[發明專利]有機無機復合水性涂料

有效

• 申請號: 201210178839.5
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102690580A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 梅長林;張國勝;胡蘭
• 申請（專利權）人: 安徽省金盾涂料有限責任公司
• 主分類號: C09D151/08
• 分類號: C09D151/08;C09D7/12
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 梁曉霏

技術領域

本發明涉及水性涂料，尤其是一種有機無機復合水性涂料及其制備方法。

背景技術

現已公認通過溶膠-凝膠反應制作的二氧化硅膜具有較高的硬度，但是存在容易產生裂紋的缺點，解決辦法主要是加入具有韌性的有機聚合物，業界對于此種方法的研究十分廣泛。例如在醇溶劑中溶解含酰胺基的非反應性聚合物和特定的硅烷等水解性金屬氧化物得到的均勻溶液，通過該溶液使水解性金屬氧化物發生水解縮聚反應而使其凝膠化時，在該均勻溶液凝膠化前或者凝膠化后進行賦形，通過除去溶劑可得到膜狀的有機無機復合透明均質體，但是由于使用醇溶劑作為溶劑，對于環境并不友好，如能轉換為水系溶劑則較為理想。

CN?1977012B公開了一種水性涂料組合物，其通過混合具有氨基的陽離子性親水性聚合物（A）、非離子性多元醇（B）、三價以上的硅烷化合物（C）和水（D）而成，可以在比較溫和的條件下通過簡單的方法制作具有高硬度和優異耐磨損性的有機無機雜化涂膜。

CN?1257948C公開了一種有機-無機雜化涂料及其制備方法，原料為2，4，6，8-四甲基環四硅氧烷，乙烯基烷氧基硅烷（VTMO），正硅酸乙酯（TEOS），異丙醇，0.1mol/L的對甲苯磺酸溶液和作為催化劑的氯鉑酸溶液。制備涂料的前驅體僅需一步加成反應，不需要醇解或水解，反應物沸點均在100℃以上，而最高反應溫度在60℃左右，反應條件溫和，反應裝置簡單，成本低，純度高。涂料施工方便，漆膜性能優良，尤其是光澤、附著力和耐溶劑性能優異，表現出與現有結構類似涂料相似的綜合性能。但其仍是使用有機溶劑，亦存在污染環境的缺點。

CN?101117477A公開了一種有機-無機復合防水涂料制備方法，是將離子水和陰離子乳化劑及非離子乳化劑投入反應釜中，開動攪拌器，升溫，加入混合單體、過硫酸胺及碳酸氫鈉水溶液，升溫，滴加剩余混合單體和過硫酸胺水溶液，維持反應溫度，升溫至95℃，保持溫度30分鐘，降至室溫，中和，加入交聯劑、柔軟劑水溶液、有機硅改型樹脂、丙烯酸醋共聚物，過濾后即成；將石英砂、粉末消泡劑、分散劑、防水劑混勻，用球磨機將混勻的物料磨細，與水泥混勻，過篩即得粉料，液料：粉料：水=10：15：2。優點是彈性大，吸水率低，高耐水，泡水不腫脹，抗老化，耐候性好，粘接力強，無接縫，透氣不透水、不空鼓，抗凍融、耐高溫、耐腐蝕。缺點是參與反應原料眾多，成分含量不易控制，工藝步驟相對復雜。

發明內容

本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種以水作為溶劑的既含具有韌性的有機聚合物、又含具有較高硬度二氧化硅的有機無機復合水性涂料，其硬度高，耐磨性能優異，并且安全環保。

為達到上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種有機無機復合水性涂料，通過混合用飽和/不飽和和/或用烯屬不飽和化合物接枝的離子和/或非離子穩定化的聚氨酯、烷氧基化的一元醇R-[AO]n-H、四甲氧基硅烷和水而成，其中殘基R是具有8-20個碳原子的烷基，指數n是1-5的整數，殘基[AO]表示氧化烯烴殘基。

所述的飽和/不飽和或/和用烯屬不飽和化合物接枝的離子和/或非離子穩定化的聚氨酯作為水性涂料的常用成分是已知的，可以被物理、熱或者熱和用光化輻射固化。優選基于脂族、脂環族、脂族-脂環族、芳族、脂族-芳族和/或脂族-芳族多異氰酸酯。所述聚氨酯作為接枝聚合物存在，這種接枝聚合物是本領域技術人員所熟知的。優選用丙烯酸酯基團接枝，相應地，丙烯酸酯基團在制備聚氨酯初級分散體之后被引入聚合物中。出于穩定的目的，該聚氨酯可以選擇性地含有：a、能夠用中和劑和/或季銨化劑轉化成陽離子的官能團，和/或陽離子基團；b、能夠用中和劑轉化成陰離子的官能團，和/或陰離子基團；c、非離子親水性基團。

所述的飽和/不飽和或/和用烯屬不飽和化合物接枝的離子和/或非離子穩定化的聚氨酯，其大分子結構中存在大量氨基，在本發明的防水涂料中，能夠催化另一重要物質四甲氧基硅烷的縮合反應，與通常所用的酸催化劑相比，能夠使四甲氧基硅烷的縮合反應以更高的交聯密度進行。又因為是親水性的，可以在水中穩定硅溶膠。另一方面，在四甲氧基硅烷進行水解反應的過程中，該聚氨酯中的羥基還可以與硅醇基形成強的氫鍵，形成牢固的網絡結構。由此，本發明的有機無機復合水性涂料在應用時可以得到高交聯密度的涂膜，既具有高硬度，又具有優異的耐磨損性能。