[發明專利]一種室溫固化丙烯酸雜聚硅氧烷納米陶瓷防護涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310511524.2
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103589336A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 黃月文;王斌
• 申請（專利權）人: 中科院廣州化學有限公司
• 主分類號: C09D183/04
• 分類號: C09D183/04;C09D183/06;C09D7/12;C04B41/84
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 裘暉

技術領域

本發明屬于涂料領域，特別涉及一種室溫固化丙烯酸雜聚硅氧烷納米陶瓷防護涂料及其制備方法。

背景技術

納米溶膠-凝膠技術在日常工業生產和生活實踐中有著廣闊的應用，并已廣泛深入到現代陶瓷行業的方方面面。水溶膠是納米級的二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦等無機顆粒在水中均勻擴散的膠體溶液，具有環保、不燃、節能、低成本、耐高溫、耐候、耐溶劑等優點，是陶瓷產業的基本原料之一。無機氧化物陶瓷涂料具有耐高溫、抗氧化、耐腐蝕、耐磨損等優良性能，但其缺點是抗彎強度低且韌性差，屬脆性材料，在很大程度上影響了其在結構材料表面上的應用。

在溶膠體系中水性硅溶膠來源最為豐富，應用最為廣泛。硅溶膠的成膜機理為，硅溶膠在失水過程中，單體硅酸之間的多個硅羥基自聚，形成牢固的Si-O-Si鍵繼而成為空間硅氧網狀涂膜，每個硅原子與四個氧原子相連接，形成高度交聯的Q結構單元（SiO₂）。這樣，硅溶膠在脫水縮聚過程中的內聚力過大，導致形成的無機涂膜呈剛性，極易產生龜裂、微孔等漆膜缺陷。

此外，由于這些無機納米粒子之間的表面極性羥基較多，親水性較強，耐水性和耐沾污性能方面通常滿足不了實際需要。因此，硅溶膠在作為成膜物質的無機陶瓷涂料一般不能直接使用，通常要對其進行改性后方能應用。

發明內容

為解決無機溶膠涂料的成膜性差、極易產生裂紋、微孔等缺陷，通過降低交聯密度、引入二官能雜原子及有機基團，本發明的首要目的是提供一種室溫固化丙烯酸雜聚硅氧烷納米陶瓷防護涂料的制備方法。

本發明的另一目的是提供上述方法制備的室溫固化丙烯酸雜聚硅氧烷納米陶瓷防護涂料，該納米陶瓷防護涂料具有良好成膜性、優良防水、耐沾污功能、高硬度和耐高溫的特性。

本發明的再一目的是提供上述室溫固化丙烯酸雜聚硅氧烷納米陶瓷防護涂料的應用。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種室溫固化丙烯酸雜聚硅氧烷納米陶瓷防護涂料的制備方法，具體包括以下步驟：

將5～20重量份的丙烯酸有機硅蠟、1～10重量份二官能有機硼化合物和一部分的醇類稀釋劑混合均勻，在攪拌下緩慢加入到100重量份濃度為10～40wt%納米硅溶膠體系中，形成改性硅溶膠，然后在攪拌下緩慢加入100～200重量份甲基三甲氧基硅烷（MTMS）或甲基三甲氧基硅烷低聚物、0.5～5重量份硅烷偶聯劑及另一部分的醇類稀釋劑和0～50重量份甲基MQ硅樹脂的混合溶液，室溫繼續攪拌1～2小時，制備獲得室溫固化丙烯酸雜聚硅氧烷納米陶瓷防護涂料。

上述陶瓷防護涂料在制備后1～2小時涂料經涂覆在基材表面上，自然干燥后，形成高硬度的耐高溫陶瓷防護涂層。本發明的涂料組合物是現配現用，混合后室溫1～2小時內就要涂刷基材了，否則會凝膠固化。

所述的丙烯酸有機硅蠟是丙烯酸和C8～C18長鏈烷基單端烯烴通過加成反應得到的改性聚甲基硅氧烷，加成反應后丙烯酸以丙酸基（-CH₂CH₂COOH）形式進入到聚甲基硅氧烷鏈中，其中丙酸基團含量為丙烯酸有機硅蠟總重量的5～15%；

所述的丙烯酸有機硅蠟的具體制備方法為：依次加入100重量份的液體低含氫型聚甲基氫硅氧烷、12.6～60.5重量份的含C8～C18的烯烴，攪拌，加入1～1.5重量份的Karsted催化劑，加熱至120℃反應3小時，冷卻至90℃，緩慢滴加丙烯酸8.6～18.7重量份，保溫反應3小時；然后冷卻到室溫，得到丙烯酸有機硅蠟。

所述的低含氫型聚甲基氫硅氧烷又稱低含氫硅油，活性含氫量（Si-H）為0.36wt%；

所述的Karsted催化劑中鉑的濃度為1500ppm；

所述的二官能有機硼化合物優選為苯基硼酸或苯基硼酸二甲酯、苯基硼酸二乙酯；通過羧基的催化縮合作用，這些有機硼化合物可進入到聚甲基硅氧烷主鏈或側鏈上；

所述的醇類稀釋劑為乙醇、丙醇、異丙醇、丙二醇單甲醚、丙二醇單乙醚、二丙二醇單甲醚、二丙二醇單乙醚、乙二醇單甲醚或乙二醇單乙醚中至少一種，稀釋劑總用量為0～200重量份；醇類稀釋劑一部分可加入到改性硅溶膠中，另一部分加入到甲基三甲氧基硅烷或其低聚物的組份中；其中，所述的一部分的醇類稀釋劑的用量為0～100重量份；另一部分的醇類稀釋劑的用量為0～195重量份；

所述的納米硅溶膠為pH值在2～6之間的硅溶膠，硅溶膠納米粒徑優選為10～50納米；硅溶膠的粒徑過大時，容易造成凝膠過早出現，影響涂膜；