CN115772365A - 一种仿瓷涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明采用异氰酸酯不完全改性含氨基的硅氧烷偶联剂，形成含有脲基基团的预聚体。预聚体引入羟基硅油，利用预聚体的碱性环境促进预聚物中的硅氧烷与羟基硅油发生缩合反应，反应后加入稀释剂形成仿瓷涂料。本发明的仿瓷涂料涂覆在基材可通过氨基提供的碱性环境在自然条件下吸收水蒸气固化，固化涂层膜面硬度高，膜面硬度在H～2H，涂层无色透明致密性高，在基材表面相比于传统仿瓷涂料外观上更接近陶瓷釉面。涂料体系中引入有机硅，能够有效的降低仿瓷涂料形成的膜面的表面张力，膜面具有疏水、疏油的特性，相比于传统仿瓷涂料具有良好的耐脏污、耐涂鸦性能。
Description
技术领域
本发明涉及建筑涂料技术领域，特别是涉及一种仿瓷涂料及其制备方法。
背景技术
仿瓷涂料又称瓷釉涂料，是一种装饰效果酷似瓷釉饰面的墙面瓷砖的替代产品。仿瓷涂料是由多种组分组成的混合物，其各种组分选择的种类和组分的掺入量直接影响着仿瓷涂料最终的宏观性能。例如：选择性质优良的成膜物质能够提供仿瓷涂料优异的粘结性和涂装性能；选择恰当的填料能够改善仿瓷涂料膜层的平滑性，增加白度、光泽度等，还可进一步提高耐水性，进而降低成本等。
仿瓷涂料分为溶剂型树脂类和水溶性树脂类。溶剂型树脂类漆膜光亮、坚硬、丰满，酷似瓷釉，具有优异的耐水性、耐碱性、耐磨性、耐老化性，并且附着力极强。水溶性树脂类外观类似瓷釉，用手触摸有平滑感，涂膜坚硬致密，与基层有一定的粘结力，一般情况下不会起鼓、起泡，耐污染性强。
中国专利CN105778632A公开一种耐水净味型水性仿瓷涂料及其制备方法，中国专利CN108219666A公开一种抗红外、抑菌、耐候性水性仿瓷涂料及其制备方法。以上两个专利均是通过水性树脂作为成膜剂，加入功能性粉体来制备水性仿瓷涂料，而添加功能性粉体制备的仿瓷涂料涂覆在基材表面，往往会遮盖基材本色；并且由于添加粉体容易导致仿瓷涂料形成的涂层不致密，耐脏污性能与耐候性能差。
因此，亟需开发一种无色透明的仿瓷涂料及其制备方法，该仿瓷涂料不会遮盖基材本色，且形成的仿瓷膜面具有膜面平整均匀、防污、防涂鸦性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种仿瓷涂料及其制备方法。本发明的仿瓷涂料无色透明，涂覆在基材表面不会遮盖基材本色，如图1所示。本发明以有机无机杂化形式形成的成膜剂无色透明硬度高，在体系中引入有机硅成分降低涂料表面张力并提高涂料的润湿流平性，仿瓷涂料形成的仿瓷膜面具有膜面平整均匀、防污、防涂鸦性能。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种仿瓷涂料的制备方法，包括以下步骤：
本发明公开了一种仿瓷涂料的制备方法，
(1)异氰酸酯不完全改性含氨基的硅氧烷偶联剂，形成含有脲基基团的预聚体
称取一定量的含氨基的硅氧烷偶联剂，在搅拌条件下缓慢加入异氰酸酯，异氰酸酯基团与氨基反应产生脲基基团，反应后获得预聚体；所述异氰酸酯与含氨基的硅氧烷偶联剂的摩尔比为1:2～5；
(2)缩合反应，引入有机硅
步骤(1)反应生成的预聚体粘度较高，使用第一稀释剂对预聚体进行稀释，预聚体与第一稀释剂的质量比为1:1～2；稀释后，按一定质量比例加入羟基硅油，在密封条件搅拌，利用预聚体的碱性环境促进预聚物中的硅氧烷与羟基硅油发生缩合反应，所述羟基硅油与含氨基的硅氧烷偶联剂的质量比为1～3:5；
(3)稀释混合液，制得仿瓷涂料
预聚体与羟基硅油混合反应3～5小时后，使用第二稀释剂进行稀释，第二稀释剂占预聚体与羟基硅油总质量的30％～40％；稀释后制得仿瓷涂料。
进一步的是：所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合。
进一步的是：所述含氨基的硅氧烷偶联剂是双(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合。
进一步的是：所述羟基硅油粘度为25mPa·s～100mPa·s。
优选地，所述第一稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯中的一种或组合。
优选地，所述第二稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、异丙醇中的一种或组合。
优选地，步骤(1)中，含氨基的硅氧烷偶联剂加入异氰酸酯，反应2～5小时，制得预聚体。
优选地，步骤(2)中，预聚体与第一稀释剂的质量比为1:1。
优选地，步骤(3)中，第二稀释剂占预聚体与羟基硅油总质量的30％。
本发明的另一目的在于公开上述方法制得的仿瓷涂料。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明的仿瓷涂料中使用异氰酸酯不完全改性含氨基的硅氧烷偶联剂，制备的涂料在固化过程中通过吸收空气中的水蒸汽固化，固化涂层膜面硬度高，膜面硬度在H～2H，涂层无色透明致密性高，涂覆在基材表面外观上更接近陶瓷釉面。
本发明的涂料体系中引入有机硅，能够有效的降低仿瓷涂料形成的膜面的表面张力，在应用过程中膜面具有疏水、疏油的特性，从而具有良好的耐脏污、耐涂鸦性能。
附图说明
图1为本发明实施例1制得的仿瓷涂料涂覆基材前后的外观对比示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明公开了一种仿瓷涂料，其制备方法包括以下步骤：
(1)预聚体的制备：
(1)异氰酸酯不完全改性含氨基的硅氧烷偶联剂，形成含有氨酯基团的预聚体
称取一定量的含氨基的硅氧烷偶联剂，在搅拌条件下缓慢加入异氰酸酯，异氰酸酯基团与氨基反应产生脲基基团，反应后获得预聚体；所述异氰酸酯与含氨基的硅氧烷偶联剂的摩尔比为1:2～5；
(2)缩合反应，引入有机硅
步骤(1)反应生成的预聚体粘度较高，使用第一稀释剂对预聚体进行稀释，预聚体与第一稀释剂的质量比为1:1～2；稀释后，按一定质量比例加入羟基硅油，在密封条件搅拌，利用预聚体的碱性环境促进预聚物中的硅氧烷与羟基硅油发生缩合反应，所述羟基硅油与含氨基的硅氧烷偶联剂的质量比为1～3:5；
(3)稀释混合液，制得仿瓷涂料
预聚体与羟基硅油混合反应3～5小时后，使用第二稀释剂进行稀释，第二稀释剂占预聚体与羟基硅油总质量的30％～40％；稀释后制得仿瓷涂料。
进一步的是：所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或几种的混合。
进一步的是：所述含氨基的硅氧烷偶联剂是双(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的混合。
进一步的是：所述羟基硅油粘度为25mPa·s～100mPa·s。
优选地，所述第一稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯中的一种或组合。
优选地，所述第二稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、异丙醇中的一种或组合。
优选地，步骤(1)中，含氨基的硅氧烷偶联剂加入异氰酸酯，反应2～5小时，制得预聚体。
优选地，步骤(2)中，预聚体与第一稀释剂的质量比为1:1。
优选地，步骤(3)中，第二稀释剂占预聚体与羟基硅油总质量的30％。
本发明的另一目的在于公开上述方法制得的仿瓷涂料。
以下为具体实施例：
实施例1
一种仿瓷涂料，通过以下步骤制备：
(1)异氰酸酯不完全改性含氨基的硅氧烷偶联剂，形成含有脲基基团的预聚体：
搅拌条件下，将含氨基的硅氧烷偶联剂(双(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺)缓慢加入异氰酸酯(六亚甲基二异氰酸酯)中，反应2小时后获得预聚体；所述异氰酸酯与含氨基的硅氧烷偶联剂的摩尔比为1:3；
(2)缩合反应，引入有机硅：
在制得的预聚体中添加丙二醇甲醚醋酸酯进行稀释，预聚体与丙二醇甲醚醋酸酯的质量比为1:1；稀释后，加入粘度为30mPa·s的羟基硅油，羟基硅油与含氨基的硅氧烷偶联剂的质量比为1:2；在密封条件下搅拌利用预聚体的碱性环境促进预聚物中的硅氧烷与羟基硅油发生缩合反应；
(3)预聚体与羟基硅油反应4小时后，加入占预聚体与羟基硅油总质量的30％的异丙醇进行稀释后制得仿瓷涂料。
实施例2
一种仿瓷涂料，其制备方法同实施例1，区别在于：步骤(2)中羟基硅油的粘度为100mPa·s。
实施例3
一种仿瓷涂料，通过以下步骤制备：
(1)异氰酸酯不完全改性含氨基的硅氧烷偶联剂，形成含有脲基基团的预聚体：
搅拌条件下，将含氨基的硅氧烷偶联剂(双(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺)缓慢加入异氰酸酯(甲苯二异氰酸酯)中，反应3小时后获得预聚体；所述异氰酸酯与含氨基的硅氧烷偶联剂的摩尔比为1:4；
(2)缩合反应，引入有机硅：
在制得的预聚体中添加甲苯进行稀释，预聚体与甲苯的质量比为1:1；稀释后，加入粘度为30mPa·s的羟基硅油，羟基硅油与含氨基的硅氧烷偶联剂的质量比为2:3；在密封条件下搅拌促进预聚物中的硅氧烷与羟基硅油发生缩合反应；
(3)预聚体与羟基硅油反应5小时后，加入占预聚体与羟基硅油总质量的30％的丙二醇甲醚醋酸酯进行稀释后制得仿瓷涂料。
性能测试：
将实施例1～3制备的仿瓷涂料按GB/T1865-2009(色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射)测试人工气候老化性能，将实施例1～3制备的仿瓷涂料分别涂覆在硅酸钙基材上测试涂层的附着力、铅笔硬度、去离子水接触角，具体如表1所示。
表1实施例1～3制备的仿瓷涂料固化涂层性能参数
| 实施例 | 铅笔硬度 | 耐人工气候老化性 | 接触角(°) | 附着力 |
| 1 | 2H | 1000h | 98 | 0级 |
| 2 | 1H | 1000h | 93 | 0级 |
| 3 | 2H | 1000h | 91 | 0级 |
从表1可以看出，实施例1～3制备的仿瓷涂料形成的涂层硬度高，具有疏水、疏油的特性，从而具有良好的耐脏污、耐涂鸦性能。
将实施例1制得的仿瓷涂料涂覆在基材表面，参见图1，对比涂覆前后(图1a为基材涂覆前示意图，图1b为基材涂覆后示意图)可知，仿瓷涂料无色透明，涂覆在基材表面不会遮盖基材本色。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)异氰酸酯不完全改性含氨基的硅氧烷偶联剂，形成含有脲基基团的预聚体
称取一定量的含氨基的硅氧烷偶联剂，在搅拌条件下缓慢加入异氰酸酯，异氰酸酯基团与氨基反应产生脲基基团，反应后获得预聚体；所述异氰酸酯与含氨基的硅氧烷偶联剂的摩尔比为1:2～5；
(2)缩合反应，引入有机硅
步骤(1)反应生成的预聚体粘度较高，使用第一稀释剂对预聚体进行稀释，预聚体与第一稀释剂的质量比为1:1～2；稀释后，按一定质量比例加入羟基硅油，在密封条件搅拌，利用预聚体的碱性环境促进预聚物中的硅氧烷与羟基硅油发生缩合反应，所述羟基硅油与含氨基的硅氧烷偶联剂的质量比为1～3:5；
(3)稀释混合液，制得仿瓷涂料
预聚体与羟基硅油混合反应3～5小时后，使用第二稀释剂进行稀释，第二稀释剂占预聚体与羟基硅油总质量的30％～40％；稀释后制得仿瓷涂料。
2.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述异氰酸酯为二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或组合。
3.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述含氨基的硅氧烷偶联剂是双(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基)胺、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或组合。
4.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述羟基硅油的粘度为25mPa·s～100mPa·s。
5.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述第一稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯中的一种或组合。
6.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述第二稀释剂为丙二醇甲醚醋酸酯、甲苯、异丙醇中的一种或组合。
7.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，含氨基的硅氧烷偶联剂加入异氰酸酯，反应2～5小时，制得预聚体。
8.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，预聚体与第一稀释剂的质量比为1:1。
9.根据权利要求1所述的一种仿瓷涂料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，第二稀释剂占预聚体与羟基硅油总质量的30％。
10.权利要求1～9任一项所述方法制得的仿瓷涂料。
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|---|---|---|---|---|
| JP2003206445A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-07-22 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 上塗り塗料用硬化性樹脂組成物およびそれを塗布してなる塗装物。 |
| US20160115351A1 (en) * | 2014-10-22 | 2016-04-28 | The Government Of The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy | Two-component siloxane-based coatings containing polymers with urea linkages and terminal alkoxysilanes |
| CN114874697A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-09 | 浙江飞翼光电科技股份有限公司 | 一种极性诱导相分离法制备自粗糙表面的方法及其产品 |
-
2022
- 2022-12-08 CN CN202211572552.0A patent/CN115772365A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003206445A (ja) * | 2001-11-08 | 2003-07-22 | Kanegafuchi Chem Ind Co Ltd | 上塗り塗料用硬化性樹脂組成物およびそれを塗布してなる塗装物。 |
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| CN114874697A (zh) * | 2022-05-17 | 2022-08-09 | 浙江飞翼光电科技股份有限公司 | 一种极性诱导相分离法制备自粗糙表面的方法及其产品 |
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