用于陶瓷基底的耐磨银涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及银涂料技术领域，尤其涉及一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料及其制备方法。


背景技术：

2.白银由于其本身性质稳定且具备独特的金属光泽以及良好的抗菌性能，被广泛应用于茶具、餐具等领域。近年来，带有白银涂层的瓷器更是深受消费者喜爱。由于白银涂层多用于餐具、茶具，所以在高温条件下杜绝有害物质从涂层中溢出也是银涂料开发的一个重点。高温烧结可以去除银涂料中的各种有机物助剂，相较于各种低温固化型银涂料更能满足“无毒”的要求。因此，现有的瓷器大多使用高温烧结银涂料，通过在陶瓷基底表面进行喷涂、烧结、抛光等步骤，获得均匀的银涂层。
3.白银涂层在烧结后的打磨步骤以及使用的过程中均会持续地受到磨损，这就导致银层太薄容易经磨损使基底材料露出；反之，银层过厚又会直接降低产品利润。因此，提高白银涂层的耐磨性能可以减少白银涂层损耗，达到提高涂层寿命、降低银涂料用量的作用。
4.公开号为cn113823436a的专利提供了一种耐磨银浆及其制备方法和应用，通过采用饱和聚酯树脂、酚醛环氧树脂、银粉、耐磨金属添加剂、酯类溶剂、封闭型异氰酸酯、胺类环氧固化剂、pp蜡粉搭配，使制得的银浆具有耐磨性好、附着力好的特性。然而，该方法制备的银浆涂料需要在低温下进行固化，难以满足高温烧结的需求，不适宜作为用于陶瓷基底表面的高温烧结银涂料使用；同时，该专利通过添加耐磨金属添加剂的方式仅能够在一定程度上提高银浆的耐磨性，对于银浆的其他性能并无改善，整体效果仍有待加强。
5.有鉴于此，有必要设计一种改进的用于陶瓷基底的耐磨银涂料及其制备方法，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料及其制备方法，通过将无毒害的改性耐磨颗粒引入银涂料配方体系，在提高涂层耐磨性能的同时改善银涂料的流变性能，起到增塑剂的效果。
7.为实现上述目的，本发明提供了一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料，所述耐磨银涂料按质量分数计包含如下组分：溶剂35%~55%，有机树脂2%~4%，无铅玻璃粉2%~4%，改性耐磨颗粒0.4%~3%，片状银粉40%~60%；所述改性耐磨颗粒由硅烷偶联剂对耐磨颗粒进行表面改性后得到。
8.作为本发明的进一步改进，所述改性耐磨颗粒的质量占所述片状银粉质量的1%~5%。
9.作为本发明的进一步改进，所述耐磨颗粒为金刚石或氮化硅，所述耐磨颗粒的粒径为0.1~3μm。
10.作为本发明的进一步改进，所述片状银粉的片径为10~30μm。
11.作为本发明的进一步改进，所述溶剂包括己二酸二甲酯、柠檬酸三丁酯、十二碳醇酯、乙酸乙酯、丁基卡必醇乙酸酯、松油醇中的至少一种。
12.作为本发明的进一步改进，所述有机树脂包括醋酸丁酸纤维素酯、乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。
13.作为本发明的进一步改进，所述无铅玻璃粉包括至少两种软化点不同的玻璃粉。
14.为实现上述目的，本发明还提供了一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料的制备方法，包括如下步骤：s1、在乙醇中加入耐磨颗粒和硅烷偶联剂，在超声分散的条件下持续搅拌预定时间后，经过滤、烘干、破碎后得到改性耐磨颗粒；s2、将溶剂与有机树脂充分混合至完全溶解后，再加入无铅玻璃粉和所述改性耐磨颗粒，充分混匀后再加入片状银粉，再次混匀后得到耐磨银涂料。
15.作为本发明的进一步改进，在步骤s1中，加入的所述硅烷偶联剂的质量占所述耐磨颗粒质量的0.1%~1.0%；所述硅烷偶联剂为kh-550或kh-570。
16.作为本发明的进一步改进，在步骤s2中，所述预定时间为2~4h。
17.本发明的有益效果是：1、本发明提供的用于陶瓷基底的耐磨银涂料，通过预先采用硅烷偶联剂对耐磨颗粒进行表面改性，制备改性耐磨颗粒；再将制得的改性耐磨颗粒引入银涂料配方体系，使改性耐磨颗粒在银涂料体系中充分分散，一方面能够利用该改性耐磨颗粒优异的耐磨效果提高烧结后的银涂层的耐磨性能；另一方面，微米级改性耐磨颗粒的引入还能够有效改善银涂料的流变性能，不需要额外添加增塑剂即可起到增塑剂的效果，进一步改善了烧结后的银涂层的性能。
18.2、本发明提供的用于陶瓷基底的耐磨银涂料的制备方法，通过进一步对改性耐磨颗粒的制备工艺以及制备涂料时各原料的添加顺序进行调整，能够使制得的改性耐磨颗粒在银涂料中均匀分散，有效改善涂料的流变性及烧结后得到的涂层的耐磨性。并且，本发明提供的用于陶瓷基底的耐磨银涂料的制备方法工艺简单，能够满足实际工业化生产的需求；烧结后得到的涂层能够同时兼具美观性、安全性和耐磨性，具有较长的使用寿命。
附图说明
19.图1为实施例1、实施例2、实施例3以及对比例1中制备的耐磨银涂料的流变曲线对比图。
具体实施方式
20.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
21.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
22.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他
性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
23.本发明提供了一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料，所述耐磨银涂料按质量分数计包含如下组分：溶剂35%~55%，有机树脂2%~4%，无铅玻璃粉2%~4%，改性耐磨颗粒0.4%~3%，片状银粉40%~60%。
24.其中，所述改性耐磨颗粒由硅烷偶联剂对耐磨颗粒进行表面改性后得到，通过在耐磨颗粒加入银涂料体系前预先对其进行表面改性，能够提高制得的改性耐磨颗粒与银涂料体系的亲和性，以保证加入的改性耐磨颗粒在银涂料中均匀分散。
25.优选所述改性耐磨颗粒的质量占所述片状银粉质量的1%~5%；若改性耐磨颗粒的质量相对片状银粉的质量占比过低则难以起到有效的增强耐磨性的作用，若其占比过高则会显著增加涂料的粘度，同时也会引起改性耐磨颗粒的团聚。
26.所述耐磨颗粒需要能够承受800℃高温烧结处理，莫氏硬度在7以上，高温灼烧后无毒无害，且颜色为白色或透明，本发明优选耐磨颗粒为金刚石或氮化硅；所述耐磨颗粒的粒径过大将导致其难以均匀分散，无法起到增速与耐磨的作用，但粒径过小则易导致颜色发黑，不利于银涂层的美观性，为了保证银涂层兼具美观性及耐磨性，优选耐磨颗粒的粒径为0.1~3μm。
27.所述片状银粉的片径为10~30μm；更优选的，所述片状银粉的片径为20~30μm，该片径范围的片状银粉能够在保持涂料喷涂效果的前提下实现更好的光泽度；若片径过小，烧结后获得的银涂层颜色偏黑，若片径过大，则制备的涂料流动性偏差，导致喷涂效果相对更差。
28.所述溶剂包括己二酸二甲酯、柠檬酸三丁酯、十二碳醇酯、乙酸乙酯、丁基卡必醇乙酸酯、松油醇中的至少一种；优选为己二酸二甲酯、柠檬酸三丁酯和十二碳醇酯的混合物。与其他类型的溶剂相比，优选的己二酸二甲酯、柠檬酸三丁酯和十二碳醇酯的混合物能够使涂料具有更好的喷涂效果，其中，多种脂类溶剂的混合使用还能保证混合溶剂在涂层烘干过程中平稳挥发；同时，酯类溶剂还具有低毒且气味芳香的性质，在安全性上也更适合精细的人工喷涂作业。
29.所述有机树脂包括醋酸丁酸纤维素酯、乙基纤维素、聚甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述无铅玻璃粉包括至少两种软化点不同的玻璃粉。
30.本发明还提供了一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料的制备方法，包括如下步骤：s1、在乙醇中加入耐磨颗粒和硅烷偶联剂，在超声分散的条件下持续搅拌预定时间后，经过滤、烘干、破碎后得到改性耐磨颗粒；s2、将溶剂与有机树脂充分混合至完全溶解后，再加入无铅玻璃粉和所述改性耐磨颗粒，充分混匀后再加入片状银粉，再次混匀后得到耐磨银涂料。
31.在步骤s1中，加入的所述硅烷偶联剂的质量占所述耐磨颗粒质量的0.1%~1.0%；所述硅烷偶联剂优选为kh-550或kh-570。
32.在步骤s2中，所述预定时间为2~4h。
33.下面结合具体的实施例及对比例对本发明提供的用于陶瓷基底的耐磨银涂料及
其制备方法进行说明。
34.实施例1本实施例提供了一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料，其组成如表1所示。
35.表1 实施例1提供的耐磨银涂料的组成本实施例还提供了该耐磨银涂料的制备方法，具体包括如下步骤：s1、耐磨颗粒的处理在乙醇中加入平均粒径为1μm的金刚石粉以及占金刚石粉质量的0.5%的硅烷偶联剂kh-570，在超声分散的条件下持续搅拌2h，使耐磨颗粒得到充分地浸润与分散；然后依次进行过滤、烘干、破碎处理，得到改性耐磨颗粒。
36.s2、银涂料的配制首先将16.5g己二酸二甲酯、3g柠檬酸三丁酯、7g十二碳醇酯、0.8g醋酸丁酸纤维素酯、0.2g乙基纤维素充分混合至完全溶解，再加入1g无铅玻璃粉a（软化点为450℃）、1g无铅玻璃粉b（软化点为550℃）和0.5g步骤s1得到的改性耐磨颗粒，充分混匀后再加入20g平均片径为30μm的片状银粉，通过三辊研磨机再次混匀后，即得到用于陶瓷基底的耐磨银涂料。
37.对本实施例制得的用于陶瓷基底的耐磨银涂料的流变性进行测试，测试结果如图1中的曲线
①
所示。
38.将本实施例制得的用于陶瓷基底的耐磨银涂料喷涂于陶瓷基底表面后，逐渐升温至800℃，控制升温时间为2.5 h，再保温30 min，自然冷却至室温后，对涂层进行打磨与抛光：先用2000目砂纸对涂层表面进行初步打磨，待露出白银原色后改用抛光机进行抛光，抛光20s后，在陶瓷基底表面获得光亮平整的银涂层。在相同喷涂、烧结与抛光条件下，基于本
实施例提供的耐磨银涂料获得的涂层相较于常规的不含改性耐磨颗粒的涂层具有更高的耐磨性，将本实施例获得的银涂层的抛光时间延长至30s后，仍能保持白银的原色与良好的遮盖力，不会露出陶瓷基底。
39.实施例2~3及对比例1~3实施例2~3及对比例1~3分别提供了一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料及其制备方法，与实施例1相比，区别在于改变了制备改性耐磨颗粒时硅烷偶联剂的用量以及银涂料中改性耐磨颗粒的用量，各实施例及对比例中对应的添加量如表2所示，其余原料的用量及其制备方法均与实施例1一致，在此不再赘述。其中，对比例1中硅烷偶联剂占耐磨颗粒的质量分数为0，代表未经过表面改性处理。
40.表2 实施例2~5及对比例1~4中硅烷偶联剂和改性耐磨颗粒的用量
实施例/对比例硅烷偶联剂占耐磨颗粒的质量分数（%）改性耐磨颗粒占片状银粉的质量分数（%）实施例20.51实施例30.55对比例102.5对比例20.50.1对比例30.510
对实施例2、3及对比例1制备的用于陶瓷基底的耐磨银涂料进行测试，结果分别如图1中的曲线
②
、
③
、
④
所示。对比图1中四种耐磨银涂料的流变曲线可以看出，四种涂料由于有机组分和银粉含量基本一致，所以在转速为30~70rpm的高剪切条件下（即模拟喷涂条件下）粘度相差不大，实施例1和实施例2在高剪切条件下的曲线
①
和曲线
②
趋于重合。单独对比实施例1~3，由于改性耐磨颗粒所提供的增塑性，在转速低于30rpm的低剪切条件下耐磨颗粒含量高的涂料具有更高的粘度。这种性能宏观上表现为，可在涂料喷涂于基底材料之后使其粘度迅速提高，防止流挂现象的发生。而对比例1中所使用的耐磨颗粒没有经过表面处理，难以均匀分在于涂料体系中，随着剪切速度的提高，未改性的耐磨颗粒由团聚状态逐步开始分散，在数据上就表现为粘度的提高。这种粘度随剪切提高的趋势与涂料整体剪切变稀的趋势向叠加，就导致了图中曲线先升后降的现象，该现象也证明了未经表面处理的耐磨颗粒不能起到增塑剂的作用。
41.对比例2中耐磨颗粒添加量过低，得到的耐磨银涂料喷涂于陶瓷基底表面后，形成的银涂层耐磨性相对较差。用2000目砂纸对该银涂层的表面进行初步打磨，待露出白银原色后改用抛光机进行抛光，抛光20s时，银涂层颜色暗淡发黑，说明此时涂层遮盖力开始不足以实现对基底的完全遮盖，进一步将抛光时间延长至30s，有部分区域露出陶瓷基底的原色，表明该银涂层在抛光过程中没有体现出明显的耐磨性能。
42.对比例3中耐磨颗粒用量过高，直接导致涂料初始粘度过高，无法正常喷涂。
43.对比例4对比例4提供了一种陶瓷基底的耐磨银涂料的制备方法，与实施例1相比，区别在于改变了原料的添加顺序，直接将耐磨颗粒、硅烷偶联剂以及溶剂、有机树脂、无铅玻璃粉、片状银粉共混，持续搅拌至混合均匀后得到耐磨银涂料；对比例4中各原料的组成及用量均与实施例1一致，在此不再赘述。
44.经喷涂测试，硅烷偶联剂直接与其他原料混合制备的银涂料，会明显出现流挂现象。这是由于硅烷偶联剂的加入明显改变了涂料中有机物和银粉之间的结合力，同时由于
耐磨颗粒没有经过表面改性处理也无法起到增塑剂的作用。
45.需要说明的是，在本发明的其他实施例中，耐磨银涂料中各组分的质量分数还可以在实施例1的基础上进行调整，使银涂料中各组分的质量分数满足溶剂35%~55%，有机树脂2%~4%，无铅玻璃粉2%~4%，改性耐磨颗粒0.4%~3%，片状银粉40%~60%的标准即可。
46.综上所述，本发明提供了一种用于陶瓷基底的耐磨银涂料及其制备方法，涉及银涂料技术领域。该耐磨银涂料中含有溶剂35%~55%，有机树脂2%~4%，无铅玻璃粉2%~4%，改性耐磨颗粒0.4%~3%，片状银粉40%~60%。本发明通过先采用硅烷偶联剂对耐磨颗粒进行表面改性，得到改性耐磨颗粒；并在将溶剂与有机树脂充分混合至完全溶解后再加入无铅玻璃粉和改性耐磨颗粒，混匀后再加入片状银粉，混匀后即制得耐磨银涂料。通过上述方式，本发明能够使制得的改性耐磨颗粒在银涂料中均匀分散，在提高涂层耐磨性能的同时还有效改善了银涂料的流变性能，不需要额外添加增塑剂即可起到增塑剂的效果，进一步改善了烧结后的银涂层的性能。
47.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。