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一種常溫固化型無機(jī)涂料及其制造方法

文檔序號:9319614閱讀:1425來源:國知局
一種常溫固化型無機(jī)涂料及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及涂料,特別涉及一種常溫固化型無機(jī)涂料及其制造方法,更詳細(xì)地說, 烷氧基硅烷(Alkoxy-Silane)和二氧化硅(Si02)粒子分散在水中,進(jìn)行水分解反應(yīng)后,接 著進(jìn)行縮聚合(PolycondensationpolymeRlization)反應(yīng),之后在此溶液里為了賦予物理 化學(xué)性能,添加填充劑、無機(jī)顏料粉和其他固化促進(jìn)劑,形成一種常溫固化型無機(jī)涂料。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有一般的涂料(或者涂層劑)的作用是保護(hù)結(jié)構(gòu)物、建筑物,延長壽命和長期維 持美觀,因此涂料(或者涂層劑)光澤度要好,便于施工且無味,涂層要長期維持,具有高耐 化學(xué)性(耐溶劑性,耐藥物性,耐候性,耐水性,抗菌等)和有益的物理性能(不燃,難燃,防 水,附著,絕緣性等),且對身體無害或無環(huán)境污染,確保安全性。這些因素是涂料或涂層劑 要追求的最終目標(biāo)。
[0003] 傳統(tǒng)的防腐蝕或者建筑涂料從原油里提取有機(jī)物,再混合多種化學(xué)藥品而制作, 含大量的有機(jī)成分,施工后過一段時(shí)間,在涂層上形成的龜裂縫里會(huì)繁殖微生物,會(huì)出現(xiàn)剝 離的現(xiàn)象,如長時(shí)間暴露在紫外線的環(huán)境下會(huì)褪色,且防污效果下降。并且,大部分涂料里 具有各種對人體有害的污染物質(zhì),由此會(huì)誘發(fā)皮膚病,頭疼,嘔吐等環(huán)境性疾病。并且,石油 的儲藏量有限,但需求急劇增加,生產(chǎn)涂料時(shí)所需原料的供求也越來越緊張。同時(shí),為了解 決上述傳統(tǒng)涂料出現(xiàn)的問題,提出的各種無機(jī)涂料由粘合劑、顏料、溶劑、添加劑等四大因 素組成,平時(shí)所謂的陶瓷涂料是粘合劑,是使用硅或者環(huán)氧,滌綸樹脂之類的有機(jī)高分子填 充陶瓷粉或者使用丙酮、苯、甲苯、二甲苯及乙酸乙酯等有機(jī)溶劑,且大部分的添加劑也都 是有機(jī)物。
[0004] 另外,傳統(tǒng)的陶瓷涂料或涂層劑大部分硬性強(qiáng),容易出現(xiàn)嚴(yán)重的龜裂現(xiàn)象,不易涂 上去,尤其是近期推出的無機(jī)陶瓷涂層劑需在200°C下加熱干燥,在現(xiàn)場施工,會(huì)有很多問 題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了解決有機(jī)涂料不環(huán)保,傳統(tǒng)的陶瓷涂料硬性強(qiáng),現(xiàn)場施工不方便的問題,本發(fā) 明提供一種常溫固化型無機(jī)涂料及其制造方法。該常溫固化型無機(jī)涂料能夠在常溫固化, 且成膜后不會(huì)釋放有機(jī)氣體,利于環(huán)保。
[0006] 為了解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0007] 本發(fā)明提供一種常溫固化型無機(jī)涂料,所述無機(jī)涂料的原料包括下述成份:
[0008] 70_8〇wt%的無機(jī)溶液;
[0009] 5-lOwt%的功能助劑,所述功能助劑選自鈦酸鉀、氧化鋁或者二者的組合物;
[0010] 10_20wt%的無機(jī)顏料;
[0011] 〇? 5-2.Owt%的其它功能助劑;
[0012] 所述無機(jī)溶液的原料包括下述成份:30-40wt%的有機(jī)烷氧基硅烷(簡稱為烷氧 基硅烷,或簡稱為有機(jī)硅烷),15-20wt%的有機(jī)溶劑,25-30wt%的硅溶膠;
[0013] 上述百分比為各原料占無機(jī)涂料總重的重量百分比。
[0014] 進(jìn)一步的,上述無機(jī)涂料中含有去離子水。
[0015] 上述無機(jī)涂料可稱為無機(jī)陶瓷涂料。
[0016] 進(jìn)一步的,所述的無機(jī)涂料中,所述有機(jī)烷氧基硅烷以分子式I^SUOR2)^表示, 所述R1選自烷基,所述R2選自烷基,烷基的通式為CnH2n+1;n是正整數(shù),n的范圍是1-10 ;上 述R1和0R2的總數(shù)量是4,m是非負(fù)整數(shù),m的范圍是0-3。
[0017] 進(jìn)一步的,所述無機(jī)涂料中,所述烷基選自甲基、乙基、苯基、CF3CH2CH2、 CF3 (CF2) 5CH2CH2、或CF3 (CF2) 7CH2CH2m的一種或至少兩種的組合。
[0018] 進(jìn)一步的,所述無機(jī)涂料中,所述硅溶膠包括20-40%的二氧化硅粒子(Si02),所 述二氧化硅粒子的粒徑是納米至微米級;所述無機(jī)涂料還包括去離子水。
[0019] 進(jìn)一步的,所述無機(jī)顏料選自氧化鈦、鉻黃、鐵藍(lán)、鎘紅、鎘黃、炭黑、氧化鐵紅、氧 化鐵黃中的一種或其中至少兩種的組合。
[0020] 進(jìn)一步的,所述無機(jī)涂料中,所述其它功能助劑選自電氣石,稀土類原礦石中的一 種或兩種的組合。
[0021 ] 進(jìn)一步的,所述無機(jī)涂料中,所述功能助劑中包括3_5wt%的鈦酸鉀。進(jìn)一步的,所 述鈦酸鉀為針狀的粒度為l-l〇〇nm的鈦酸鉀。
[0022] 進(jìn)一步的,所述無機(jī)涂料中,OR2為加水分解性烷氧基,被水或者空氣中的水分或 者基材表面的水分分解,形成硅氫氧根(Si-〇H),上述的硅氫氧根在基材的表面(M-0H)上 形成Si-0-M的結(jié)合,與基材強(qiáng)有力的結(jié)合。M表示基材。
[0023] 進(jìn)一步的,所述無機(jī)涂料中,烷氧基硅烷選自甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、 苯基三甲氧基硅烷中的一種或兩種的組合物;所述有機(jī)溶劑選自甲醇,乙醇或者異丙醇中 的一種或至少兩種的組合。
[0024] 本發(fā)明還提供所述的無機(jī)涂料的制備方法,所述方法如下:
[0025] 將所述無機(jī)涂料的原料分別組合制備成主劑和硬化劑;
[0026] 所述主劑的制備方法如下:先攪拌硅溶膠,添加有機(jī)溶劑后繼續(xù)進(jìn)行攪拌,再添加 去離子水繼續(xù)進(jìn)行攪拌;控制反應(yīng)溫度不超過50°C;上述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、異丙 醇或者其中至少兩種的組合物;
[0027] 所述硬化劑的制備方法如下:將有機(jī)烷氧基硅烷,功能助劑,無機(jī)顏料,以及其他 功能助劑加入去離子水中攪拌,混合均勻。
[0028] 進(jìn)一步的,所述方法如下:
[0029] 將所述無機(jī)涂料的原料分別組合制備成主劑和硬化劑;
[0030] 所述主劑的制備方法如下:先攪拌硅溶膠,漸漸地添加有機(jī)溶劑后繼續(xù)進(jìn)行攪拌, 再持續(xù)添加去離子水;硅膠和去離子水混合的過程中會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象,需要控制反應(yīng)器溫 度不超過50°C;上述的有機(jī)溶劑選自甲醇、乙醇、異丙醇或者其中至少兩種的組合物,這些 一般會(huì)影響涂裝后的干燥速度,但可彌補(bǔ)干燥速度的缺陷而且可提高主劑的儲藏能力。
[0031] 所述主劑的粘度通常是用福特杯(Fordcup)檢測,粘度通常是14-15秒。
[0032]所述硬化劑的制備方法如下:將有機(jī)硅烷,功能助劑,無機(jī)顏料,以及其他功能助 劑加入去離子水中攪拌,混合均勻。
[0033] 在使用時(shí),將主劑和硬化劑按照1 :1的比例混合均勻,經(jīng)325-1000目的網(wǎng)過濾,過 濾后所得即所述的無機(jī)涂料。
[0034] 進(jìn)一步的,上述的無機(jī)涂料的制備方法中,由硅膠及去離子水,乙醇構(gòu)成的混合物 的制作方法是先攪拌硅膠,漸漸地添加乙醇后繼續(xù)進(jìn)行攪拌,再持續(xù)添加去離子水。硅膠和 去離子水混合的過程中會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱現(xiàn)象,需要控制反應(yīng)器溫度不超過50°C。上述的主劑里 還包含有甲醇或者異丙醇,這些一般會(huì)影響涂裝后的干燥速度,但此發(fā)明可彌補(bǔ)干燥速度 的缺陷而且可提尚主劑的儲減能力。
[0035] 本發(fā)明提供所述的無機(jī)涂料的又一種制備方法,所述方法包括下述步驟:
[0036] (1)制作無機(jī)溶液:將30-40被%的烷氧基硅烷、15-20被%的有機(jī)溶劑、25-30% 的硅溶膠混合一起,在40-50°C的溫度下,攪拌5-10分鐘,制作成溶膠狀態(tài)的無機(jī)溶液;
[0037] (2)攪拌混合溶液:將上述步驟⑴制得的無機(jī)溶液、5-lOwt%的功能助 劑,10-20wt%的無機(jī)顏料,0. 5-2.Owt%的其它功能助劑混合在一起攪拌,形成無機(jī)陶瓷混 合物;
[0038] (3)均勻:把上述步驟⑵制得的無機(jī)陶瓷混合物放進(jìn)均質(zhì)器,高速攪拌1-2小時(shí) 使混合物攪拌均勻;
[0039] (4)提取涂料:將上述步驟(3)制得的已攪拌均勻的物質(zhì)在325-1000目的過濾網(wǎng) 上過濾,經(jīng)過濾后的物質(zhì)即為所述的無機(jī)涂料。
[0040] 進(jìn)一步的,所述功能助劑是鈦酸鉀、氧化鋁中的一種或其組合。
[0041 ] 進(jìn)一步的,所述方法包括下述步驟:
[0042] (1)制作無機(jī)溶液:將30-40被%的烷氧基硅烷、15-20被%的有機(jī)溶劑、25-30% 的硅溶膠混合一起,在40-50°C溫度下,攪拌5-10分鐘,這時(shí)烷氧基硅烷(簡稱有機(jī)硅烷) 和硅膠的混合溶液產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),出現(xiàn)發(fā)熱現(xiàn)象,在反應(yīng)過程中由渾濁的狀態(tài)逐漸變?yōu)橥?明的狀態(tài);加入有機(jī)溶劑的目的是為了調(diào)節(jié)溶液的粘度和反應(yīng)速度,經(jīng)過這樣的工序,制作 成溶膠狀態(tài)的無機(jī)溶液;
[0043] (2)攪拌混合溶液:將60_70wt%的上述步驟⑴制得的無機(jī)溶液、5-lOwt%的鈦 酸鉀或者氧化鋁,10_20wt%的顏料,0. 5-2.Owt%的其它功能助劑混合在一起攪拌,形成無 機(jī)陶瓷混合物;
[0044] (3)均勻:把上述步驟⑵制得的無機(jī)陶瓷混合物放進(jìn)均質(zhì)器,高速攪拌1-2小時(shí) 使混合物攪拌均勻;
[0045] (4)提取涂料:將上述步驟⑶制得的已攪拌均勻的物質(zhì)在325-1000目的過濾網(wǎng) 上過濾,經(jīng)過濾后的物質(zhì)即為所述的無機(jī)涂料。
[0046] 為了改善無機(jī)涂料的硬性,使用鈦酸鉀,它具有纖維的形象,所以富有增強(qiáng)材料韌 性的功能。著色的無機(jī)顏料可使用金屬氧化物。
[0047] 上述有機(jī)硅烷優(yōu)選甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中 的一種或至少兩種的組合。
[0048] 上述的無機(jī)涂料也稱為無機(jī)陶瓷涂料。
[0049] 制作上述的無機(jī)陶瓷涂料結(jié)構(gòu)物的方法是:一、制作溶膠狀態(tài)的無機(jī)溶液的階段: 向一種或兩種或兩種以上的有機(jī)硅烷30-40wt%里混合25-30wt%的硅溶膠,在40°C-50°C 的溫度下攪拌約5-10分鐘,得到溶膠狀態(tài)的無機(jī)溶液;二、攪拌混合
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