一种渐变色有机硅纳米复合材料及其生产工艺和用途制造技术

本发明专利技术公开了一种渐变色有机硅纳米复合材料及其生产工艺和用途，涉及功能性高分子材料技术领域。该复合材料原料组成包括：按重量份计，45~60份改性聚丙烯酸酯乳液，18~24份硅酸铝，8~14份可逆变色颜料，2~4份颜料添加剂，16~22份水，1~4份增稠剂，0.8~3份流平剂，0.8~2份润湿剂，0.5~2份消泡剂，0.2~1.5份分散剂，0.5~1份成膜助剂。本发明专利技术提供的渐变色复合材料在基底材料上涂膜后，具有良好的感温变色能力，且涂层的耐高温、耐酸碱腐蚀性能增强，附着力显著提升，硬度更佳；同时涂层表面具有一定的自清洁能力，表面光泽度增强。表面光泽度增强。表面光泽度增强。

【技术实现步骤摘要】
一种渐变色有机硅纳米复合材料及其生产工艺和用途
[0001]

[0002]本专利技术属于功能性高分子材料
，具体涉及一种渐变色有机硅纳米复合材料及其生产工艺和用途。

技术介绍

[0003]感温变色涂料是指涂层在不同温度下显示出不同的颜色，这种颜色变化可以是可逆的，也可能是不可逆的。我们常见的感温变色涂料由于所用材料的限制，一般变色范围在120℃以下甚至更低，在更高的温度下，感温变色涂料中的温感颜料分解从而失去感温变色功能。但是我们在日常生活中，很多产品上的涂层使用温度远远高于120℃，常用的加热件比如电熨斗、煎锅、炒锅、烤盘等，如何通过温感变色涂层指示其温度已经达到使用温度或超过使用温度，是我们需要解决的技术课题。
[0004]锅具是人们日常烹饪的必备工具，随着现代健康生活理念的深入与流行，人们对锅具的性能品质要求也越来越高。普通锅具已经不能满足人们的需求，为了能够准确掌握烹饪火候，消费者迫切需要一种更加智能、健康的锅具。于是，能感知油温或锅底温度的感温锅具便应运而生，这种锅具通常设有感温变色涂层或膜，当锅具的油温或锅底温度达到目标温度时，感温变色以提示用户烹饪火候。
[0005]目前，锅具等以金属、玻璃和陶瓷作为底材的产品防护使用的都是普通的油漆，在环境中不能显示产品表面的温度等的变化，较高的温度可能使产品表面的漆脱落，使产品暴露在环境中，造成严重的腐蚀，使产品寿命缩短。另一个方面，在生产中，由于产品温度高，工人不易掌握操作，因此，市场上急需有一种耐热性好、附着力强、成本低的表面装饰和漆膜会随温度自动变色的涂料。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种渐变色有机硅纳米复合材料及其生产工艺和用途，该复合材料在基底材料上涂膜后，具有良好的感温变色能力，且涂层的耐高温、耐酸碱腐蚀性能增强，附着力显著提升，硬度更佳；同时涂层表面具有一定的自清洁能力，表面光泽度增强。
[0007]本专利技术为实现上述目的所采取的技术方案为：一种改性丙烯酸酯乳液，其粒径分布为50~360nm，粒径小于100nm的乳胶粒子占76.8~90%；上述乳液中包含改性丙烯酸酯聚合物；上述聚合物包括基础聚合单体和功能单体；上述基础聚合单体至少包括丙烯酸丁酯、丙烯酸；上述功能单体至少包括甲基丙烯酸六氟丁酯、有机硅氧烷。本专利技术采用半连续种子乳液聚合的方法合成一种新型改性丙烯酸酯乳液，其可作为成膜物质，具有优异的涂膜
自清洁性能，且热稳定性良好，能够应用于感温变色材料的制备，在多领域具有广泛应用前景。
[0008]需要说明的是，有机硅氧烷包括乙烯基三甲氧基硅烷。
[0009]需要说明的是，有机硅氧烷还包括氯甲基三乙氧基硅烷与1
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氨基
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N
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(环丙基磺酰基)
‑2‑
乙烯基
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环丙烷羧胺盐酸盐通过取代反应形成的化合物。本专利技术采用1
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氨基
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N
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(环丙基磺酰基)
‑2‑
乙烯基
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环丙烷羧胺盐酸盐对硅氧烷进行化学改性，制得有机硅氧烷，作为交联单体之一，应用于改性丙烯酸酯乳液的制备，能够显著增强乳液涂膜的自清洁性能；将该乳液用于感温变色复合材料的制备，得到复合材料能够涂覆对钢铁、不锈钢、铜铝等金属以及玻璃、陶瓷底材上，其涂膜的附着力显著提升；且有效提升了复合材料涂膜的耐酸碱性能和耐高温性能，可应用于高温变色涂料的制备中，拓宽其应用范围。
[0010]进一步地，有机硅氧烷的制备方法，包括：取氯甲基三乙氧基硅烷和三乙胺混合，缓慢滴加1
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氨基
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N
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(环丙基磺酰基)
‑2‑
乙烯基
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环丙烷羧胺盐酸盐，30min内滴加完毕，加热至70~80℃反应5~8h，抽滤、减压蒸馏提纯得到有机硅氧烷；整个反应过程氮气保护并严格防水。
[0011]需要说明的是，氯甲基三乙氧基硅烷、三乙胺和1
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氨基
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N
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(环丙基磺酰基)
‑2‑
乙烯基
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环丙烷羧胺盐酸盐的摩尔比为1：0.9~1.15：0.95~1.2。
[0012]需要说明的是，有机硅氧烷的化学结构如式I所示：I。
[0013]上述改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括：所述改性丙烯酸酯乳液采用半连续种子乳液聚合法合成。
[0014]更进一步地，改性聚丙烯酸酯乳液的制备方法，具体为：S1：取乳化剂、引发剂KPS、蒸馏水混合均匀得到溶液A；取2/3量的溶液A，依次加入2/3量的甲基丙烯酸六氟丁酯、2/3量的丙烯酸丁酯、2/3量的丙烯酸单体充分搅拌乳化，加热至70~80℃冷凝回流30~40min，得到种子聚合物乳液；S2：取剩余1/3量的溶液A，加入助乳化剂异丙醇、酸碱稳定剂碳酸氢钠，充分溶解后依次加入剩余量的甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸以及有机硅氧烷和硅酸乙酯充分乳化得到乳化液B；调节种子聚合物乳液温度至70~80℃，缓慢滴加乳化液B，反应3~5h，再降温至46~55℃，加入浓度0.4~0.6wt%的氨水，保温3~5min，得到改性聚丙烯酸酯乳液。
[0015]需要说明的是，步骤S1中乳化剂的加入量为单体总量的2~3wt%，包括SDS和OP
‑
10，两者质量比为1：0.8~1；引发剂加入量为单体总量的0.5~0.8wt%；乳化剂与蒸馏水的固液比为4.5~6mg：1mL。
[0016]需要说明的是，步骤S2中异丙醇的加入量为乳化剂的50~55wt%；碳酸氢钠与异丙醇的质量比为0.55~0.75：1；碳酸氢钠与氨水的固液比为0.1~0.2g：1mL。
[0017]需要说明的是，甲基丙烯酸六氟丁酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸、有机硅氧烷、硅酸乙酯的摩尔比为1：1~1.5：0.4~0.6： 0.2~0.4：0.03~0.05。
[0018]一种渐变色复合材料，其原料组成包括：按重量份计，45~60份改性聚丙烯酸酯乳液，18~24份硅酸铝，8~14份可逆变色颜料，2~4份颜料添加剂，16~22份水，1~4份增稠剂，0.8~3份流平剂，0.8~2份润湿剂，0.5~2份消泡剂，0.2~1.5份分散剂，0.5~1份成膜助剂。本专利技术制备的渐变色复合材料，以水为分散介质，可用水调节粘度，无毒，使用安全方便。该渐变色复合材料在88℃以下时表现为棕黄色；在89~99℃阶段表现为黄褐色；100~295℃阶段表现为灰黑色；在296~450℃表现为纯黑色。本专利技术制备的渐变色复合材料存在三个颜色突变点，即89℃、100℃和296℃三个感温变色点，且随温度应答变色速度快，均在30s内发生颜色的突变，灵敏性高。
[0019]需要说明的是，可逆变色颜料包括二氧化硅和Nb2O5负载的铬钒纳米材料。
[0020]需要说明的是，颜料添加剂包括等质量的CoSO4•
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性丙烯酸酯乳液，其粒径分布为50~360nm，粒径小于100nm的乳胶粒子占76.8~90%；所述乳液中包含改性丙烯酸酯聚合物；所述聚合物包括基础聚合单体和功能单体；所述基础聚合单体至少包括丙烯酸丁酯、丙烯酸；所述功能单体至少包括甲基丙烯酸六氟丁酯、有机硅氧烷。2.根据权利要求1所述的一种改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述有机硅氧烷包括乙烯基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述的一种改性丙烯酸酯乳液，其特征在于：所述有机硅氧烷还包括氯甲基三乙氧基硅烷与1
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氨基
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N
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(环丙基磺酰基)
‑2‑
乙烯基
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环丙烷羧胺盐酸盐通过取代反应形成的化合物。4.权利要求1所述的改性丙烯酸酯乳液的制备方法，包括：所述改性丙烯酸酯乳液采用半连续种子乳液聚合法合成。5.一种渐变色复合材料，其原料组成包括：按重量份计，45~60份改性聚丙烯酸酯乳液，18~24份硅酸铝，8~14份可逆变色颜...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷林根，
申请(专利权)人：苏州家益厨具科技有限公司，
类型：发明
国别省市：