CN115537051A - 一种无机聚合物涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种无机聚合物涂料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明属于工业涂料技术领域。本发明提供了一种无机聚合物涂料及其制备方法和应用。由包含下列质量份的原料制备得到：硅溶胶20～35份、氢氧化钠5～20份、偏高岭土25～50份、石英砂5～25份、水5～25份、助剂0.1～10份。与现有技术相比，本发明的无机涂料配方中未添加任何有机溶剂，因此，产品的有害物甲醛、VOC等均可做到未检出。由本发明制备的无机聚合物涂料，干燥时间短，能快速固化成膜，利于工地施工。涂布在马口铁、碳钢等易锈蚀金属表面可为其提供较好的防腐蚀效果，并有较好的抗氧化性，与异种材料如金属之间有较好的附着力，无泛碱、盐析等问题。具有很好的前景性。

Description

一种无机聚合物涂料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及工业涂料技术领域，尤其涉及一种无机聚合物涂料及其制备方法和应用。
背景技术
目前市场上95％的涂料都是有机乳胶漆涂料，但随着环境问题越来越突出，作为化学工业一员的涂料产业也面临环境保护问题的考验，“环保、节能、健康”是涂料产品必然的发展方向，因此无机涂料得到了快速的发展。但是正常生产的无机涂料在与墙体反应成膜的前期时间固化时间过长，成膜性差，涂料与基材的牢固程度没有发挥到最大，导致其早期耐摩擦系数不达标。并且无机涂料的刚性强，时常因漆膜太厚引起开裂、龟裂的现象。同时与异种材料，例如马口铁、不锈钢界面之间结合弱，粘结性差，难以向项目工地上施工。为解决上述问题，目前的大部分无机涂料选择与有机材料复合制得无机有机复合涂料，如加入苯丙乳液、甲苯、丙烯酸乳液等。但是这样的做法又降低了涂料的防火性能及环保性能。因此如何在保证环保性能的同时提升无机涂料的成膜性、柔韧性以及力学性能等问题，具有较大的科学意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种无机聚合涂料及其制备方法和应用。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种无机聚合物涂料，由包含下列质量份的原料制备得到：硅溶胶20～35份、氢氧化钠5～20份、偏高岭土25～50份、石英砂5～25份、水5～25份、助剂0.1～10份。
作为优选，所述硅溶胶的pH值为9～11。
作为优选，所述偏高岭土的粒径小于等于20微米，所述石英砂的粒径小于等于100微米。
作为优选，所述助剂为甲基硅酸钠、全氟癸基三甲氧基硅烷、氟硅酸钠、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。
本发明还提供了所述涂料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将硅溶胶和氢氧化钠混合，得到预混溶液；
(2)将预混溶液和偏高岭土混合后加入剩余原料进行二次搅拌，即得所述无机聚合物涂料。
作为优选，步骤(1)中所述混合的搅拌转速为500～800rpm，所述混合的时间为20～30h。
作为优选，步骤(2)中所述混合的搅拌转速为480～550rpm，所述混合的时间为25～40min。
作为优选，步骤(2)中所述二次搅拌的转速为480～550rpm，所述二次搅拌的时间为5～15min。
本发明还提供了所述涂料在金属保护中的应用。
本发明具有以下优点：
(1)本发明提供了一种无机聚合物涂料，包含：硅溶胶20～35份、氢氧化钠5～20份、偏高岭土25～50份、石英砂5～25份、水5～25份、助剂0.1～10份。本发明的无机涂料配方中未添加任何有机溶剂，因此，产品的有害物甲醛、VOC等均可做到未检出。且配方原材料选择的宽容性高，各原材料的选择不再需考虑其中的杂质；同时原材料价格低廉易得，具有良好的经济效益。
(2)本发明提供的无机涂料干燥时间短，能快速固化成膜，利于工地施工；涂布在马口铁、碳钢等易锈蚀金属表面可为其提供较好的防腐蚀效果，有较好的抗氧化性，与异种材料如金属之间有较好的附着力，无泛碱、盐析等问题。
(3)本发明还提供了所述涂料的制备方法，将硅溶胶和氢氧化钠混合，得到预混溶液；将预混溶液和偏高岭土混合后加入剩余原料进行二次搅拌，即得所述无机聚合物涂料。本发明提供的方法降低了工艺需求，提升了原材料添加工艺的宽容性；不需要缓慢的滴加，避免了过快的滴加速度会出现颗粒、起泡等问题，缩短了无机涂料的制备时长，提高制备效率。
附图说明
图1为实施例1无机聚合物涂料的耐摩擦性能图。
具体实施方式
本发明提供了一种无机聚合物涂料，由包含下列质量份的原料制备得到：硅溶胶20～35份、氢氧化钠5～20份、偏高岭土25～50份、石英砂5～25份、水5～25份、助剂0.1～10份。
在本发明中，所述硅溶胶的质量份数为20～35份，优选为22～33份，更优选为25～30份。
在本发明中，所述硅溶胶的pH值优选为9～11，进一步优选为9.5～10.5份，更优选为9.8～10.2。
在本发明中，所述氢氧化钠的质量份数为5～20份，优选为7～18份，更优选为10～15份。
在本发明中，所述偏高岭土的质量份数为25～50份，优选为28～47份，更优选为30～45份。
在本发明中，所述石英砂的质量份数为5～25份，优选为8～22份，更优选为10～20份。
在本发明中，所述偏高岭土的粒径优选小于等于20微米，进一步优选小于等于18微米，更优选小于等于15微米；所述石英砂的粒径优选小于等于100微米，进一步优选小于等于60微米，更优选小于等于30微米。
在本发明中，所述水的质量份数为5～25份，优选为8～22份，进一步优选为10～20份。
在本发明中，所述水为自来水即可满足要求。
在本发明中，所述助剂的质量份数为0.1～10份，优选为1～9份，更优选为4～6份。
在本发明中，所述助剂优选为甲基硅酸钠、全氟癸基三甲氧基硅烷、氟硅酸钠、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。
本发明还提供了所述涂料的制备方法，包含以下步骤：
(1)将硅溶胶和氢氧化钠混合，得到预混溶液；
(2)将预混溶液和偏高岭土混合后加入剩余原料进行二次搅拌，即得所述无机聚合物涂料。
在本发明中，步骤(1)中所述混合的搅拌转速优选为500～800rpm，进一步优选为550～750rpm，更优选为600～700rpm；所述混合的时间优选为20～30h，进一步优选为22～28h，更优选为24～26h。
在本发明中，步骤(2)中所述混合的搅拌转速优选为480～550rpm，进一步优选为490～540rpm，更优选为500～530rpm；所述混合的时间优选为25～40min，进一步优选为27～38min，更优选为30～35min。
在本发明中，步骤(2)中所述二次搅拌的转速优选为480～550rpm，进一步优选为490～540rpm，更优选为500～530rpm；所述二次搅拌的时间优选为5～15min，进一步优选为7～13min，更优选为8～12min。
本发明还提供了所述涂料在金属保护中的应用。
本发明还提供了所述涂料的使用方法，将所述涂料涂覆在金属表面。
在本发明中，在涂覆前对金属表面进行打磨、去油和烘干，所述去油的溶剂优选为乙醇。
在本发明中，所述涂覆的方式优选为喷枪喷涂或毛刷涂覆。
在本发明中，所述喷枪喷涂的移动速度优选为3～5cm/s，进一步优选为3.2～4.8cm/s，更优选为3.5～4.5cm/s。
在本发明中，所述毛刷涂覆的同一位置涂布次数优选为1～2次。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
称取硅溶胶30份，氢氧化钠11份，偏高岭土34份，石英砂19份，水18份，全氟癸基三甲氧基硅烷1.5份。
其中，硅溶胶pH值为10；偏高岭土的粒径为20微米，石英砂的粒径为100微米。
将硅溶胶和氢氧化钠在转速为600rpm条件下混合搅拌20h，得到预混溶液；
将预混溶液和偏高岭土在转速480rpm条件下混合30min后加入剩余原料，将混合溶液在搅拌速度500rpm下搅拌15min，即得所述无机聚合物涂料。
将本实施例制备的无机聚合物涂料进行性能测试，结果记录在表1中。
将本实施例制备的无机聚合物涂料在马口铁上进行涂覆，马口铁涂覆表面进行了打磨、乙醇去油和烘干，喷枪的移动速度为4cm/s，涂覆完成后以钢丝绒为摩擦介质，以漏出基材为标准，测试耐摩擦性，结果如图1所示。从图1中可以看出，当干燥6h后，耐摩擦次数有明显提升，表明本发明的涂料早期固化时间较短，利于工地施工。
实施例2
硅溶胶28份，氢氧化钠11份，偏高岭土33份，石英砂20份，水15份，甲基硅酸钠2份。
其中，硅溶胶pH值为11，偏高岭土粒径为17微米，石英砂粒径为70微米。
将硅溶胶和氢氧化钠在转速为650rpm条件下混合搅拌25h，得到预混溶液；
将预混溶液和偏高岭土在转速490rpm条件下混合32min后加入剩余原料，将混合溶液在搅拌速度490rpm下搅拌10min，即得所述无机聚合物涂料。
将本实施例制备的无机聚合物涂料进行性能测试，结果记录在表1中。
实施例3
硅溶胶33份，氢氧化钠12.5份，偏高岭土40份，石英砂12份，水16份，氟硅酸钠0.8份。
其中，硅溶胶pH值为9，高岭土粒径为14微米，石英砂粒径为80微米。
将硅溶胶和氢氧化钠在转速为730rpm条件下混合搅拌27h，得到预混溶液；
将预混溶液和偏高岭土在转速520rpm条件下混合38min后加入剩余原料，将混合溶液在搅拌速度530rpm下搅拌8min，即得所述无机聚合物涂料。
将本实施例制备的无机聚合物涂料进行性能测试，结果记录在表1中。
表1测试结果
Figure BDA0003930317850000061
由以上实施例可知，本发明提供了一种无机聚合物涂料，包含质量份数的原料制备得到：硅溶胶20～35份、氢氧化钠5～20份、偏高岭土25～50份、石英砂5～25份、水5～25份、助剂0.1～10份。经过实验验证后，本发明提供的无机聚合物涂料，实干时间符合GB/T1728标准，最低仅需要16min；无返碱现象；硬度符合GB/T6739标准，达到6H；附着力符合GB/T9286标准；水浸泡7天后无脱落、起泡现象；在钢丝绒耐摩擦试验中，耐摩擦次数达到10000次以上。是一种性能优异的无机聚合物涂料。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种无机聚合物涂料，其特征在于，由包含下列质量份的原料制备得到：
硅溶胶20～35份、氢氧化钠5～20份、偏高岭土25～50份、石英砂5～25份、水5～25份、助剂0.1～10份。
2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述硅溶胶的pH值为9～11。
3.如权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述偏高岭土的粒径小于等于20微米，所述石英砂的粒径小于等于100微米。
4.如权利要求3所述的涂料，其特征在于，所述助剂为甲基硅酸钠、全氟癸基三甲氧基硅烷、氟硅酸钠、硬脂酸锌和硬脂酸钙中的一种或几种。
5.权利要求1～4任意一项所述涂料的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
(1)将硅溶胶和氢氧化钠混合，得到预混溶液；
(2)将预混溶液和偏高岭土混合后加入剩余原料进行二次搅拌，即得所述无机聚合物涂料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述混合的搅拌转速为500～800rpm，所述混合的时间为20～30h。
7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述混合的搅拌转速为480～550rpm，所述混合的时间为25～40min。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述二次搅拌的转速为480～550rpm，所述二次搅拌的时间为5～15min。
9.权利要求1～4任意一项所述涂料在金属保护中的应用。
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