CN111978860A - 一种耐刮哑光陶瓷树脂及其制备方法 - Google Patents

一种耐刮哑光陶瓷树脂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：烷氧基硅烷预聚树脂42‑62份；无机氧化物溶胶15‑23份；活性有机硅微球3‑8份；烷氧基硅烷0.3‑0.8份；流变控制助剂0.2‑1份；醇醚类溶剂9‑18份；所述烷氧基硅烷预聚树脂，是指烷氧基硅烷单体在酸性条件下，通过水解缩聚后形成的预聚树脂。本发明还公开了其制备方法。本发明相比常规消光粉消光的树脂产品，表面耐刮性能强，且刮擦后不易变化导致光泽不稳定。

Description

一种耐刮哑光陶瓷树脂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种陶瓷树脂及其制备方法，更具体的说，涉及一种耐刮哑光陶瓷树脂及其制备方法。
背景技术
近年来，随着各地城市化建设的推进，表面喷涂陶瓷涂层的陶瓷铝单板得到了迅速发展，因其卓越的防火性能，良好的抗划伤、耐久性、耐污性、高装饰性，以及绿色环保性，逐渐被金属幕墙行业所认可。特别是在人流密集的公共场所，诸如地铁站、高铁站、机场、隧道工程等公共场所，其墙面、柱面、吊顶所使用的装饰板需要达到防火A1级标准。这就对装饰建材，包括表面涂层提出了更高的要求。
目前，这些公共领域常用的建材有大理石、搪瓷钢板、钢化玻璃板、陶瓷铝单板等。早期使用较多的大理石饰面板，由于其批次色差大、颜色单调、装饰效果差、不可循环利用、重量大存在安全隐患等原因，逐步被市场所淘汰。搪瓷钢板由于其高硬度、抗划伤，及优异的防火性能，得到了广泛的好评，但其仍存在装饰层表面不细腻、板材总重量大，不易设计造型和安装，现场尺寸修改困难等问题。钢化玻璃板在市场上应用相对较少，因为其存在异型加工困难，现场安装修改局限等问题。而陶瓷铝单板的出现，很好的改善了这些痛点，铝板可加工性强，设计师可任意设计造型，成品板质量较轻，安装方便，可现场调整尺寸偏差，而且表面陶瓷涂层色彩丰富，装饰性强。铝单板还可循环利用，绿色环保。因此，陶瓷铝单板受到越来越多业主和设计师的青睐。
随着陶瓷铝单板在建筑装饰领域的应用，设计师及业主对产品外观，尤其是装饰涂层的外观效果有了更高的要求。在某些领域，因使用目的和环境的需要，常采用无光或平光的涂层来装饰和保护材质。幕墙铝单板用于外装时，为避免光污染的产生，通常采用无光或平光涂层装饰。隧道侧板装饰为防止车灯炫光的产生也采用无光或低光涂层，既保证了行车安全，又使视力不易疲劳，更受人们的欢迎。
现在市场上常用的陶瓷涂料产品消光时，大都采用消光粉来调配，这种涂料在实际应用过程中，施工性很难控制，同一批涂料在施工中，不同的膜厚、不同的环境温湿度，不同的人员喷涂，最终的光泽也会存在差异，且消光粉的排列经常出现发花等问题，导致最终板面缺陷的形成，造成不必要的返工和浪费。
发明内容：
本发明的目的是提供一种耐刮哑光陶瓷树脂及其制备方法，以克服现有消光粉制哑光涂料存在的施工不稳定、表面耐刮性不佳及刮擦后表面光泽变化问题；同时本发明的哑光树脂相比传统树脂消光工艺，更加环保。
本发明的内容是通过以下技术方案来实现的：一种耐刮哑光陶瓷树脂，由以下重量份的组分组成：
Figure BDA0002635609640000021
所述烷氧基硅烷预聚树脂，是指烷氧基硅烷单体在酸性条件下，通过水解缩聚后形成的预聚树脂。
在本发明的一个优选实施例中，所述烷氧基硅烷由以下通式1表示：
RnSi(OR’)4-n
式1；
式中，R为取代或未取代的C1-7烷基、取代或未取代的C1-7芳基中的任意一种或多种，所述取代基选自：胺基、环氧基和羧基；R’为C1-3烷基；n＝0、1或2。
在本发明的一个优选实施例中，所述烷氧基硅烷单体中具有多个烷氧基官能团，在酸性水解条件下，形成大量活性硅羟基，硅羟基之间通过缩聚反应，形成以硅氧硅为主链的烷氧基硅烷预聚树脂；所述酸性水解条件的pH值区间为4-5。
在本发明的一个优选实施例中，所述无机氧化物溶胶包括氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶或氧化铈溶胶中的任意一种或多种。无机氧化物溶胶在树脂中起到补强作用，进一步提高涂层的抗刮擦性能，无机氧化物溶胶的粒径为10-100nm。优选粒径为15-30nm。
在本发明的一个优选实施例中，所述活性有机硅微球包括由烷氧基硅烷在碱性条件下水解缩聚，再进行表面活性基团修饰的有机硅微球，和/或，市售的有机硅微球粉体。
在本发明的一个优选实施例中，所述活性有机硅微球由如下方式制得：
将有机硅微球分散于无机氧化物溶液中至粉体分散均匀后溶胶的电荷稳定作用可将有机硅微球均匀的分散在液相中，再对有机硅微球进行表面活性基团修饰，表面修饰后得有机硅微球表面具有反应活性，可与烷氧基硅烷预聚树脂中硅羟基进行交联反应，从而紧密得结合在涂层中，增强了涂层的交联密度，从而有效改善涂装表面的抗划伤性和光泽稳定性。
优选地，所述表面活性基团包括胺基、环氧基、羧基或羟基中的任意一种或多种；所述有机硅微球粒径5-40um，优选粒径为20-30um。
在本发明的一个优选实施例中，所述流变控制助剂包括但不限于赢创公司的流变控制分散液VPWF7620。
在本发明的一个优选实施例中，所述醇醚类溶剂包括乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚或二丙酮醇中的任意一种或多种。
一种耐刮哑光陶瓷树脂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：
将24-36重量份的烷氧基硅烷与6-8重量份的醇醚类溶剂混合溶解并搅拌均匀得混合液；
将12-18份去离子水在乙酸环境下调解pH至4-4.5后缓慢加入所述混合液中，添加完成后升温至50-60℃保温待用；
步骤二：
将所述有机硅微球分散在所述无机氧化物溶胶中，并滴入0.3-0.8重量份的烷氧基硅烷后搅拌待用；
步骤三：
将步骤一的产物与步骤二的产物搅拌均匀后升温至60-70℃后保温2-3小时候降至室温后加入所述流变控制助剂后再搅拌加入剩余的醇醚溶剂至均匀后得所述哑光陶瓷树脂。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤一当中的混合速度为400r/min。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤二当中的分散速度为600r/min。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤三当中步骤一的产物与步骤二的产物搅拌速度为600r/min，搅拌加入剩余的醇醚溶剂的搅拌速度为1200r/min。
本发明的有益效果在于：
本发明相比常规消光粉消光的树脂产品，表面耐刮性能强，且刮擦后不易变化导致光泽不稳定。
具体实施方式
目前，消光粉调配的哑光涂料存在的技术问题包括如下几点：
1、施工性差，不稳定；
2、涂层表面耐刮性不佳，容易划伤，表面清洁后光泽变化明显；
3、生产中粉尘污染严重。
而本发明的工作原理在于：
首先，起到消光作用的有机硅微球，由于表面有活性基团，成膜后与树脂陶瓷树脂结合力强，陶瓷涂层本身的硬度高，又进一步保护了有机硅微球，起到很好的抗划伤性；其次，有机硅微球均匀的接支在树脂的体系中，在施工过程中不会因为消光粉颗粒的迁移，导致光泽不稳定的情况产生，相比采用常规消光粉消光的树脂产品具有明显的优势。
下面结合实施例进一步说明本发明
实施例1
树脂配方：
Figure BDA0002635609640000041
Figure BDA0002635609640000051
1.将136g甲基三甲氧基硅烷、59g甲基三乙氧基硅烷，25g苯基三甲氧基硅烷和20g二甲基二甲氧基硅烷加入反应瓶中，开启搅拌，调节转速至400r/min，再加入50g丙二醇甲醚和10g异丙醇，搅拌均匀；另取一烧杯，加入100g纯水，用乙酸将PH值调节至4.0，缓慢加入反应瓶中，添加完成后，升温至50-60℃，搅拌下反应4h。得烷氧基硅烷预聚树脂I。
2.将30克
Figure BDA0002635609640000053
TOSPEARL120有机硅微球，添加入230g硅溶胶
Figure BDA0002635609640000054
R900中，调节转速至1200r/min，分散均匀后，降低转速至600r/min，再缓慢加入2.5克γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和20克异丙醇溶液的混合物，持续搅拌4h。得有机硅微球分散液I。
3.在反应釜中投入烷氧基硅烷预聚树脂I，调节转速至600r/min，缓慢加入有机硅微球分散液I，升温至60-70℃，保温2小时，然后将物料降至室温，调节转速至1200r/min，投入2g的流变控制助剂VPWF7620。搅拌30分钟后，将搅拌速度调至400-600r/min,加入100g丙二醇甲醚后出料，即制得陶瓷哑光树脂I。
实施例2
树脂配方：
Figure BDA0002635609640000052
1.将186g甲基三乙氧基硅烷、38g正硅酸乙酯，45g苯基三甲氧基硅烷和41gγ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷加入反应瓶中，开启搅拌，调节转速至400r/min，再加入30g丙二醇甲醚和10g乙二醇丁醚，搅拌均匀；另取一烧杯，加入160g纯水，用乙酸将PH值调节至4.0，缓慢加入反应瓶中，添加完成后，升温至50-60℃，搅拌下反应4h。得烷氧基硅烷预聚树脂II。
2.将60克HY-610(海扬粉体)有机硅微球，添加入150g硅溶胶Levasil CC301中，调节转速至1200r/min，分散均匀后，降低转速至600r/min，再缓慢加入2.0克γ―氨丙基三乙氧基硅烷和10克乙醇溶液的混合物。持续搅拌5h。得有机硅微球分散液II。
3.在反应釜中投入烷氧基硅烷预聚树脂II，调节转速至600r/min，缓慢加入有机硅微球分散液II，升温至60℃，保温3小时，然后将物料降至室温，调节转速至1200r/min，投入2g的流变控制助剂VPWF7620。搅拌30分钟后，将搅拌速度调至400-600r/min,加入80g丙二醇甲醚后出料，即制得陶瓷哑光树脂II。
实施例3
树脂配方：
Figure BDA0002635609640000061
1.将158g甲基三甲氧基硅烷、132g甲基三乙氧基硅烷，38gγ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，65g苯基甲基二甲氧基硅烷和加入反应瓶中，开启搅拌，调节转速至400r/min，再加入75g丙二醇甲醚和20g乙二醇丁醚，搅拌均匀；另取一烧杯，加入160g纯水，用乙酸将PH值调节至4.0，缓慢加入反应瓶中，添加完成后，升温至50-60℃，搅拌下反应4h。得烷氧基硅烷预聚树脂III。
2.将60克HY-501(海扬粉体)有机硅微球，添加入36g
Figure BDA0002635609640000062
ZRO2锆溶胶和
Figure BDA0002635609640000063
AL25铝溶胶的混合液中，调节转速至1200r/min，分散均匀后，降低转速至600r/min，再缓慢加入2克γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和20克丙二醇甲醚溶液的混合物。持续搅拌4h。得有机硅微球分散液III。
3.在反应釜中投入烷氧基硅烷预聚树脂III，调节转速至600r/min，缓慢加入有机硅微球分散液III，升温至60-70℃，保温2小时，然后将物料降至室温，调节转速至1200r/min，投入5g的流变控制助剂VPWF7620。搅拌30分钟后，将搅拌速度调至400-600r/min,加入40g丙二醇甲醚后出料，即制得陶瓷哑光树脂III。
对比例1
将实施例1中
Figure BDA0002635609640000071
TOSPEARL120有机硅微球用ACEMATTOK607消光粉进行等量替代，其他成分和工艺均保持不变，制备得对比树脂I。
对比例2
将实施例1中的230g硅溶胶
Figure BDA0002635609640000072
R900，用100克纯水替代，其他成分与工艺保持不变，制备得对比树脂II
各实施例制备的陶瓷哑光树脂性能指标见表1
表1
Figure BDA0002635609640000073
Figure BDA0002635609640000081
由表1可知，本发明的产品状态均匀无杂质，且漆膜外观平滑，硬度、耐磨性以及耐溶剂擦拭性均有明显提高。
CN110358414A公开了一种硅改性哑光UV树脂及其制备方法，该方法通过有机硅单体对树脂中间体进行改性，经改性后树脂的耐温和抗开裂性得到提升，在不需要添加消光粉的前提下，通过UV固化的方式就可以达到哑光涂膜。但是，UV固化需要紫外光激活光引发剂的方式实现涂层的固化，涂层通常只能做成清漆或含少量色浆的体系，限制了其颜色的多样性。
另外，该方法制备的有机硅改性树脂，其主体成膜树脂仍以有机链段为主。而本发明可以和各种色浆配套，制备各色的哑光涂层。树脂以硅氧硅为主链，制得的涂层在表面硬度及抗刮伤性方面，具备更大的优势。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，由以下重量份的组分组成：
Figure FDA0002635609630000011
所述烷氧基硅烷预聚树脂，是指烷氧基硅烷单体在酸性条件下，通过水解缩聚后形成的预聚树脂。
2.如权利要求1所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，所述烷氧基硅烷由以下式1表示：
RnSi(OR’)4-n；
式1
式中，R为取代或未取代的C1-7烷基、取代或未取代的C1-7芳基中的任意一种或多种，所述取代基选自：胺基、环氧基和羧基；R’为C1-3烷基；n＝0、1或2。
3.如权利要求1所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，所述烷氧基硅烷单体中具有多个烷氧基官能团，在酸性水解条件下，形成大量活性硅羟基，硅羟基之间通过缩聚反应，形成以硅氧硅为主链的烷氧基硅烷预聚树脂；所述酸性水解条件的pH值区间为4-5。
4.如权利要求1所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，所述无机氧化物溶胶包括氧化硅溶胶、氧化铝溶胶、氧化锆溶胶或氧化铈溶胶中的任意一种或多种；所述无机氧化物溶胶的粒径为10-100nm。
5.如权利要求1所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，所述活性有机硅微球包括由烷氧基硅烷在碱性条件下水解缩聚，再进行表面活性基团修饰的有机硅微球，和/或，市售的有机硅微球粉体。
6.如权利要求1所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，所述活性有机硅微球由如下方式制得：
将有机硅微球分散于无机氧化物溶液中至粉体分散均匀后溶胶的电荷稳定作用可将有机硅微球均匀的分散在液相中，再对有机硅微球进行表面活性基团修饰，表面修饰后得有机硅微球表面具有反应活性，所述表面活性基团包括胺基、环氧基、羧基或羟基中的任意一种或多种；所述有机硅微球粒径5-40um，优选粒径为20-30um。
7.如权利要求1所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂，其特征在于，所述流变控制助剂包括但不限于赢创公司的流变控制分散液VP WF 7620；
所述醇醚类溶剂包括乙醇、异丙醇、丙二醇甲醚、乙二醇丁醚或二丙酮醇中的任意一种或多种。
8.如权利要求1-7当中任意一项所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：
将24-36重量份的烷氧基硅烷与6-8重量份的醇醚类溶剂混合溶解并搅拌均匀得混合液；
将12-18份去离子水在乙酸环境下调解pH至4-4.5后缓慢加入所述混合液中，添加完成后升温至50-60℃保温待用；
步骤二：
将所述有机硅微球分散在所述无机氧化物溶胶中，并滴入0.3-0.8重量份的烷氧基硅烷后搅拌待用；
步骤三：·
将步骤一的产物与步骤二的产物搅拌均匀后升温至60-70℃后保温2-3小时候降至室温后加入所述流变控制助剂后再搅拌加入剩余的醇醚溶剂至均匀后得所述哑光陶瓷树脂。
9.如权利要求8所述的一种耐刮哑光陶瓷树脂的制备方法，其特征在于，所述步骤一当中的混合速度为400r/min；
所述步骤二当中的分散速度为600r/min；
所述步骤三当中步骤一的产物与步骤二的产物搅拌速度为600r/min，搅拌加入剩余的醇醚溶剂的搅拌速度为1200r/min。
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