专利名称：高性能涂料组合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料组合物，更具体地，涉及含有抗紫外线助剂SixOjri(OH)y(OR)z醇溶胶的涂料组合物。
背景技术：
纳米二氧化硅添加到涂料中，既可以使涂层具有优良的硬度和耐刮性，同时又可保持涂膜透明性。提高涂料的耐擦洗性、强度、硬度等；兼顾提高涂料的抗紫外线老化试验性能，干燥时间大幅度降低，而且原料存在的悬浮稳定性差、触变性差、光洁度不高等问题·也得到很好的解决。目前，纳米涂料中的纳米粒子往往以助剂的形式直接添加到树脂基体中。中国专利CN200480043378. 4，公开了二氧化硅类微粒的制备方法、涂膜形成用涂料及覆有涂膜的基材，该发明得到低折射率的二氧化硅类微粒，制成外壳内部具有空洞的中空球状二氧化硅类微粒。中国专利CN98115065. 9，公开了改性的多孔二氧化硅，它的制备方法及其在涂料中作为颜料与染料载体的应用，该发明涉及多孔的二氧化硅，其孔至少部分充满聚酰胺树月旨。它们用作液体涂料的添加剂，用作颜料和/或染料载体，用作折迭或卷的烯烃物质薄膜的防粘连剂，以及它们在化妆、皮肤病学和药物制备中的应用。由于纳米二氧化硅的粒径小，比表面能大，其在涂料中非常容易团聚或被颜料、填料包埋而不会均匀分散在涂料中。
发明内容
本发明的目的是解决上述不足，提供一种高性能涂料组合物。实现本发明目的的技术方案是一种高性能涂料组合物，包括成膜组分，助剂，溶齐U，还包括抗紫外线助剂，该抗紫外线助剂为含有结构式为SixOjri (OH)y (OR)z溶胶粒子的醇溶胶混合物组分，下文中称为SixOjri (OH)y (OR)z醇溶胶，其中X为大于O的整数；z为大于O的整数；2x+2 = y+z ;和R表示具有2-9个碳原子的直链或支链烷基。上述的高性能涂料组合物，所述R表示具有2-6个碳原子的直链或支链烷基。上述的闻性能涂料组合物，所述R表不乙基或丙基。上述的高性能涂料组合物，所述X为2或3 ;y为2或3时，SixOjri (OH)y(OR)z醇溶胶为由 Si2O (OH) 2 (OR) 4，Si3O2 (OH) 2 (OR) 6，Si3O2 (OH) 3 (OR) 5 溶胶粒子组成的混合物。上述的高性能涂料组合物，所述SixC^1(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为I 15-85。上述的高性能涂料组合物，所述SixC^1(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为I 20-65。
上述的高性能涂料组合物，所述SixC^1(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为I 25-50。上述的高性能涂料组合物，所述醇溶胶中SixC^1(OH)y(OR)z微细粒子的粒径为I-IOnm0本发明具有积极的效果(I)在本发明涂料中，由于二氧化硅以粒径为约I-IOnm的没有完全水解的缩合SixOx-I (OH)y(OR) z微细粒子形式存在，其与涂料溶剂的相容性很好，因此可均匀地分散在涂料中；⑵在将所述涂料应用于待涂覆材料表面后，由于SixOjri (OH)y(OR)z微细粒子已基本固定在涂膜中，当使其进一步水解时，水解所得二氧化娃纳米粒子的缩合度不会大幅提高，最终导致所得二氧化硅纳米粒子大小均一且均匀分布在最终涂层中，提高涂料的耐擦洗性、强度、硬度等；(3)兼顾提高涂料的抗紫外线老化试验性能，干燥时间大幅度降低，而且 原料存在的悬浮稳定性差、触变性差、光洁度不高等问题也得到很好的解决。
具体实施例方式本发明涂料包含以下组分醇溶胶，其中x为大于O的整数；z为大于O的整数；2x+2 = y+z ;和R表示具有2-9个碳原子的直链或支链烷基，优选具有2-6个碳原子的直链或支链烷基，更优选乙基；和B)成膜组分；其中以二氧化硅计的SixOjri(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为I : 15-85，优选为I : 20-65，更优选为I 25-50。在本发明涂料中使用的成膜组分可为本领域技术人员所知的任何成膜组分，其实例为氟碳树脂、聚氨酯树脂、醇酸树脂、热固性丙烯酸树脂、酚醛树脂、硝化棉、氯化橡胶、浙青、改性松香树脂、热塑性丙烯酸树脂等。优选成膜组分为氟碳树脂。用于本发明的氟碳树脂为本领域技术人员所熟知，其实例为聚氟乙烯、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-丙烯共聚物、四氟乙烯-偏氟乙烯-丙烯酸共聚物等。优选本发明所用氟碳树脂选自聚偏氟乙烯、偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物、四氟乙烯-偏氟乙烯-丙烯酸共聚物。本发明涂料还包含溶剂。所用溶剂为常用溶剂或其混合物，包括但不限于芳烃类如二甲苯、甲苯等；酯类如乙酸乙酯、乙酸丁酯、乙酸异戊酯等；醇类如丁醇、异丁醇、苯甲醇等；醚类如乙二醇单乙醚、乙二醇单丁醚、丙二醇二乙醚等；酮类如甲基异丁基酮、苯乙酮、异佛尔酮等。本领域技术人员可根据本发明涂料所需性能如涂覆性能等确定所用溶剂的量。本发明涂料还可包含本领域技术人员所知的其它组分，例如颜料；填料，例如滑石粉、碳酸钙、硫酸钡、二氧化硅等；助剂，例如消泡剂、润湿剂、分散剂、乳化剂、防沉剂、稳定齐IJ，防结皮剂、流平剂、催干剂、防流挂剂、增塑剂、消光剂、阻燃剂、防霉剂、杀菌剂、捕获剂等。本领域技术人员可根据本发明涂料所需性能如杀菌性能等确定所用其它组分的具体种类及其用量。将如上所述制得的SixOjri (OH)y(OR)z醇溶胶、成膜组分、任选的颜料和填料以及任选的助剂在溶剂中混合获得本发明涂料，其中以二氧化硅计的SixOjri(OH)y(OR)z醇溶胶与成膜组分的重量比为I : 15-85，优选为I : 20-65，更优选为I : 25-50。
所用成膜组分、溶剂以及任选使用的颜料、填料和助剂均如上所述。可将如上所述制得的本发明涂料密封，并在干燥环境中保存。当然，对本发明涂料而言，优选现制现用。可通过本领域技术人员所知的任何合适方法将本发明涂料应用于待涂覆材料表面，例如辊涂、喷涂、浸涂、刷涂、刮涂等。在将所述涂料应用于待涂覆材料表面上后，任选在弱酸存在下使涂膜中的SixOjri (OH) y (OR) z微细粒子进一步水解，其中弱酸可例如为甲酸、乙酸、丙酸或草酸，其浓度为O. 1-10重量％，优选为O. 5-6重量％。在进一步的水解过程中，由于SixOjri(OH)y(OR)z微细粒子已均匀分散且基本固定在涂膜中，因此水解所得二氧化硅纳米粒子的缩合度基本不会提高，即继续保持为约I-IOnm,由此获得二氧化娃纳米粒子均匀分布在其中的最终涂层。(实施例I)制备抗紫外线助剂由Si2O(OH)2(OCH2CH3)4, Si3O2 (OH)2(OCH2CH3)6, Si3O2 (OH) 3 (OCH2CH3) 5溶胶粒子组成的混合物30g，SixOjri (OH) y (OR) z微细粒子的粒径为
1-6nm，将O.71kg聚偏氟乙烯分散在二甲苯、乙酸丁酯和异佛尔酮的重量比为7 : 2 : I的混合溶剂O. 35kg中形成氟碳树脂分散体系，其固含量为40重量％。将所得SixOjri (OH) y (OR)z醇溶胶加入氟碳树脂分散体系中，再加入消泡剂(市售，德国毕克BYK-141)8. 87g，流平剂(市售，德国毕克BYK-333)7. Ig并混匀获得本发明涂料。将所得涂料喷涂于钢材上获得厚度为约30微米的涂膜，待漆膜表面干燥后，将浓度为I. 5重量％的乙酸水溶液喷雾在涂膜上，并将涂膜放置在环境条件中，以使其中的SixOx-I (OH) y (OR) z微细粒子进一步水解成二氧化硅纳米粒子。对最终所得涂层进行测试，所得结果见表I。(实施例2)制备抗紫外线助剂由Si2O(OH)2(OCH2CH3)4, Si3O2 (OH)2(OCH2CH3)6,Si3O2 (OH) 3 (OCH2CH3) 5溶胶粒子组成的混合物27. 8g，SixOjri (OH) y (OR) z微细粒子的粒径为
2-8nm,将2.32kg偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物分散在二甲苯、乙酸丁酯和异佛尔酮的重量比为7 : 2 : I的混合溶剂I. 39kg中形成氟碳树脂分散体系，其固含量为40重量％。将所得SixOjri (OH)y (OR)z醇溶胶加入氟碳树脂分散体系中，再加入消泡剂(市售，德国毕克BYK-141)23. 2g，流平剂(市售，德国毕克BYK-333) 18. 6g并混匀获得本发明涂料。将所得涂料喷涂于钢材上获得厚度为约30微米的涂膜，待漆膜表面干燥后，将浓度为6重量％的甲酸水溶液喷雾在涂膜上，并将涂膜放置在环境条件中，以使其中的SixOjri (OH) y (OR) z微细粒子进一步水解成二氧化硅纳米粒子。对最终所得涂层进行测试，所得结果见表I。(实施例3)制备抗紫外线助剂Si2O(OH)2(OCH2CH3)4, Si3O2(OH)2(OCH2CH3)6,Si3O2 (OH) 3 (OCH2CH3) 5溶胶粒子组成的混合物47g，SixOjri (OH) y (OR) z微细粒子的粒径为I-IOnmJf 1.41kg四氟乙烯-六氟丙烯-偏氟乙烯共聚物分散在二甲苯、乙酸丁酯和异佛尔酮的体积比为7 2 I的混合溶剂0.78kg中形成氟碳树脂分散体系，其固含量为40重量％。将所得SixOjri(OH)y(OR)z醇溶胶加入氟碳树脂分散体系中，再加入消泡剂(市售，德国毕克BYK-141) 15. 6g，流平剂(市售，德国毕克BYK-333) 15g并混匀获得本发明涂料。将所得涂料喷涂于钢材上获得厚度为约30微米的涂膜，待漆膜表面干燥后，将浓度为0. 6重量％的草酸水溶液喷雾在涂膜上，并将涂膜放置在环境条件中，以使其中的SixOjri(OH)y(0R)z微细粒子进一步水解成二氧化硅纳米粒子。对最终所得涂层进行测试，所得结果见表I。(实施例4)制备抗紫外线助剂Si2O(OH)2(OCH2CH3)4, Si3O2(OH)2(OCH2CH3)6,Si3O2 (OH) 3 (OCH2CH3) 5溶胶粒子组成的混合物84. 67g，粒度仪测量结果表明所得SixOjri (OH)y (OR) z醇溶胶的SixOjri (OH)y (OR) z微细粒子的粒径为3-9nm。将I. 27kg四氟乙烯-偏氟乙烯-丙烯酸共聚物分散在二甲苯、乙酸丁酯和异佛尔酮的体积比为7 2 I的混合溶剂
O.635kg中形成氟碳树脂分散体系，其固含量为40重量％。将所得SixOjri(OH)y(OR)z醇溶胶加入氟碳树脂分散体系中，再加入消泡剂(市售，德国毕克BYK-141) 15. 9g，流平剂(市 售，德国毕克BYK-333) 15. 9g并混匀获得本发明涂料。将所得涂料喷涂于钢材上获得厚度为约30微米的涂膜，待漆膜表面干燥后，将浓度为2重量％的丙酸水溶液喷雾在涂膜上，并将涂膜放置在环境条件中，以使其中的SixOx-I (OH) y (OR) z微细粒子进一步水解成二氧化硅纳米粒子。对最终所得涂层进行测试，所得结果见表I。性能测试测试项目耐擦试性能、抗紫外线测试结果如下表I所示表I
权利要求
1.一种高性能涂料组合物，包括成膜组分，助剂，溶剂，其特征在于还包括抗紫外线助剂，该抗紫外线助剂为含有结构式为SixOjri (OH) y (OR) z溶胶粒子的醇溶胶混合物组分，下文中称为SixOjri (OH)y (OR)z醇溶胶，其中 X为大于O的整数； z为大于O的整数；2x+2 = y+z ;和 R表示具有2-9个碳原子的直链或支链烷基。
2.根据权利要求I所述的高性能涂料组合物，其特征在于R表示具有2-6个碳原子的直链或支链烷基。
3.根据权利要求I所述的高性能涂料组合物，其特征在于R表示乙基或丙基。
4.根据权利要求I所述的高性能涂料组合为，其特征在于x为2或3;y为2或3时，SixOx-I (OH) y (OR) z 醇溶胶为由 Si2O (OH) 2 (OR) 4，Si3O2 (OH) 2 (OR) 6，Si3O2 (OH) 3 (OR) 5 溶胶粒子组成的混合物。
5.根据权利要求I所述的高性能涂料组合物，其特征在于=SixOjri(OH) y (OR) z醇溶胶与成膜组分的重量比为I : 15-85。
6.根据权利要求I所述的高性能涂料组合物，其特征在于JixOjri(OH)y(OR)Jf溶胶与成膜组分的重量比为I : 20-65。
7.根据权利要求I所述的高性能涂料组合物，其特征在于=SixOjri(OH) y (OR) z醇溶胶与成膜组分的重量比为I : 25-50。
8.根据权利要求I所述的高性能涂料组合物，其特征在于醇溶胶中SixOjri(OH)y(OR)z微细粒子的粒径为l-10nm。
全文摘要
本发明涉及一种高性能涂料组合物，包括成膜组分、助剂、填料、溶剂，其还包含一抗紫外线助剂，即含有结构式为SixOx-1(OH)y(OR)z的溶胶粒子的醇溶胶组分，在涂料中，由于二氧化硅以粒径为约1-10nm的没有完全水解的缩合SixOx-1(OH)y(OR)z微细粒子形式存在，其与涂料溶剂的相容性很好，因此可均匀地分散在涂料中，提高涂料的耐擦洗性、强度、硬度等，而且原料存在的悬浮稳定性差、触变性差、光洁度不高等问题也得到很好的解决。
文档编号C09D7/12GK102838895SQ201110170248
公开日2012年12月26日 申请日期2011年6月23日 优先权日2011年6月23日
发明者纪志勇, 李 昊, 耿雷, 陶月明 申请人:江苏考普乐新材料股份有限公司