CN1337429A - 氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法,该涂料是先将甲基氯硅烷单体和苯基氯硅烷单体经水解缩聚生成有机硅树脂,然后将它乳化成乳液之后,再与聚四氟乙烯乳液及色浆配制成。经固化成膜,具有附着力高,憎水性能好,耐污,不粘和抗结水垢性强等特点。可用于抗结水垢涂层和生产不粘性炊具。

Description

氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法

本发明涉及氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法

氟硅抗结水垢乳胶涂料广泛用于电热水壶，热水器和锅炉的抗结水垢涂层，还可用于生产不粘性炊具，如煮饭锅，烹饪锅，煎锅和烤盘等，用作不粘涂层。

众所周知，要使材料的表面不结水垢或少结水垢，它的表面必须是憎水性。很自然就会联想到蜡，硅树脂和氟树脂。其中聚四氟乙烯的水接触角可达110°。但氟树脂具有的不粘性，使它对于金属材料粘接性相当差。为此，要对基材表面进行专门的处理和在400℃左右进行烧结，否则涂层性能差。文献报道，硅树脂中的聚二甲基硅氧烷和聚苯基甲基硅氧烷对被粘接材料具有优良的粘接性能，还选用含硅醇基(SiOH)的硅树脂。这种硅树脂制成的涂料经喷涂，烘干和固化，有较高的粘接性。美国和日本的厂家从涂层的性能，生产工艺和成本上综合考虑之后，用氟树脂改性硅树脂，提高了硅树脂涂层的性能。例如由硅树脂，氟树脂和环氧树脂组成的一种涂料，在低温(107℃)固化，生成的涂层因含有氟树脂，有较满意的不粘性能。上述的硅树脂涂料或氟树脂改性的涂料均含有有机溶剂。近年来，由于环保的要求，先后开发出氟树脂的水乳液，以满足涂料向低VOC(有机挥发分)方向发展的要求。但是关于氟树脂改性硅树脂的乳液型涂料报道甚少。因此，开展此类涂料的研究是很有意义的。另外，对热水器的防水垢，采用物理方法(磁化水)和化学方法(硬水的软化)报道较多，而采用涂层抗结水垢成功的报道尚未见到。

本发明的目的是提供一种具有高的附着力和高的憎水性乳胶涂料。

本发明由硅树脂、氟树脂和填料制成。硅树脂是由甲基三氯硅烷，二甲基二氯硅烷，苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷经水解，缩合反应生成硅树脂。用它与氟树脂配制成的乳液。

本发明硅氟抗结垢乳胶涂料的生产方法包括：

1.氟硅抗结水垢乳胶涂料的制备

该涂料按下列配方组成：

          组成物                   重量％

          硅树脂乳液               60-80

          聚四氟乙烯乳液           10-30

          色浆                     10-30

          消泡剂                   0.1-1

上述配方各组成物除硅树脂乳液和色浆是自制之外，其余都是市售商品。

2.硅树脂的制备

该树脂按下列配方组成：

          组成物                   重量％

          甲基氯硅烷单体           10-50

          苯基氯硅烷单体           10-45

          芳烃溶剂                 100-500

          醇                       50-200

          水                       100-1000

甲基氯硅烷单体可以是甲基三氯硅烷，二甲基二氯硅烷等。苯基氯硅烷单体可以是苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷等。芳烃溶剂可以是甲苯，二甲苯，氯苯等。醇可以是乙醇，异丙醇，丁醇等。水解反应的温度25-80℃，反应时间1-3小时。缩聚反应的温度100-170℃，反应时间1-4小时。

3.硅树脂乳液的制备

该乳液按下列配方组成：

          组成物                   重量％

          硅树脂                   45-75

          无离子水                 25-55

          流平剂                   1-5

          乳化剂                   2-5

          消泡剂                   0.1-1

上述配方中各组成物除了硅树脂是自制之外，其余都是市售商品。

乳化温度：室温，乳化时间：0.5-4小时。

4.色浆的制备

该色浆按下列配方组成

               组成物                    重量％

               无离子水                  20-40

               颜料                      25-35

               钛白粉                    25-45

               分散剂                    0.1-0.5

上述配方中各组成物都是市售商品，颜料的颜色可以按涂料配色的需要选自市售商品。

下面列出本发明氟硅抗结水垢乳胶涂料的性能项目         测试条件或方法           单位      实施例

                                   Kg-冲击性       冲击实验仪                          ≤50

                                   cm硬度         铅笔硬度                            ≤HB附着力       附着力测定仪                        一级耐高温

         -                                   长期250℃性抗结垢       电热水壶试验(涂在加热棒外表面

                                             水垢约0.2mm厚脱落性           上)水珠滚       样板45°角倾斜

                                             滚落落试验       目测

本发明的氟硅抗结水垢乳胶涂料的性能表明，它具有高的附着力与耐冲击性，可以在250℃长期使用，憎水性明显，抗结水垢性强。

本发明的优点：提高硅树脂的憎水性，也就是增大涂层表面的水接触角，使涂层具有耐污，不粘等功能，高的附着力也使涂层具有防腐性。本发明的氟硅抗结水垢乳胶涂料的生产方法都无副产物生成，不须后处理，因此生产工艺简便，节能，成本低。另外，原材料立足国内，基材的表面无需特殊处理，只要除油和除锈，即可进行涂敷。

通过以下实施例对本发明作进一步的阐述。

(1)首先合成硅树脂

在带有滴加装置，搅拌和冷凝器的三口烧瓶中加入400ml水和100ml异丙醇，升温到40℃，于2小时内将溶解在200ml甲苯中的30克甲基三氯硅烷，31克二甲基二氯硅烷，24克苯基三氯硅烷和25克二苯基二氯硅烷的溶液滴加完，冷却到室温，分出酸水层，用水洗甲苯层到中性。于120℃蒸出低沸物与部分甲苯，再在150℃，600mmHg下，蒸馏浓缩甲苯层，得到树脂。

(2)由(1)合成的硅树脂制成硅树脂乳液

在带有滴加装置，搅拌和冷凝器的三口烧瓶中加入无离子水40份，乙二醇3份，磷酸三丁酯0.2份，聚氧乙烯烷基醚4份，搅拌均匀后，在常温下，滴加硅树脂53份，大约2小时内滴加完，然后再搅拌半小时，成均匀的乳液，用氨水调节PH值至8～9。

(3)制色浆

在烧杯中称取无离子水30份，多聚磷酸钠0.2份，搅拌溶解后，加入群青30份，钛白粉40份，混合均匀后，在锥形磨中通过3次，得到均匀的兰色色浆。

(4)氟硅抗结水垢涂料的制备

在烧杯中称取四氟乙烯乳液(固含量为50％)15份，由(2)制得的硅树脂乳液75份，由(3)制得的色浆10份，搅拌均匀后，经100目筛网滤去杂质，得到细度≤25μ的氟硅抗结垢乳胶涂料。

Claims (8)

1.一种氟树脂改性的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，涂料由硅树脂、氟树脂和填料等组成，本发明的特征在于这些成份的范围为：

组成物               毛重％

硅树脂乳液          60-80

聚四氟乙烯乳液      10-30

色浆                10-30

消泡剂              0.1-1

2.根据权利要求1所述的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，其特征在于所用的聚四氟乙烯乳液是市售的聚四氟乙烯乳液。

3.根据权利要求1所述的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，其特征在于所用的色浆中的颜料是市售各种颜料。

4.根据权利要求1所述的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，其特征在于生产方法包括以下步骤：

(a)将甲基氯硅烷单体和苯基氯硅烷单体溶解在芳烃中，再与水相在温度为25-80℃条件下水解1-3小时；分出酸水层之后的有机相，在温度为100-170℃条件下缩聚1-4小时，制得硅树脂；

(b)将硅树脂，水，流平剂，乳化剂和消泡剂配制成硅树脂乳液；

(c)将水，颜料，钛白粉，分散剂配制成色浆；

(d)将硅树脂乳液，聚四氟乙烯乳液和色浆配制成乳胶涂料。

5.根据权利要求4所述的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，其特征在于所用氯硅烷单体为甲基三氯硅烷，二甲基二氯硅烷，苯基三氯硅烷和二苯基二氯硅烷中的至少三种或其混合物。

6.根据权利要求4所述的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，其特征在于所用有机溶剂为甲苯，二甲苯和氯苯中至少一种或其混合物。

7.根据权利要求4所述的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，其特征在于水相含乙醇，异丙醇，丁醇中至少一种或其混合物。

8.根据权利要求4所述的氟硅抗结水垢乳胶涂料及其生产方法，其特征在于乳化剂选自聚氧乙烯壬酚醚，聚氧乙烯烷基醚，聚氧乙烯山梨酐硬脂酸酯类非离子表面活性剂和选自烷基苯磺酸钠，烷基硫酸钠类阴离子表面活性剂。