一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201110040952.2

申请日:

2011.02.21

公开号:

CN102153753A

公开日:

2011.08.17

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):C08G 77/06申请公布日:20110817|||公开

IPC分类号:

C08G77/06; C08G77/18; C08G77/16; C08K3/22; C08K3/36; C09D183/06

主分类号:

C08G77/06

申请人:

黄山阳昕涂料有限公司

发明人:

俞介兵; 许俊杰

地址:

245061 安徽省黄山市徽州区城东工业园

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明提供了一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法。该水性纳米硅树脂是选用一种或几种硅氧烷,在纳米氧化物参与下,在催化剂引发下,于常温常压下发生水解缩聚反应,从而制得的。本发明的另一目的是提供这类水性纳米硅树脂为基材制得的具有热稳定性、耐磨性、不粘附性、易清洗和强度高等优越性能的工业涂料。

权利要求书

1.一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法,其特征在于:选用一种或几种硅氧烷, 在纳米氧化物参与下,在催化剂引发下,于常温(25℃±5℃)常压下水解缩聚反应,从而制得无色透明硅树脂水溶液。2.权利要求1中的硅氧烷包含甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、六甲基二硅氧烷、八甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷等其中的一种或几种。3.权利要求1中的纳米氧化物包含氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化镁等其中的一种或几种。4.权利要求1中的催化剂包含磷酸、硫酸、草酸、碳酸和固体杂多酸等其中的一种或几种。5.权利要求1中的水性纳米硅树脂有单组份、双组分和三组分类型。

说明书

一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法

技术领域

本发明涉及一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法和水性纳米硅树脂在工业涂料中的应用,属于新材料领域。

背景技术

目前国内用于生产不粘锅、电熨斗、排气管、拉发器、各种塑料面板等涂料用的硅树脂主要是油性有机硅树脂。该类硅树脂具有附着力好、硬度高、光泽度高、耐高温等优点,作为增硬涂层和各类金属制品、装饰材料、石刻文物等的保护涂层用原材料,可以显著提高涂层的耐磨(高硬度)、耐高温、耐老化、耐腐蚀、耐水和抗紫外线等性能。但是,考证对人体无害的环保涂料的一个国家标准是涂料中可挥发性有机物含量(VOC)小于200克/升,而油性有机硅树脂配制的涂料,却需要大量有机溶剂,不仅在制备硅树脂过程中达不到国标,更在应用上严重超标。

而不粘涂料用特氟龙PTFE(聚四氟乙烯)树脂,虽然具有最高使用温度290-300℃,极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性,但是,用于制造特氟隆涂层的全氟辛酸铵在加热到240摄氏度时会释放出有毒微粒,这种微粒可在10分钟内对老鼠造成严重伤害,在更长时间内足以让老鼠毙命。美国环境保护局下属科学顾问委员会2006年2月通过独立专家审核小组评估报告,将特氟隆原料全氟辛酸铵的危险性从“潜在致癌”提高到“可能致癌”。 而杜邦等8家主要化工企业已宣布到2015年完全停产特氟隆。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性纳米硅树脂的制备方法,以及该硅树脂在工业涂料中的应用。

本发明所述的水性纳米硅树脂是由多官能团有机硅单体经水解、聚合反应而生成的无色透明的硅树脂水溶液。

本发明所述的水性纳米硅树脂是选用一种或几种硅氧烷,在纳米氧化物参与下,在催化剂引发下,于常温(25℃±5℃)常压下水解缩聚反应,从而制得的硅树脂水溶液。

本发明所述的硅氧烷包含甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、六甲基二硅氧烷、八甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷等其中的一种或几种。

本发明所述的纳米氧化物包含氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化镁等其中的一种或几种。

本发明所述的催化剂包含磷酸、硫酸、草酸、碳酸和固体杂多酸等其中的一种或几种。

本发明所述的水性纳米硅树脂具有如下分子通式:

R1          OR

R—(Si-O-)m—(Si-O-)n—R

OH          OR3

式中,R、R1、R2、R3:硅氧烷单基团

m:5~10         n:  0~5

本发明所述的水性纳米硅树脂有单组份、双组分和三组分类型。其技术指标见下表:

本发明所述的水性纳米硅树脂以水作溶剂,制得的工业涂料固化过程中无溶剂排放,安全、卫生、环保,是一种环境友好型新材料。选用纳米新材料,在合适的操作条件下,树脂粒径可控,以该树脂制得的涂料除具有常规性能外,在硬度(可达9H)、耐温(可耐500℃)性能上更显著,特别还有自清洁、防涂鸦性能,大大增加了使用范围,提高产品档次。

本发明所述的水性纳米硅树脂主要用于生产不粘锅、电熨斗、排气管、拉发器、各种塑料面板等涂料。

本发明所述的硅树脂涂料是以水性纳米硅树脂为基材,用颜填料、功能助剂等配制而成的。

本发明所述的硅树脂涂料以常规方法实施涂覆,在80~180℃温度范围内固化10~60min。制得的涂层具有热稳定性、耐磨性、不粘附性、易清洗和强度高等优越性能。

具体实施方式

下面以实施例详细说明本发明所述的水性纳米硅树脂的制备方法,以及该硅树脂在工业涂料中 的应用。

实施例1:

将甲基三乙氧基硅烷500g、苯基三乙氧基硅烷20g、纳米氧化铝40g、磷钨酸12g和去离子水30g置于三口烧瓶中,于25~30℃下搅拌反应10小时,再加入80g去离子水,调整溶液粘度达15cp(25℃)。得到的即是无色透明的单组份硅树脂,其固含量测得结果为35%。

实施例2:

将甲基三甲氧基硅烷250kg、正硅酸乙酯50kg、纳米氧化硅20kg、硅钨酸8kg和去离子水20kg置于500L反应釜中,于25~30℃下搅拌反应10小时,再加入50kg去离子水,调整溶液粘度达12cp(25℃)。得到无色透明单组份硅树脂,其固含量测得结果为31%。

实施例3:

双组份水性纳米硅树脂的制备:

A组份:将纳米氧化铝25g、纳米氧化硅80g与5g磷酸、5g磷钨酸、10g去离子水充分混合均匀,测得固含量32%,粘度13cp(25℃)。

B组份:含苯基三乙氧基硅烷60g、正硅酸乙酯40g、八甲基环四硅氧烷30g。

将A、B组份等量称取,于高速混合机中充分混匀至透明,取样测试。

实施例4:

三组份水性纳米硅树脂的制备:

因双组份水性纳米硅树脂中的A组份含有催化剂,在一定程度上降低了A组份的储存稳定性,于是,有必要将催化剂单独提出,形成含A、B、C三组份的水性纳米硅树脂。

实施例5:

硅树脂涂料的制备和应用:

将上述实施例1制得的水性纳米硅树脂55份与钛白粉20份、云母粉10份、分散剂2份、偶联剂1.5份、流平剂1.5份、去离子水10份,于高速搅拌机中分散均匀,在2用砂磨机研磨至50μm以下。

将基材预处理后,以上述制得的硅涂料喷涂至膜厚20μm,在120℃下烘烤30min固化,得到的涂层漆技术指标如下:

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1、10申请公布号CN102153753A43申请公布日20110817CN102153753ACN102153753A21申请号201110040952222申请日20110221C08G77/06200601C08G77/18200601C08G77/16200601C08K3/22200601C08K3/36200601C09D183/0620060171申请人黄山阳昕涂料有限公司地址245061安徽省黄山市徽州区城东工业园72发明人俞介兵许俊杰54发明名称一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法57摘要本发明提供了一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法。该水性纳米硅树脂是选用一种或几种硅氧烷,在纳米。

2、氧化物参与下,在催化剂引发下,于常温常压下发生水解缩聚反应,从而制得的。本发明的另一目的是提供这类水性纳米硅树脂为基材制得的具有热稳定性、耐磨性、不粘附性、易清洗和强度高等优越性能的工业涂料。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页CN102153754A1/1页21一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法,其特征在于选用一种或几种硅氧烷,在纳米氧化物参与下,在催化剂引发下,于常温(255)常压下水解缩聚反应,从而制得无色透明硅树脂水溶液。2权利要求1中的硅氧烷包含甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、六甲。

3、基二硅氧烷、八甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷等其中的一种或几种。3权利要求1中的纳米氧化物包含氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化镁等其中的一种或几种。4权利要求1中的催化剂包含磷酸、硫酸、草酸、碳酸和固体杂多酸等其中的一种或几种。5权利要求1中的水性纳米硅树脂有单组份、双组分和三组分类型。权利要求书CN102153753ACN102153754A1/3页3一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法技术领域0001本发明涉及一种水性纳米硅树脂化合物的制备方法和水性纳米硅树脂在工业涂料中的应用,属于新材料领域。背景技术0002目前国内用于生产不粘锅、电熨斗、排气管、拉发器、各种塑料面板等涂料用的硅树脂主要是油性。

4、有机硅树脂。该类硅树脂具有附着力好、硬度高、光泽度高、耐高温等优点,作为增硬涂层和各类金属制品、装饰材料、石刻文物等的保护涂层用原材料,可以显著提高涂层的耐磨(高硬度)、耐高温、耐老化、耐腐蚀、耐水和抗紫外线等性能。但是,考证对人体无害的环保涂料的一个国家标准是涂料中可挥发性有机物含量(VOC)小于200克/升,而油性有机硅树脂配制的涂料,却需要大量有机溶剂,不仅在制备硅树脂过程中达不到国标,更在应用上严重超标。0003而不粘涂料用特氟龙PTFE(聚四氟乙烯)树脂,虽然具有最高使用温度290300,极低的摩擦系数、良好的耐磨性以及极好的化学稳定性,但是,用于制造特氟隆涂层的全氟辛酸铵在加热到2。

5、40摄氏度时会释放出有毒微粒,这种微粒可在10分钟内对老鼠造成严重伤害,在更长时间内足以让老鼠毙命。美国环境保护局下属科学顾问委员会2006年2月通过独立专家审核小组评估报告,将特氟隆原料全氟辛酸铵的危险性从“潜在致癌”提高到“可能致癌”。而杜邦等8家主要化工企业已宣布到2015年完全停产特氟隆。发明内容0004本发明的目的是提供一种水性纳米硅树脂的制备方法,以及该硅树脂在工业涂料中的应用。0005本发明所述的水性纳米硅树脂是由多官能团有机硅单体经水解、聚合反应而生成的无色透明的硅树脂水溶液。0006本发明所述的水性纳米硅树脂是选用一种或几种硅氧烷,在纳米氧化物参与下,在催化剂引发下,于常温(。

6、255)常压下水解缩聚反应,从而制得的硅树脂水溶液。0007本发明所述的硅氧烷包含甲基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、六甲基二硅氧烷、八甲基二硅氧烷、八甲基环四硅氧烷等其中的一种或几种。0008本发明所述的纳米氧化物包含氧化铝、氧化钛、氧化硅、氧化镁等其中的一种或几种。0009本发明所述的催化剂包含磷酸、硫酸、草酸、碳酸和固体杂多酸等其中的一种或几种。0010本发明所述的水性纳米硅树脂具有如下分子通式R1OR2RSIOMSIONR说明书CN102153753ACN102153754A2/3页4OHOR3式中,R、R1、R2、R3硅氧烷单基团M5。

7、10N05本发明所述的水性纳米硅树脂有单组份、双组分和三组分类型。其技术指标见下表本发明所述的水性纳米硅树脂以水作溶剂,制得的工业涂料固化过程中无溶剂排放,安全、卫生、环保,是一种环境友好型新材料。选用纳米新材料,在合适的操作条件下,树脂粒径可控,以该树脂制得的涂料除具有常规性能外,在硬度(可达9H)、耐温(可耐500)性能上更显著,特别还有自清洁、防涂鸦性能,大大增加了使用范围,提高产品档次。0011本发明所述的水性纳米硅树脂主要用于生产不粘锅、电熨斗、排气管、拉发器、各种塑料面板等涂料。0012本发明所述的硅树脂涂料是以水性纳米硅树脂为基材,用颜填料、功能助剂等配制而成的。0013本发明所。

8、述的硅树脂涂料以常规方法实施涂覆,在80180温度范围内固化1060MIN。制得的涂层具有热稳定性、耐磨性、不粘附性、易清洗和强度高等优越性能。具体实施方式0014下面以实施例详细说明本发明所述的水性纳米硅树脂的制备方法,以及该硅树脂在工业涂料中的应用。0015实施例1将甲基三乙氧基硅烷500G、苯基三乙氧基硅烷20G、纳米氧化铝40G、磷钨酸12G和去离子水30G置于三口烧瓶中,于2530下搅拌反应10小时,再加入80G去离子水,调整溶液粘度达15CP25。得到的即是无色透明的单组份硅树脂,其固含量测得结果为35。0016实施例2将甲基三甲氧基硅烷250KG、正硅酸乙酯50KG、纳米氧化硅2。

9、0KG、硅钨酸8KG和去离子水20KG置于500L反应釜中,于2530下搅拌反应10小时,再加入50KG去离子水,调整溶液粘度达12CP25。得到无色透明单组份硅树脂,其固含量测得结果为31。0017实施例3双组份水性纳米硅树脂的制备A组份将纳米氧化铝25G、纳米氧化硅80G与5G磷酸、5G磷钨酸、10G去离子水充分混合均匀,测得固含量32,粘度13CP25。说明书CN102153753ACN102153754A3/3页50018B组份含苯基三乙氧基硅烷60G、正硅酸乙酯40G、八甲基环四硅氧烷30G。0019将A、B组份等量称取,于高速混合机中充分混匀至透明,取样测试。0020实施例4三组份水性纳米硅树脂的制备因双组份水性纳米硅树脂中的A组份含有催化剂,在一定程度上降低了A组份的储存稳定性,于是,有必要将催化剂单独提出,形成含A、B、C三组份的水性纳米硅树脂。0021实施例5硅树脂涂料的制备和应用将上述实施例1制得的水性纳米硅树脂55份与钛白粉20份、云母粉10份、分散剂2份、偶联剂15份、流平剂15份、去离子水10份,于高速搅拌机中分散均匀,在2用砂磨机研磨至50M以下。0022将基材预处理后,以上述制得的硅涂料喷涂至膜厚20M,在120下烘烤30MIN固化,得到的涂层漆技术指标如下说明书CN102153753A。

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