一种成膜硅溶胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于无机纳米材料制备和应用领域，涉及一种成膜硅溶胶及其制备方法与应用。本发明专利技术提供一种成膜硅溶胶，按质量百分比计，包括以下组分：硅溶胶66～91%；改性剂0.1～1.8%；成膜助剂7.2～33.9%。本发明专利技术还进一步提供了一种成膜硅溶胶的制备方法及其应用。本发明专利技术提供的一种成膜硅溶胶及其制备方法与应用，制备获得的成膜硅溶胶具有良好的外观透明度和稳定性，其应用于涂料作为成膜涂层具有良好的光泽度、较高的硬度和较强的附着力，在涂料领域具有较高实用价值。

Film forming silicon sol and preparation method and application thereof

The invention belongs to the field of inorganic nano material preparation and application, and relates to a film forming silica sol, a preparation method and application thereof. The invention provides a film forming silica sol, which comprises the following components according to the mass percentage: 66 to 20 percent of the silica sol, and the modifier is from 0.1 to 1.8%; the film forming agent is used for the preparation of the coating agent from 7.2 to 33.9%. The invention further provides a method for preparing a film-forming silica sol and its application. A film of silica sol and preparation method and application thereof provided by the invention, a silicon film prepared by sol has good appearance transparency and stability, and its application in coatings as film coating has good gloss, high hardness and strong adhesion, which has high practical value in the field of coatings.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无机纳米材料制备和应用领域，涉及一种成膜硅溶胶及其制备方法与应用。
技术介绍
硅溶胶是一种以水为分散介质的纳米级无机聚偏硅酸的胶体溶液，在使用过程中可以作为单独成膜物质参与成膜，但是其在成膜后会出现一定程度的龟裂等问题，影响了膜层的连续性。为改善硅溶胶的成膜性，通常在硅溶胶中直接添加成膜助剂以辅助其成膜。但是，直接在硅溶胶中添加成膜助剂会出现一系列的问题，其中比较重要的一个问题就是成膜助剂与硅溶胶的稳定性。硅溶胶是靠电荷或其它一些稳定剂来辅助分散的热力学不稳定体系，在复合过程中因环境条件发生变化可能引起絮凝、结块或凝胶，所以成膜助剂要与硅溶胶具有良好的相容性。因此，选择合适的成膜助剂尤为关键。除此之外，在成膜助剂和硅溶胶的体系中添加其他的辅助剂，将有利于成膜助剂和硅溶胶体系的稳定性，同时也会有利于成膜硅溶胶干燥后成膜的连续性。鉴于此，开发一种具有良好稳定性的成膜硅溶胶为其在更广领域的应用具有重要意义。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种成膜硅溶胶及其制备方法与应用，通过一种工艺简便、可控性强的方法得到成膜硅溶胶，并将其涂覆于基体上，最终干燥后得到涂层具有较高的硬度、较强的附着力以及可调的透明度。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术第一方面提供一种成膜硅溶胶，按质量百分比计，包括以下组分：硅溶胶66～91％；改性剂0.1～1.8％；成膜助剂7.2～33.9％。优选地，所述硅溶胶为含二氧化硅颗粒的胶体水溶液。更优选地，所述硅溶胶的固含量(即二氧化硅颗粒含量)为6-40wt％。进一步优选地，所述硅溶胶的固含量(即二氧化硅颗粒含量)为30wt％。优选地，所述硅溶胶(即二氧化硅颗粒)的粒径为6-15nm。更优选地，所述硅溶胶(即二氧化硅颗粒)的粒径为10nm。优选地，所述改性剂选自硅烷偶联剂、表面活性剂中的一种。更优选地，所述硅烷偶联剂为含环氧基团的硅氧烷化合物。进一步优选地，所述含环氧基团的硅氧烷化合物为γ―(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。所述γ―(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷的CAS号为2530-83-8。所述乙烯基三乙氧基硅烷的CAS号为78-08-0。更优选地，所述表面活性剂为低分子量聚乙烯醇。所述聚乙烯醇的CAS号为9002-89-5。进一步优选地，所述低分子量聚乙烯醇的重均分子量为40-1000。优选地，所述成膜助剂选自丙烯酸树脂、聚氨酯、苯丙树脂、环氧树脂中的一种。本专利技术第二方面提供一种成膜硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：1)按配比将改性剂滴加到硅溶胶中搅拌混合后，继续搅拌，得到混合溶液；2)再将成膜助剂滴加到混合溶液中搅拌混合后，继续搅拌，即得成膜硅溶胶。优选地，步骤1)中，所述改性剂的滴加速率为6-8ml/min。更优选地，所述硅烷偶联剂的滴加速率为7ml/min。优选地，步骤1)中，所述搅拌混合的时间为0.5-2小时。更优选地，所述搅拌混合的时间为1小时。优选地，步骤1)中，所述继续搅拌的时间为1-72小时。更优选地，所述继续搅拌的时间为48小时。优选地，步骤2)中，所述成膜助剂的滴加速率为8-12ml/min。更优选地，所述成膜助剂的滴加速率为10ml/min。优选地，步骤2)中，所述搅拌混合的时间为0.5-2小时。更优选地，所述搅拌混合的时间为1小时。优选地，步骤2)中，所述继续搅拌的时间为1-5小时。更优选地，所述继续搅拌的时间为2小时。优选地，所述步骤1)或2)中，所述制备方法在室温下进行。所述室温为20-25℃。优选地，所述步骤1)或2)中，所述搅拌混合为持续搅拌混合。优选地，步骤1)中，所述硅溶胶为含二氧化硅颗粒的胶体水溶液。更优选地，所述硅溶胶的固含量(即二氧化硅颗粒含量)为6-40wt％。进一步优选地，所述硅溶胶的固含量(即二氧化硅颗粒含量)为30wt％。优选地，所述硅溶胶(即二氧化硅颗粒)的粒径为6-15nm。更优选地，所述硅溶胶(即二氧化硅颗粒)的粒径为10nm。优选地，步骤1)中，所述改性剂选自硅烷偶联剂、表面活性剂中的一种。更优选地，所述硅烷偶联剂为含环氧基团的硅氧烷化合物。进一步优选地，所述含环氧基团的硅氧烷化合物为γ―(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷或乙烯基三乙氧基硅烷。更优选地，所述表面活性剂为低分子量聚乙烯醇。进一步优选地，所述低分子量聚乙烯醇的重均分子量为40-1000。优选地，步骤2)中，所述成膜助剂选自丙烯酸树脂、聚氨酯、苯丙树脂、环氧树脂中的一种。优选地，所述硅溶胶、改性剂、成膜助剂按总质量为100％计，加入的质量百分比分别为66～91％、0.1～1.8％、7.2～33.9％。本专利技术第三方面提供一种成膜硅溶胶作为涂料的用途。优选地，所述用途为所述成膜硅溶胶作为涂料在基体表面涂覆为成膜涂层的用途。更优选地，所述基体选自金属、木材、陶瓷中的一种或多种组合。本专利技术第四方面提供一种成膜硅溶胶的使用方法，将制备得到的成膜硅溶胶经涂布器涂覆在基体上，干燥后即得所需基体表面的成膜涂层。优选地，所述涂布器为常规的涂布器。优选地，所述基体选自金属、木材、陶瓷中的一种或多种组合。优选地，所述成膜涂层的成膜厚度为12～200μm。所述成膜厚度可通过涂布器进行控制。优选地，所述干燥的温度为25-100℃。所述干燥的时间为12-48h。如上所述，本专利技术提供的一种成膜硅溶胶及其制备方法与应用，通过优化条件的制备方法制备一种成膜硅溶胶。该种成膜硅溶胶具有良好的外观透明度和稳定性，其应用于涂料中，涂膜干燥后的成膜涂层具有良好的光泽度、较高的硬度和较强的附着力。本专利技术所述成膜性硅溶胶，具有工艺简便、可控性强等优点，在涂料领域具有较高实用价值。附图说明图1显示为本专利技术中涂层1示意图。图2显示为本专利技术中涂层2示意图。图3显示为本专利技术中涂层3示意图。图4显示为本专利技术中涂层4示意图。图5显示为本专利技术中涂层5示意图。具体实施方式下面结合具体实施例进一步阐述本专利技术，应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的保护范围。以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成膜硅溶胶，按质量百分比计，包括以下组分：硅溶胶    66～91％；改性剂    0.1～1.8％；成膜助剂  7.2～33.9％。

【技术特征摘要】
1.一种成膜硅溶胶，按质量百分比计，包括以下组分：
硅溶胶66～91％；
改性剂0.1～1.8％；
成膜助剂7.2～33.9％。
2.根据权利要求1所述的成膜硅溶胶，其特征在于，所述硅溶胶为含二氧化硅颗粒的胶体水
溶液；所述硅溶胶的固含量为6-40wt％。
3.根据权利要求1所述的成膜硅溶胶，其特征在于，所述改性剂选自硅烷偶联剂、表面活性
剂中的一种；所述硅烷偶联剂为含环氧基团的硅氧烷化合物；所述表面活性剂为低分子量
聚乙烯醇。
4.根据权利要求1所述的成膜硅溶胶，其特征在于，所述成膜助剂选自丙烯酸树脂、聚氨酯、
苯丙树脂、环氧树脂中的一种。
5.根据权利要求1-4任一所述的成膜硅溶胶的制备方法，包括以下步骤：
1)按配比将改性剂滴加到硅溶胶中搅拌混合后，继续搅拌，得到混合溶液；
2)再将成膜助剂滴加到混合溶液中搅拌混合后，继续搅拌，即得成膜硅溶胶。
6.根据权利要求5所述的成膜硅溶胶的制备方法，其特征在于，步...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永霞，刘卫丽，宋志棠，
申请(专利权)人：上海新安纳电子科技有限公司，中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31