[發(fā)明專利]一種高韌性陶瓷涂料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2016-06-15
• 公開（公告）號: CN106085151B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 錢濤;徐凱;劉海兵
• 申請（專利權）人: 杭州吉華高分子材料股份有限公司
• 主分類號: C09D167/00
• 分類號: C09D167/00;C09D179/08;C09D181/06;C09D7/61;C09D7/63
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司33109
• 代理人: 俞潤體

技術領域

本發(fā)明涉及新材料領域，特別涉及功能高分子材料的制備及應用技術領域。

背景技術

陶瓷涂料多為金屬氧化物、非金屬氧化物及硅烷偶聯(lián)劑組成的無機-有機復合涂料，成膜后的涂層以無機網(wǎng)絡為骨架，具有高硬度（鉛筆硬度≥6H）、抗劃痕性良好、高耐溫、不燃等優(yōu)點，由于涂膜的物理、化學性能與陶瓷相似，故稱之為“陶瓷涂料”。近年來陶瓷涂料在化工防腐、航空、汽車、廚房設備等領域的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化運用趨勢越來越明顯，其研究工作已成為備受關注的熱點。雖然，陶瓷涂料有著其突出的性能，但仍舊存在很多技術瓶頸，如：脆性大、韌性差、厚膜易開裂；對金屬基材的前處理要求較高，對基材上附著力不佳等，這些技術瓶頸制約了陶瓷涂料行業(yè)的進一步發(fā)展。

目前市場上的柔性陶瓷涂料產(chǎn)品，多是將陶瓷粉料分散在有機樹脂中，用高硬度、耐腐蝕、耐磨的填料來填充有機樹脂，如用于石油管道、海底管線等的柔性陶瓷涂層，不僅可以阻抗固體物料的磨蝕，還可以大大降低輸送阻力。CN10107430B介紹了一種雙組份的柔性陶瓷涂料，采用陶瓷粉分散于環(huán)氧樹脂制備的，其涂膜硬度為4H，經(jīng)沖擊性測試后涂膜完整。CN 104140750 A介紹了一種高強節(jié)能橋架用柔性陶瓷涂料，所制備的涂膜具有極好的附著力、抗沖擊性、柔韌性。然而，這種柔性陶瓷涂層相對于陶瓷涂層硬度要低，耐劃傷性也相對要差。因此從嚴格意義上來講，這類產(chǎn)品并不能稱作陶瓷涂料。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有陶瓷涂料韌性差、耐沖擊性差的問題，本發(fā)明提供了一種高韌性陶瓷涂料及其制備方法，本發(fā)明是在現(xiàn)有陶瓷涂料高硬度、耐劃傷、耐高溫等性能的基礎上，對其柔韌性、抗沖擊性進行改良后制備而得的一種高性能涂料。得到的涂層具有高硬度（≥6H）、耐高溫、柔韌性、優(yōu)異的附著力、耐沖擊等性能。

本發(fā)明的具體技術方案為：一種高韌性陶瓷涂料，包括以下重量份的組份制成：

有機樹脂 50~100份，

硅烷偶聯(lián)劑 50~100份，

醇鹽 100~200份，

填料 50~100份，

顏料 50~100份，

pH調節(jié)劑 5~10份，

有機溶劑 50~100份，

水 10~20份。

作為優(yōu)選，所述的有機樹脂選自有機硅改性聚酯樹脂、聚醚砜樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、環(huán)氧有機硅樹脂、有機硅改性聚酚氧樹脂中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述有機硅改性聚酚氧樹脂的分子量為15萬~20萬。聚酚氧樹脂不需要固化劑即可固化。聚酚氧樹脂聚有很好的耐水性、耐磨性、耐收縮性，能夠改善陶瓷涂料附著力較差的缺點。該分子量范圍的聚酚氧樹脂與其他組份相容性好，流動性適中，粘結性好。

作為優(yōu)選，所述的硅烷偶聯(lián)劑選自甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述的醇鹽選自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、鈦酸四丁酯中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述的填料選自氣相法二氧化硅、硅微粉、碳化硅、鈦酸鉀晶須、氧化鋁、云母粉中一種或幾種。進一步優(yōu)選，所述的填料選自氣相法二氧化硅、硅微粉、碳化硅、氧化鋁中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述的顏料選自鈦白粉、碳黑、氧化鐵紅、鈦鎳黃、鈦鈷綠、鈷藍中一種或者幾種。

作為優(yōu)選，所述的 pH 調節(jié)劑選自 10wt%鹽酸水溶液、20wt%醋酸水溶液中的一種或幾種。

作為優(yōu)選，所述的有機溶劑為異丙醇、正丁醇、乙二醇單丁醚、N-甲基吡咯烷酮中的一種或幾種。進一步優(yōu)選，所述溶劑選自異丙醇、正丁醇、乙二醇單丁醚中的一種或幾種。

一種上述高韌性陶瓷涂料的制備方法，包括以下步驟：

先將硅烷偶聯(lián)劑、醇鹽、有機溶劑混合均勻得到混合溶液，再將有機樹脂加入到混合溶液中，待充分溶解后，加入水和pH調節(jié)劑，然后在30~60℃下，反應3~5小時，反應結束冷卻后，過濾得到復合樹脂，然后將顏料、填料加入到復合樹脂中，在研磨機中研磨3~5h，過濾出料得到高韌性陶瓷涂料。

本發(fā)明通過采用了特殊的有機/無機雜化方式，通過溶膠-凝膠法形成有機物/無機物互穿網(wǎng)絡結構，即在有機聚合物中加入醇鹽作為先驅體，先驅體經(jīng)水解后在有機聚合物分子結構中原位生成無機網(wǎng)絡，與傳統(tǒng)方法相比，有機物與無機物的分散性更好，以避免相分離導致的相容性問題，能夠使涂膜在高硬度（≥6H）、耐高溫性好的前提下，同時賦予其高柔韌性、優(yōu)異的附著力、高耐沖擊性等性能，具有較高的應用價值。

與現(xiàn)有技術對比，本發(fā)明的有益效果是：