一种常温固化型无机涂料及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及涂料，特别涉及一种常温固化型无机涂料及其制造方法，更详细地说， 烷氧基硅烷（Alkoxy-Silane)和二氧化硅（Si02)粒子分散在水中，进行水分解反应后，接 着进行缩聚合（PolycondensationpolymeRlization)反应，之后在此溶液里为了赋予物理 化学性能，添加填充剂、无机颜料粉和其他固化促进剂，形成一种常温固化型无机涂料。
【背景技术】
[0002] 现有一般的涂料（或者涂层剂）的作用是保护结构物、建筑物，延长寿命和长期维 持美观，因此涂料（或者涂层剂）光泽度要好，便于施工且无味，涂层要长期维持，具有高耐 化学性（耐溶剂性，耐药物性，耐候性，耐水性，抗菌等）和有益的物理性能（不燃，难燃，防 水，附着，绝缘性等），且对身体无害或无环境污染，确保安全性。这些因素是涂料或涂层剂 要追求的最终目标。
[0003] 传统的防腐蚀或者建筑涂料从原油里提取有机物，再混合多种化学药品而制作， 含大量的有机成分，施工后过一段时间，在涂层上形成的龟裂缝里会繁殖微生物，会出现剥 离的现象，如长时间暴露在紫外线的环境下会褪色，且防污效果下降。并且，大部分涂料里 具有各种对人体有害的污染物质，由此会诱发皮肤病，头疼，呕吐等环境性疾病。并且，石油 的储藏量有限，但需求急剧增加，生产涂料时所需原料的供求也越来越紧张。同时，为了解 决上述传统涂料出现的问题，提出的各种无机涂料由粘合剂、颜料、溶剂、添加剂等四大因 素组成，平时所谓的陶瓷涂料是粘合剂，是使用硅或者环氧，涤纶树脂之类的有机高分子填 充陶瓷粉或者使用丙酮、苯、甲苯、二甲苯及乙酸乙酯等有机溶剂，且大部分的添加剂也都 是有机物。
[0004] 另外，传统的陶瓷涂料或涂层剂大部分硬性强，容易出现严重的龟裂现象，不易涂 上去，尤其是近期推出的无机陶瓷涂层剂需在200°C下加热干燥，在现场施工，会有很多问 题。
【发明内容】
[0005] 为了解决有机涂料不环保，传统的陶瓷涂料硬性强，现场施工不方便的问题，本发 明提供一种常温固化型无机涂料及其制造方法。该常温固化型无机涂料能够在常温固化， 且成膜后不会释放有机气体，利于环保。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
[0007] 本发明提供一种常温固化型无机涂料，所述无机涂料的原料包括下述成份：
[0008] 70_8〇wt%的无机溶液；
[0009] 5-lOwt%的功能助剂，所述功能助剂选自钛酸钾、氧化铝或者二者的组合物；
[0010] 10_20wt%的无机颜料；
[0011] 〇? 5-2.Owt%的其它功能助剂；
[0012] 所述无机溶液的原料包括下述成份：30-40wt%的有机烷氧基硅烷（简称为烷氧 基硅烷，或简称为有机硅烷），15-20wt%的有机溶剂，25-30wt%的硅溶胶；
[0013] 上述百分比为各原料占无机涂料总重的重量百分比。
[0014] 进一步的，上述无机涂料中含有去离子水。
[0015] 上述无机涂料可称为无机陶瓷涂料。
[0016] 进一步的，所述的无机涂料中，所述有机烷氧基硅烷以分子式I^SUOR2)^表示， 所述R1选自烷基，所述R2选自烷基，烷基的通式为CnH2n+1;n是正整数，n的范围是1-10 ;上 述R1和0R2的总数量是4,m是非负整数，m的范围是0-3。
[0017] 进一步的，所述无机涂料中，所述烷基选自甲基、乙基、苯基、CF3CH2CH2、 CF3 (CF2) 5CH2CH2、或CF3 (CF2) 7CH2CH2m的一种或至少两种的组合。
[0018] 进一步的，所述无机涂料中，所述硅溶胶包括20-40%的二氧化硅粒子（Si02)，所 述二氧化硅粒子的粒径是纳米至微米级；所述无机涂料还包括去离子水。
[0019] 进一步的，所述无机颜料选自氧化钛、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、炭黑、氧化铁红、氧 化铁黄中的一种或其中至少两种的组合。
[0020] 进一步的，所述无机涂料中，所述其它功能助剂选自电气石，稀土类原矿石中的一 种或两种的组合。
[0021 ] 进一步的，所述无机涂料中，所述功能助剂中包括3_5wt%的钛酸钾。进一步的，所 述钛酸钾为针状的粒度为l-l〇〇nm的钛酸钾。
[0022] 进一步的，所述无机涂料中，OR2为加水分解性烷氧基，被水或者空气中的水分或 者基材表面的水分分解，形成硅氢氧根（Si-〇H)，上述的硅氢氧根在基材的表面（M-0H)上 形成Si-0-M的结合，与基材强有力的结合。M表示基材。
[0023] 进一步的，所述无机涂料中，烷氧基硅烷选自甲基三甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、 苯基三甲氧基硅烷中的一种或两种的组合物；所述有机溶剂选自甲醇，乙醇或者异丙醇中 的一种或至少两种的组合。
[0024] 本发明还提供所述的无机涂料的制备方法，所述方法如下：
[0025] 将所述无机涂料的原料分别组合制备成主剂和硬化剂；
[0026] 所述主剂的制备方法如下：先搅拌硅溶胶，添加有机溶剂后继续进行搅拌，再添加 去离子水继续进行搅拌；控制反应温度不超过50°C;上述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙 醇或者其中至少两种的组合物；
[0027] 所述硬化剂的制备方法如下：将有机烷氧基硅烷，功能助剂，无机颜料，以及其他 功能助剂加入去离子水中搅拌，混合均匀。
[0028] 进一步的，所述方法如下：
[0029] 将所述无机涂料的原料分别组合制备成主剂和硬化剂；
[0030] 所述主剂的制备方法如下：先搅拌硅溶胶，渐渐地添加有机溶剂后继续进行搅拌， 再持续添加去离子水；硅胶和去离子水混合的过程中会产生发热现象，需要控制反应器温 度不超过50°C;上述的有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇或者其中至少两种的组合物，这些 一般会影响涂装后的干燥速度，但可弥补干燥速度的缺陷而且可提高主剂的储藏能力。
[0031] 所述主剂的粘度通常是用福特杯（Fordcup)检测，粘度通常是14-15秒。
[0032]所述硬化剂的制备方法如下：将有机硅烷，功能助剂，无机颜料，以及其他功能助 剂加入去离子水中搅拌，混合均匀。
[0033] 在使用时，将主剂和硬化剂按照1 :1的比例混合均匀，经325-1000目的网过滤，过 滤后所得即所述的无机涂料。
[0034] 进一步的，上述的无机涂料的制备方法中，由硅胶及去离子水，乙醇构成的混合物 的制作方法是先搅拌硅胶，渐渐地添加乙醇后继续进行搅拌，再持续添加去离子水。硅胶和 去离子水混合的过程中会产生发热现象，需要控制反应器温度不超过50°C。上述的主剂里 还包含有甲醇或者异丙醇，这些一般会影响涂装后的干燥速度，但此发明可弥补干燥速度 的缺陷而且可提尚主剂的储减能力。
[0035] 本发明提供所述的无机涂料的又一种制备方法，所述方法包括下述步骤：
[0036] (1)制作无机溶液：将30-40被％的烷氧基硅烷、15-20被％的有机溶剂、25-30% 的硅溶胶混合一起，在40-50°C的温度下，搅拌5-10分钟，制作成溶胶状态的无机溶液；
[0037] (2)搅拌混合溶液：将上述步骤⑴制得的无机溶液、5-lOwt%的功能助 剂，10-20wt%的无机颜料，0. 5-2.Owt%的其它功能助剂混合在一起搅拌，形成无机陶瓷混 合物；
[0038] (3)均匀：把上述步骤⑵制得的无机陶瓷混合物放进均质器，高速搅拌1-2小时 使混合物搅拌均匀；
[0039] (4)提取涂料：将上述步骤（3)制得的已搅拌均匀的物质在325-1000目的过滤网 上过滤，经过滤后的物质即为所述的无机涂料。
[0040] 进一步的，所述功能助剂是钛酸钾、氧化铝中的一种或其组合。
[0041 ] 进一步的，所述方法包括下述步骤：
[0042] (1)制作无机溶液：将30-40被％的烷氧基硅烷、15-20被％的有机溶剂、25-30% 的硅溶胶混合一起，在40-50°C温度下，搅拌5-10分钟，这时烷氧基硅烷（简称有机硅烷） 和硅胶的混合溶液产生化学反应，出现发热现象，在反应过程中由浑浊的状态逐渐变为透 明的状态；加入有机溶剂的目的是为了调节溶液的粘度和反应速度，经过这样的工序，制作 成溶胶状态的无机溶液；
[0043] (2)搅拌混合溶液：将60_70wt%的上述步骤⑴制得的无机溶液、5-lOwt%的钛 酸钾或者氧化铝，10_20wt%的颜料，0. 5-2.Owt%的其它功能助剂混合在一起搅拌，形成无 机陶瓷混合物；
[0044] (3)均匀：把上述步骤⑵制得的无机陶瓷混合物放进均质器，高速搅拌1-2小时 使混合物搅拌均匀；
[0045] (4)提取涂料：将上述步骤⑶制得的已搅拌均匀的物质在325-1000目的过滤网 上过滤，经过滤后的物质即为所述的无机涂料。
[0046] 为了改善无机涂料的硬性，使用钛酸钾，它具有纤维的形象，所以富有增强材料韧 性的功能。着色的无机颜料可使用金属氧化物。
[0047] 上述有机硅烷优选甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷中 的一种或至少两种的组合。
[0048] 上述的无机涂料也称为无机陶瓷涂料。
[0049] 制作上述的无机陶瓷涂料结构物的方法是：一、制作溶胶状态的无机溶液的阶段： 向一种或两种或两种以上的有机硅烷30-40wt%里混合25-30wt%的硅溶胶，在40°C-50°C 的温度下搅拌约5-10分钟，得到溶胶状态的无机溶液；二、搅拌混合