CN114561149A - 一种超硬聚硅氮烷易清洁涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种超硬聚硅氮烷易清洁涂料及其制备方法，涂料由聚硅氮烷树脂、有机硅橡胶、疏水抗污助剂、颜料、硬质填料、抗菌剂、润湿分散剂、流变剂、催化剂和溶剂等原料组成，制备方法为将聚硅氮烷树脂与有机硅硅橡胶、溶剂、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及疏水抗污助剂按一定的质量百分比进行混合，形成透明的混合液体；然后将颜料、硬质填料、流变剂和润湿分散剂按一定的质量百分比加入到透明混合液体中，高速分散搅拌、研磨时间≥4h。本发明的涂料产品具有高致密度性、高硬度、高耐磨、耐暴力刀刮、耐腐蚀、疏水抗涂鸦的长效易清洁抗菌等优异性能，可用于水槽、餐桌和厨台等需要高硬度易清洁涂层的场合。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域，涉及一种易清洁涂料及其制备方法。
背景技术
随着经济的发展，人们生活水平的提高，消费者对产品的功能化要求越来越多，人们对易清洁产品的需求越来多。目前在众多民用消费市场，易清洁功能的产品逐渐受到重视，易清洁产品可以改善清洁体验，使得清洗更加容易。
主流采用有机树脂形成抗污易清洁涂层，涂层硬度低耐化性差，造成使用周期短，如专利公布号CN113831812A所用的制备方法，采用有机树脂乳液的复配体系，所制备的涂层易清洁性出色，但是即使其中添加了硅溶胶参与成膜提高了基础成膜物的耐磨性，硬度仍不突出，为1H；虽然对有机成膜体系在增加大量无机硬质填料的情况下，制备的易清洁涂层，可以提升硬度，如专利授权公告号CN108531072B所阐述的易清洁涂料制备方法，在有机成膜体系中增加了大量的无机硬质填料碳化硅，但是由于树脂的基础硬度并不突出，其硬度仅仅达到了4H。而采用陶瓷树脂、聚硅氧烷树脂和聚硅氮烷树脂体系，通常是制备高硬度易清洁涂层的方法，如专利公布号CN110903484A所采用的的改性聚硅氮烷，基础清漆硬度较高，但是由于未复配无机硬质填料，其硬度未达到9H，远未达到超硬抗刀刮等暴力摩擦的程度。
发明内容
本发明的目的是提供一种超硬聚硅氮烷易清洁涂料及其制备方法。基于硬质聚硅氮烷为主要成膜物、硅橡胶改善柔韧性以及搭配硬质无机填料进一步提高硬度的三种材料组合方案。以聚硅氮烷为主的和硅橡胶复配体系，保留了聚硅氮烷的硬度同时，弹性模量大为提升，可以刀刮和钢丝球摩擦。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明所述的一种超硬聚硅氮烷易清洁涂料，其原料组分及质量百分比如下：聚硅氮烷树脂：10-30%；有机硅橡胶： 2-7%；疏水抗污助剂：0-5%；颜料：1-5%；硬质填料：40-70%；抗菌剂：0.01-3%；润湿分散剂：1-3%；流变剂：1-3%；催化剂：1-3%；余量为溶剂。
本发明所述的聚硅氮烷为：全氢聚硅氮烷、乙烯基聚硅氮烷、含氟聚硅氮烷、甲基聚硅氮烷或聚硼硅氮烷中的一种或两种以上；优选为甲基聚硅氮烷、乙烯基聚硅氮烷、含氟聚硅氮烷和全氢聚硅氮烷。
本发明所述的有机硅橡胶为：甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、甲基氟硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶或其他硅橡胶中的一种或两种以上。
本发明所述的疏水抗污助剂为：十三氟辛基硅烷偶联剂、十七氟癸基三乙氧基硅烷偶联剂、十六烷基硅烷偶联剂、十八烷基硅烷偶联剂、和全氟聚醚基硅烷偶联剂或其聚合物以及羟基二甲基硅油中的一种或两种以上。
本发明所述的硬质填料为：碳化硅、氮化硅、氧化钨、石英砂、二硫化钼、氧化铬、氧化铝、金刚石或氧化锆等超硬材料中的一种或两种以上。
本发明所述的催化剂包括钛酸四丁酯、过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡、异辛酸锆或异辛酸锌等一种或两种以上。
本发明所述的溶剂为芳香烃类、脂肪烃、脂环烃类、卤化烃类、醚、酯类、酮类、二醇衍生物等有机溶剂中的一种或两种以上。
本发明所述的一种超硬抗刀刮聚硅氮烷疏水易清洁抗菌涂料的制备方法：将聚硅氮烷树脂与有机硅硅橡胶、溶剂、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及疏水抗污助剂按上述质量百分比进行混合，形成透明的混合液体；然后将颜料、硬质填料、流变剂和润湿分散剂按上述质量百分比加入到透明混合液体中，高速分散搅拌、研磨时间≥4h，即制备成超硬聚硅氮烷易清洁涂料。
本发明通过聚硅氮烷与硅橡胶体系复配，在保留聚硅氮烷基础硬度的同时增加了涂层的韧性，进而有利于复配硬质无机填料而不开裂，进一步提升硬度，固化后具有超硬抗刀刮功能和较强的耐化学性。同时由于聚硅氮烷中，甲基聚硅氮烷是一类比较特殊的抗污材料，无需复配助剂即可提高抗污性，减少了涂料制备成本。本发明产品可以应用于厨房电器和用具，如水槽和大理石灶台等，也可用于高端不锈钢装饰板材、抗污地砖、持久性的模具脱模和建筑材料增硬抗污等，具有广泛的应用性。
具体实施方式
本发明将通过以下实施例作进一步说明。
实施例1。
本实施例原料组分及质量百分比：甲基聚硅氮烷树脂：16%；甲基硅橡胶：5%；二氧化锆：10%；碳化硅：20%；二氧化铝：10%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料炭黑：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；BYK-163润湿分散剂：3%；钛酸四丁酯催化剂；0.3%；触变防沉剂德固赛R974气相纳米二氧化硅2%；余量为乙酸丁酯。
将甲基聚硅氮烷、甲基硅橡胶、乙酸丁酯、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及十六烷基三甲氧基硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，然后加入二氧化锆、碳化硅、二氧化铝、润湿分散剂和触变防沉剂，先高速剪切分散30分钟，然后研磨4小时，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
实施例2。
本实施例原料组分及质量百分比：液态乙烯基聚硅氮烷树脂：17%；乙烯基硅橡胶：3%；二氧化锆：10%；碳化硅：25%；二氧化铝：15%；十七氟癸基三甲氧基硅烷：1%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料炭黑：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；BYK-163润湿分散剂：3%；过氧化二异丙苯催化剂：0.3%；触变防沉剂德固赛R974气相纳米二氧化硅：2%；余量为二甲苯。
将液态乙烯基聚硅氮烷树脂、乙烯基硅橡胶、二甲苯、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及十七氟癸基三甲氧基硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，然后加入二氧化锆、碳化硅、二氧化铝、润湿分散剂和触变防沉剂，先高速剪切分散30分钟，然后研磨4小时，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
实施例3。
本实施例原料组分及质量百分比：全氢聚硅氮烷树脂：15%；氟硅橡胶：5%；二氧化锆：5%；碳化硅：30%；二氧化铝：5%；全氟聚醚三甲氧基硅烷：1%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料钛白粉：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；BYK-163润湿分散剂：3%；过氧化二异丙苯催化剂：0.3%；触变防沉剂德固赛R974气相纳米二氧化硅：2%；余量为正丁醚。
将全氢聚硅氮烷、氟硅橡胶、正丁醚、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及全氟聚醚硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，然后加入二氧化锆、碳化硅、二氧化铝、润湿分散剂和触变防沉剂，先高速剪切分散30分钟，然后研磨4小时，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
实施例4。
本实施例原料组分及质量百分比：甲基聚硅氮烷树脂：5%；液态乙烯基聚硅氮烷树脂：10%；甲基硅橡胶：5%；二氧化锆：10%；碳化硅：20%；二氧化铝：10%；十六烷基三甲氧基硅烷：1%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料炭黑：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；BYK-163润湿分散剂：3%；过氧化二异丙苯催化剂：0.3%；触变防沉剂：2%；余量为乙酸丁酯。
将甲基聚硅氮烷、液态乙烯基聚硅氮烷、甲基硅橡胶、乙酸丁酯、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及十六烷基三甲氧基硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，然后加入二氧化锆、碳化硅、二氧化铝、润湿分散剂和触变防沉剂，先高速剪切分散30分钟，然后研磨4小时，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
实施例5。
本实施例原料组分及质量百分比：液态乙烯基聚硅氮烷树脂：15%；全氢聚硅氮烷树脂：2%；乙烯基硅橡胶：3%；二氧化锆：10%；碳化硅：25%；二氧化铝：15%；十七氟癸基三甲氧基硅烷：1%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料炭黑：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；BYK-163润湿分散剂：3%；过氧化二异丙苯催化剂：0.3%；触变防沉剂德固赛R974气相纳米二氧化硅：2%；余量为二甲苯。
将液态乙烯基聚硅氮烷、全氢聚硅氮烷、乙烯基硅橡胶、二甲苯、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及十七氟癸基三甲氧基硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，然后加入二氧化锆、碳化硅、二氧化铝、润湿分散剂和触变防沉剂，先高速剪切分散30分钟，然后研磨4小时，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
实施例6。
本实施例原料组分及质量百分比：甲基聚硅氮烷树脂：10%；液态乙烯基聚硅氮烷树脂：3%；乙烯基硅橡胶：2%；甲基硅橡胶：5%；二氧化锆：10%；碳化硅：20%；二氧化铝：10%；十六烷基三甲氧基硅烷：1%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料炭黑：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；BYK-163润湿分散剂：3%；过氧化二异丙苯催化剂：0.3%；触变防沉剂德固赛R974气相纳米二氧化硅：2%；余量为乙酸丁酯。
将甲基聚硅氮烷、液态乙烯基聚硅氮烷、乙烯基硅橡胶、甲基硅橡胶、乙酸丁酯、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及十六烷基三甲氧基硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，然后加入二氧化锆、碳化硅、二氧化铝、润湿分散剂和触变防沉剂，先高速剪切分散30分钟，然后研磨4小时，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
对比例1。
本对比例原料组分及质量百分比：液态乙烯基聚硅氮烷：4.5%；混合溶剂：80%；正硅酸四乙酯：4.2%；十三氟辛基三乙氧基硅烷：7.4%；硅烷偶联剂KH-560：3.15%；二月桂酸二丁基锡：0.75%；
将上述组分，在搅拌中直接按比例，加入到混合溶剂中，搅拌10min。将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
对比例2。
本对比例原料组分及质量百分比：甲基聚硅氮烷树脂：15%；热塑性丙烯酸树脂：5%；二氧化锆：10%；碳化硅：20%；二氧化铝：10%；十六烷基三甲氧基硅烷：1%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料炭黑：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；BYK0163润湿分散剂：3%；异辛酸锆催化剂：0.3%；触变防沉剂德固赛R974气相纳米二氧化硅；2%；余量为乙酸丁酯。
将甲基聚硅氮烷、热塑性丙烯酸树脂、乙酸丁酯、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及十六烷基三甲氧基硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，然后加入二氧化锆、碳化硅、二氧化铝、润湿分散剂和触变防沉剂，先高速剪切分散30分钟，然后研磨4小时，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
对比例3。
本对比例原料组分及质量百分比：液态乙烯基聚硅氮烷树脂：17%；乙烯基硅橡胶：3%；十七氟癸基三甲氧基硅烷：1%；纳米银杀菌剂：0.1%；颜料炭黑：2%；Tego 410流平剂：0.3%；BYK-019消泡剂：0.3%；过氧化二异丙苯催化剂：0.3%；余量为二甲苯。
将液态乙烯基聚硅氮烷、乙烯基硅橡胶、二甲苯、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及十六烷基三甲氧基硅烷进行混合搅拌5分钟混合均匀，形成透明的混合液体，将不锈钢基材喷砂处理后，喷涂本产品，然后200℃烘烤30分钟。测试结果如后面的各实施例及对比例主要性能测试结果表。
测试结果说明：
聚硅氮烷和硅橡胶复配体系，具有在保持原聚硅氮烷硬度的同时，大大增加韧性了使得复配体系可以和硬质无机填料具有极高的匹配性，其韧性高于聚硅氮烷和硬质填料直接复配的体系，涂层的弹性模量上升，同等铅笔硬度下，本方案相比其他方案抗刮性也大大提升。
各实施例及对比例主要性能测试结果表。
Claims (2)
1.一种超硬聚硅氮烷易清洁涂料，其特征是原料组分及质量百分比如下：聚硅氮烷树脂：10-30%；有机硅橡胶： 2-7%；疏水抗污助剂：0-5%；颜料：1-5%；硬质填料：40-70%；抗菌剂：0.01-3%；润湿分散剂：1-3%；流变剂：1-3%；催化剂：1-3%；余量为溶剂；
所述的聚硅氮烷为：全氢聚硅氮烷、乙烯基聚硅氮烷、含氟聚硅氮烷、甲基聚硅氮烷以及聚硼硅氮烷中的一种或两种以上；
所述的有机硅橡胶为：甲基硅橡胶、甲基乙烯基硅橡胶、甲基苯基硅橡胶、甲基氟硅橡胶、乙烯基硅橡胶、苯基硅橡胶、氟硅橡胶或其他硅橡胶中的一种或两种以上；
所述的疏水抗污助剂为：十三氟辛基硅烷偶联剂、十七氟癸基三乙氧基硅烷偶联剂、十六烷基硅烷偶联剂、十八烷基硅烷偶联剂、和全氟聚醚基硅烷偶联剂或其聚合物以及羟基二甲基硅油中的一种或两种以上；
所述的硬质填料为：碳化硅、氮化硅、氧化钨、石英砂、二硫化钼、氧化铬、氧化铝、金刚石或氧化锆等超硬材料中的一种或两种以上；
所述的催化剂包括钛酸四丁酯、过氧化二异丙苯、二月桂酸二丁基锡、异辛酸锆或异辛酸锌等一种或两种以上；
所述的溶剂为芳香烃类、脂肪烃、脂环烃类、卤化烃类、醚、酯类、酮类、二醇衍生物等有机溶剂中的一种或两种以上。
2.权利要求1所述的一种超硬抗刀刮聚硅氮烷疏水易清洁抗菌涂料的制备方法，其特征是按如下步骤：将聚硅氮烷树脂与有机硅硅橡胶、溶剂、消泡剂、流平剂、催化剂、抗菌剂以及疏水抗污助剂按上述质量百分比进行混合，形成透明的混合液体；然后将颜料、硬质填料、流变剂和润湿分散剂按上述质量百分比加入到透明混合液体中，高速分散搅拌、研磨时间≥4h。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220531 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |