一种纳米二氧化硅/含有醇羟基聚(甲基)丙烯酸酯涂料的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及纳米二氧化硅涂料，涂覆在玻璃和建筑物表面有防水、防划伤和保护 表面的作用。
【背景技术】
[0002] 纳米颗粒具有较大的比表面积和较高的表面活性，与聚合物混合后，容易产生较 强的物理或化学作用，起到增加混合物硬度和强度的作用，同时又弥补了纳米颗粒自身与 基质表面粘接力相对弱的缺点。因此，纳米颗粒被广泛应用于聚合物的改性当中。但是，由 于聚合物的极性相对差，使得纳米二氧化硅颗粒与聚合物的相容性比较差，纳米颗粒容易 团聚而影响了改性效果。
[0003] 目前主要是采用含有硅烷的偶联剂对纳米粒子表面进行改性以增加纳米颗粒 与聚合物的共容性。CN200910088026. 5阐述了用纳米二氧化硅颗粒通过挤出成型法改 性聚苯醚；CN201210230325.X采用了偶联剂在纳米二氧化硅与聚合物之间引入了化学 键来增加共容性，然后用这种材料来进一步改性环氧树脂；CN200680013072. 3采用二 氧化硅通过高温来生产特种橡胶；CN201310190567. 5公开纳米复合汽车面漆，采用纳米 二氧化硅作来提供抗老化和力学性能，组分中包含钛酸酯偶联剂，来增强组分间的作用 力；CN201110215930. 5提供了疏水型纳米复合汽车面漆，将纳米二氧化硅分散到聚丙烯 酸中；分散过程中使用了带有反应基团的分散剂；CN200610117309.4公开了纳米颗粒增 强聚氨酯，并使用了三聚氰胺类交联剂；CN201010524511. 5阐述了纳米二氧化硅/聚丙 烯酸酯乳液的制备方法，并加入了含有硅氧烷的偶联剂来增加各个组分之间的作用力； CN03117780. 8公开了聚丙烯酸酯/二氧化硅复合粒子的制备方法，专利中使用了硅烷偶联 剂、钛酸酯偶联剂等偶联剂。
[0004] 上述专利在使用纳米二氧化硅颗粒过程中均使用偶联剂，或需要高温反应，或需 要多步生产工艺，工艺复杂，而且由于偶联剂不可避免的形成化学键，产生化学交联结构， 使得涂料从基质表面清除困难。
[0005] 因此，急需开发一种纳米二氧化硅/聚合物涂料，生产工艺简单，配方稳定，硬度 高，粘接力强，而且不添加任何偶联剂或交联剂。
【发明内容】
[0006] 本发明开发出了一种能广泛应用各种表面，尤其是汽车、玻璃和塑料表面，保护表 面，防水，与表面附着力强，使用方便，清除方便。
[0007] 本发明提供了一种纳米二氧化硅/含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯涂料，其特征 在于该涂料包括以下组分：
[0008] 纳米二氧化硅颗粒来自于二氧化硅溶胶，为无离子型硅溶胶、酸性硅溶胶、醇类硅 溶胶或以硅为主体的复合型硅溶胶的一种或几种的组合，优选无离子型硅溶胶和醇类硅溶 胶；
[0009] 含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯如结构式I所示：
[0010]
[0011] 其中R为亚乙基，亚丙基，或亚丁基，优选亚乙基和亚丙基，最优选亚乙基；R1为甲 基，乙基，丙基，丁基或己基，优选乙基和丙基，最优选乙基；R 2和R3为氧或甲基，优选氧；m 为10-200之间的整数，η为200-4000之间的整数，m/n介于5-35%之间，优选5-25% ;上 述含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯的用量在1-15质量％之间，优选5-15质量％ ;
[0012] 香精为油溶性工业香精，用量为0. 1-1质量％ ;
[0013] 溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇，丙醇，丁醇，丙二醇，丙酮或乙酸丁酯的一种或几种混 合物；其中优选乙醇和异丙醇。
[0014] 本发明公开的纳米二氧化硅/含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯涂料的制备方法如 下：先采用溶液法合成含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯，然后加入适量的硅溶胶、香精及溶 剂即制得成功。纳米二氧化硅/含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯涂料的制备工艺简单，未 使用偶联剂或交联剂，涂料长期储存稳定，硬度高，粘接持久，防水而且日后清除容易。技术 原理为在溶剂挥发过程中，硅溶胶以聚合物中的极性醇羟基为凝结核聚集，大大提高了二 氧化硅纳米颗粒与聚合物的作用力；因为聚合物与纳米二氧化硅之间没有化学键，使得所 形成的涂层能被醇类有机溶剂溶胀，得到彻底清除。 实施例
[0015] 以下，基于实施例对本发明进行具体说明，但这些实施例只是本发明的例示，本发 明并不限于这些实施例。
[0016] 实施例1
[0017] 将IOg丙烯酸乙酯和I. 3g丙烯酸羟乙酯溶于100mL无水乙醇中，在氮气保护下加 入100毫克偶氮二异丁腈，在65°C下反应36小时，得到平均分子量为72000g/mol聚丙烯酸 乙酯-丙烯酸羟乙酯。
[0018] 实施例2
[0019] 将IOg丙烯酸乙酯和I. 3g丙烯酸羟丙酯溶于100mL无水乙醇中，在氮气保护下加 入100毫克偶氮二异丁腈，在65°c下反应36小时，得到平均分子量为58000g/mol聚丙烯酸 乙酯-丙烯酸羟丙酯。
[0020] 实施例3
[0021] 取适量酸性乙醇类硅溶胶，溶于无水乙醇中，制得纳米二氧化硅浓度为10质量％ 的溶液l〇〇ml，然后加入3g实施例1制得的聚合物，0. 2g苹果香精，均匀搅拌30分钟即制 得了纳米二氧化硅/含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯涂料。
[0022] 取上述0. 5ml上述涂料，均匀涂覆在IOOcm2的干净车漆上，正常室温下5天后测 试涂层表面的接触角为82°，按照ASTMD3363铅笔硬度测试法测试表面硬度为4H。测试完 毕后用蘸有酒精的无纺布很容易将涂层清除干净。
[0023] 实施例4
[0024] 取适量酸性异丙醇类硅溶胶，溶于无水异丙醇醇中，制得纳米二氧化硅浓度为10 质量％的溶液l〇〇ml，然后加入3g实施例2制得的聚合物，0. 2g苹果香精，均匀搅拌30分 钟即制得了纳米二氧化硅/含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯涂料。
[0025] 取上述0. 5ml上述涂料，均匀涂覆在IOOcm2的干净车漆上，正常室温下5天后测 试涂层表面的接触角为84°，按照ASTMD3363铅笔硬度测试法测试表面硬度为3H。测试完 毕后用蘸有异丙醇的无纺布很容易将涂层清除干净。
【主权项】
1. 一种纳米二氧化硅/含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯涂料，包括以下组分：纳米二 氧化硅5-45质量％，含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯1-15质量％，香精0. 1-1质量％，余 量为溶剂。2. 权利要求1的涂料，其中纳米二氧化硅颗粒来自于二氧化硅溶胶，为无离子型硅溶 胶、酸性硅溶胶、醇类硅溶胶或以硅为主体的复合型硅溶胶的一种或几种的组合，优选无离 子型硅溶胶和醇类硅溶胶。3. 权利要求1~2的涂料，其中二氧化硅溶胶优选无离子型硅溶胶和醇类硅溶胶。4. 权利要求1~3的涂料，其中纳米二氧化硅的优选用量为5-35质量％。5. 权利要求1的涂料，其中含有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯如结构式I所示：其中R为亚乙基，亚丙基，或亚丁基，R1为甲基，乙基，丙基，丁基或己基；R2和R3为氧或 甲基，优选氢。6. 权利要求5的涂料，其中R优选亚乙基和亚丙基，最优选亚乙基；R1优选乙基和丙基， 最优选乙基。7. 权利要求5的涂料，其中m为10-200之间的整数，n为200-4000之间的整数，m/n 介于5-35%之间，优选5-25%。8. 权利要求1~7的涂料，其中上述有醇羟基聚（甲基）丙烯酸酯的用量在1-15质 量％之间，优选5-15质量％。9. 权利要求1的涂料，其中溶剂为甲醇，乙醇，异丙醇，丙醇，丁醇，丙二醇，丙酮或乙酸 丁酯的一种或几种混合物，优选乙醇和异丙醇。10. 权利要求书1的涂料，其中香精为油溶性工业香精，用量为〇. 1-1质量％。
【专利摘要】本发明公开了一种纳米二氧化硅/含有醇羟基聚(甲基)丙烯酸酯涂料，包括以下组分：纳米二氧化硅5-45质量％，含有醇羟基聚(甲基)丙烯酸酯1-15质量％，香精0.1-1质量％，余量为溶剂。上述涂料具有生产工艺简单，配方储存稳定，成膜硬度度高，与基质表面粘接持久，无交联结构使得涂层清除容易。本发明提供的涂料可以广泛应用于汽车、玻璃、塑料等表面防护，具有防水防划伤等优点。
【IPC分类】C09D133/08, C09D7/12
【公开号】CN104910744
【申请号】CN201410102826
【发明人】董春珍
【申请人】董春珍
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2014年3月11日