涂料与涂膜的形成方法技术

本发明专利技术提供的涂料的形成方法，包括：(a)将溶胶-凝胶前驱物、水及催化剂混合后进行溶胶-凝胶反应，以形成具有微粒的溶液；(b)以疏水剂对微粒进行改性，形成表面改性微粒；(c)将小分子表面活性剂加入具有表面改性微粒的溶液，以形成第一分散液；(d)混合树脂、水溶性聚合物与水，以形成第二分散液；以及(e)混合第一分散液与第二分散液，以形成涂料。

Method for forming coating and coating film

The method includes forming, the paint provided by the invention: (a) the sol-gel precursor, catalyst and water after mixing the sol gel reaction, to form a particle solution; (b) the particles are modified to form a hydrophobic agent, surface modification of particles; (c) the small molecule surface adding the surfactant solution with surface modified particles, to form a first dispersion; (d) mixed resin, water soluble polymer and water to form a second dispersion; and (E) the first second mixed dispersion and dispersion, to form a coating.

【技术实现步骤摘要】
涂料与涂膜的形成方法
本专利技术涉及涂料，尤其涉及涂料与涂膜的形成方法及其组成。
技术介绍
随着环保发展趋势与相关国家或地区法规限制，水性涂料已成为必要的发展趋势。现今美国涂料总产值中，水性涂料比例已达50％以上，德国也超过45％，且在绿色化学与能源的要求下，水性涂料的发展逐步成长。此外全球近年来对于疏水防污涂料相当重视，例如防水电子封装涂料、拨水鞋材、防污建筑涂料与防污汽车涂料等产品，因具机能性与环保性未来将蓬勃发展。综上所述，目前仍需新的方法及配方组成以形成涂料，使其对基材具有良好附着性与疏水性。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供的涂料的形成方法，包括：(a)将溶胶-凝胶前驱物、水及催化剂混合后进行溶胶-凝胶反应，以形成具有微粒的溶液；(b)以疏水剂对微粒进行改性，形成表面改性微粒；(c)将小分子表面活性剂加入具有表面改性微粒的溶液，以形成第一分散液；(d)混合树脂、水溶性聚合物与水，以形成第二分散液；以及(e)混合第一分散液与第二分散液，以形成涂料。本专利技术一实施例提供的涂膜的形成方法，包括：以上述的涂料的形成方法，形成涂料；将涂料覆盖在基材上；以及干燥或固化涂料，以形成涂膜，其中涂膜的水接触角大于95°。具体实施方式在一实施例中，涂料的形成方法如下。首先进行步骤(a)，将溶胶-凝胶前驱物、水及催化剂混合进行溶胶-凝胶(sol-gel)反应，以形成具有微粒的溶液。在一实施例中，上述反应物的比例如下：1重量份的溶胶-凝胶前驱物、50至99.9重量份的水、与0.01至5重量份的催化剂。若水的用量过多，可能导致溶胶-凝胶反应产生沉淀或胶化。若水的用量过低，可能导致溶胶-凝胶反应不完全。若催化剂的用量过高，则易使涂料无法与树脂兼容或腐蚀基板。若催化剂的用量过低，则易使涂料中的微粒尺寸过大甚至产生沉淀。上述溶胶-凝胶前驱物可为具有-MOR或-MOH官能基的结构，其中M为Si、Al、Ti或Zr，R为CnH2n+1，且n为正整数(例如为1-4的正整数)。举例来说，溶胶-凝胶前驱物可为四甲氧基硅烷(tetramethoxysilane；TMOS)、四乙氧基硅烷(tetraethoxysilane；TEOS)、四异丙氧基钛(titaniumtetraisopropoxide)、四甲氧基钛(titaniumtetramethoxide)、四乙氧基钛(titaniumtetraethoxide)、四丁氧基钛(titaniumtetrabutoxide)、3-丁氧基化铝(aluminumtri-sec-butoxide)、正丁氧基锆(zirconiumn-butoxide)或类似物。上述催化剂可为各种有机酸/碱或无机酸/碱，例如盐酸、硫酸、硝酸、醋酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水或类似物。在一实施例中，步骤(a)的溶胶-凝胶反应并未额外添加任何有机溶剂，因此可降低最终形成的涂料的挥发性有机化合物(VolatileOrganicCompounds，VOCs)值。一般而言，传统的溶胶-凝胶反应中会加入有机溶剂以维持反应物的稳定性。在一实施例中，此溶胶-凝胶反应在无有机溶剂的情况下，其反应时间约介于1至3.5小时。若反应时间太长，例如约大于3.5小时，上述混合液易产生胶化或沉淀，而无法继续进行后续的反应。若反应时间太短，例如小于1小时，则易造成溶胶-凝胶的反应不完全。此外，步骤(a)的反应温度可在室温下进行，或在约15℃至40℃下进行。若反应温度过高，则上述混合液易产生胶化或沉淀，而无法继续进行后续的反应。若反应温度过低，则易造成溶胶-凝胶的反应不完全。接下来进行步骤(b)，将疏水剂加入步骤(a)所得的具有微粒的溶液中，以对微粒进行改性。在一实施例中，以1重量份的溶胶-凝胶前驱物作基准，采用0.01至30重量份或0.05至5重量份的疏水剂。若疏水剂的用量过高，将使经改性过的微粒在水中分散性会变差。若疏水剂的用量过低，则会降低产品的防污特性。上述疏水剂可为硅系(Si-based)疏水剂、氟系(F-based)疏水剂、碳水化合物(carbohydrate)疏水剂、碳氢化合物(hydrocarbon)疏水剂或上述的组合。硅系疏水剂可为硅氧烷(siloxane)、硅烷(silane)、聚硅氧烷(silicone)或上述的组合。氟系疏水剂例如为氟硅烷(fluorosilane)、氟烷基硅烷(fluoroalkylsilane，FAS)、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene，PTFE)、聚三氟乙烯(polytrifluoroethylene)、聚偏氟乙烯(polyvinylfluroride)、官能性氟烷化合物(functionalfluoroalkylcompound)或上述的组合。碳水化合物或碳氢化合物疏水剂可为活性蜡(reactivewax)、聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)或上述的组合。在步骤(b)中，由于具有微粒的溶液与疏水剂在混合后会分层，因此改性反应大体发生在溶液与疏水剂的界面之间。在反应一段时间后，例如反应约1小时至2小时后，大部份的疏水剂会接枝到微粒上。若反应时间过短，则上述接枝反应不完全且会降低涂料的防污特性。若反应时间过长，则会经改性过的微粒在水中分散性会变差。上述反应可在室温下进行，或在约15℃至40℃下进行。若反应温度过高，则会产生沉淀或胶化。若反应温度过低，则会降低反应速率，甚至造成反应不完全。接着进行步骤(c)，在具有改性微粒的溶液中再加入小分子表面活性剂，以形成第一分散液。在一实施例中，以1重量份的溶胶-凝胶前驱物作基准，需采用约0.01至5重量份或约0.05至1重量份的小分子表面活性剂。若小分子表面活性剂用量过低，可能会造成改性反应不完全，或造成产物无法长时间稳定存在于水相中等问题。然而，若小分子表面活性剂用量过高，除了会增加工艺成本，还会降低防污涂料的疏水性。在一实施例中，小分子表面活性剂的分子量约介于100至1000之间或约介于200至600之间。若小分子表面活性剂的分子量过小，则改性微粒分散性不佳。若小分子表面活性剂的分子量过大，则容易将疏水分子完全包覆使疏水性下降。上述小分子表面活性剂可为阴离子型表面活性剂、阴离子型与阳离子型表面活性剂的组合、阴离子型与非离子型表面活性剂的组合、阴离子型与两性混合型表面活性剂的组合，或上述的组合。由上述可知，小分子表面活性剂必然含有阴离子型表面活性剂。若小分子表面活性剂不含阴离子型表面活性剂，则经改性过的微粒在水中分散性会变差。在步骤(c)中，加入小分子表面活性剂，并使其扩散至改性微粒表面，并将微粒包覆后使其可稳定存在于水相中。此步骤通常需要较长的时间，例如约12至24小时之间。若反应时间过短，则溶液仍分为两层或反应不完全。若反应时间过长，则会增加工艺成本。通过加入小分子表面活性剂，可使第一分散液稳定存在于水相中，而不会因改性后微粒的疏水性质，造成产物经过一段时间后产生分层等问题。此外，小分子表面活性剂的添加步骤应在疏水剂已大致改性溶液中的微粒后进行。若将表面活性剂与疏水剂同时加入待改性的溶液中，反而会造成溶液中的微粒无法完全改性，且仍然会有分层的问题。在一实施例中，进行步骤(d)混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂料的形成方法，包括：(a)将一溶胶‑凝胶前驱物、水及一催化剂混合后进行溶胶‑凝胶反应，以形成一具有微粒的溶液；(b)以一疏水剂对该微粒进行改性，形成一表面改性微粒；(c)将一小分子表面活性剂加入具有表面改性微粒的该溶液，以形成一第一分散液；(d)混合一树脂、一水溶性聚合物与水，以形成一第二分散液；以及(e)混合该第一分散液与该第二分散液，以形成一涂料。

【技术特征摘要】
2015.11.20 TW 1041384331.一种涂料的形成方法，包括：(a)将一溶胶-凝胶前驱物、水及一催化剂混合后进行溶胶-凝胶反应，以形成一具有微粒的溶液；(b)以一疏水剂对该微粒进行改性，形成一表面改性微粒；(c)将一小分子表面活性剂加入具有表面改性微粒的该溶液，以形成一第一分散液；(d)混合一树脂、一水溶性聚合物与水，以形成一第二分散液；以及(e)混合该第一分散液与该第二分散液，以形成一涂料。2.如权利要求1所述的涂料的形成方法，其中在步骤(a)、(b)、(c)、与(d)中使用下列重量比例的成份，包括：1重量份的该溶胶-凝胶前驱物；50至99.9重量份的该水；0.01至5重量份的该催化剂；0.01至30重量份的该疏水剂；0.01至5重量份的该小分子表面活性剂；1至30重量份的树脂；以及0.01至5重量份的水溶性聚合物。3.如权利要求1所述的涂料的形成方法，其中在步骤(a)、(b)、(c)、(d)及(e)中均未添加有机溶剂。4.如权利要求1所述的涂料的形成方法，其中该溶胶-凝胶前驱物是具有-MOR或...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤伟钲，苏一哲，黄云珊，
申请(专利权)人：财团法人工业技术研究院，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71