一种涂覆于基材表面的无机纳米涂料及其制备和使用方法技术

一种涂覆于基材表面的无机纳米涂料及其制备和使用，所述无机纳米涂料是由无机纳米SiO2溶胶作为成膜剂的无机纳米涂料；所述无机纳米SiO2溶胶中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。本发明专利技术提出一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，不含有金属离子，涂料烘干后为全饱和结构的涂层，不受亲电剂或氧化剂侵蚀，在基材表面形成一层具有抗酸碱抗蚀性能极强的无机涂层。本发明专利技术还提出一种上述无机纳米涂料的制备和使用方法，制备简单，涂覆于基材表面，具有提高基材的表面硬度、耐磨度和耐老化的特点，延长基材的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种涂覆于基材表面的无机纳米涂料及其制备和使用方法
本专利技术涉及无机涂料
，尤其涉及一种涂覆于基材表面的无机纳米涂料及其制备和使用方法。
技术介绍
卫浴金属产品普遍采用电镀法获得装饰性表面，制造过程成本高污染大，成品含有害重金属离子，环保型差；高品质电镀产品成本高昂；装饰效果为单一金属光泽，单一乏味。现有专利CN104611688A—一种铝钝化剂及其制备方法，涉及到一种使用以水性硅溶胶聚合物作为成膜材料的技术，为达到较好成膜性能，添加了大量腐蚀性酸、碱性和毒害性无机添加剂，专利CN104591674A—水性无机防水胶、防水涂层及防水胶的制备方法，采用碱性氧化物K2O为成膜改性剂，具有基本类似的成膜原理和方式，对比专利CN104611688A有较大改进，较少采用了高污染性改性剂，但成膜剂属于钾水玻璃，先天性存在耐水性和化学稳定性问题。专利CN104557136A—一种岗石晶面剂及其制备方法，描述了一种使用水溶胶为原料的现配型SiO2涂层制备方法，属于碱性硅溶胶(硅溶胶)催化固化的类水玻璃薄膜，另外其施工完成后还需进行抛光处理才能达到美观效果，不适宜卫浴产品应用；专利CN104513575A—一种丙烯酸系防腐涂料的制备方法，有机树脂(一种常见成膜物质)和硅溶胶制备防腐涂层的方法，该技术是代表目前涉及硅溶胶涂料机涂层技术的技术方案，其中主成膜剂为以丙烯酸树脂为主的有机树脂，硅溶胶作为增强剂使用，其性质更接近于有机涂层，同时带有常见有机涂料的基本缺陷：老化、硬度小易磨损，应用过程有有害挥发物(VOC)等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，不含有金属离子，涂料烘干后为全饱和结构的涂层，不受亲电剂或氧化剂侵蚀，在基材表面形成一层具有抗酸碱抗蚀性能极强的无机涂层。本专利技术的另一个目的在于提出一种上述无机纳米涂料的制备方法，操作简单，使涂层结构更稳定，延长涂层的寿命。本专利技术的目的在于提出一种上述无机纳米涂料的使用方法，涂覆于基材表面，具有提高基材的表面硬度、耐磨度和耐老化的特点，延长基材的使用寿命。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，所述无机纳米涂料包括以无机纳米SiO2溶胶为主成分的成膜剂；所述成膜剂中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。更进一步说明，所述基材为金属、天然或人造石材、陶瓷、玻璃、有机高分子材料中任意一种或多种复合。更进一步说明，所述无机纳米涂料的原料包括以下组分：30-95％成膜剂、0-65％填料和0.05-8％调整剂。更进一步说明，所述调整剂包括分散稳定剂、流平剂和蒸发速度调节剂。更进一步说明，所述蒸发速度调节剂为醇类、酚类、胺类、酰胺类或含氟化合物的至少一种。更进一步说明，所述成膜剂由纳米SiO2、胶体化学稳定剂和醇性溶剂组成。更进一步说明，所述胶体化学稳定剂为具有加热时挥发属性的鎓碱或只含小分子量有机酸根的鎓盐；所述鎓碱或鎓盐的中心原子为氮、磷、氧、硫、钛或溴。上述涂覆于基材表面且延长其使用寿命的无机纳米涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将无机填料以适当配比与和成膜剂相容的溶剂，即碳原子数不超过5的一元醇以及分散剂、防沉降剂混合后超细球磨0.5～48h，得到无机填料浆；(2)将经步骤(1)得到的无机填料浆、成膜剂、蒸发速度调整剂及流平剂按配比混合后放于高速剪切混合机或球磨机或具有超声震荡功能的叶片式搅拌设备中混合10min～72h；(3)将经步骤(2)得到的浆料通过大于等于200目标准筛过滤，滤液即为无机纳米涂料。上述一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料的使用方法，包括以下步骤：A、涂料制备：按配比将成膜剂、填料和调整剂进行混合球磨制备获得无机纳米涂料；B、涂覆：将无机纳米涂料涂覆于基材表面；C、烘干：将步骤B涂敷有无机纳米涂料的洁具烘干，获得具有无机涂层的产品。更进一步说明，步骤C中烘干的加热曲线为：40～50℃保温10～20min；升温至70～85℃，保温10～15min；升温至115～130℃，保温15～30min；升温至180～250℃，保温10～60min，随炉冷却至接近室温后取出。本专利技术的有益效果：1、涂料中成膜物为全无机材料，不含有机树脂成分，化学性质稳定不老化，耐高温、耐酸碱盐侵蚀；成膜坚韧，耐磨性好，坚固耐用；2、具有抗污、抗油、抗水的良好性能，降低基材表面的清理难度，提高其整洁性；3、以易挥发性鎓碱或仅含小分子量有机酸根的鎓盐作稳定剂，代替碱作为稳定剂，稳定效果好，易脱除无残留；4、涂料的使用方法简单，有利于形成稳定的涂层结构，延长基材的使用寿命。附图说明图1是本专利技术的一个实施例的表面X射线衍射图。具体实施方式下面结合附图通过具体实施方式来进一步说明本专利技术的技术方案。一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，所述无机纳米涂料包括以无机纳米SiO2溶胶为主成分的成膜剂；所述成膜剂中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。为了对现有产品的外观结构进行保护，多会在基材表面喷涂一层涂料来增强其耐磨和耐腐蚀性能，现有涂料多为有机涂料，但有机涂料的耐磨性能较差，使用过程中容易因摩擦、刮损而脱落，丧失保护功能，因此需要提供一种可形成防护性能好，使用寿命长的涂层的涂料。鉴于以上需求，无机涂料得到一定应用，但现有技术中使用无机涂料中还含有大量有机高分子化合物，这些化合物可以提高涂料的涂敷性能，但其在高温烘烤下依然保留，最终成为涂层中的物质。这些有机高分子化合物会使涂层强度变低，无法形成高强度耐磨的无机涂层。本专利技术方案正是针对以上问题，提出了一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，无机纳米涂料是由无机纳米SiO2溶胶作为成膜剂的无机纳米涂料，其可在基材表面涂敷固化形成高强度且耐磨的无机涂层，而且在成膜剂中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。这样形成的无机涂层主要是由无机纳米二氧化硅组成，而且其中有机高分子化合物含量极低，对涂层强度影响小，利用无机纳米二氧化硅的高强度、耐磨等特性使涂层具有高强度且耐磨的特性。更进一步说明，所述无机纳米涂料的原料包括以下组分：30-95％成膜剂、0-65％填料和0.05-8％调整剂。由无机纳米SiO2溶胶作为主成膜成分的成膜剂在调整剂的作用下涂覆于五金表面具有良好流平性，不存在封孔问题，涂层平滑成膜于五金表面。成膜物为全无机材料，不含有机树脂成分，化学性质稳定不老化，耐高温、耐酸碱盐侵蚀；成膜坚韧，耐磨性好，坚固耐用。更进一步说明，所述基材为金属、天然或人造石材、陶瓷、玻璃、有机高分子材料中任意一种或多种复合。更进一步说明，所述调整剂包括分散稳定剂、流平剂和蒸发速度调节剂。其中调整剂中，蒸发速度调节剂占调整剂总组分35％-85％，流平剂占1-20％，分散稳定剂占10％-55％，其中分散稳定剂中含10-35％的分散剂，余量为防沉降剂。其中，分散稳定剂为无机填料在醇体系中的常用分散稳定剂，即一端为可以和无机粉体表面通过静电作用、氢键作用、化学键或范德华力结合的有机官能团或带电无机基团，另一端含2～10个碳原子的有机直链或多个-OH、-COOH、胺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，其特征在于：所述无机纳米涂料包括以无机纳米SiO2溶胶为主成分的成膜剂；所述无机纳米SiO2溶胶中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80PPM。

【技术特征摘要】
1.一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，其特征在于：所述无机纳米涂料包括以无机纳米SiO2溶胶为主成分的成膜剂；所述无机纳米SiO2溶胶中有机高分子化合物的含量小于0.5％，金属离子含量小于80ppm；所述无机纳米涂料的原料包括以下组分：30-95％成膜剂、0-65％填料和0.05-8％调整剂；所述成膜剂由纳米SiO2、胶体化学稳定剂和醇性溶剂组成；所述胶体化学稳定剂为具有加热时挥发属性的鎓碱或只含小分子量有机酸根的鎓盐；所述鎓碱或鎓盐的中心原子为氮、磷、氧、硫或溴。2.根据权利要求1所述的一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，其特征在于：所述调整剂包括分散稳定剂、流平剂和蒸发速度调节剂。3.根据权利要求2所述的一种涂覆于基材表面且可形成耐磨涂层的无机纳米涂料，其特征在于：所述蒸发速度调节剂为醇类、酚类、胺类、酰胺类或含氟化合物的至少一种。4.权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘建平，徐超，杨立鑫，
申请(专利权)人：佛山东鹏洁具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44