[發(fā)明專利]一種改性硅溶膠及其在制備水性涂料中的應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810010114.9
• 申請日: 2008-01-15
• 公開（公告）號: CN101240068A
• 公開（公告）日: 2008-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國軍;崔學(xué)軍;任瑞銘;董洪亮
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號: C08G77/06
• 分類號: C08G77/06;C09D183/04;C09D5/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 畢進(jìn)

技術(shù)領(lǐng)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(yīng)用，屬于涂料工業(yè)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

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(jī)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(qiáng)、光澤差、干燥快、易龜裂、流平性差等缺陷，應(yīng)用受到限制，尤其是在金屬表面制備超薄涂層或保護(hù)涂層的應(yīng)用上，多以有機(jī)溶劑型為主。

對硅溶膠-有機(jī)硅復(fù)合物的研究由來已久，以硅溶膠-有機(jī)硅復(fù)合物為基料的涂料，兼?zhèn)溆袡C(jī)涂料和無機(jī)涂料的雙重優(yōu)點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值。

申請?zhí)枮?00510024777.2的中國專利中提到一種硅溶膠-有機(jī)硅聚合物，但是使用其所述的硅溶膠-有機(jī)硅聚合物為基料制備涂料時(shí)候需要添加一定比例的高沸點(diǎn)溶劑，即有機(jī)溶劑。這樣的有機(jī)溶劑型涂料并不是我們所追求的環(huán)保型涂料。

發(fā)明內(nèi)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(yīng)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(diào)至3～6；按照與硅溶膠中SiO₂質(zhì)量比1∶1～5∶1的比例添加有機(jī)硅烷，水浴50℃～80℃攪拌，保持0.5～5h，蒸發(fā)掉水解生成的副產(chǎn)物得透明溶膠，即本發(fā)明所述的改性硅溶膠產(chǎn)品。

其中所述的有機(jī)硅烷通式為R_4-xSi(OR′)_x，其中x為數(shù)字1，2或3，R′優(yōu)選甲基或乙基；

有機(jī)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(yīng)，形成帶有有機(jī)基團(tuán)的聚合物。硅烷水解速度與pH值有關(guān)，本發(fā)明的發(fā)明人通過試驗(yàn)確定為3～6。理論上，有機(jī)硅中-Si-OR′鍵均可水解，那么滿足R_4-xSi(OR′)_x通式(其中x為數(shù)字1，2或3)的有機(jī)硅烷理論上都可以對硅溶膠進(jìn)行改性，本發(fā)明中：

所述的R優(yōu)選烷基、苯基、乙烯基、γ-氯丙基、γ-環(huán)氧丙氧基丙基或γ-甲基丙烯酰氧丙基。

最優(yōu)選地，所述的有機(jī)硅烷是：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-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(yīng)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(yīng)用，所制備的水性涂料中各組分及其配方為：

組分????????質(zhì)量百分比

改性硅溶膠??20～80

填料????????0～50

顏料????????0～25

助劑????????0～2

水??????????余量

上述水性涂料組分中的填料優(yōu)選金屬氧化物或無機(jī)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(lán)，鈷藍(lán)，鉻綠，鐵黑，碳黑，鈷紫，氧化鐵黃，鍶黃，鋁粉，鋅粉或有機(jī)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(jī)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(dú)配制透明罩面漆，或根據(jù)要求，通過調(diào)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(yīng)用于任何經(jīng)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(qiáng)酸強(qiáng)堿，耐有機(jī)溶劑，其應(yīng)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(shí)，因納米尺寸效應(yīng)，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(jī)硅溶膠和有機(jī)硅烷聚合而成，原料便宜易得、制法簡單。將其用作基料應(yīng)用于涂料的制備時(shí)，完全以水為溶劑、無需添加醇類等有機(jī)物質(zhì)，制備工藝簡單、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保，制得的水性無機(jī)涂料兼有有機(jī)涂料高裝飾性、良好的附著力、韌性，又具有無機(jī)涂料的高硬度，耐化學(xué)品性，可廣泛應(yīng)用于金屬、玻璃、木材、塑料等基材表面及建筑行業(yè)。

具體實(shí)施方式

下面通過具體實(shí)施方式及實(shí)施例對本發(fā)明的內(nèi)容做進(jìn)一步的說明，但這部分內(nèi)容不以任何方式限制本發(fā)明的內(nèi)容。

實(shí)施例1：改性硅溶膠的制備