一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法与流程

本发明涉及无机涂料领域，具体为一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法。

背景技术：

无机涂料是由无机聚合物和经过分散活化的金属、金属氧化物纳米材料、稀土超微粉体组成的无机聚合物涂料，能与钢结构表面铁原子快速反应，生成具有物理、化学双重保护作用，通过化学键与基体牢固结合的无机聚合物防腐涂层，对环境无污染，使用寿命长，防腐性能达到国际先进水平，是符合环保要求的高科技换代产品。

硅酸钾无机外墙涂料和硅溶胶无机外墙涂料国内近几年开始发展起来。国内也已经开始大量使用无机涂料作为外墙装饰与保护，其优异的耐候保色性及透气性已得到人们的认可。

但是这两种无机外墙涂料，经过长时间的使用和测试，分别存在以下的缺点：硅酸钾无机涂料的兼容性太差，需配套专用的乳液、助剂、色浆、粉料，贮存稳定性差，成膜较慢，早期耐水、耐擦洗差，养护时间长，并伴有盐析现象，引起发花。而硅溶胶无机涂料成膜过快，干燥过程中收缩剧烈，刚性太强，耐水、兼容性、展色性略优于硅酸钾，但距实际要求尚有差距。

针对上述问题，本申请中提出一种纳米无机硅树脂的制备方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法，通过该方法制备的纳米无机硅树脂具有良好的成膜性和疏水性，即可用来制作纯无机建筑涂料，也可与常用的乳液复配生产符合行业标准规定的无机建筑涂料。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：

s1、将ph值为8-11的硅溶胶溶液放置在反应釜当中，升温至50-80℃，持续进行搅拌，转速为60-80转；

s2、滴加硅溶胶溶液质量的1.5％-3％的亲水性有机硅单体后，保持s1中的温度不变，反应3-4h完成共聚；

s3、降低温度至50-60℃，滴加1-3％的疏水性有机硅单体，转速增加至80-120转，反应5-6h，再次完成共聚；

s4、添加硅溶胶溶液质量的5％-20％的片状或针状的无机矿粉到s3中的树脂中，转速增加至500-1000转/min,持续反应1-2h。

通过上述技术方案，通过与亲水性的无机硅单体进行共聚，提高纯亲水的无机硅树脂与疏水有机硅单体的相容性；通过两次聚合大大提高了无机硅树脂的成膜性和疏水性；针状或片状的无机矿物材料将无定型sio2转变成晶体结构优异的核壳结构，这种核壳结构为结构紧密、规则的晶体使得以此制备的无机涂料成膜性、施工性、附着力、耐沾污、耐水性能均大大提高。

优选的，所述亲水性有机硅单体为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和或γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷。

通过上述技术方案，可以根据成本进行灵活的选择。

优选的，所述疏水性有机硅单体为甲基三氧基硅烷和或异丁基三氧基硅烷。

通过上述技术方案，可以根据成本进行灵活的选择。

优选的，所述硅溶胶溶液选自浙江宇达化工有限公司的ls-30型号硅溶胶溶液，sio2含量30％。

优选的，所述无机矿粉的主要材料为含钙离子的晶须。

优选的，一种无机矿物材料改性无机硅树脂。

通过上述技术方案，该无机硅树脂具有良好的成膜性和疏水性。

优选的，一种有机硅单体改性的纳米无机硅树脂。

通过上述技术方案，该无机硅树脂具有良好的成膜性和疏水性，同时具有良好的机械强度、力学性能、耐磨耐热性、抗开裂性、抗粉化性以及耐水性能。

优选的，添加建筑乳液作为成膜物。

通过上述技术方案，建筑乳液能够提高该树脂的成膜性。

优选的，添加钛白粉、高岭土和重质碳酸钙中的一种或几种作为颜填料。

通过上述技术方案，钛白粉、高岭土和重质碳酸钙作为颜填料具有效果好的优点。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)通过与相对亲水性的有机硅单体进行共聚，提高纯亲水的无机硅树脂与疏水有机硅单体的相容性；

(2)通过两次聚合大大提高了无机硅树脂的成膜性、疏水性和展色性；

(3)针状或片状的无机矿物材料将无定型sio2转变成晶体结构优异的核壳结构，这种核壳结构为结构紧密、规则的晶体，使得以此制备的无机涂料成膜性、施工性、附着力、耐沾污、耐水性能均大大提高。

附图说明

图1为本发明中实施例3到实施例6与对比例1的对比结果图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，以下为本发明提供的实施例：

实施例1：一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法，包括以下步骤：

s1、将ph值为8-11的硅溶胶溶液放置在反应釜当中，升温至50-80℃；硅溶胶溶液选自浙江宇达化工有限公司的ls-30型号硅溶胶溶液，sio2含量30％；持续进行搅拌，转速为60-80转；

s2、滴加硅溶胶溶液质量的1.5％-3％的亲水性有机硅单体；所述亲水性有机硅单体为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和或γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷；保持s1中的温度不变，反应3-4h完成共聚；

s3、降低温度至50-60℃，滴加1-3％的疏水性有机硅单体；所述疏水性有机硅单体为甲基三氧基硅烷和或异丁基三氧基硅烷；转速增加至80-120转，反应5-6h，再次完成共聚；

s4、添加硅溶胶溶液质量的5％-20％的片状或针状的无机矿粉到s3中的树脂中，转速增加至500-1000转/min,持续反应1-2h，所述无机矿粉的主要材料为含钙离子的晶须。

实施例2：一种无机矿物材料改性无机硅树脂。其通过实施例一的方法制备所得。在使用时能够添加建筑乳液作为成膜物提高成膜性，添加钛白粉、高岭土和重质碳酸钙中的一种或几种作为颜填料。

实施例3：一种有机硅单体改性的纳米无机硅树脂，通过以下方法制备所得：

s1、将ph值为8-11的硅溶胶溶液放置在反应釜当中，升温至50-80℃；硅溶胶溶液选自浙江宇达化工有限公司的ls-30型号硅溶胶溶液，sio2含量30％；持续进行搅拌，转速为60-80转；

s2、滴加硅溶胶溶液质量的1.5％的亲水性有机硅单体；所述亲水性有机硅单体为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷；保持s1中的温度不变，反应3-4h完成共聚；

s3、降低温度至50-60℃，滴加1％的疏水性有机硅单体；所述疏水性有机硅单体为甲基三氧基硅烷；转速增加至80-120转，反应5-6h，再次完成共聚；

s4、添加硅溶胶溶液质量的5％的片状或针状的无机矿粉到s3中的树脂中，转速增加至500-1000转/min,持续反应1-2h，所述无机矿粉的主要材料为含钙离子的晶须。

实施例4：一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法，通过以下方法制备所得：

s1、将ph值为8-11的硅溶胶溶液放置在反应釜当中，升温至50-80℃；硅溶胶溶液选自浙江宇达化工有限公司的ls-30型号硅溶胶溶液，sio2含量30％；持续进行搅拌，转速为60-80转；

s2、滴加硅溶胶溶液质量的3％的亲水性有机硅单体；所述亲水性有机硅单体为γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷；保持s1中的温度不变，反应3-4h完成共聚；

s3、降低温度至50-60℃，滴加3％的疏水性有机硅单体；所述疏水性有机硅单体为异丁基三氧基硅烷；转速增加至80-120转，反应5-6h，再次完成共聚；

s4、添加硅溶胶溶液质量的20％的片状或针状的无机矿粉到s3中的树脂中，转速增加至500-1000转/min,持续反应1-2h，所述无机矿粉的主要材料为含钙离子的晶须。

实施例5：一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法，通过以下方法制备所得：

s1、将ph值为8-11的硅溶胶溶液放置在反应釜当中，升温至50-80℃；硅溶胶溶液选自浙江宇达化工有限公司的ls-30型号硅溶胶溶液，sio2含量30％；持续进行搅拌，转速为60-80转；

s2、滴加硅溶胶溶液质量的3％的亲水性有机硅单体；所述亲水性有机硅单体为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷，二者的质量比例为1:1；保持s1中的温度不变，反应3-4h完成共聚；

s3、降低温度至50-60℃，滴加3％的疏水性有机硅单体；所述疏水性有机硅单体为甲基三氧基硅烷和异丁基三氧基硅烷，二者的质量比例为1:1；转速增加至80-120转，反应5-6h，再次完成共聚；

s4、添加硅溶胶溶液质量的15％的片状或针状的无机矿粉到s3中的树脂中，转速增加至500-1000转/min,持续反应1-2h，所述无机矿粉的主要材料为含钙离子的晶须。

实施例6：一种无机矿物材料改性无机硅树脂的制备方法，通过以下方法制备所得：

s1、将ph值为8-11的硅溶胶溶液放置在反应釜当中，升温至50-80℃；硅溶胶溶液选自浙江宇达化工有限公司的ls-30型号硅溶胶溶液，sio2含量30％；持续进行搅拌，转速为60-80转；

s2、滴加硅溶胶溶液质量的2％的亲水性有机硅单体；所述亲水性有机硅单体为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧基三甲氧基硅烷，二者的质量比例为1:1；保持s1中的温度不变，反应3-4h完成共聚；

s3、降低温度至50-60℃，滴加2％的疏水性有机硅单体；所述疏水性有机硅单体为甲基三氧基硅烷和异丁基三氧基硅烷，二者的质量比例为1:1；转速增加至80-120转，反应5-6h，再次完成共聚；

s4、添加硅溶胶溶液质量的15％的片状或针状的无机矿粉到s3中的树脂中，转速增加至500-1000转/min,持续反应1-2h，所述无机矿粉的主要材料为含钙离子的晶须。

对比例1：采用现有的市场上所售的普通无机硅树脂涂料作为对比例。

针对实施例3到实施例6中制备的无机硅树脂进行稀释，稀释后使得固体物的含量与对比例1中的固体物的含量相同，对其性能进行对比，对比结果如图1。从上面结果可以看出，依照本申请的方法制备出的无机硅树脂具有良好的成膜性、施工性、附着力、耐沾污、耐水性能。

综上所述，本发明的有益效果是：(1)通过与相对亲水性的有机硅单体进行共聚，提高纯亲水的无机硅树脂与疏水有机硅单体的相容性；(2)通过两次聚合大大提高了无机硅树脂的成膜性和疏水性；(3)针状或片状的无机矿物材料将无定型sio2转变成晶体结构优异的核壳结构，这种核壳结构为结构紧密、规则的晶体，使得以此制备的无机涂料成膜性、施工性、附着力、耐沾污、耐水性能均大大提高。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。