一種高柔韌性、高光澤度無(wú)機(jī)涂料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料及制備方法，該無(wú)機(jī)涂料由底漆和面漆組成。底漆兩種組分組成，底漆組分A由如下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：硅溶膠42-45份，鈦白粉19-22份，高嶺土5.3-6.3份，云母粉4.4-4.6份，滑石粉2.2-2.3份，去離子水20-23份，助劑1.9-2.1份；底漆組分B由如下質(zhì)量份數(shù)的組分組成：醋酸酐1.0-1.1份，甲基三甲氧基硅烷81.3-84.1份，二甲基二甲氧基硅烷14.9-17.6份。面漆兩種組分組成。使用時(shí)將雙組分按比例攪拌混合、熟化，然后噴涂在處理過的金屬基材上。本發(fā)明涂料具有低碳、高柔韌性、高光澤度、耐酸堿、常溫保質(zhì)期長(zhǎng)、可常溫固化等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種高柔韌性、高光澤度無(wú)機(jī)涂料及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料及制備方法，屬于涂料制備領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002] 以水溶性硅溶膠作為主要成膜物的無(wú)機(jī)涂料具有低碳、環(huán)保、硬度大、耐高溫等優(yōu) 點(diǎn)，但也存在柔韌性差、光澤差、易龜裂、流平性差等缺陷，應(yīng)用受到限制。
[0003] 崔學(xué)軍（崔學(xué)軍，環(huán)保型有機(jī)-無(wú)機(jī)功能涂料的研究，大連交通大學(xué)博士論文， 2009年。）以堿性硅溶膠為原料，用甲基三甲氧基硅烷對(duì)其改性，以此改性硅溶膠為成膜 物質(zhì)制備的無(wú)機(jī)涂料具有好的理化性能、耐高溫性能。但這種單組分涂料穩(wěn)定時(shí)間短，光澤 度（40-50)和柔韌性較差，大于3mm(按GB/T6742-86進(jìn)行彎曲實(shí)驗(yàn)結(jié)果）。申請(qǐng)?zhí)枮镃N 2012102197975的中國(guó)專利提到一種雙組份水性無(wú)機(jī)非膨脹型防火涂料及制備方法，其成 功地解決了用甲基三甲氧基硅烷改性硅溶膠所制備涂料穩(wěn)定期短的問題，但噴涂所得的涂 層光澤度和柔韌性和崔學(xué)軍（崔學(xué)軍，環(huán)保型有機(jī)-無(wú)機(jī)功能涂料的研究，大連交通大學(xué)博 士論文，2009年。）研究結(jié)果相似。它們不能滿足對(duì)涂料柔韌性和光澤度要求較高的情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在柔韌性差、光澤度差等不足，提供一種高柔韌 性、高光澤無(wú)機(jī)涂料及制備方法。
[0005] -種高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料及制備方法，所述無(wú)機(jī)涂料由底漆和面漆組成，
[0006] 所述底漆由組分A與組分B組成，組分A與組分B的質(zhì)量比為100:38-41 ;
[0007] 組分A,由下述重量份數(shù)的組分組成：
[0008] 硅溶膠：42-45份
[0009] 鈦白粉：19-22份
[0010] 高嶺土 ：5.3-6. 3 份
[0011] 云母粉：4. 4-4. 6 份
[0012] 滑石粉：2.2-2. 3 份
[0013] 去離子水：20-23份
[0014] 助劑：1.9-2.1 份
[0015] 組分B,由下述重量份數(shù)的組分組成：
[0016] 醋酸酐：1.0-1.1 份
[0017] 甲基三甲氧基硅烷：81. 3-84. 1份
[0018] 二甲基二甲氧基硅烷：14· 9-17. 6份。
[0019] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，所述面漆由組分C與組分D組成，組分C與組分D 的質(zhì)量比為100:94-95。
[0020] 組分C為硅溶膠；
[0021] 組分D,由下述重量份數(shù)的組分組成：
[0022] 醋酸酐：2. 7-3. 1 份
[0023] 甲基三甲氧基硅烷：82. 4-82. 7份
[0024] 二甲基二甲氧基硅烷：14. 5-14. 6份。
[0025] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明所述的高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料優(yōu)選硅溶 膠為SiO 2含量為30wt %的堿性硅溶膠，優(yōu)選的二甲基二甲氧基硅烷和甲基三甲氧基硅烷含 量不低于99%。
[0026] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明所述的高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料優(yōu)選鈦白 粉、滑石粉、高嶺土和云母粉的粒徑均為600-1250目。
[0027] 進(jìn)一步地，在上述技術(shù)方案中，本發(fā)明所述無(wú)機(jī)涂料的底漆組分A中的助劑優(yōu)選 為下述重量份數(shù)的組分組成的混合物：
[0028] 分散劑0. 7份、防腐劑1. 8-2. 0份、防凍劑13-14. 5份、防沉劑1. 8-2. 0份、消泡劑 0· 5-0. 6份和pH調(diào)節(jié)劑L 2-1. 5份。
[0029] 所述分散劑優(yōu)選為分散劑5040 ;
[0030] 防腐劑優(yōu)選為防腐劑Alex F-252 ;
[0031] 防凍劑優(yōu)選為乙二醇；
[0032] 防沉劑優(yōu)選為HBR250型羥乙基纖維素；
[0033] 消泡劑優(yōu)選為消泡劑Foamaster 111和Foamaster 334按質(zhì)量比1:1組成的混合 物；
[0034] pH調(diào)節(jié)劑優(yōu)選為AMP95。
[0035] 本發(fā)明的另一目的是提供上述一種高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料的制備方法。
[0036] -種高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料的制備方法，包括底漆和面漆制備工藝；
[0037] 底漆的工藝步驟：
[0038] ①首先按照原料配方比例將去離子水、一半量的助劑在200r/min的條件下攪拌 8-12min，然后加入鈦白粉、高嶺土、云母粉和滑石粉，在1000-1500r/min的條件下進(jìn)行高 速分散，攪拌30-40min后，將攪拌轉(zhuǎn)速降至450-550r/min，并加入娃溶膠、剩余的助劑，繼 續(xù)攪拌50-70min，最終獲得pH為9. 3-9. 5的組分A ;
[0039] ②按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合， 攪拌均勻，獲得組分B。
[0040] ③將組分A與組分B按照100:38-40的質(zhì)量比在300-500r/min的條件下攪拌 40-60min，然后常溫熟化24-48小時(shí)，獲得無(wú)機(jī)涂料底漆。
[0041] 面漆的工藝步驟如下：
[0042] ①以工業(yè)原料堿性硅溶膠為組分C ;
[0043] ②按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合， 攪拌均勻，獲得組分D ;
[0044] ③將組分C與組分D按照100:94-95的質(zhì)量比在200-500r/min的條件下攪拌 50-60min，然后常溫熟化60-96小時(shí)，獲得面漆。
[0045] 本發(fā)明所述的高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料，以水為溶劑，在不使用有機(jī)溶劑的情況 下可以提高涂料的保質(zhì)期。醋酸酐與水作用可以生成醋酸，在本發(fā)明中醋酸酐的使用，一 方面可以在混合使用中將堿性的組分A或C調(diào)節(jié)成酸性，促進(jìn)甲基三甲氧基硅烷和二甲基 二甲氧基硅烷的水解，另一方面醋酸酐可以作為干燥劑除去所用硅烷中微量水，提高組分B 或D的保質(zhì)期。甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷的使用，一方面因其常溫下易水 解，生成的硅醇基之間、硅醇基與硅溶膠間發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，提高涂料的成膜性能，另一方面 為了改善無(wú)機(jī)涂層的柔韌性，需加入耐高溫柔韌劑，二甲基二甲氧基硅烷作為適合本發(fā)明 涂料體系的唯一柔韌劑，是因?yàn)槠涑匾姿?、有二甲基柔韌基團(tuán)，且與甲基三甲氧基硅烷 發(fā)生協(xié)同作用而提高了涂層的柔韌性。
[0046] 在進(jìn)行底漆和面漆的制備過程中，將組分A與組分B或組分C與組分D攪拌混合、 熟化的目的是為了使甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷水解反應(yīng)進(jìn)行的更加完全， 進(jìn)而有利于獲得性能更好的涂層性能。利用本發(fā)明所述方法制備而成的無(wú)機(jī)涂料體系具有 低碳、環(huán)保、耐高溫、保質(zhì)期長(zhǎng)、可常溫固化、施工時(shí)間長(zhǎng)、柔韌性高、光澤度好等多種優(yōu)點(diǎn)和 特性，適合于應(yīng)用于金屬基材上。
[0047] 發(fā)明的有益效果
[0048] 1.本發(fā)明以水為溶劑，硅溶膠為主要成膜物質(zhì)，無(wú)機(jī)氧化物為顏填料，且能夠室溫 固化，因而涂料具有低碳、環(huán)保、成本低、工藝簡(jiǎn)單、硬度大、耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，適合大量制備和 工業(yè)化生產(chǎn)。
[0049] 2.本發(fā)明以甲基三甲氧基硅烷作為硅溶膠改性劑、二甲基二甲氧基硅烷作為涂料 柔韌劑，適量的加入二甲基二甲氧基硅烷使底漆和面漆的柔韌性大幅度提高，同時(shí)水解產(chǎn) 物之一的甲醇生成能夠避免涂料過早凝膠化。
[0050] 3.本發(fā)明的無(wú)機(jī)涂料，其底漆由A與B，面漆由C與D兩種組分組成，不僅避免了 硅烷改性硅溶膠單組分涂料常使用的有機(jī)溶劑，而且大幅度提高了涂料的保質(zhì)期，常溫保 質(zhì)期可達(dá)12個(gè)月以上，能夠滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需要。
[0051] 4.本發(fā)明的涂料采用底漆和面漆組合，成功地解決了無(wú)機(jī)涂料光澤度不高問題， 光澤度達(dá)到90以上。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0052] 本發(fā)明附圖2幅，
[0053] 圖1是底漆組分A的制備工藝流程圖；
[0054] 圖2是底漆組分B的制備工藝流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0055] 下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以 任何方式限制本發(fā)明。下述實(shí)施例中所述試驗(yàn)方法，如無(wú)特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試 劑和材料，如無(wú)特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得，或可以常規(guī)方法制備。
[0056] 下述實(shí)施例中分散劑選用分散劑5040 ;防腐劑選用防腐劑Alex F-252 ;防凍劑選 用乙二醇；防沉劑優(yōu)選用HBR250型羥乙基纖維素；消泡劑選用消泡劑Foamaster 111和 Foamaster 334按質(zhì)量比1:1加入。下述消泡劑、分散劑、防腐劑、AMP95都由海川股份公司 提供；硅溶膠為浙江宇達(dá)化工有限公司生產(chǎn)的30wt%堿性硅溶膠；甲基三甲氧基硅烷為浙 江化工科技集團(tuán)有限公司生產(chǎn)；二甲基二甲氧基硅烷為武漢益華誠(chéng)科技有限公司生產(chǎn)。
[0057] 實(shí)施例1 :底漆配方及工藝。
[0058] 如圖1所示，實(shí)例中底漆采用優(yōu)化的工藝如下：首先按照表1中配方含量將去離子 水、一半量的助劑在200r/min的條件下攪拌lOmin，然后加入鈦白粉、高嶺土、云母粉和滑 石粉，在1200r/min的條件下進(jìn)行高速分散，攪拌30min后，將攪拌轉(zhuǎn)速降至500r/min，并加 入硅溶膠、剩余的助劑，繼續(xù)攪拌60min，最終獲得pH為9. 3-9. 5的組分A ;如圖2所示，取 醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，攪拌均勻，獲得組分B。
[0059] 將配制好的上述組分A與組分B按照100:38的質(zhì)量比在300r/min的條件下攪拌， 攪拌時(shí)間60min，然后常溫熟化48小時(shí)，最終無(wú)機(jī)涂料底漆。這個(gè)底漆制備好后，需要在7 天內(nèi)使用。實(shí)例配方見表1，所用助劑種類和用量見表2。助劑是按表2中的種類和用量稱 取，然后機(jī)械攪拌混合即可。
[0060] 實(shí)施例2 :底漆配方及工藝
[0061] 按以下表1和表2中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法。
[0062] 實(shí)施例3 :底漆配方及工藝
[0063] 按以下表1和表2中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法。
[0064] 實(shí)施例4 :面漆配方及工藝。
[0065] 實(shí)例中取面漆D組分按底漆B組分工藝獲得，配比為：醋酸酐3. O份，甲基三甲氧 基硅烷82. 5份，二甲基二甲氧基硅烷14. 5份。將面漆組分C硅溶膠和配制好的面漆組分 D按照100 :95的質(zhì)量比先在200r/min的條件下攪拌IOmin,然后升至500r/min繼續(xù)攪拌 50分鐘，最后在室溫下常溫下熟化96小時(shí)，得到面漆。面漆制備好后，需要在7天之內(nèi)使 用。配方見表1。
[0066] 表1涂料配方
[0067] 組分A以IOOOg計(jì)，實(shí)施例1?3為底漆，實(shí)施例4為面漆，組分B按選定質(zhì)量比 配制
[0068]

【權(quán)利要求】
1. 一種高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料，其特征在于：包括底漆和面漆，所述底漆由組分A 與組分B組成,組分A與組分B的質(zhì)量比為100:38-41 ;組分A,由下述重量份數(shù)的組分組 成： 硅溶膠：42-45份 鈦白粉：19-22份 高嶺土 ：5. 3-6. 3份 云母粉：4. 4-4. 6份 滑石粉：2. 2-2. 3份 去離子水：20-23份 助劑：1.9-2. 1份 組分B，由下述重量份數(shù)的組分組成： 醋酸酐1份 甲基三甲氧基硅烷：81. 3-84. 1份 二甲基二甲氧基硅烷：14. 9-17. 6份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)涂料，其特征在于：所述面漆由組分C與組分D組成，組 分C與組分D的質(zhì)量比為100:94-95 ; 所述組分C為硅溶膠； 組分D，由下述重量份數(shù)的組分組成： 醋酸酐：2. 7-3. 1份 甲基三甲氧基硅烷：82. 4-82. 7份 二甲基二甲氧基硅烷：14. 5-14. 6份。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)機(jī)涂料，其特征在于：所述硅溶膠為SiO2含量為30% 的堿性硅溶膠。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)機(jī)涂料，其特征在于：所述二甲基二甲氧基硅烷含量 不低于99%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無(wú)機(jī)涂料，其特征在于：所述甲基三甲氧基硅烷含量不 低于99%。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)涂料，其特征在于：所述鈦白粉、滑石粉、高嶺土和云母 粉的粒徑為600-1250目。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無(wú)機(jī)涂料，其特征在于：所述助劑是由分散劑、防腐劑、防凍 齊[J、防沉劑、消泡劑和PH調(diào)節(jié)劑組成的混合物。
8. 如權(quán)利要求1或2所述一種高柔韌性、高光澤無(wú)機(jī)涂料的制備方法，其特征在于：包 括底漆和面漆工藝步驟； 所述底漆工藝步驟如下： ① 首先按照原料配方比例將去離子水、一半量的助劑在200r/min的條件下攪拌 8-12min，然后加入鈦白粉、高嶺土、云母粉和滑石粉，在1000-1500r/min的條件下進(jìn)行高 速分散，攪拌30-40min后，將攪拌轉(zhuǎn)速降至450-550r/min，并加入娃溶膠、剩余的助劑，繼 續(xù)攪拌50-70min，最終獲得pH為9. 3-9. 5的組分A ; ② 按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，攪拌 均勻，獲得組分B ; ③將組分A與組分B按照100:38-41的質(zhì)量比在300-500r/min的條件下攪拌 40-60min，然后常溫熟化24-48小時(shí)，獲得底漆； 面漆的工藝步驟如下： ① 以工業(yè)原料堿性硅溶膠為組分C ; ② 按照原料配方比例取醋酸酐、甲基三甲氧基硅烷和二甲基二甲氧基硅烷混合，攪拌 均勻，獲得組分D ; ③ 將組分C與組分D按照100:94-95的質(zhì)量比在200-500r/min的條件下攪拌 50-60min，然后常溫熟化60-96小時(shí)，獲得面漆。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK104312225SQ201410628924
【公開日】2015年1月28日 申請(qǐng)日期:2014年11月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月10日
【發(fā)明者】李國(guó)軍, 方俊升, 趙越, 趙民, 夏海渤, 黎春陽(yáng), 任瑞銘 申請(qǐng)人:南車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司, 大連交大軌道交通工程研究中心有限公司