CN110724406A - 一种改性片状二氧化硅、耐刮擦易洁手感涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种改性片状二氧化硅、耐刮擦易洁手感涂料及其制备方法，并将其应用于手感涂料中，制得耐刮擦且易洁的手感涂料。其中改性片状二氧化硅包括一类改性片状二氧化硅和二类改性片状二氧化硅。一类改性片状二氧化硅经疏水的氟硅氧烷处理、亲有机溶剂的硅氧烷处理、表面接枝弹性体微粉制得，二类改性片状二氧化硅经经亲有机溶剂的硅氧烷处理制得。由于改性二氧化硅过多会影响涂料的粘度，因此加入超支化高分子作为粘度改善剂。通过在一般手感涂料中引入改性片状二氧化硅，改善了涂料固化后漆膜的耐刮擦性能，同时由于改性一类片状二氧化硅经疏水的氟硅氧烷处理，使漆膜表面还具备良好的易洁性能。

Description

一种改性片状二氧化硅、耐刮擦易洁手感涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种耐刮擦易洁手感漆的制备及其应用。

背景技术

目前，随着人们生活水平的提高，对生活用品的实用性和手感要求越来越高，其中，丝滑手感漆在电子产品和电器上应用较多，喷涂在产品表面，起保护以及装饰的作用，以及赋予产品表面一种丝滑的手感效果，提高产品的竞争力。但随着丝滑漆的广泛应用，其缺点也暴露出来，例如表面易沾污挂尘、且硬度差，易刮伤等。

发明内容

本发明的目的之一，在于提供一种改性片状二氧化硅及其制备方法，将其应用在手感涂料中，以改善其耐刮擦性能和易洁性能。

改性片状二氧化硅包括一类改性片状二氧化硅和二类改性片状二氧化硅。一类改性片状二氧化硅，厚度0.05μm～0.25μm，平均径厚比≈25～45，该类改性二氧化硅由于比较小且薄，在漆膜成膜的时候更倾向于富集在涂层的表层；二类片状二氧化硅，厚度0.25μm～0.9μm，平均径厚比≈50～80，该类二氧化硅由于比较大且厚，在漆膜成膜的时候更倾向于富集在涂层的底层；

将厚度0.05μm～0.25μm，平均径厚比≈25～45的片状二氧化硅经疏水的氟硅氧烷处理、亲有机溶剂的硅氧烷处理、表面接枝弹性体微粉处理，得到一类改性片状二氧化硅；将厚度0.25μm～0.9μm，平均径厚比≈50～80片状二氧化硅经亲有机溶剂的硅氧烷处理得到二类改性片状二氧化硅。最后将将一类和二类改性二氧化硅混合后得到所述的改性片状二氧化硅。

本发明的耐刮擦剂为片状二氧化硅，片状二氧化硅相比球状二氧化硅有如下优势：

(1)片状二氧化硅在涂料喷涂以及流平的时候具有平行排列性，这是由于片状结构在涂料流平的时候更倾向于躺下，而非直立在涂膜中，因而状态能量越高，越不稳定，容易与底材平行重叠而形成坚固的涂膜。有利于提高涂膜的硬度，很大程度上克服了普通手感漆硬度不高的缺点，因此提高的漆膜的耐刮擦性能。

(2)改性片状二氧化硅的平行排列特性片状结构有利于提高其滑爽的手感，因此表面更丝滑。

(3)片状其对光线具有很好的反射作用，同时提高了手感漆的光泽度，一定程度上克服了普通手感漆无法做成较高光泽度的缺点。

(4)片状结构具有很好的阻隔性，大大减缓腐蚀性物质(氧、水、酸碱等)的渗入速度；因此提高了涂层的耐酸性、耐碱性、耐候性和耐水性等性能。

(5)片状二氧化硅在在涂料中不易沉积，因此分散性较好，比较稳定。而普通的球状二氧化硅很容易发生沉积，分散性能差。

本发明还提供一种易洁手感漆的组分及其制备方法，

所述的手感涂料括A组分和B组分，

其中A组分按质量百分比包括以下组分：

树脂35％-55％、手感助剂a 3％-7％、手感助剂b 1.2％-2.5％、抗刮擦剂3％-5％、分散剂0.5％-1.5％、消泡剂0.1％-0.9％、流平剂0.5％-1.3％、抗静电剂0.3％-0.7％、粘度调节剂0.5％-2％；

其中B组分包括：溶剂25％-45％、固化剂5％-15％。

所述的树脂为丙烯酸树脂、聚酯树脂、直链饱和聚酯树脂、支链化饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂、聚碳酸酯支链化直链饱和聚酯等中的至少一种；优选聚酯树脂和聚氨酯丙烯酸树脂。

所述的手感助剂a为聚氨酯弹性粉，所述的手感助剂b为聚四氟乙烯改性微粉蜡，抗刮擦剂为改性片状二氧化硅，消泡剂为有机硅消泡剂，流平剂为硅氧烷。

所述的溶剂为乙酸正丁酯、二丙酮醇、丁酮、环已酮、甲苯、二甲苯的至少一种，优选醋酸醋酸丁脂和二甲苯。粘度调节剂为球状超支化高分子，固化剂为HDI三聚体固化剂和弹性聚异氰酸酯固化剂至少一种，优选异氰酸酯。所述的抗静电剂为：

本发明提供的手感漆还可以根据需要加入其他助剂，如润湿剂、催干剂、防结皮剂、增塑剂等。其它助剂的总加入量小于涂料总量的5％，优选小于1.5％。

本发明提供的手感漆的制备方法包括：

将A组分中树脂搅拌均匀；

将A组分中的分散剂、抗刮剂、消泡剂、流平剂、抗静电剂、粘度调节剂，手感助剂a、手感助剂b和催干剂加入上述树脂中，搅拌均匀后待用；

使用前将搅拌均匀的A组分和B组分按照比例进行混合，搅拌均匀后，即可喷涂。

由于片状二氧化硅的加入极大提高涂料体系的粘度，不利于提高固含量，且不利于加工。本发明采用球状超支化高分子树脂作为粘度调节剂，且球状超支化高分子为球状超支化有机硅树脂和球状超支化聚酯树脂的混合，由于混合使之产生协同效应，球状超支化有机硅树脂和球状超支化聚酯树脂复配使用，能达到1+1＞2的效果，更有利于降低体系粘度。球状超支化高分子的加入克服了片状二氧化硅的引入而导致的涂料黏度上升的现象，有利于喷涂施工，由于加入球状超支化高分子降低体系粘度，与加入溶剂调整体系粘度的方法相比，溶剂会全部挥发，导致干燥后漆膜固含量低。球状超支化高分子则不会挥发，因此有利于提高固含量。且部分球状超支化有机硅树脂经过了疏水的氟硅氧烷处理和亲有机溶剂的硅氧烷处理，具有耐污性的同时，与涂料体系有很好的相容性、稳定性和分散性；此外球状超支化高分子树脂使能降低漆膜的收缩率，克服了橘皮等外观缺陷，提高了耐冷热冲击性能。

具体实施例：

实施例1

手感漆的制备包含以下步骤：

1)改性片状二氧化硅的制备

将一类片状二氧化硅(厚度0.05μm～0.25μm，平均径厚比≈25～45)经疏水处理、亲有机溶剂处理、接枝弹性体微粉处理，将二类片状二氧化硅经亲有机溶剂处理，然后将改性后的一类和二类改性片状二氧化硅混合后得到所述的改性片状二氧化硅。其中一类改性片状二氧化硅与二类改性片状二氧化硅的比例为3:1。

其中疏水处理、亲有机溶剂处理、接枝弹性体微粉处理具体方式如下：

a.疏水处理：将待疏水的组分浸于在疏水的氟硅氧烷处理，其中疏水的氟硅氧烷为十三氟辛基三甲氧基硅烷(C11H13F13O3Si)或十七氟葵基甲基硅氧烷(C13H13F17O3Si)等，放置时间30-90min；本实施例采用十三氟辛基三甲氧基硅烷；

b.亲有机溶剂处理：将待处理的组分浸于在亲有机溶剂的硅氧烷中，如正辛基三甲氧基硅烷(C11H26O3Si)；癸基三乙氧基硅烷(C16H36O3Si)等，放置时间30-90min，本实施例选择正辛基三甲氧基硅烷；

c.接枝弹性体微粉处理：在片状二氧化硅表面采用自由基接枝共聚法，在紫外线照射下，二氧化硅表面的硅羟基形成自由基，引发单体聚合接枝共聚弹性体微粉(本实施例中为聚氨酯类)，弹性体微粉的D50为0.5-2.5μm；

2)易洁耐刮擦手感漆的制备

将4％改性片状二氧化硅作为抗刮擦剂加入树脂中制备易洁手感漆，具体包括如下步骤：

将A组分中树脂搅拌均匀，搅拌转速500-800r/min搅拌时间10-30min；树脂为聚酯树脂和聚氨酯丙烯酸树脂。

在上述搅拌均匀的树脂中加入分散剂、抗刮擦剂、消泡剂、流平剂、抗静电剂、粘度调节剂、手感助剂a、手感助剂b和催干剂，搅拌均匀，搅拌转速500-800r/min搅拌时间10-30min，搅拌均匀后待用。其中分散剂为丙烯酸钠盐，抗刮擦剂为改性片状二氧化硅、消泡剂为有机硅消泡剂、流平剂为硅氧烷、抗静电剂为烷基磷酸酯类小分子、催干剂为环烷酸锰、粘度调节剂为球状超支化高分子。

其中手感助剂a为聚氨酯弹性粉，手感助剂b为聚四氟乙烯改性微粉蜡。

待体系均匀稳定后加入固化剂和溶剂；搅拌转速500-800r/min搅拌时间10-30min，搅拌均匀。选用醋酸醋酸丁脂和二甲苯作为溶剂，固化剂为异氰酸酯固化剂。

待制备好的手感漆涂在基材上，待漆膜完全固化后，测固化后漆膜的性能。实施例1中各组分含量及性能表征结果见表1，各性能测试方法及标准见表2。

实施例2～6

与实施例1不同的是改性片状二氧化硅的含量，按照表1中适当调整改性二氧化硅的含量，重复实施例1中的制备方法，其固化后漆膜的性能测试结果见表1。

对比例

与实施例4不同的是，对比例中改性二氧化硅为球状的，按照表1中指定的各组分，重复对比例1中的制备方法。固化后按照表2测试标准对漆膜进行性能测试。对比例各组分含量及性能表征结果见表1。

表1各实施例与对比例组分含量及对应制品测试结果

表2各性能测试标准

由表1各实施例及对比例可知，改性片状二氧化硅在3.0％～5.0％时综合性能较好，在可接受的范围内。改性片状二氧化硅含量为4.0％时，漆膜性能最佳。当改性片状二氧化硅含量高于5.0％时，片状二氧化硅含量偏高，易发生团聚，漆膜硬度、耐磨性和耐污染性能均有所下降；当改性片状二氧化硅含量低于3.0％时，片状二氧化硅量少，直接影响漆膜硬度、耐磨性和耐污染性能，导致漆膜硬度、耐磨性和耐污染性能下降。相同含量片状二氧化硅和球状二氧化硅相比，球状二氧化硅分散性差，易发生团聚，降低漆膜耐磨性和硬度。片状二氧化硅与球状二氧化硅相比，在固化后的漆膜里面会层叠交错，污水侵入里层比较困难，球状二氧化硅缝隙较为直接，液体容易侵入里层，导致腐蚀柜体。

实施例7～15

在实施例4的基础上，其他组分不变，只改变一类改性片状二氧化硅和二类改性片状二氧化硅的质量比，重复实施例4的制备方法，固化后按照表2测试标准对漆膜进行性能测试。实施例7～15各组分含量及性能表征结果见表3。

表3一类改性片状二氧化硅和二类改性片状二氧化硅含量对漆膜性能的影响

只含有一类改性片状二氧化硅耐磨性比较差，只含有二类改性的片状二氧化硅时，耐磨性比较好，但是耐污染比较差。这是由于一类改性二氧化硅经疏水处理，表面有疏水基团，使得表面亲水能力差，不易挂污。二类改性二氧化硅尺寸较大，大部分分布在漆膜底层，且二氧化硅的硬度比较大，可提高漆膜的耐刮擦性能。一类改性片状二氧化硅约占50.0％～87.5％时，二类改性片状二氧化硅约占12.5％～50.0％，表面耐污染与耐磨在可接受的范围内。其中一类改性片状二氧化硅占75.0％时，漆膜的综合性能最佳。

Claims (11)

1.一种改性片状二氧化硅，其特征在于，所述的改性片状二氧化硅包括一类改性片状二氧化硅和二类改性片状二氧化硅，所述的一类改性片状二氧化硅的质量为50.0％～87.5％，所述的二类改性片状二氧化硅的质量占比为12.5％～50.0％；

所述的一类改性片状二氧化硅，厚度0.05μm～0.25μm，平均径厚比≈25～45；

所述的二类改性片状二氧化硅，厚度0.25μm～0.9μm，平均径厚比≈50～80。

2.如权利要求1所述的一种改性片状二氧化硅，其特征在于，所述的一类改性片状二氧化硅质量为50％～75％，所述的二类改性片状二氧化硅的质量占比为25％～50％。

3.一种改性片状二氧化硅的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

一类改性片状二氧化硅由厚度0.05μm～0.25μm，平均径厚比≈25～45的片状二氧化硅分别经疏水处理、亲有机溶剂处理、表面接枝弹性体微粉处理制得；

二类改性片状二氧化硅由厚度0.25μm～0.9μm，平均径厚比≈50～80的片状二氧化硅经亲有机溶剂处理制得；

将所述的一类改性片状二氧化硅与所述的二类改性片状二氧化硅混合得到所述的改性片状二氧化硅，所述的一类改性片状二氧化硅的质量为50.0％～87.5％，所述的二类改性片状二氧化硅的质量占比为12.5％～50.0％。

4.如权利要求3所述的一种改性片状二氧化硅的制备方法，其特征在于，

所述的疏水处理为：将所述的片状二氧化硅浸于疏水的氟硅氧烷中，时间为30-90min；

所述的亲有机溶剂处理为：将所述的片状二氧化硅浸于亲有机溶剂的硅氧烷中，时间为30-90min；

所述的表面接枝弹性体微粉处理为：所述的片状二氧化硅表面采用自由基接枝共聚法，弹性体微粉的D50为0.5-2.5μm。

5.一种耐刮擦易洁手感涂料，其特征在于：所述的手感涂料括A组分和B组分，其中所述的A组分按质量百分比包括以下组分：

树脂35％-55％、手感助剂a 3％-7％、手感助剂b 1.2％-2.5％、抗刮擦剂3％-5％、分散剂0.5％-1.5％、消泡剂0.1％-0.9％、流平剂0.5％-1.3％、抗静电剂0.3％-0.7％、粘度调节剂0.5％-2％；

其中B组分包括：溶剂25％-45％、固化剂5％-15％；

所述的抗刮擦剂为权利要求1中所述的改性片状二氧化硅。

6.如权利要求4所述的一种耐刮擦易洁手感涂料，其特征在于，所述的改性片状二氧化硅的质量占比为4％。

7.如权利要求5或6所述的一种耐刮擦易洁手感涂料，其特征在于，所述的A组分中粘度调节剂为球状超支化高分子。

8.如权利要求5或6所述的一种耐刮擦易洁手感涂料，其特征在于所述的手感助剂a为聚氨酯弹性粉，所述的手感助剂b为聚四氟乙烯改性微粉蜡。

9.如权利要求5或6所述的一种耐刮擦易洁手感涂料，其特征在于，所述的树脂为丙烯酸树脂、聚酯树脂、直链饱和聚酯树脂、支链化饱和聚酯、聚氨酯丙烯酸树脂、羟基丙烯酸树脂、聚碳酸酯支链化直链饱和聚酯中的至少一种；所述的消泡剂为有机硅消泡剂；所述的流平剂为硅氧烷。

10.如权利要求5或6所述的一种耐刮擦易洁手感涂料，其特征在于，所述的溶剂为乙酸正丁酯、二丙酮醇、丁酮、环已酮、甲苯、二甲苯中的至少一种；所述的固化剂为HDI三聚体固化剂和弹性聚异氰酸酯固化剂中的至少一种。

11.一种易洁手感涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

取35％-55％的树脂，搅拌均匀；

将抗刮擦剂3％-5％、分散剂0.5％-1.5％、消泡剂0.1％-0.9％、流平剂0.5％-1.3％、抗静电剂0.3％-0.7％、粘度调节剂0.5％-2％、手感助剂a3％-7％、手感助剂b1.2％-2.5％加入搅拌均匀的树脂中，并搅拌均匀；其中，所述的抗刮擦剂为权利要求1中所述的改性片状二氧化硅；

待体系均匀稳定后加入25％-45％溶剂和5％-15％固化剂，搅拌均匀后喷涂。