CN110591553A - 一种低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料及其制备方法 - Google Patents

一种低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其组分按质量百分比计为：水性有机硅乳液30‑90％，去离子水1‑35％，无机耐高温可着色颜料0.1‑30％，水性分散剂0.1‑5％，不粘助剂0.1‑8％，增稠剂0.1‑3％，润湿剂0.1‑3％，流平剂0.1‑10％，固化剂3‑35％，水性有机硅乳液为含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷乳液，固化剂为氨基树脂，不粘助剂为硅类不粘助剂。其制备方法为：先在水性有机硅乳液的分散状态下加入无机耐高温可着色颜料，再加入水性分散剂、不粘助剂、增稠剂、润湿剂、流平剂和固化剂，后加入去离子水分散。制备的有机硅涂料固化温度低，硬度高，耐磨性好，VOC排放低，是一种健康有机硅涂料。

Description

一种低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及有机硅涂料技术领域，具体涉及一种低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料及其制备方法。
背景技术
有机硅一般是指具有—Si—O—Si—主键与有机基侧链的聚硅氧烷，聚硅氧烷因主链为—SiO—Si—结构，具有无机物二氧化硅的安全可靠、无毒、无污染、无腐蚀、耐老化及使用寿命长等性能，又因侧链中含有机基团而具有高分子材料的柔韧性及易加工的特点。有机硅涂料是以有机硅聚合物或有机硅改性聚合物为主要成膜物质的涂料，具有优良的耐热耐寒、电绝缘、耐电晕、耐辐射、耐潮湿和憎水、耐候、耐沾污及耐化学腐蚀等特性。但大多油性有机硅系列不粘涂料因其含有全氟辛酸，对人体有致癌的危险，在高于38℃时会产生有害气体，对人类身体的健康有害，且其固化温度高达280～430℃，硬度和耐磨性不佳，施工时大量的VOC排放，不仅增加能耗，对环境的污染也较大。
发明的内容
针对现有有机硅涂料的固化温度高，硬度和耐磨性欠佳，且对人体的健康不利的问题，本发明提供了一种可在较低温度下交联固化，具有高硬度高耐磨的，VOC排放低的水性有机硅涂料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
本发明提供了一种低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，其组分按质量百分比计为：水性有机硅乳液30-90％，去离子水1-35％，无机耐高温可着色颜料0.1-30％，水性分散剂0.1-5％，不粘助剂0.1-8％，增稠剂0.1-3％，润湿剂0.1-3％，流平剂0.1-10％，固化剂3-35％，所述水性有机硅乳液为含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷乳液，所述固化剂为氨基树脂，所述不粘助剂为硅类不粘助剂。
作为优选的，所述含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷乳液为有机溶剂含量少于4％，二氧化硅定量不少于25％，固含不低于45％并用羟基和羧基封端的聚有机硅氧烷。
作为优选的，所述氨基树脂为甲基醚化高亚氨基三聚氰胺交联剂CYMEL 325，六甲氧基甲基三聚氰胺树脂CYMEL 303，甲基化三聚氰胺甲醛树脂MR-625中的一种或多种。
作为优选的，所述硅类不粘助剂为硅烷改性含活性基团反应型表面活性剂P628，改性聚硅氧烷805，改性聚硅氧烷SP-2175，含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷ADP-806中的一种或多种。
作为优选的，所述无机耐高温可着色颜料的粒径小于8微米。
作为优选的，所述水性分散剂为含高颜料亲和基团聚合物TEGO Dispers 760W，非离子改性脂肪酸衍生物TEGO Dispers 740W，丙烯酸酯共聚物的铵盐溶液BYK-154，含有聚硅氧烷共聚物的低分子量不饱和酸性多元羧酸聚酯BYK-220S中的一种或多种。
作为优选的，所述增稠剂为缔合水性增稠剂TEGO ViscoPlus 3030，聚氨酯缔合型增稠剂OS-8W，聚氨酯流变增稠剂OS-2020,聚氨酯增稠剂OS-6040,聚氨酯触变型增稠剂OS-6060中的一种或多种。
作为优选的，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物EGO Wet KL 245，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet 270，有机硅双生结构表面活性剂TEGO Twin4100，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet280中的一种或多种。
作为优选的，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物TEGO410，聚醚硅氧烷共聚物迪高450，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Glide 100，聚丙烯酸酯TEGO Flow 370中的一种或多种。
本发明还提供了一种实现上述低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料的制备方法，包括如下步骤：
①在干净的不锈钢容器中加入水性有机硅乳液，调整分散机转速至1000转/分钟，在分散状态下加入无机耐高温可着色颜料，分散15分钟；
②在分散状态下加入水性分散剂、不粘助剂、增稠剂、润湿剂、流平剂和固化剂，持续分散30分钟；
③加入去离子水分散10分钟。
本发明的有益效果是：通过加入氨基树脂可使其与高硅含水性有机硅乳液在150～160度的低温条件下交联固化，并增加涂层的硬度及耐磨强度；在固化过程中反应拼进硅类不粘助剂可提高涂层的不粘能力；同时，加入分散剂、润湿剂和流平剂可达到颜料分散、消泡、抑泡及漆膜表面流平的效果，保证漆膜的完整及一致性；加入增稠剂和去离子水则可调整涂料的储存固化既可提高涂料的原油粘度，又可保证后续使用时能按说明书精准施工。本发明制备的有机硅涂料，其固化温度为150-160度，硬度为3H，耐磨性能达3M百洁布1000g力300次不露底，VOC排放低，符合国标GB/T26395-2011，是一种全水性的健康有机硅涂料。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明，但这些实施例只是示例性的，本发明并不局限于此。
本发明的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其组分按质量百分比计为：水性有机硅乳液30-90％，去离子水1-35％，无机耐高温可着色颜料0.1-30％，水性分散剂0.1-5％，不粘助剂0.1-8％，增稠剂0.1-3％，润湿剂0.1-3％，流平剂0.1-10％，固化剂3-35％，其中：水性有机硅乳液为含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷乳液，含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷乳液为有机溶剂含量少于4％，二氧化硅定量不少于25％，固含不低于45％并用羟基和羧基封端的聚有机硅氧烷。
固化剂为氨基树脂，氨基树脂为甲基醚化高亚氨基三聚氰胺交联剂CYMEL 325，六甲氧基甲基三聚氰胺树脂CYMEL 303，甲基化三聚氰胺甲醛树脂MR-625中的一种或多种。氨基树脂能够与高硅含水性有机硅乳液在150～160度的条件下交联固化，并可增加涂层的硬度及耐磨强度。
不粘助剂为硅类不粘助剂，硅类不粘助剂为硅烷改性含活性基团反应型表面活性剂P628，改性聚硅氧烷805，改性聚硅氧烷SP-2175，含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷ADP-806中的一种或多种，在固化过程中反应拼进硅类不粘助剂可提高涂层的不粘能力。
无机耐高温可着色颜料的粒径小于8微米，有利于涂料更好地发色。
水性分散剂为含高颜料亲和基团聚合物TEGO Dispers 760W，非离子改性脂肪酸衍生物TEGO Dispers 740W，丙烯酸酯共聚物的铵盐溶液BYK-154，含有聚硅氧烷共聚物的低分子量不饱和酸性多元羧酸聚酯BYK-220S中的一种或多种，可起到颜料分散效果。
增稠剂为缔合水性增稠剂TEGO ViscoPlus 3030，聚氨酯缔合型增稠剂OS-8W，聚氨酯流变增稠剂OS-2020,聚氨酯增稠剂OS-6040,聚氨酯触变型增稠剂OS-6060中的一种或多种，增稠剂和去离子水可调整涂料的储存固化既可提高涂料的原油粘度，以可保证后续使用时能按说明书精准施工。
润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物EGO Wet KL 245，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet 270，有机硅双生结构表面活性剂TEGO Twin4100，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet 280中的一种或多种，可起到消泡、抑泡的效果。
流平剂为聚醚硅氧烷共聚物TEGO410，聚醚硅氧烷共聚物迪高450，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Glide 100，聚丙烯酸酯TEGO Flow 370中的一种或多种，对漆膜表面起流平效果，保证漆膜的完整及一致性。
实施例1：
本实施例的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其组分按质量百分比计为：68％高硅含水性有机硅乳液、8.8％去离子水、9％耐高温无机黑色颜料、1.5％非离子改性脂肪酸衍生物TEGO Dispers 740W、2％硅烷改性含活性基团反应型表面活性剂P628、0.3％缔合水性增稠剂TEGO ViscoPlus 3030、0.4％聚醚硅氧烷共聚物EGO Wet KL 245、1％聚醚硅氧烷共聚物TEGO410、9％甲基醚化高亚氨基三聚氰胺交联剂CYMEL 325。
实施例2：
本实施例的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其组分按质量百分比计为：64％高硅含水性有机硅乳液、8.8％去离子水、9％耐高温无机蓝色颜料、2％丙烯酸酯共聚物的铵盐溶液BYK-154、1％改性聚硅氧烷805、0.3％聚氨酯缔合型增稠剂OS-8W、0.9％聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet 270、1％聚醚硅氧烷共聚物迪高450、13％六甲氧基甲基三聚氰胺树脂CYMEL 303。
实施例3：
本实施例的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其组分按质量百分比计为：66％高硅含水性有机硅乳液、8.8％去离子水、9％耐高温无机黄色颜料、2％含高颜料亲和基团聚合物TEGO Dispers 760W、0.5％改性聚硅氧烷SP-2175、0.3％聚氨酯触变型增稠剂OS-6060、0.4％聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet 280、2％聚丙烯酸酯TEGO Flow 370、11％甲基化三聚氰胺甲醛树脂MR-625。
以上实施例的制备方法为：首先，在干净的不锈钢容器中加入水性有机硅乳液，调整分散机转速至1000转/分钟，在分散状态下加入无机耐高温可着色颜料，分散15分钟；然后，在分散状态下加入水性分散剂、不粘助剂、增稠剂、润湿剂、流平剂和固化剂，持续分散30分钟；最后，加入去离子水分散10分钟。制备的有机硅涂料，其固化温度为150-160度，硬度为3H，耐磨性能达3M百洁布1000g力300次不露底，VOC排放低，符合国标GB/T26395-2011，是一种全水性的健康有机硅涂料。
显然，上述实施例仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，其组分按质量百分比计为：水性有机硅乳液30-90％，去离子水1-35％，无机耐高温可着色颜料0.1-30％，水性分散剂0.1-5％，不粘助剂0.1-8％，增稠剂0.1-3％，润湿剂0.1-3％，流平剂0.1-10％，固化剂3-35％，所述水性有机硅乳液为含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷乳液，所述固化剂为氨基树脂，所述不粘助剂为硅类不粘助剂。
2.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷乳液为有机溶剂含量少于4％，二氧化硅定量不少于25％，固含不低于45％并用羟基和羧基封端的聚有机硅氧烷。
3.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述氨基树脂为甲基醚化高亚氨基三聚氰胺交联剂CYMEL 325，六甲氧基甲基三聚氰胺树脂CYMEL303，甲基化三聚氰胺甲醛树脂MR-625中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述硅类不粘助剂为硅烷改性含活性基团反应型表面活性剂P628，改性聚硅氧烷805，改性聚硅氧烷SP-2175，含羟基官能团的聚二甲基硅氧烷ADP-806中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述无机耐高温可着色颜料的粒径小于8微米。
6.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述水性分散剂为含高颜料亲和基团聚合物TEGO Dispers 760W，非离子改性脂肪酸衍生物TEGODispers 740W，丙烯酸酯共聚物的铵盐溶液BYK-154，含有聚硅氧烷共聚物的低分子量不饱和酸性多元羧酸聚酯BYK-220S中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述增稠剂为缔合水性增稠剂TEGO ViscoPlus 3030，聚氨酯缔合型增稠剂OS-8W，聚氨酯流变增稠剂OS-2020,聚氨酯增稠剂OS-6040,聚氨酯触变型增稠剂OS-6060中的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物EGO Wet KL 245，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet 270，有机硅双生结构表面活性剂TEGO Twin4100，聚醚硅氧烷共聚物TEGO Wet 280中的一种或多种。
9.根据权利要求1所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料，其特征在于，所述流平剂为聚醚硅氧烷共聚物TEGO410，聚醚硅氧烷共聚物迪高450，聚醚硅氧烷共聚物TEGOGlide 100，聚丙烯酸酯TEGO Flow 370中的一种或多种。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的低温固化高硬度耐磨水性有机硅涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
①在干净的不锈钢容器中加入水性有机硅乳液，调整分散机转速至1000转/分钟，在分散状态下加入无机耐高温可着色颜料，分散15分钟；
②在分散状态下加入水性分散剂、不粘助剂、增稠剂、润湿剂、流平剂和固化剂，持续分散30分钟；
③加入去离子水分散10分钟。
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