[發明專利]一種水性陶瓷涂料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010968287.2
• 申請日: 2020-09-15
• 公開（公告）號: CN112094514B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 陳釗聰;張衛中
• 申請（專利權）人: 南京長江涂料有限公司
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D183/08;C09D175/04;C09D183/04;C09D5/18;C09D5/08;C09D7/20;C09D7/61;C09D7/63
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 韓正玉;徐冬濤

本發明公開了一種高韌性的水性陶瓷涂料。該涂料為水基、單組份、烘烤干燥型產品，由聚氨酯改性納米陶瓷乳液、硅樹脂乳液、耐高溫顏料、填料、助劑、對甲苯磺酸胺中和物及水組成。其施工便捷、涂裝VOC排放極低，具備優異阻燃、耐熱、腐蝕介質屏蔽、抗彎折、抗沖擊性能，是高耐溫、高耐久防腐防護涂裝的極佳選擇。

技術領域

本發明涉及涂料技術領域，具體涉及一種耐高溫、易重涂、腐蝕介質屏蔽效果好、抗彎折的水性陶瓷涂料及其制備方法。

背景技術

陶瓷涂料是基于有機-無機雜化技術的一類新型涂層材料。由于其主體結構為共價交聯的無機(金屬氧化物、非金屬氧化物等)網絡，因此其具備高硬度、耐摩擦、阻燃、超耐候、低表面能、耐化學溶劑等諸多傳統有機涂料無法比擬的性能優勢，是制備高耐溫、高耐久特種涂層的極佳選擇。

陶瓷涂料主要基于溶膠-凝膠技術方案，其核心成分為硅溶膠與硅烷。固化前，涂料內各組分以小分子形式存在。固化過程開啟后，組分中發生硅醇羥基間的交聯、硅醇與烷氧基之間的交聯、硅醇與基材表面羥基之間的交聯、硅醇與顏填料表面羥基的交聯，以及分子間的配位鍵結合，最終固化形成陶瓷般堅硬的無機交聯網絡。

陶瓷涂料的出現顛覆了傳統有機涂層的設計理念，為諸多涂層功能的實現帶來了可能。然而，基于現有技術的陶瓷涂層也存在不少問題，如：

(1)儲存穩定性差：由于硅烷在儲存過程中容易發生水解，進而與硅溶膠、顏料、填料縮聚形成不溶物，因此為提高陶瓷涂料的穩定性，制造商只能采用雙組份或三組份的方式將硅烷、硅溶膠、顏填料等分別進行包裝。同時，產品保質期也較有機涂料有所縮短。

(2)熟化時間長、適用期短：為反應得到理想的硅醇預聚物，促進陶瓷涂料均勻成膜、避免應力開裂，陶瓷涂料在應用前需要長時間的攪拌熟化，一般需要持續2～8h；而熟化后的陶瓷涂料需要在幾個小時內完成涂裝，否則產品凝膠化，失去使用性能。這一繁瑣的預混合過程對涂裝企業的設備及工藝控制均提出了較高的要求。

(3)柔韌性差、不抗彎、不抗沖：由于陶瓷涂層是高度交聯的無機網絡(硬度高達9H)，涂層脆性高。涂裝過程中，工件需要先成型再涂裝，否則基材的小幅彎折也會造成陶瓷涂層的開裂破損。同時，涂層使用也需要格外小心，磕碰、沖擊可能會破壞涂層。此外，涂料固化過程的收縮比較高、內應力較大，因此陶瓷涂料不宜厚涂(一般涂裝膜厚低于40微米)，否則極易開裂。

(4)重涂性差：由于陶瓷涂料的表面能低、不易潤濕，因此涂料的重涂性較差。對于不合格的制品，只能打磨至金屬底材后再進行返工，這嚴重影響涂裝效率，也無法獲得高膜厚的陶瓷涂層。

目前，陶瓷涂料已經在不粘鍋、建筑幕墻、地鐵機車、熱管等領域開展應用，也取得了一定的市場份額。如果能攻克以上技術瓶頸，陶瓷涂料的市場將得到大幅拓展。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于金屬、玻璃表面，具備優異阻燃、耐熱、腐蝕介質屏蔽、抗彎折、抗沖擊性能的水性陶瓷涂料。該涂料為水基、單組份、烘烤干燥型產品，其施工便捷、涂裝VOC排放極低，是高耐溫、高耐久防腐防護涂裝的極佳選擇。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種高韌性的水性陶瓷涂料，該涂料由以下成分構成：

在一些具體的技術方案中：該涂料由以下成分構成：

本發明技術方案中：所述的聚氨酯改性納米陶瓷乳液是通過以下方法制備得到：