專利名稱：：一種改性硅溶膠及其在制備水性涂料中的應用的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種改性硅溶膠及其在制備水性涂料中的應用，屬于涂料工業(yè)領域。
背景技術：
：水性涂料的制備，首先要解決的就是水性基料，即水性乳液的制備。無機水性基料又多以硅酸鹽、磷酸鹽、硅溶膠、水泥四類為主，這類涂膜存在剛性強、光澤差、干燥快、易龜裂、流平性差等缺陷，應用受到限制，尤其是在金屬表面制備超薄涂層或保護涂層的應用上，多以有機溶劑型為主。對硅溶膠一有機硅復合物的研究由來己久，以硅溶膠一有機硅復合物為基料的涂料，兼?zhèn)溆袡C涂料和無機涂料的雙重優(yōu)點，具有很高的應用價值。申請?zhí)枮?00510024777.2的中國專利中提到一種硅溶膠一有機硅聚合物，但是使用其所述的硅溶膠—有機硅聚合物為基料制備涂料時候需要添加一定比例的高沸點溶劑，即有機溶劑。這樣的有機溶劑型涂料并不是我們所追求的環(huán)保型涂料。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的在于提供一種水性涂料用改性硅溶膠，并提供該改性硅溶膠作為基料在水性涂料制備中的應用。本發(fā)明所述的改性硅溶膠由下述方法制備而成以水性硅溶膠為原料，將原料pH值調至36;按照與硅溶膠中Si02質量比l:15:l的比例添加有機硅垸，水浴5(TC8(TC攪拌，保持0.55h，蒸發(fā)掉水解生成的副產物得透明溶膠，即本發(fā)明所述的改性硅溶膠產品。其中所述的有機硅垸通式為R4-xSi(OR')x，其中x為數(shù)字l，2或3，R'優(yōu)選甲基或乙基；有機硅在水溶液中極易水解，生成硅醇，與硅溶膠中二氧化硅粒子周圍的羥基發(fā)生反應，形成帶有有機基團的聚合物。硅烷水解速度與pH值有關，本發(fā)明的發(fā)明人通過試驗確定為36。理論上，有機硅中-Si-OR'鍵均可水解，那么滿足R4《Si(OR')x通式(其中x為數(shù)字l，2或3)的有機硅烷理論上都可以對硅溶膠進行改性，本發(fā)明中所述的R優(yōu)選垸基、苯基、乙烯基、氯丙基、Y-環(huán)氧丙氧基丙基或Y-甲基丙烯酰氧丙基。最優(yōu)選地，所述的有機硅垸是甲基三甲氧基硅垸、甲基三乙氧基硅垸、(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷。本發(fā)明的目的還在于提供上述改性硅溶膠在制備水性涂料中的應用。本發(fā)明所述的改性硅溶膠作為水性涂料中的水性基料。作為優(yōu)選地，本發(fā)明提供一種所述的改性硅溶膠在制備水性涂料中的應用，所制備的水性涂料中各組分及其配方為組分質量百分比<table>tableseeoriginaldocumentpage4</column></row><table>上述水性涂料組分中的填料優(yōu)選金屬氧化物或無機填料。上述水性涂料組分中的顏料為鈦白，云母珠光顏料，鈦鎳黃，鐵紅，鎘紅，鐵藍，鈷藍，鉻綠，鐵黑，碳黑，鈷紫，氧化鐵黃，鍶黃，鋁粉，鋅粉或有機顏料。由上述涂料組合物的組成及配方可以看出，以本發(fā)明的改性硅溶膠為基料來制備涂料的過程中，不再引入其它任何有機溶劑，完全水性涂料。本發(fā)明中的改性硅溶膠水溶液根據(jù)要求還可以單獨配制透明罩面漆，或根據(jù)要求，通過調節(jié)顏、填料種類制備出防火、抗菌、防銹、防腐、自潔功能的各種涂料，應用于任何經過處理的金屬、玻璃、木材、塑料等基材表面及建筑行業(yè)，且該改性硅溶膠制備的涂層具有耐高溫、耐強酸強堿，耐有機溶劑，其應用范圍較廣。以該改性硅溶膠為基料來制備涂料的過程中，可以引入納米級金屬氧化物，制備的涂層具有更好的理化性能，如涂層的致密度、硬度、附著力等。同時，因納米尺寸效應，涂層具有殺菌作用(引入納米氧化鋅)或光催化作用(納米二氧化鈦)。本發(fā)明所述的改性硅溶膠以無機硅溶膠和有機硅垸聚合而成，原料便宜易得、制法簡單。將其用作基料應用于涂料的制備時，完全以水為溶劑、無需添加醇類等有機物質，制備工藝簡單、經濟、環(huán)保，制得的水性無機涂料兼有有機涂料高裝飾性、良好的附著力、韌性，又具有無機涂料的高硬度，耐化學品性，可廣泛應用于金屬、玻璃、木材、塑料等基材表面及建筑行業(yè)。具體實施方式下面通過具體實施方式及實施例對本發(fā)明的內容做進一步的說明，但這部分內容不以任何方式限制本發(fā)明的內容。實施例l:改性硅溶膠的制備本發(fā)明所述的改性硅溶膠是由市售的硅溶膠產品經過有機硅烷改性而得到，本實施例中所使用的硅溶膠產品產自浙江宇達化工有限公司，粒徑1020nm，含量30%，pH910。改性硅溶膠具體是由以下方法制備得到的用酸將硅溶膠的pH值調節(jié)到36之間，然后放入5(TC8(TC水浴中，緩慢攪拌，一邊攪拌一邊添加有機硅烷，有機硅烷的添加量與硅溶膠中Si02的質量比為l:l5:l之間；敞口攪拌，也可以回流攪拌，保持0.55h，蒸發(fā)掉水解生成的副產物，這樣就得到了一種透明溶膠，即本發(fā)明所述的有機硅烷改性硅溶膠。具體實例見表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>a:(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷上述實施例均是在敞口條件下攪拌，如果攪拌回流，時間可以適當延長，本發(fā)明優(yōu)選25小時。實施例2:改性硅溶膠在制備水性涂料中的應用應用本發(fā)明所述的改性硅溶膠制備水性涂料的具體方法是采用SDF—400型分散機，葉片直徑60mm。首先將分散助劑、一半消泡劑和水加入分散機的料筒中，低速分散35min，使各助劑在水中均勻分散；然后加入納米級金屬氧化物，高速分散510min，然后再加入其余顏填料，高速分散3040min。顏填料分散好后，在8001000rpm研磨4060min，達到規(guī)定的細度。最后加入本發(fā)明的改性硅溶膠和剩余助劑，低速分散2030min，便得到了分散性能良好的涂料。本操作的具體實施例如表2所示，作為示例，所使用的基料為甲基三甲氧基硅垸改性的硅溶膠，&02含量40%:表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本實施例還對上述實施例中制備的水性涂料的性能測試。本實施例測試的對象是實施例2中制備的涂料樣品，將鋁合金進行前處理，通過空氣噴涂制樣，在紅外燈下140。C160。C干燥30min，得到樣品進行性能檢測；檢測結果如表3所示其中，耐火性測試的方法是采用采用酒精噴燈模擬火災現(xiàn)場，酒精噴燈的溫度能到8001000。C，將涂層面對準火焰，垂直置于上方10cm處，火焰燃燒35min，結果表明鋁已經熔化，而涂層不燃，未放出刺激性的氣體和濃煙，在鋁合金表面成釉狀。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種改性硅溶膠，其特征在于它由下述方法制備而成以水性硅溶膠為原料，將原料pH值調至3～6；按照與硅溶膠中SiO2質量比1∶1～5∶1的比例添加有機硅烷，水浴50℃～80℃攪拌，保持0.5～5h，蒸發(fā)掉水解生成的副產物得透明溶膠。2.根據(jù)權利要求l所述的改性硅溶膠，其特征在于所述的有機硅烷通式為R4-xSi(OR')x，其中x為數(shù)字l，2或3，其中R'選自甲基或乙基。3.根據(jù)權利要求2所述的改性硅溶膠，其特征在于所述的R是垸基、苯基、乙烯基、Y-氯丙基、Y-環(huán)氧丙氧基丙基或Y-甲基丙烯酰氧丙基。4.根據(jù)權利要求l所述的改性硅溶膠，其特征在于所述的有機硅烷是甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅垸、(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅垸。5.改性硅溶膠在制備水性涂料中的應用，其特征在于所述的改性硅溶膠是權利要求1到4中任一權利要求所述的改性硅溶膠。6.根據(jù)權利要求5所述的改性硅溶膠在制備水性涂料中的應用，其特征在于所制備的水性涂料中各組分及其配方為組分質量百分比改性硅溶膠2080填料050顏料025助劑02水余量。7.根據(jù)權利要求6所述的改性硅溶膠在制備水性涂料中的應用，其特征在于所制備的水性涂料中的填料為金屬氧化物或無機填料。8.根據(jù)權利要求6所述的改性硅溶膠在制備水性涂料中的應用，其特征在于所制備的水性涂料中的顏料為鈦白，云母珠光顏料，鈦鎳黃，鐵紅，鎘紅，鐵藍，鈷藍，鉻綠，鐵黑，碳黑，鈷紫，氧化鐵黃，鍶黃，鋁粉，鋅粉或有機顏料。全文摘要本發(fā)明公開一種改性硅溶膠及其在制備水性涂料中的應用，本發(fā)明所述的改性硅溶膠由下述方法制備而成以水性硅溶膠為原料，將原料pH值調至3～6；按照與硅溶膠中SiO₂質量比1∶1～5∶1的比例添加有機硅烷，水浴50℃～80℃，敞口或回流攪拌，保持0.5～5h，蒸發(fā)掉水解生成的副產物得透明溶膠，即產品。該改性硅溶膠原料便宜易得、制法簡單。將其用作基料應用于涂料的制備時，完全以水為溶劑、無需添加醇類等有機物質，制備工藝簡單、經濟、環(huán)保，制得的水性無機涂料兼有有機涂料高裝飾性、良好的附著力、韌性，又具有無機涂料的高硬度，耐化學品性，可廣泛應用于金屬、玻璃、木材、塑料等基材表面及建筑行業(yè)。文檔編號C08G77/06GK101240068SQ20081001011公開日2008年8月13日申請日期2008年1月15日優(yōu)先權日2008年1月15日發(fā)明者任瑞銘,崔學軍,李國軍,董洪亮申請人:大連交通大學