一种成膜硅溶胶及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于无机纳米材料制备和应用领域，设及一种成膜娃溶胶及其制备方法与 应用。
【背景技术】
[0002] 娃溶胶是一种W水为分散介质的纳米级无机聚偏娃酸的胶体溶液，在使用过程中 可W作为单独成膜物质参与成膜，但是其在成膜后会出现一定程度的龟裂等问题，影响了 膜层的连续性。为改善娃溶胶的成膜性，通常在娃溶胶中直接添加成膜助剂W辅助其成膜。
[0003] 但是，直接在娃溶胶中添加成膜助剂会出现一系列的问题，其中比较重要的一个 问题就是成膜助剂与娃溶胶的稳定性。娃溶胶是靠电荷或其它一些稳定剂来辅助分散的热 力学不稳定体系，在复合过程中因环境条件发生变化可能引起絮凝、结块或凝胶，所W成膜 助剂要与娃溶胶具有良好的相容性。因此，选择合适的成膜助剂尤为关键。除此之外，在成 膜助剂和娃溶胶的体系中添加其他的辅助剂，将有利于成膜助剂和娃溶胶体系的稳定性， 同时也会有利于成膜娃溶胶干燥后成膜的连续性。鉴于此，开发一种具有良好稳定性的成 膜娃溶胶为其在更广领域的应用具有重要意义。
【发明内容】
[0004] 鉴于W上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种成膜娃溶胶及其制备 方法与应用，通过一种工艺简便、可控性强的方法得到成膜娃溶胶，并将其涂覆于基体上， 最终干燥后得到涂层具有较高的硬度、较强的附着力W及可调的透明度。
[0005] 为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种成膜娃溶胶，按质量 百分比计，包括W下组分：
[0006] 娃溶胶 66~91 %;
[0007] 改性剂 0.1~1.8%;
[000引成膜助剂7.2~33.9%。
[0009] 优选地，所述娃溶胶为含二氧化娃颗粒的胶体水溶液。
[0010] 更优选地，所述娃溶胶的固含量(即二氧化娃颗粒含量)为6-40wt%。
[0011] 进一步优选地，所述娃溶胶的固含量(即二氧化娃颗粒含量)为30wt%。
[0012] 优选地，所述娃溶胶（即二氧化娃颗粒）的粒径为6-15nm。更优选地，所述娃溶胶 (即二氧化娃颗粒)的粒径为1 Onm。
[0013 ]优选地，所述改性剂选自硅烷偶联剂、表面活性剂中的一种。
[0014] 更优选地，所述硅烷偶联剂为含环氧基团的硅氧烷化合物。
[0015] 进一步优选地，所述含环氧基团的硅氧烷化合物为丫 一(2,3-环氧丙氧基)丙基Ξ 甲氧基硅烷或乙締基二乙氧基硅烷。所述丫一（2,3-环氧丙氧基）丙基二甲氧基硅烷的CAS 号为2530-83-8。所述乙締基Ξ乙氧基硅烷的CAS号为78-08-0。
[0016] 更优选地，所述表面活性剂为低分子量聚乙締醇。所述聚乙締醇的CAS号为9002- 89-5。
[0017] 进一步优选地，所述低分子量聚乙締醇的重均分子量为40-1000。
[0018] 优选地，所述成膜助剂选自丙締酸树脂、聚氨醋、苯丙树脂、环氧树脂中的一种。
[0019] 本发明第二方面提供一种成膜娃溶胶的制备方法，包括W下步骤：
[0020] 1)按配比将改性剂滴加到娃溶胶中揽拌混合后，继续揽拌，得到混合溶液；
[0021 ] 2)再将成膜助剂滴加到混合溶液中揽拌混合后，继续揽拌，即得成膜娃溶胶。
[0022] 优选地，步骤1)中，所述改性剂的滴加速率为6-8ml/min。更优选地，所述硅烷偶联 剂的滴加速率为7ml/min。
[0023] 优选地，步骤1)中，所述揽拌混合的时间为0.5-2小时。更优选地，所述揽拌混合的 时间为1小时。
[0024] 优选地，步骤1)中，所述继续揽拌的时间为1-72小时。更优选地，所述继续揽拌的 时间为48小时。
[0025] 优选地，步骤2)中，所述成膜助剂的滴加速率为8-12ml/min。更优选地，所述成膜 助剂的滴加速率为lOml/min。
[0026] 优选地，步骤2)中，所述揽拌混合的时间为0.5-2小时。更优选地，所述揽拌混合的 时间为1小时。
[0027] 优选地，步骤2)中，所述继续揽拌的时间为1-5小时。更优选地，所述继续揽拌的时 间为2小时。
[00%]优选地，所述步骤1)或2)中，所述制备方法在室溫下进行。所述室溫为20-25°C。
[0029] 优选地，所述步骤1)或2)中，所述揽拌混合为持续揽拌混合。
[0030] 优选地，步骤1)中，所述娃溶胶为含二氧化娃颗粒的胶体水溶液。
[0031] 更优选地，所述娃溶胶的固含量（即二氧化娃颗粒含量)为6-40wt%。进一步优选 地，所述娃溶胶的固含量(即二氧化娃颗粒含量)为30wt %。
[0032] 优选地，所述娃溶胶（即二氧化娃颗粒）的粒径为6-15nm。更优选地，所述娃溶胶 (即二氧化娃颗粒)的粒径为1 Onm。
[0033 ]优选地，步骤1)中，所述改性剂选自硅烷偶联剂、表面活性剂中的一种。
[0034] 更优选地，所述硅烷偶联剂为含环氧基团的硅氧烷化合物。
[0035] 进一步优选地，所述含环氧基团的硅氧烷化合物为丫 一 (2，3-环氧丙氧基)丙基Ξ 甲氧基硅烷或乙締基Ξ乙氧基硅烷。
[0036] 更优选地，所述表面活性剂为低分子量聚乙締醇。进一步优选地，所述低分子量聚 乙締醇的重均分子量为40-1000。
[0037] 优选地，步骤2)中，所述成膜助剂选自丙締酸树脂、聚氨醋、苯丙树脂、环氧树脂中 的一种。
[0038] 优选地，所述娃溶胶、改性剂、成膜助剂按总质量为100%计，加入的质量百分比分 别为 66 ~91%、0.1~1.8%、7.2~33.9%。
[0039] 本发明第Ξ方面提供一种成膜娃溶胶作为涂料的用途。
[0040] 优选地，所述用途为所述成膜娃溶胶作为涂料在基体表面涂覆为成膜涂层的用 途。
[0041] 更优选地，所述基体选自金属、木材、陶瓷中的一种或多种组合。
[0042] 本发明第四方面提供一种成膜娃溶胶的使用方法，将制备得到的成膜娃溶胶经涂 布器涂覆在基体上，干燥后即得所需基体表面的成膜涂层。
[0043] 优选地，所述涂布器为常规的涂布器。
[0044] 优选地，所述基体选自金属、木材、陶瓷中的一种或多种组合。
[0045] 优选地，所述成膜涂层的成膜厚度为12~200皿。所述成膜厚度可通过涂布器进行 控制。
[0046] 优选地，所述干燥的溫度为25-100°C。所述干燥的时间为12-4化。
[0047] 如上所述，本发明提供的一种成膜娃溶胶及其制备方法与应用，通过优化条件的 制备方法制备一种成膜娃溶胶。该种成膜娃溶胶具有良好的外观透明度和稳定性，其应用 于涂料中，涂膜干燥后的成膜涂层具有良好的光泽度、较高的硬度和较强的附着力。本发明 所述成膜性娃溶胶，具有工艺简便、可控性强等优点，在涂料领域具有较高实用价值。
【附图说明】
[004引图1显示为本发明中涂层1示意图。
[0049] 图2显示为本发明中涂层2示意图。
[0050] 图3显示为本发明中涂层3示意图。
[0051] 图4显示为本发明中涂层4示意图。
[0052] 图5显示为本发明中涂层5示意图。
【具体实施方式】
[0053] 下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，运些实施例仅用于说明本发明 而不用于限制本发明的保护范围。
[0054] W下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书 所掲露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可W通过另外不同的具体实 施方式加 W实施或应用，本说明书中的各项细节也可W基于不同观点与应用，在没有背离 本发明的精神下进行各种修饰或改变。
[0055] 须知，下列实施例中未具体注明的工艺设备或装置均采用本领域内的常规设备或 装置;所有压力值和范围都是指相对压力。
[0056] W下实施例中使用的娃溶胶(MCS-S10、上海新安纳电子科技有限公司），丫 一(2， 3-环氧丙氧基)丙基Ξ甲氧基硅烷化H-560、杭州杰西卡化工有限公司），乙締基Ξ乙氧基娃 烧（KH-188、杭州杰西卡化工有限公司），聚乙締醇（1788、上海金山石化），丙締酸树脂 (SYNTRAN 404、因泰聚合物贸易（上海)有限公司），聚氨醋(PU037、上海燈驰进出口有限公 司），苯丙树脂(SYNTRAN 1671、因泰聚合物贸易（上海)有限公司），环氧树脂(CARAP0L WEP 2308、因泰聚合物贸易(上海)有限公司）。
[0057] 此外应理解，本发明中提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后 还可W存在其他方法步骤或在运些明确提到的步骤之间还可W插入其他方法步骤，除非另 有说明；还应理解，本发明中提到的一个或多个设备/装置之间的组合连接关系并不排斥在 所述组合设备/装置前后还可W存在其他设备/装置或在运些明确提到的两个设备/装置之 间还可W插入其他设备/装置，除非另有说明。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为 鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本发明可实施的范 围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容的情况下，当