量滴入步骤(2)制备的有机硅改性钾水玻璃中，磁力搅拌2小时；
(5)将一定量硅溶胶缓慢滴如步骤(4)制备的钾水玻璃，混合后搅拌0.5h即可得到所述的一种有机-无机复合改性的硅酸盐涂层材料。
实施例3
一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其组成和配比分别为：固含量30％的模数为3.4钾水玻璃10份；固含量在25％～30％，平均粒径在10nm～20nm硅溶胶20份，固含量为50±1％的甲基硅酸10份，浓度20％的有机聚合物1.2份，浓度28％的氨水0.3份，去离子水9份。
上述的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，该涂层材料的制备方法包括以下步骤：
(1)在常温状态下，将配比量的钾水玻璃倒入烧杯中，在50℃恒温条件下加热去老化0.5h，降至室温，待用；
(2)将配比量的甲基硅酸加入装有搅拌器、温度计及滴液漏斗的三口玻璃烧瓶中；将步骤(1)制备的钾水玻璃装于滴液漏斗中，在水浴60℃搅拌下滴入烧瓶内，加完后搅拌2h，降至室温，待用；
(3)用氨水将有机聚合物水溶液的pH调节至8或者10；
(4)将步骤(3)调节pH后的有机聚合物水溶液按配比量滴入步骤(2)制备的有机硅改性钾水玻璃中，磁力搅拌2小时；
(5)将一定量硅溶胶缓慢滴如步骤(4)制备的钾水玻璃，混合后搅拌0.5h即可得到所述的一种有机-无机复合改性的硅酸盐涂层材料。
上述实施例1－3所制备的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料性质如下表1所示，将该涂层材料涂覆于载玻片表面室温成膜后测得涂膜性能如下表2所示。
图1－图3为本发明实施例1－3制得涂层材料的成膜性能接触角图。
表1不同实施例制得涂层材料的性质
表2不同实施例制得涂层材料的成膜性能
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范目之内。

Claims (10)

1.一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其特征在于该涂层材料的组成为：钾水玻璃10～100份，硅溶胶20～150份，甲基硅酸5～50份，有机聚合物0～5份，氨水0～20份，去离子水0～20份，均为质量份。
2.根据权利要求1所述的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其特征在于该涂层材料的组成为：钾水玻璃20～80份，硅溶胶40～100份，甲基硅酸15～30份，有机聚合物2～3份，氨水2～10份，去离子水5～15份，均为重量份。
3.根据权利要求2所述的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其特征在于该涂层材料的组成为：钾水玻璃50份，硅溶胶60份，甲基硅酸20份，有机聚合物2.5份，氨水5份，去离子水10份，均为重量份。
4.根据权利要求1至3中任一所述的有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料，其特征在于所述的有机聚合物为聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、17-88聚乙烯醇中的一种或任意组合。
5.一种有机-无机复合改性的自固化硅酸盐涂层材料的制备方法，其特征在于将甲基硅酸与钾水玻璃混合，在60℃搅拌反应2h，再加入一定量的硅溶胶和有机聚合物，搅拌2h，即可得到所述的涂层材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于采用有机-无机化学反应方法改性，使硅酸中的有机硅基团通过Si-O-Si化学键接枝在钾水玻璃的SiO2粒子表面，以增加硅酸盐涂膜的憎水性；同时加入硅溶胶，调节钾水玻璃的模数，使体系具有自固化和交联性能，减少涂膜的收缩和开裂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于采用模数为2.0～4.0的钾水玻璃，质量配比为20～100份。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的硅溶胶为固含量在25％～30％，平均粒径在10nm～20nm，质量配比为20～150份。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的甲基硅酸固含量为50±1％，质量配比为5～50份。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于所述的有机聚合物为聚丙烯酸、水解聚马来酸酐、17-88聚乙烯醇中的一种或任意组合，质量配比为0～5份。
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