CN1927966A - 纳米涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种纳米涂料，其包括：以重量计，含量为30～60％的含氟素压克力/硅树脂、含量为4～30％的纳米颜料粒子、含量为0.1～5％的纳米二氧化硅及余量的溶剂。该含氟素压克力/硅树脂的结构式如下：式中，R、R2均为含碳原子数为1～4的烷链，x值为1～3，m值为83～277。该纳米颜料粒子及该纳米二氧化硅的粒径小于等于191.4纳米。本发明还提供该种纳米涂料的制备方法，包括：将含量为30～60wt％的上述含氟素压克力/硅树脂、4～30wt％的纳米颜料粒子、0.1～5wt％的纳米二氧化硅顺次添加于预先装入所需溶剂的容器内；搅拌，使其混合均匀，形成纳米涂料。
Description
【技术领域】
本发明属于涂料领域，涉及一种纳米涂料及其制备方法，尤其涉及一种使涂层透明性佳、光泽度高且机械强度高的纳米涂料及其制备方法。
【背景技术】
随着社会发展、科技进步，人们对交通工具、高档家具及家用电器等的外观要求越来越高，其涂层既要求具有高机械性能，又要求有高装饰性。从外观看，趋向于透明感、高色彩及高光洁度方向发展；从性能看，要求有一定机械强度。
传统涂料是由树脂及掺杂在该树脂中的颜料粒子构成。该颜料粒子，如碳黑等，一般采用微米级粒径。但是，因颜料粒子为无机物，其与树脂的物理化学性质差异较大，致使其在树脂中的溶解性及分散性较差，一般将其与树脂混合后必须经过足够的搅拌时间才能保证涂料的均匀度，因此制品表面不可避免的会存在粗糙不平现象，影响制品表面光泽性。且其与树脂的结合是物理结合，两者间作用力弱，颜料粒子很容易从制品表面拔出形成空洞，因此，该微米级无机填充物造成涂层本身机械性能降低，并且影响涂层外观。
并且，因颜料粒子及树脂的透明性均不高，该种涂料所形成涂层的透明感较低，外观装饰性差，不能适应高装饰性需求。
有鉴于此，提供一种使涂层透明性佳、光泽度高且机械强度高的纳米涂料及其制备方法实为必需。
【发明内容】
以下，将以实施例说明一种使涂层透明性佳、光泽度高且机械强度高的纳米涂料及其制备方法。
该种纳米涂料包括：以重量计，含量为30～60％的含氟素压克力/硅树脂、含量为4～30％的纳米颜料粒子、含量为0.1～5％的纳米二氧化硅及余量的溶剂。
该含氟素压克力/硅树脂的结构式如下：
式中，R、R2均为含碳原子数为1～4的烷链，x值为1～3，m值为83～277。
该纳米颜料粒子及该纳米二氧化硅的粒径小于等于191.4纳米。
该种纳米涂料的制备方法包括：将含量为30～60wt％的上述含氟素压克力/硅树脂、4～30wt％的纳米颜料粒子、0.1～5wt％的纳米二氧化硅顺次添加于预先装入所需溶剂的容器内；及搅拌，使其混合均匀，形成纳米涂料。
相比于现有技术将颜料粒子混合在树脂中形成的涂料系统而言，本发明实施例形成的纳米涂层中，含有的氟素侧链为强极性，因此与所得树脂相容性不佳，且该氟素的比重相比于所得树脂为低，从而在聚合反应中该氟素侧链从树脂表面浮出，在表层形成针状结构，从而形成一低表面张力的氟系表层。该氟系表层因表面张力低，具有疏水性。而该粒径小于等于191.4纳米的纳米颜料粒子及纳米二氧化硅被包覆在所得涂层内并均匀分散。分散在涂层表面的纳米粒子固化后，表现为树脂表面的微突起。具有该种结构的涂料体系类似于自然现象中发生“莲花效应”的结构特征，具有抗污防水的优点，光洁度高。
同时，纳米二氧化硅因自身的空间结构特点，为刚性颗粒，可提高涂层的机械强度；且其具有透明性，可提高涂层透明度，使该涂层具有透明感，进而提高外观装饰性。
【具体实施方式】
本发明实施例纳米涂料包括：以重量计，含量为30～60％的含氟素压克力/硅树脂、含量为4～30％的纳米颜料粒子、含量为0.1～5％的纳米二氧化硅及余量的溶剂。
其中，该含氟素压克力/硅树脂的含量优选35～50％，其结构式如下：
式中，R、R2均为含碳原子数为1～4的烷链，x值为1～3，m值为83～277。
该纳米颜料粒子的含量优选5～20％，它是经高速球磨机研磨出的纳米粉体，如碳黑等。其粒径小于等于191.4纳米。其作用是提供涂层所需的色彩。
该纳米二氧化硅的含量优选0.1～4％，其粒径也是小于等于191.4纳米。二氧化硅晶体的空间结构为：
其中，○表示硅原子。每个硅原子与周围四个氧原子构成一正四面体，每个氧原子又处于由另一个硅原子为中心的正四面体上，即每个氧原子为两个硅氧四面体共享。由该结构式可知，二氧化硅是刚性粒子，因此具有耐磨、抗压等性质，同时二氧化硅本身具有透明性。相比于微米级二氧化硅而言，纳米二氧化硅的分子体积为微米级的百万分之一，其强度及透明性均优于微米二氧化硅，因此纳米二氧化硅可增强涂层的强度及透明度，使该涂层具有透明感，并进而提高外观装饰性。其含量太高则与树脂的结合力不足，使得涂层机械性能下降；含量太低则透明性不足。
为了得到较好的涂层外观，该溶剂可采用二甲苯(Xylene)、甲苯(Toluene)、1-丁醇(1-Butanol)、醋酸丁酯(Butyl Acetate)或醋酸-2-乙氧乙酯(2-Ethoxyethyl Acetate)等的一种或几种的组合。
本发明实施例纳米涂料的制备，是首先在常温下将含量为30～60％的含氟素压克力/硅树脂、含量为4～30％的纳米颜料粒子、含量为0.1～5％的纳米二氧化硅顺次添加在预先装入所需溶剂的容器内，然后维持搅拌状态，使其混合均匀，形成所需的纳米涂料。该搅拌优选使用搅拌棒搅拌，若溶剂量较多且整个体系量不大时，可以采用电磁搅拌或超声震荡搅拌形式。搅拌时间视体系总量而定，可为几个小时至一天以上。该纳米颜料粒子是经高速球磨机研磨出的纳米粉体，其粒径小于等于191.4纳米。该纳米二氧化硅的粒径也小于等于191.4纳米。
其使用方法如下：将上述制备的纳米涂料涂布在一工件表面，该涂布优选使用喷涂工艺，此外，还可采用浸涂、刷涂等常规工艺，不同涂布工艺形成的涂层外观可能会存在差异。
然后，采用风干或烘干方法使溶剂挥发、固化，形成纳米涂层。
本发明纳米涂料的第一实施例为：将以重量计，含量为35％的含氟素压克力/硅树脂、8％的粒径为191.4纳米的纳米颜料粒子、0.8％的粒径为191.4纳米的纳米二氧化硅顺次添加在预先装入适量二甲苯溶剂的容器内，采用机械搅拌方法使其混合均匀，形成一纳米涂料。使用时，将所得纳米涂料喷涂于工件表面，烘干、固化，形成纳米涂层。
本发明纳米涂料的第二实施例为：将以重量计，含量为45％的含氟素压克力/硅树脂、5％的粒径为137.0纳米的纳米颜料粒子、2％的粒径为137.0纳米的纳米二氧化硅顺次添加在预先装入适量醋酸丁酯溶剂的容器内，采用机械搅拌方法使其混合均匀，形成一纳米涂料。使用时，将所得纳米涂料喷涂于工件表面，烘干、固化，形成纳米涂层。
相比于现有技术将颜料粒子混合在树脂中形成的涂料系统而言，本发明实施例形成的纳米涂层中，含有的氟素侧链为强极性，因此与所得树脂相容性不佳，且该氟素的比重相比于所得树脂为低，从而在聚合反应中该氟素侧链从树脂表面浮出，在表层形成针状结构，从而形成一低表面张力的氟系表层。该氟系表层因表面张力低，具有疏水性。而该粒径小于等于191.4nm的纳米颜料粒子及纳米二氧化硅被包覆在所得涂层内并均匀分散。分散在涂层表面的纳米粒子固化后，表现为树脂表面的微突起。具有该种结构的涂料体系类似于自然现象中发生“莲花效应”的结构特征，具有抗污防水的优点，光洁度高。
同时，纳米二氧化硅因自身的空间结构特点，为刚性颗粒，可提高涂层的机械强度；且其具有透明性，可提高涂层透明度，使该涂层具有透明感，进而提高外观装饰性。
Claims (14)
1.一种纳米涂料，其包括：以重量计，含量为30～60％的含氟素压克力/硅树脂、含量为4～30％的纳米颜料粒子、含量为0.1～5％的纳米二氧化硅及余量的溶剂。
2.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该含氟素压克力/硅树脂的结构式如下：
式中，R、R2均为含碳原子数为1～4的烷链，x值为1～3，m值为83～277。
3.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该含氟素压克力/硅树脂的含量为35～50％。
4.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该纳米颜料粒子的含量为5～20％。
5.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该纳米颜料粒子的粒径小于等于191.4纳米。
6.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该纳米颜料粒子是经高速球磨机研磨出的纳米粉体。
7.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该纳米二氧化硅的含量为0.1～4％。
8.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该纳米二氧化硅的粒径小于等于191.4纳米。
9.如权利要求1所述的纳米涂料，其特征在于，该溶剂该溶剂为二甲苯、甲苯、1-丁醇、醋酸丁酯或醋酸-2-乙氧乙酯的一种或几种的组合。
10.一种纳米涂料的制备方法，其包括如下步骤：
将含量为30～60wt％的含氟素压克力/硅树脂、4～30wt％的纳米颜料粒子、0.1～5wt％的纳米二氧化硅顺次添加于预先装入所需溶剂的容器内；
搅拌，使其混合均匀，形成纳米涂料。
11.如权利要求10所述的纳米涂料的制备方法，其特征在于，该含氟素压克力/硅树脂的结构式如下：
式中，R、R2均为含碳原子数为1～4之的烷链，x值为1～3，m值为83～277。
12.如权利要求10所述的纳米涂料的制备方法，其特征在于，该纳米颜料粒子的粒径小于等于191.4纳米。
13.如权利要求10所述的纳米涂料的制备方法，其特征在于，该纳米二氧化硅的粒径小于等于191.4纳米。
14.如权利要求10所述的纳米涂料的制备方法，其特征在于，该搅拌为搅拌棒搅拌、电磁搅拌或超声震荡搅拌。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN 200510037208 CN1927966A (zh) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | 纳米涂料及其制备方法 |
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| CN 200510037208 CN1927966A (zh) | 2005-09-09 | 2005-09-09 | 纳米涂料及其制备方法 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| EP2633923A4 (en) * | 2010-10-25 | 2015-07-15 | Jiangsu Kfcc New Materials Co Ltd | PHOTOELECTROCHEMICAL METHOD OF PRESERVING METALS |
| CN110291163A (zh) * | 2017-02-21 | 2019-09-27 | 日涂汽车涂料有限公司 | 水性涂料组合物和多层涂膜 |
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2005
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