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