碱稳定性的溶胶-凝胶涂料制造技术

本发明专利技术涉及碱稳定性的溶胶－凝胶涂料、制备碱稳定性的溶胶－凝胶涂料的方法及其用途。为了提供碱稳定性的溶胶－凝胶涂料，在本发明专利技术范围内提出由下述组成的涂料：选自化合物ＴＥＯＳ、ＭＴＥＯＳ或较高链长的烷基硅烷（二－、三－和四官能的硅烷）的可水解的硅烷，但优选ＴＥＯＳ、ＭＴＥＯＳ或其混合物；和基于ａ）仲或叔碱（例如，氨基、巯基硅烷）和／或ｂ）路易斯酸，如金属醇盐，例如烷醇铝、烷醇锆、烷醇钛的缩合催化剂，其中可水解硅烷与缩合催化剂之比（ｗｔ％）为９９∶１至７０∶３０。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及碱稳定性的溶胶_凝胶涂料、制备碱稳定性的溶胶_ 凝胶涂料的方法及其用途。
技术介绍
尤其在卫生和厨房领域中，希望高的耐碱性。通常在餐具洗涤机 内，在添加碱性清洁剂的情况下测试涂层的使用寿命。 一般而言，由 于硅酸盐结构而具有高度酸稳定性的体系是已知的。已表明，在耐碱性测试中，商业溶胶-凝胶体系在最大20 - 30个循环之后出现破坏。 DD 280956 Al公开了制备基于有机聚酯的涂层的方法，所述涂层 保护玻璃表面以免碱性腐蚀。DE 4025215 C2公开了碱稳定性的耐磨涂层的制备。公开了通过 使含不可水解的伯、仲和/或叔氨基的硅烷与有机环氧化物反应，制备 涂层材料。对于此，涂覆溶液必须具有至少一种在不可水解的部分上 带氨基的组分和一种具有至少两个环氧基的组分。在餐具洗涤机试验 (在3%Somat溶液内存放2小时)中的耐碱性未显示层变化。基于纯有机基硅烷的水解物和缩合物的涂料不显示过度好的耐碱 性，这是因为从化学性质而言，可根据下述反应，由氢氧根离子相对 容易地进攻硅氧烷键(=S i-0-S i =):sS"O-Sis + -OH/KbO ■> —曰Si-OH + HO-Si音+ 'OH硅氧烷阳离子(Kat)/H20 中间体 硅烷醇 阳离子在碱性介质中，硅氧烷键在氢氧根离子的催化影响下水解，形成 硅烷醇。结果破坏无机聚合物网络和因此破坏涂层。
技术实现思路
本专利技术的目的因此是提供碱稳定性的溶胶-凝胶涂料。根据本专利技术，通过由下述组成的碱稳定性涂料实现这一目的 >选自化合物TE0S、 MTE0S或较高链长的烷基硅烷(二-、三-和四官能的硅烷)的可水解的硅烷，但优选TE0S、 MTE0S或其混合物;>和基于a)仲或叔碱(例如，氨基、巯基硅烷)和/或b)路易斯酸， 如金属醇盐，例如烷醇铝、烷醇锆、烷醇钛的缩合催化剂，其中可水解硅烷与缩合催化剂之比(wt。/。)为99: 1至70: 30。令人惊奇的是，发现基于不具有有机官能侧链的硅烷(MTEOS和最 多30个碳的较高链长的烷基硅烷，TEOS)的溶胶-凝胶体系通过基于 l.仲或叔碱(例如，氨基、巯基硅烷)和/或2.路易斯酸，如烷醇铝、 烷醇锆、烷醇钛的缩合催化剂，显示出碱稳定性得到显著改进，也就 是说，甚至在200 - 3GQ个餐具洗涤机循环时也没有破坏。使用以上列出的路易斯酸或仲或叔氨基化合物(例如，N-丁基氨丙 基三甲氧基硅烷或N-甲基氨丙基三甲氧基硅烷)-以下称为"固化催 化剂"-可使涂层所要求的干燥温度显著下降。例如，可制备在60 至801C的干燥温度下，就已经显示出在PVC、聚碳酸酯或其他常用塑 料上良好到非常好的粘合性和耐磨性的透明涂层。所施加的层的厚度 视应用而定在0. 01微米至20微米之间变化。固化催化剂可或者在溶 胶-凝胶合成开始的时刻直接添加，或者可后续将它们加入到最终的 涂覆溶液内。由此，还可配制有效使用期稳定的多组分漆(lacke)(例如，含 粘结剂和固化组分的双组分体系)。也可在所述的涂料体系内随意分散颜料或填料。另外，可视需要 使用在漆实践中常用的漆添加剂(例如Byk添加剂用以改进表面流动/ 流平性能或底材润湿，颜料润湿)。本专利技术0. 05wty。并小于20wt。/。的固体含量。同样有利的是，为了表面官能化的目的， 一部分烷氧基硅烷经氟 化或者含有亲水侧链，特别是聚醚。根据本专利技术，金属醇盐优选是烷醇铝和烷醇锆。 同样根据本专利技术，碱是具有仲氨基的硅烷。同样有利的是，涂料含有纳米颗粒，尤其Si02纳米颗粒。本专利技术的范围包括制备根据本专利技术的涂料的方法，在所述方法中， 在添加酸的条件下，水解硅烷，并在水解之后立即直至水解1小时的 时间添加催化剂。设计，通过辊涂、流涂(Fluten)、喷涂上漆、静电喷涂、离心 涂布、浸涂或擦涂，进行涂覆。本专利技术的改进包括在室温(RT)至1200匸下进行涂层的固化。此外有意义的是，作为底漆或作为层厚度最多3微米的薄层将涂 料施加到待涂布的物体上。此外，本专利技术的范围包括本专利技术的涂料在作为底材的金属，特别 是钢和铬、金属化塑料，聚合物，特别是PVC和聚酯，玻璃，陶乾， 玻璃陶瓷，天然材料，特别是皮革、橡胶、黄麻、棉，以及矿物基底， 特别是石头和混凝土上的用途。同样适用的是本专利技术的涂料作为用于疏水涂层或光催化活性颗 粒，在铬表面、不锈钢表面、PVC或聚酯上的防垢层的底漆。本专利技术还提供本专利技术的涂料作为基础体系用于抗手印、光催化和 防垢的涂层、消光剂、油漆颜料(Farbpigmente)和流动改进剂，用 于浸渍纺织品、皮革、纸张或者作为漆体系或聚合物的粘结剂或添加 剂。本专利技术最后还提供本专利技术的涂料在家用餐具、家用器具、厨房设 备以及卫生设备、纺织品上，尤其在锅，平底锅，所有种类的外壳， 配件，覆盖层、镶边、毛巾架、纸张分配器、干手器、皂液分配器、 淋浴喷头、镜框、浴缸和盥洗台塞子、淋浴扶杆、淋浴镶板、浴室家 具、薄板和PVC型材(窗框、门、温室)、房屋立面元件、巻帘式百叶窗箱、百叶窗、纺织品，特别是工业织物，例如遮篷、帐篷式屋顶和 防水油布或(衬里)材料上的用途。具体实施方式以下通过实施例说明本专利技术 实施例1:底漆搅拌20. 8g TE0S与14. 4g 0. 1%H2S04 1. 5小时(单相)。然 后用丁基乙二醇稀释至固体含量为1%，并向其中掺入1.2gN-甲基氨 丙基三曱氧基硅烷。功能层向5g十二烷基三甲氧基硅烷中掺入100g异丙醇和25g 1 %HC1，并在室温下搅拌l小时。然后用900g异丙醇稀释该澄清溶液。首先，向清洁过的铬表面上喷涂底漆。在5分钟(晾干)之后，在 上面喷涂功能层。在8(TC下进行固化20分钟。结果该层显示出明显的斥水性和水接触角为110。。由该涂层使 得清洁除去结垢更容易。甚至在沸腾的餐具洗涤机碱液(10% Alio溶 液，pH 11. 5)内存放2小时之后，涂层仍然显示大于100。的接触角和 对垢渍(Kalkflecken)的低粘附作用。实施例2:底漆搅拌20. 8g TEOS与7. 2g 1%H2S04 1小时。然后用软化水 (Demiwasser)稀释至固体含量为1%，并向其中掺入1. 4g 3-氨丙基 三曱氧基硅烷。功能层将5g十二烷基三曱氧基硅烷溶解在1000g 1-丁醇内并 向其中掺入20g 1% H2SO"首先，向清洁过的铬表面上喷涂底漆。在5分钟(晾干)之后，在 上面喷涂功能层。在室温下进行固化180分钟。结果该层显示出明显的斥水性和水接触角为105°。由该涂层使 得清洁除去结垢更容易。甚至在沸腾的餐具洗涤机碱液(10。Mlio溶液，pH11.5)内存放1小时之后，涂层仍然显示大于100。的接触角和 对垢渍的低粘附作用。实施例3:搅拌20. Og MTEOS、 5. 8g TEOS和6. 8g 5%乙酸24小时。然后用 42. 9g 丁基乙二醇稀释到固体含量为10%。将1. 3g 丁基化锆(80%,在正丁醇内)溶解在1.8g正丁醇内，并通 过搅拌向其中掺入0. 2g乙酰丙酮。溶液变黄且略微温热。继续搅拌1 小时。然后将锆络合物在搅拌下加入以上所述的MTEOS-TEOS水解物溶 液内。用实施例3的溶液喷涂清洁过的不锈钢板并在220C下干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱稳定性涂料，其特征在于该涂料由下述组成：＊选自化合物ＴＥＯＳ、ＭＴＥＯＳ的或较高链长的烷基硅烷（二－、三－和四官能的硅烷）的可水解的硅烷，但优选ＴＥＯＳ、ＭＴＥＯＳ或其混合物；＊和基于ａ）仲或叔碱（例如，氨基、巯基硅烷）和／或ｂ）路易斯酸，如金属醇盐，例如烷醇铝、烷醇锆和烷醇钛的缩合催化剂，其中可水解硅烷与缩合催化剂之比（ｗｔ％）为９９∶１至７０∶３０。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：F格罗斯，G施里克，S赛普尔，
申请(专利权)人：纳米X有限公司，美标国际公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]