一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料及其制备方法技术

本申请涉及涂料技术领域，具体公开了一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料及其制备方法。水性单组份自干型聚硅氧烷涂料按重量百分比计算，包括如下组分：预聚前驱体45

【技术实现步骤摘要】
一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料及其制备方法


[0001]本申请涉及涂料
，更具体地说，它涉及一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]水性涂料已成为世界涂料工业的发展趋势，对于水性涂料的科研比重越来越大，取得成果也越来越多，随着大批先进的水性树脂新产品和高性能水性涂料品种推入市场，使得水性涂料在涂膜性能上完全可以达到溶剂型涂料的水平。另外一些环保型、经济型、高性能的水性涂料助剂和颜填料的推出，大大提高了涂料的生产效率，减少了生产成本，缩短了产品周期。
[0003]目前，相关技术中存在一种水性涂料，其包括按重量份计的35
‑
45份改性聚二甲基硅氧烷、3.5
‑
4.0份固化剂、3.0
‑
5.0份填料和60
‑
70份水制备而成。该水性涂料与目前大多数水性涂料一样，在涂覆后需要在80
‑
180℃的条件下高温固化成膜。由于该种水性涂料固化对温度要求较高，其难以应用于木材、纸张等基材，因此，若能研究出一种对固化温度要求低，可常温自固化的水性涂料具有十分重要意义。

技术实现思路

[0004]为了降低涂料固化对温度的要求，研究出一种可常温自固化的水性涂料，本申请提供一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料及其制备方法。
[0005]第一方面，本申请提供一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料，采用如下的技术方案：一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料，按重量百分比计算，包括如下组分：预聚前驱体45<br/>‑
70％；自交联丙烯酸10
‑
20％；填料1
‑
10％；消泡剂0
‑
1％；分散剂3
‑
9％；溶剂10
‑
20％；所述预聚前驱体是由纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂制得的聚硅氧烷预聚体。
[0006]通过采用上述技术方案，由纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂制备的聚硅氧烷预聚体可明显改善涂料的固化性能，在涂料的制备过程中，将二氧化硅溶胶与硅烷的预聚前驱体和自交联丙烯酸混合，所得涂料在常温下即可固化，并且具有良好的水溶性。此外，本申请以二氧化硅溶胶与硅烷的预聚前驱体为无机组分，自交联丙烯酸为有机改性剂，合成了有机无机杂化材料，该杂化材料以二氧化硅为核，具有较好的刚性，以碳链为壳，具有较好的韧性，兼备增强增韧效果。
[0007]本申请聚硅氧烷预聚体的分子链中含有大量羟基，附着力和成膜性能较好，可以牢固的粘附在各种非高光表面，如墙面、地面、纺织品、塑料、金属、纸张、皮革等基材表面。
[0008]可选的，本申请技术方案中的烷氧基硅烷指的是分子量≤700的烷氧基硅烷，可以是一种，也可以是两种及以上的混合物。
[0009]可选的，所述预聚前驱体中，按重量比计算，纳米二氧化硅溶胶：烷氧基硅烷：硅烷封端剂＝(20
‑
30):(20
‑
30):(5
‑
10)。
[0010]通过采用上述技术方案，在预聚的过程中，当纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂处于上述重量比范围时，所得的预聚前驱体有较好的交联性，可明显改善所得涂料的硬度等性能。
[0011]可选的，所述纳米二氧化硅溶胶是由粒径为20
‑
40nm的纳米二氧化硅溶胶和粒径为80
‑
120nm的纳米二氧化硅溶胶组成的混合物。
[0012]可选的，所述纳米二氧化硅溶胶是由粒径为30nm的纳米二氧化硅溶胶和粒径为100nm的纳米二氧化硅溶胶组成的混合物。
[0013]通过采用上述技术方案，将粒径为20
‑
40nm和粒径为80
‑
120nm的纳米二氧化硅溶胶混合，可发挥互补填充作用，有助于纳米二氧化硅溶胶与烷氧基硅烷、硅烷封端剂的混合，提高各物质的分散性。当采用30nm和100nm的二氧化硅溶胶时，互补增强效果相对最优。
[0014]可选的，所述烷氧基硅烷是由甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷组成的混合物，按重量比计算，甲基三甲氧基硅烷：正硅酸乙酯：甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：苯基三甲氧基硅烷＝(5
‑
10):(1
‑
5):(1
‑
5):(1
‑
5)。
[0015]通过采用上述技术方案，由甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷按上述比例混合组成的烷氧基硅烷，可以与二氧化硅溶胶自催化交联而形成预聚体，避免了使用不挥发酸碱催化剂在产物中的残留而导致涂层性能下降的问题，又可有效提升固化后涂层的硬度和韧性，拓宽了涂层的使用范围，提升了涂层的使用价值。并且，在上述重量比范围内进行预聚体的合成，最终所得涂料的硬度等性能更好。
[0016]可选的，所述预聚前驱体的制备方法为：将烷氧基硅烷与硅烷封端剂混合，向所得混合物中加入纳米二氧化硅溶胶，保温反应，即得预聚前驱体。
[0017]通过采用上述技术方案，先将烷氧基硅烷与硅烷封端剂在30
‑
60rpm转速下低速混合，然后向混合物中缓慢加入纳米二氧化硅溶胶，可使三者充分反应，有助于提高制得预聚前驱体的各项性能。
[0018]可选的，反应温度为50
‑
60℃，反应时间为1
‑
2h。
[0019]通过采用上述技术方案，当温度较低时，交联反应速率降低，不利于交联预聚，当温度较高时，交联反应剧烈，不利于预聚前驱体的形成。因此，通过将温度控制在上述范围，可保证快速稳定预聚，有利于提高预聚前驱体的性能。此外，通过控制反应时间，可控制预聚交联反应程度，当反应时间过长时，活泼基团交联完全，不利于最终所得涂料的固化性能。
[0020]可选的，所述硅烷封端剂为三甲基甲氧基硅烷。
[0021]通过采用上述技术方案，三甲基甲氧基硅烷可有效消除端基活性，从而对预聚体
进行有效封端。
[0022]可选的，所述分散剂由非离子缔合型聚氨酯增稠剂和丙烯酸嵌段共聚物按重量比1:(0.6
‑
9)混合组成。
[0023]通过采用上述技术方案，非离子缔合型聚氨酯增稠剂和丙烯酸嵌段共聚物之间具有较好的协同分散作用，可明显改善涂料的分散性能，大大提高涂料的贮藏稳定性，使涂料在制成后可长期存放，且可有效减少存放过程中涂料出现的沉淀、结块现象。
[0024]可选的，所述非离子缔合型聚氨酯增稠剂在25℃下粘度为2800
‑
3200mPa
·
s。
[0025]可选的，所述非离子缔合型聚氨酯增稠剂在25℃下粘度为3000mPa
·
s。
[0026]可选的，所述非离子缔合型聚氨酯增稠剂为罗门哈斯的水性增稠剂RM
‑
8W。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水性单组份自干型聚硅氧烷涂料，其特征在于，按重量百分比计算，包括如下组分：预聚前驱体 45
‑
70%；自交联丙烯酸 10
‑
20%；填料 1
‑
10%；消泡剂 0
‑
1%；分散剂 3
‑
9%；溶剂 10
‑
20%；所述预聚前驱体是由纳米二氧化硅溶胶、烷氧基硅烷和硅烷封端剂制得的聚硅氧烷预聚体。2.根据权利要求1所述的水性单组份自干型聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述预聚前驱体中，按重量比计算，纳米二氧化硅溶胶：烷氧基硅烷：硅烷封端剂=(20
‑
30):(20
‑
30):(5
‑
10)。3.根据权利要求1所述的水性单组份自干型聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述纳米二氧化硅溶胶是由粒径为20
‑
40nm的纳米二氧化硅溶胶和粒径为80
‑
120nm的纳米二氧化硅溶胶组成的混合物。4.根据权利要求1所述的水性单组份自干型聚硅氧烷涂料，其特征在于，所述烷氧基硅烷是由甲基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和苯基三甲氧基硅烷组成的混合物，按重量比计算，甲基三甲氧基硅烷：正硅酸乙酯：甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷：苯基三甲氧基硅烷=(5
‑
10):(1
‑
5):(1
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，李力锋，孙鹏，盛雷，张亚莉，潘东强，陈德义，
申请(专利权)人：上海宜瓷龙新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：