[發(fā)明專利]一種硅烷偶聯(lián)劑改性硅酸鋰基涂料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2014-03-24
• 公開（公告）號: CN103881431A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 丁新更;蔣樂;楊輝;趙俊川;孟成
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: C09D1/04
• 分類號: C09D1/04;C09D7/12
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及涂料生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅烷偶聯(lián)劑改性硅酸鋰基涂料，還涉及所述硅烷偶聯(lián)劑改性硅酸鋰基涂料的制備方法。

背景技術(shù)

硅酸鋰基涂料是水玻璃涂料（也稱水玻璃系無機涂料）中的一種。水玻璃涂料的組分是水玻璃、固化劑、填充料以及顏料和輔助劑等。水玻璃是水玻璃涂料中的膠結(jié)劑，亦稱基料或粘合劑，它是涂料的關(guān)鍵組分，主要起粘結(jié)和成膜作用。水玻璃是由堿金屬硅酸鹽組成，一般包括硅酸鋰(Li₂O·nSiO₂)、鈉水玻璃(Na₂O·nSiO₂)、鉀水玻璃(K₂O·nSiO₂)以及鉀鈉水玻璃(K₂O·Na₂O·nSiO₂)，其中n指的是模數(shù)。試驗資料表明，堿金屬硅酸鹽隨堿金屬不同，其耐水性不同。一般來說，是鋰優(yōu)于鉀，鉀優(yōu)于鈉。鋰離子很小，電荷密度高，在溶液中生成龐大的水合離子，阻礙二氧化硅離子相互接觸、聚合，因而可以制得穩(wěn)定的、高模數(shù)（模數(shù)高時耐水性好）的硅酸鋰基涂料。

硅酸鋰基涂料，具有以下優(yōu)點：1）綠色環(huán)保，以水做溶劑，避免了使用有機溶劑產(chǎn)生的的污染和毒害；2）耐腐蝕，具有較高的耐有機溶劑的腐蝕；3）阻燃，耐高溫，耐輻射；4)硬度高、耐磨性好，耐生物降解。此外它還具有大多數(shù)無機涂料沒有的自固化能力，優(yōu)異的耐水性和耐干濕交替性。

硅酸鋰基涂料的自固化，亦稱自干性，即在水分自然蒸發(fā)后，能生成一種不溶于水的干膜。相比之下，硅酸鈉基涂料或硅酸鉀基涂料，往往需要輔助條件才能固化，并且固化后的耐水性差。這是因為硅酸鋰基涂料具有和親水表面反應(yīng)成膜的特性，親水表面是指表面具有羥基的物質(zhì)（如玻璃、鋼鐵、鋁及纖維等）表面。該成膜反應(yīng)在60℃以上即可進行，溫度愈高，反應(yīng)愈快。成膜厚度也隨反應(yīng)溫度和時間增加而增加。這種成膜機理是羥基反應(yīng)，與脫水干燥機理不同。脫水干燥需要高溫、高濕作為固化條件。

但是硅酸鋰基涂料還存在如下缺陷：涂膜硬而脆、易出現(xiàn)龜裂、裝飾效果不理想。針對該問題需要對硅酸鋰基涂料進行改性，現(xiàn)有的改性硅酸鋰基涂料主要有熱固化的硅酸鋰基涂料、采用固化劑固化的硅酸鋰基涂料、酸改性硅酸鋰基涂料等。熱固化的硅酸鋰基涂料性能優(yōu)異，但是需要較大的能源消耗，并且對于大型建筑的外部施工非常困難。外加固化劑固化的硅酸鋰基涂料，其固化劑主要是氟硅酸鈉，氟硅酸鈉對環(huán)境污染有害，應(yīng)予以摒棄。酸改性硅酸鋰基涂料容易產(chǎn)生膠凝，需要精確控制酸的摻入比例以及摻入速度，摻入速度過快或者酸的濃度過高會使局部發(fā)生凝膠，生成粒團狀不溶物，影響涂層外觀效果。

發(fā)明內(nèi)容

針對硅酸鋰基涂料的涂膜硬而脆、易出現(xiàn)龜裂、裝飾效果不理想的問題，本發(fā)明提供了一種硅烷偶聯(lián)劑改性硅酸鋰基涂料。

一種硅烷偶聯(lián)劑改性硅酸鋰基涂料，其原料的重量份組成為：

所述硅酸鋰為質(zhì)量百分比為20～30％的硅酸鋰水溶液，硅酸鋰的模數(shù)為4～25，所述硅烷偶聯(lián)劑為水溶性且水解成堿性。

硅酸鋰極易脫水固化，故硅酸鋰一般以硅酸鋰水溶液存在，而原料中添加的2～5重量份的水是為了對顏料和填料初步潤濕。

硅烷偶聯(lián)劑用量較多時，柔韌性相對比較差，顏料和填料用量多了也會對涂料柔韌性有一定影響。

作為優(yōu)選，所述原料的重量份組成為：

硅酸鋰的模數(shù)過小時其耐水性和粘結(jié)性會比較差，模數(shù)過太大流動性差，儲存時不穩(wěn)定容易凝聚，優(yōu)選地，所述硅酸鋰的模數(shù)為4～10。

進一步優(yōu)選，所述硅酸鋰的模數(shù)為4～8。

發(fā)明人經(jīng)過反復(fù)試驗發(fā)現(xiàn)，硅烷偶聯(lián)劑改性硅酸鋰基涂料中添加少量表面活性劑可以增加顏填料的分散性，優(yōu)選地，所述表面活性劑為0.1～1重量份。

選擇合適的填料，有助于增強硅酸鋰基涂料的粘結(jié)強度、提高使用溫度、降低成本和減少固化收縮率，但填料加入量過多時硅酸鋰基涂料黏度過高，既不利于涂布施工，也容易導(dǎo)致氣泡、氣孔等缺陷。因此，填料類型及含量對硅酸鋰基涂料力學(xué)性能和耐溫性能影響很大。填料的選擇原則是：

（1）填料的線膨脹系數(shù)與硅酸鋰基本一致，保證高溫環(huán)境中不會因熱應(yīng)力過高而導(dǎo)致涂料失效；

（2）填料本身還應(yīng)具有良好的力學(xué)強度、耐熱性和耐水性。

作為優(yōu)選，所述填料為石英粉、鑄石粉、云母粉、高嶺土、耐火黏土中的一種或者多種。