陶瓷涂膜组合物及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010561577.1

申请日:

2010.11.25

公开号:

CN102061126A

公开日:

2011.05.18

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C09D 183/06申请日:20101125|||公开

IPC分类号:

C09D183/06; C09D183/08; C09D7/12

主分类号:

C09D183/06

申请人:

上海金力泰化工股份有限公司

发明人:

郭家振; 潘军辉; 潘士祥; 林宏骞; 唐娟; 刘金峰

地址:

201414 上海市奉贤区青村沿钱公路2888号

优先权:

专利代理机构:

上海专利商标事务所有限公司 31100

代理人:

项丹

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内容摘要

本发明涉及陶瓷涂膜组合物及其制备方法,提供了一种陶瓷涂膜组合物,它包括以下组分:A组分:其包含溶胶、着色颜料、水和助剂;以及B组分:其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂,以及由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂;其中,所述A组分与B组分的重量比为2∶1至1∶1.5;所述A组分中的溶胶粒子的重量与所述B组分的总重量之比为15∶100至40∶100。本发明还提供了一种制备上述陶瓷涂膜组合物的方法。

权利要求书

1: 一种陶瓷涂膜组合物, 它包括以下组分 : A 组分 : 其包含溶胶、 着色颜料、 水和助剂 ; 以及 B 组分 : 其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂, 以及由含咪唑烷酮环的化合物 反应形成的附着力促进剂 ; 其中, 所述 A 组分与 B 组分的重量比为 2 ∶ 1 至 1 ∶ 1.5 ; 所述 A 组分中的溶胶粒子的 重量与所述 B 组分的总重量之比为 15 ∶ 100 至 40 ∶ 100。
2: 如权利要求 1 所述的陶瓷涂膜组合物, 其特征在于, 在所述 A 组分中, 所述溶胶选自 pH 小于 7 的水分散的硅溶胶、 铝溶胶或锆溶胶中的任意一种, 其粒径为 5-300nm ; 所述着色 颜料为无机颜料或有机颜料, 其中, 所述溶胶粒子的含量占 A 组分总重量的 5-60 重量%, 所 述着色颜料与溶胶粒子的重量比为 3 ∶ 1 至 1 ∶ 2, 所述着色颜料与溶胶粒子的含量之和占 A 组分总重量的 30-60 重量%。
3: 如权利要求 1 或 2 所述的陶瓷涂膜组合物, 其特征在于, 在所述 A 组分中, 所述助剂 包含颜料润湿分散剂和助溶剂。
4: 如权利要求 1 所述的陶瓷涂膜组合物, 其特征在于, 在所述 B 组分中, 所述带环氧官 能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合物, 其含量占 B 组分总重量的 30-70 重量% : RSi(OR′ )3 式中, R′为相同或不同的 C1-4 烷基, R 为缩水甘油基、 缩水甘油醚 -(C1-20)- 亚烷基、 或 者 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基。
5: 如权利要求 1 或 4 所述的陶瓷涂膜组合物, 其特征在于, 在所述 B 组分中, 所述由含 咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂是由一种带环氧官能团的硅烷偶联剂与一 种含咪唑烷酮环的化合物反应形成的, 其含量占 B 组分总重量的 0.5-10 重量%, 其中, 所述 带环氧官能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合物 : RSi(OR′ )3 式中, R′为相同或不同的 C1-4 烷基, R 为缩水甘油基、 缩水甘油醚 -(C1-20)- 亚烷基、 或 者 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基 ; 所述含咪唑烷酮环的化合物由以下通式表示 : 式中, R 是 H, 或者含有选自下组的官能团的烷基 : 羟基、 氨基、 丙烯酰基、 烷酰基和磺酰 基; 其中, 所述形成附着力促进剂的带环氧官能团的硅烷偶联剂与含咪唑烷酮环的化合物 的摩尔比为 1 ∶ 0.9 至 1 ∶ 0.5。
6: 如权利要求 1 所述的陶瓷涂膜组合物, 其特征在于, 所述 B 组分任选地包含由以下通 式表示的硅烷或其混合物 : RnSi(OR’ )4-n 式中, R 为相同或不同的 C1-7 烷基或 C6-7 芳烃基, R’ 为 C1-4 烷基, n = 0、 1 或 2。
7: 如权利要求 6 所述的陶瓷涂膜组合物, 其特征在于, 所述 B 组分任选地包含甲基三 2 甲 ( 乙 ) 氧基硅烷或其与四乙氧基硅烷的混合物, 条件是四乙氧基硅烷的含量不超过所述 B 组分总重量的 10 重量%。
8: 如权利要求 1 或 4 所述的陶瓷涂膜组合物, 其特征在于, 所述带环氧官能团的硅烷 偶联剂是 γ- 缩水甘油醚丙基三甲 ( 乙 ) 氧基硅烷或者 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基三甲 ( 乙 ) 氧基硅烷。
9: 一种制备权利要求 1-8 中任一项的陶瓷涂膜组合物的方法, 该方法包括 : 提供 A 组分, 该组分包含溶胶、 着色颜料、 水和助剂 ; 提供 B 组分, 该组分含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂, 以及由含咪唑烷酮环 的化合物反应形成的附着力促进剂 ; 将所述 A 组分与 B 组分按 2 ∶ 1 至 1 ∶ 1.5 的重量比混合, 熟化 3-24 小时形成所述陶瓷 涂膜组合物, 其中, 所述 A 组分中的溶胶粒子的重量与所述 B 组分的总重量之比为 15 ∶ 100 至 40 ∶ 100。
10: 如权利要求 9 所述的方法, 其特征在于, 所述附着力促进剂按下述方式制备 : 在 50-200℃的温度下按 1 ∶ 0.9 至 1 ∶ 0.5 的摩尔比使带环氧官能团的硅烷偶联剂与 含咪唑烷酮环的化合物反应 1-8 小时, 将咪唑烷酮连接到带环氧官能团的硅烷偶联剂上。

说明书


陶瓷涂膜组合物及其制备方法

    技术领域 本发明涉及一种陶瓷涂膜组合物, 具体地说, 涉及一种用于改进陶瓷涂膜在铝和 钢基材上的附着力的陶瓷涂膜组合物及其制备方法。
     背景技术 基于溶胶 - 凝胶法制备的陶瓷涂料, 因其工艺过程简单, 加工温度低, 且由此制备 的涂膜具有优良的耐温性、 耐候性以及良好的防腐性和耐磨性等优点, 而广泛应于金属基 材表面, 如铝或钢材的表面涂装。但是陶瓷涂料应用于铝、 铝合金或钢基材表面上时, 必须 对基材进行喷砂粗化处理, 以便提高涂膜的附着力, 否则陶瓷涂膜, 特别是在涂膜厚度大于 10μm 时, 难以牢固地附着于基体上, 在受到外力冲击或潮气的侵蚀时, 附着力会严重劣化, 严重的甚至会自行脱落。
     为了克服陶瓷涂料的这种缺陷, 美国专利申请 US2008/0008833 提供了一种改进 陶瓷涂膜在铝或铝合金上的附着力的方法, 但膜厚限定在 10 微米以内。
     中国专利申请 CN 200410024692.X 揭示了一种幕墙烤瓷涂料的制备工艺, 该工艺 需要对基材进行喷砂处理后, 再喷涂陶瓷涂料。
     但是, 喷砂处理基材存在着作业环境因沙尘飞扬造成的环境污染, 异型工件加工 不方便, 以及存在基材变形的可能等缺陷。
     迄今为止, 本领域尚未开发出这样一种改进陶瓷涂膜的附着力的方法, 其在涂膜 厚度高达 10μm 以上, 在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力。
     因此, 本领域迫切需要开发一种改进陶瓷涂膜的附着力的陶瓷涂膜组合物及其制 备方法, 其在涂膜厚度高达 10μm 以上, 在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力。
     发明内容
     本发明提供了一种新颖的陶瓷涂膜组合物及其制备方法, 从而解决了现有技术的问题。 一方面, 本发明提供了一种陶瓷涂膜组合物, 它包括以下组分 :
     A 组分 : 其包含溶胶、 着色颜料、 水和助剂 ; 以及
     B 组分 : 其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂, 以及由含咪唑烷酮环的化 合物反应形成的附着力促进剂 ;
     其中, 所述 A 组分与 B 组分的重量比为 2 ∶ 1 至 1 ∶ 1.5 ; 所述 A 组分中的溶胶粒 子的重量与所述 B 组分的总重量之比为 15 ∶ 100 至 40 ∶ 100。
     在一个优选的实施方式中, 在所述 A 组分中, 所述溶胶选自 pH 小于 7 的水分散的 硅溶胶、 铝溶胶或锆溶胶中的任意一种, 其粒径为 5-300nm ; 所述着色颜料为无机颜料或有 机颜料, 其中, 所述溶胶粒子的含量占 A 组分总重量的 5-60 重量%, 所述着色颜料与溶胶 粒子的重量比为 3 ∶ 1 至 1 ∶ 2, 所述着色颜料与溶胶粒子的含量之和占 A 组分总重量的 30-60 重量%。
     在另一个优选的实施方式中, 在所述 A 组分中, 所述助剂包含颜料润湿分散剂和助溶剂。 在另一个优选的实施方式中, 在所述 B 组分中, 所述带环氧官能团的硅烷偶联剂 是由以下通式表示的化合物, 其含量占 B 组分总重量的 30-70 重量% :
     RSi(OR′ )3
     式中, R′为相同或不同的 C1-4 烷基, R 为缩水甘油基、 缩水甘油醚 -(C1-20)- 亚烷基、 或者 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基。
     在另一个优选的实施方式中, 在所述 B 组分中, 所述由含咪唑烷酮环的化合物反 应形成的附着力促进剂是由一种带环氧官能团的硅烷偶联剂与一种含咪唑烷酮环的化合 物反应形成的, 其含量占 B 组分总重量的 0.5-10 重量%, 其中, 所述带环氧官能团的硅烷偶 联剂是由以下通式表示的化合物 :
     RSi(OR′ )3
     式中, R′为相同或不同的 C1-4 烷基, R 为缩水甘油基、 缩水甘油醚 -(C1-20)- 亚烷基、 或者 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基 ;
     所述含咪唑烷酮环的化合物由以下通式表示 :
     式中, R 是 H, 或者含有选自下组的官能团的烷基 : 羟基、 氨基、 丙烯酰基、 烷酰基和 磺酰基 ;
     其中, 所述形成附着力促进剂的带环氧官能团的硅烷偶联剂与含咪唑烷酮环的化 合物的摩尔比为 1 ∶ 0.9 至 1 ∶ 0.5。
     在另一个优选的实施方式中, 所述 B 组分任选地包含由以下通式表示的硅烷或其 混合物 :
     RnSi(OR’ )4-n
     式中, R 为相同或不同的 C1-7 烷基或 C6-7 芳烃基, R’ 为 C1-4 烷基, n = 0、 1 或 2。
     在另一个优选的实施方式中, 所述 B 组分任选地包含甲基三甲 ( 乙 ) 氧基硅烷或 其与四乙氧基硅烷的混合物, 条件是四乙氧基硅烷的含量不超过所述 B 组分总重量的 10 重 量%。
     在另一个优选的实施方式中, 所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是 γ- 缩水甘油醚 丙基三甲 ( 乙 ) 氧基硅烷或者 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基三甲 ( 乙 ) 氧基硅烷。
     另一方面, 本发明提供了一种制备上述陶瓷涂膜组合物的方法, 该方法包括 :
     提供 A 组分, 该组分包含溶胶、 着色颜料、 水和助剂 ;
     提供 B 组分, 该组分含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂, 以及由含咪唑烷 酮环的化合物反应形成的附着力促进剂 ;
     将所述 A 组分与 B 组分按 2 ∶ 1 至 1 ∶ 1.5 的重量比混合, 熟化 3-24 小时形成所 述陶瓷涂膜组合物, 其中, 所述 A 组分中的溶胶粒子的重量与所述 B 组分的总重量之比为 15 ∶ 100 至 40 ∶ 100。
     在一个优选的实施方式中, 所述附着力促进剂按下述方式制备 :
     在 50-200℃的温度下按 1 ∶ 0.9 至 1 ∶ 0.5 的摩尔比使带环氧官能团的硅烷偶联 剂与含咪唑烷酮环的化合物反应 1-8 小时, 将咪唑烷酮连接到带环氧官能团的硅烷偶联剂 上。 具体实施方式
     本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现, 通过构造包含 A、 B 双组分的陶 瓷涂膜组合物, 其中 A 组分包含溶胶粒子, B 组分包含含带环氧官能团的硅烷偶联剂以及 含咪唑烷酮环的附着力促进剂, 并且 A 组分中的溶胶粒子的重量与 B 组分的总重量之比为 15 ∶ 100 至 40 ∶ 100, 可以得到改进陶瓷涂膜的附着力的陶瓷涂膜组合物, 其在涂膜厚度 高达 10μm 以上, 在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力。基于上述发现, 本发明 得以完成。
     陶瓷涂膜组合物
     在本发明的第一方面, 提供了一种陶瓷涂膜组合物, 它包括以下组分 :
     A 组分 : 其包含溶胶、 着色颜料、 水和助剂 ; 以及 B 组分 : 其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂, 以及由含咪唑烷酮环的化 合物反应形成的附着力促进剂。
     任选地, 所述 B 组分还包含其它类型的硅烷或其混合物。
     A 组分
     溶胶
     在本发明中, 所述 A 组分中的溶胶可以是水分散的硅溶胶, 铝溶剂或锆溶胶中的 任意一种。通常选用 pH 小于 7, 较佳的是 pH 为 3-6 的酸性水溶胶, 其可以是用冰醋酸、 硝酸 或硫酸调节的。
     在 本 发 明 中, 所 述 溶 胶 的 粒 径 一 般 在 5-300nm, 较 佳 的 是 10-100nm, 最好是 20-50nm。
     在本发明中, 所述溶胶的形状可以是球状、 链状或锁状的 ( 电子显微镜观察 ) ; 所 述溶胶可以是钠离子稳定型、 氯离子稳定型或聚合物稳定型。
     所述水分散型溶胶的无机粒子的含量一般为 5-60 重量%, 较佳的是 10-40 重 量%, 最好是 20-35 重量%, 以所述 A 组分的总重量计。
     较佳地, 本发明中使用的溶胶的例子包括, 但不限于 : Grace Davsion 公司生产的
     系列的硅溶胶, 可选用的溶胶有 TMA( 粒径为 22nm, 二氧化硅含量为 34%, pH 为 4-7)、 CL( 粒径为 10nm、 氧化硅含量为 30%, pH 为 4.5)、 SK( 粒径为 10nm, 氧化硅含量为 25%, pH 为 4-7)。
     较 佳 地, 本 发 明 中 使 用 的 溶 胶 的 其 它 例 子 包 括, 但不限于 : Nissan Chemical 公 司 生 产 的 酸 性 硅 溶 胶, 如 pH 为 2-4)、
     ( 粒 径 为 10-20nm, SiO2 含 量 为 20 %, ( 粒 径 为 40-100nm, SiO2 含 量 为 15 %, pH 为 2-4)、( 粒径为 10-20nm, SiO2 含量为 18%, pH 为 2-4)。 较 佳 地, 本 发 明 中 使 用 的 溶 胶 的 其 它 例 子 包 括, 但不限于 : EKA 公 司 提 供 R1040、 R900 以及 NYACOL 公司生产的 Nexsil 20A、 Nexsil 35A、 Nexsil85A 等。 着色颜料
     在本发明中, 所述 A 组分中的着色颜料没有特别的限制, 可以是本领域熟知的无 机或有机着色颜料, 如钛白、 铁黄、 钴蓝、 锰黑、 酞菁蓝、 酞菁绿、 炭黑等常见的着色颜料。
     在本发明中, 所述 A 组分中的着色颜料和固体溶胶颗粒 ( 氧化硅、 氧化铝或氧化 锆 ) 的重量比一般为 3/1 至 1/2, 较佳的是 2/1 至 1/1, 两者重量之和占 A 组分总重量的 30-60 重量%。
     助剂
     在本发明中, 所述 A 组分中的助剂主要为颜料润湿分散剂, 较佳的是非离子型润 湿分散剂, 如 Air Products&Chemicals 公司出售的 ZetaSperse 1600、 2500 以及 BYK 公司 出售的 BYK182、 BYK190、 BYK191、 BYK192。较佳地, 其用量为所述着色颜料的用量的 5-30 重 量%。
     在本发明中, 所述 A 组分所含的另一类助剂为助溶剂, 其有助于提高 A 组分与 B 组 分的相容性, 其主要为醇溶剂, 如甲醇、 乙醇、 异丙醇、 丁醇, 优选乙醇和异丙醇, 其用量通常 占 A 组分的总重量的 5-20 重量%。
     较佳地, 在本发明中, 所述 A 组分的组成如下 :水性溶胶 着色颜料 分散剂 醋酸 (pH 调节剂 ) 异丙醇 40-50 重量% 20-30 重量% 1-10 重量% 0-2% 5-20%B 组分
     带环氧官能团的硅烷偶联剂
     在本发明中, 所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合物 :
     RSi(OR′ )3
     式中, R′为相同或不同 ( 优选相同 ) 的 C1-4 烷基 ( 优选甲基和乙基 ), R 为缩水甘油 基、 缩水甘油醚 -(C1-20)- 亚烷基, 具体是 β- 缩水甘油氧乙基、 γ- 缩水甘油氧丙基、 δ- 缩 水甘油氧丁基、 ε- 缩水甘油氧戊基、 ω- 缩水甘油氧己基、 ω- 缩水甘油氧辛基、 ω- 缩水 甘油氧壬基等, 以及 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基。
     基于来源的便利性, 在本发明中, 特别优选 γ- 缩水甘油醚丙基三甲 ( 乙 ) 氧基 硅烷 ( 其化学式见下述 (I)、 (II)) 或者 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基三甲 ( 乙 ) 氧基硅烷 ( 其化学式见下述 (III)、 (IV)) 中的任一种 :
     由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂
     在本发明中, 所述 B 组分中的附着力促进剂由一种带环氧官能团的硅烷偶联剂与 一种含咪唑烷酮环的化合物反应形成。
     在本发明中, 所述含咪唑烷酮环的化合物主要是如下述结构式 (V) 所示的 2- 咪唑 烷酮的单烷基取代衍生物 :
     式中, R 可以是 H 或含有选自下组的不同官能团的烷基 : 羟基、 氨基、 丙烯酰基、 烷 酰基和磺酰基。其非限制性的例子如下 :
     N- 羟乙基 -2- 咪唑烷酮 (V-1)
     N- 胺乙基 -2- 咪唑烷酮 (V-2)
     N- 甲基丙烯酰胺乙基 -2- 咪唑烷酮 (V-3)
     N- 乙酰基 -2- 咪唑烷酮 (V-4)
     N- 甲磺酰基 -2- 咪唑烷酮 (V-5)
     N- 氯甲酰基 -2- 咪唑烷酮 (V-6)本发明利用硅烷偶联剂中的环氧基和式 V 所示的含咪唑烷酮环的化合物中酰胺 上的氢反应, 最终形成含咪唑烷酮环的硅烷偶联剂。上述 (V-2) 中除酰胺上有可和环氧基 反应的一个氢原子外, 还有伯胺上的两个氢原子 ; (V-3) 中含有两个酰胺氢。环氧的开环反 应会优先和伯胺氢反应, 其次是仲胺氢, 最后是酰胺氢, 但无论如何咪唑烷酮的衍生物中至 少含有一个可和偶联剂中的环氧基反应的活泼氢。
     附着力促进剂的制备
     在本发明中, 在制备所述附着力促进剂时, 硅烷偶联剂和含咪唑烷酮环的化合物 的摩尔比可以按理论化学计算 ( 当量比= 1 ∶ 1), 但为了确保咪唑烷酮接到偶联剂上, 常 采取偶联剂过量的方式, 一般可将偶联剂 / 含咪唑烷酮化合物的摩尔比设定在 1/0.9 至 1/0.5, 通常设定在 1/0.8, 未能连接上咪唑烷酮环的偶联剂将成为 B 组分的有效组成部分 之一, 通过水解形成硅醇, 然后缩聚成为涂膜组合物。
     上述制备附着力促进剂的反应可在带有搅拌棒、 冷凝器和温度计的四口烧瓶中进 行, 整个反应过程通氮气保护。反应温度一般选定在 50-200℃, 最好在 80-120℃, 反应时间 一般控制在 1-8 小时, 较佳的是 3-4 小时。由此制备的含咪唑烷酮环的硅烷偶联剂简记为 IM-SCA。
     在本发明中, IM-SCA 在 B 组分中的用量一般为 0.5-10 重量%, 较佳的是 1-7 重
     量%, 最好是 2-5 重量%, 以所述 B 组分的总重量计。
     在本发明中, 将含环氧基的硅烷偶联剂和含咪唑烷酮环的衍生物进行环氧基 - 酰 胺 ( 或氨基 ) 的开环反应, 制备出将两者相结合的新型附着力促进剂 IM-SCA ; 该附着力促 进剂和 B 组分中的其它硅烷单体通过水解 - 缩聚反应, 成为了以化学键键合到涂膜中的一 部分, 因此具有优良的抗萃取性和良好的二次附着力。
     在本发明中, 所述 B 组分中包括的带环氧官能团的硅烷偶联剂与所述附着力促进 剂中的带环氧官能团的硅烷偶联剂可以是相同的, 也可以是不同的。特别优选的硅烷偶联 剂是上述 (I)、 (II)、 (III)、 (IV) 中的任何一种或其混合物, 其用量一般为 30-70 重量%, 较佳的是 40-65 重量%。
     其它硅烷
     在本发明中, 所述 B 组分还可任选地包含由以下化学式表示的其它任意硅烷或其 混合物 :
     RnSi(OR’ )4-n
     式中, R 为相同或不同 ( 优选相同 ) 的 C1-7 烷基或 C6-7 芳烃基, R’ 为 C1-4 烷基 ( 优 选甲基和乙基 ), n = 0、 1或2; 最优选的是甲基三甲 ( 乙 ) 氧基硅烷, 或者其与四乙氧基硅 烷的混合物, 条件是四乙氧基硅烷的含量通常不超过所述 B 组分总重量的 10 重量%。
     较佳地, 在本发明中, 所述 B 组分的组成如下 : 四乙氧基硅烷 甲基三甲氧基硅烷 含环氧基的硅烷 ( 如 (I)、 (II)、 (III) 或 (IV) 中的任一种 ) IM-SCA 0-10 重量% 20-58 重量% 40-65 重量% 2-5 重量%
     陶瓷涂膜组合物的制备 在本发明的第二方面, 提供了一种制备上述陶瓷涂膜组合物的方法, 该方法包括: 配漆与熟化
     将上述 A 组分和 B 组分按 2/1 至 1/1.5 的重量比混合, 最主要的是控制 A 组分的 溶胶中的无机粒子与 B 组分的总重量之比为 15 ∶ 100 至 40 ∶ 100, 最好为 20 ∶ 100 至 30 ∶ 100 ;
     在常温下搅拌熟化混合物 3-24 小时, 最好是 8-16 小时, 即得到可施工的涂料。
     陶瓷涂膜组合物的应用
     本发明的陶瓷涂膜组合物由上述 A、 B 组分经溶胶 - 凝胶工艺制备而成, 经颜料化 的涂料可施涂在未经喷砂处理的铝或钢基材上, 涂膜厚度在 10-50μm 范围时, 涂膜具有良 好的干、 湿附着力。
     基材制备
     本发明制备的陶瓷涂料适应于喷涂在纯铝或铝合金以及钢材表面, 如纯度 99.0%
     或 以 上 的 铝 板, 或 含 有 0.001-0.3 % 的 锌、 0.001-0.3 % 的 钛 以 及 0.001-0.5 % 的 锰 和 0.03-0.4%的硅的铝合金, 可选的型号有 AA1000、 AA3000、 AA4000 和 AA5000 等。可选用的 钢材可以是普通碳钢板、 优质碳钢板、 合金碳钢板中的任一种。
     上述基材可以经过弯曲、 冷挤压、 滚轧、 裁剪等工序加工成需要的形状, 但必须经 过适当的前处理, 才能进行涂料施涂。通常的前处理工序如下 :
     铝或铝合金 :
     1) 脱脂, 在 pH 为 9-9.5, 约 50℃下脱脂 1-10 分钟, 如选用上海帕卡濑精公司提供 的 FC-315 ;
     2) 喷淋水洗, 用自来水喷淋, 室温 ;
     3) 强酸浸泡, 温度为 42-48℃, 时间为 3-6 分钟, 如选用上海帕卡濑精公司提供的 CL-319 ;
     4) 水洗, 用自来水喷淋, 室温 ;
     5) 磷化 : 锆盐浸渍, 45-55℃, 1-3 分钟, 如选用上海帕卡濑精公司提供的 CT3762/ CT3796 ;
     6) 常温水洗 ; 7) 去离子水洗, 约 85℃ ;
     8)95-105℃烘干。
     钢板基材 :
     1) 脱脂, 喷淋, 50-65℃, 1-3 分钟, 如选用上海帕卡公司的 FC-4358S ;
     2) 水洗, 喷淋 ;
     3) 表调, 常温 -40℃, 浸渍, 0.5-1 分钟, 如选用上海帕卡的 PL-Z 系列 ;
     4) 磷化, 可选用上海帕卡的 PB-L3150, 喷淋, 40-45℃, 2-3 分钟 ;
     5) 水洗, 室温喷淋 ;
     6) 纯水洗, 喷淋 ;
     7)95-105℃烘干。
     经脱脂和磷化处理的基材可以进一步用铬酐钝化或直接使用。
     涂膜施工与固化
     熟化好的涂料可采用空气喷涂、 静电喷涂或高压无气喷涂的方法施涂到上述基材 上, 180℃ ×20 分钟固化, 控制干膜的厚度一般在 10-50μm 之间, 最好在 20-40μm。
     本发明的主要优点在于 :
     本发明提供了一种改进陶瓷涂膜附着力的陶瓷涂膜组合物及其制备方法, 其在涂 膜厚度高达 10μm 以上, 在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力 ; 本发明实现了 陶瓷涂膜在一般性工业应用膜厚条件下 ( 即 20-50 微米膜厚, 而不是几个微米的厚度下 ) 具有优良的附着力, 从而免除了原来厚膜型陶瓷涂料必须喷砂的工艺要求, 简化了工序, 避 免因喷砂引起的扬尘, 降低了前处理成本。
     实施例
     下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。 但是, 应该明白, 这些实施例仅用于说 明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法, 通常 按照常规条件, 或按照制造厂商所建议的条件。 除非另有说明, 所有的百分比和份数按重量
     计。 涂膜附着力的评价方法
     (i) 初始附着力, 按 GB/T9286-1998, 采用 2mm 的划格器, 3M 6100 胶带进行测试 ;
     (ii) 二次附着力, 将试板置于煮沸的纯水中, 煮沸 4 小时后取出, 晾干 10 分钟, 按 (i) 同样的标准测试。
     比较例 1-2 :
     A 组分的制备 : 按下表 1 所示的配比制备成颜料浆, 控制色浆的细度≤ 20μm, pH 值在 3.5-4 之间 :
     表1
     A 组分 Ludox TMA, 固体份 34% 金红石钛白 氧化铁黑 BYK-182( 毕克化学 ) 冰醋酸, 工业一级 异丙醇, 工业一级 去离子水, K ≤ 30μs/cm 总计
     重量% 50.0 22.5 3.5 2.25 0.2 15.0 6.55 100.0B 组分的制备 : 按下表 2 所示的配比制备。比较例 1 中未使用含环氧基的硅烷偶 联剂, 比较例 2 中使用了带环氧基的偶联剂, 但未使用带咪唑烷酮的附着力促进剂。
     以 A ∶ B 的重量比 1.5/1 混合熟化 6 小时 @23℃, 采用 SATA-Jet 空气喷枪施二工, 分别喷涂在脱脂处理的铝板、 脱脂 + 磷化的冷轧钢板上, 180℃ ×20 分钟固化成膜, 干膜控 制在 20-40μm 之间。
     表2
     注: (1) 由 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基三甲氧基硅烷和 N- 羟乙基 -2- 咪唑烷酮 (V-1) 按摩尔比 1/0.8 制备而成 ;
     (2) 铝板 1050, 2mm 厚, 钢板 T2.0-Q235A, 2mm 厚。
     实施例 1-3 :
     A 组分和比较例 1-2 中的相同, 所不同的是 B 组分中添加了不同量的附着力促进 剂, 该附着力促进剂是由 β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基三甲氧基硅烷和 N- 羟乙基 -2- 咪唑 烷酮 (V-1) 按摩尔比 1/0.8 制备而成的。
     同比较例 1-2 一样的配漆比例、 熟化条件和制板方式。比较例和实施例附着力的 测试结果见上表 2。
     比较例 3 :
     按下表 3 所示配比配制 A 组分, 控制色浆的细度≤ 20μm, pH 值为 3.0-3.5, B 组分 如下表 4 所示。A/B 按 3/1 熟化。
     实施例 4-6 :
     A 组分按下表 3 所示制备, 控制色浆的细度≤ 20μm, pH 值为 3.0-3.5。B 组分按 下表 4 所示配比, 所不同的是 A/B 设计成 1/1、 1.5/1 和 2/1。
     表3
     表413102061126 A CN 102061131说明书重量% 40.0 55 5.0 100.011/12 页B 组分 甲基三甲氧基硅烷 γ- 缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷 IM-SCA(3) 总计
     注: (3)γ- 缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和 N- 胺乙基 -2- 咪唑烷酮按摩尔比 1/0.6 制备。
     按比较例 1 所述的方法、 条件制板。试验结果见下表 5。
     表5
     注: (*) 铝板 1050, 2mm 厚, 钢板 T2.0-Q235A, 2mm 厚 .
     实施例 7-8 :
     A 组分和比较例 1-2 中的相同。
     实施例 7 : B 组分的制备 :
     (1) 将 236.1 克 γ- 缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷和 21.5 克 IM-SCA(3)(γ- 缩 水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和 N- 胺乙基 -2- 咪唑烷酮按摩尔比 1/0.6 制备 ) 投入三口烧 瓶中, 搅拌下滴加 57.7 克 0.1N 的磷酸, 控制 30 分钟以上滴完, 再保持搅拌 2 小时 ;
     (2) 将 43 克四乙氧基硅烷和 129 克甲基三甲氧基硅烷混合物加入上述的预水解物 中, 再搅拌 10 分钟, 即到部分预水解的 B 组分 ;
     取 800 克的 A 组分和上述 B 组分混合, 室温下搅拌熟化 6 小时, 得 SiO2/B 组分= 32 ∶ 100 的陶瓷涂料。
     实施例 8 : B 组分制备 :
     将 157.6 克 N- 甲基丙烯酰胺乙基 -2- 咪唑烷酮 (V-3) 和 288.1 克 β-(3, 4- 环氧 环己基 ) 乙基三乙氧基硅烷 44.5 克乙醇依次投入 1000ml 四口烧瓶中, 启动搅拌, 在氮气保 护下升温至 80-85℃, 反应 3 小时, 滴加 1.26 克偶氮二异丁氰溶解在 20g 乙醇溶液中的溶
     液, 控制 60 分钟滴完, 保温 30 分钟, 再补加 0.3 克偶氮二异丁氰溶解至 20g 乙醇的溶液, 保 温 1 小时, 得 IM-SCA(4)。
     按甲基三甲氧基硅烷∶ β-(3, 4- 环氧环己基 ) 乙基三乙氧基硅∶ IM-SCA(4) = 39.5 ∶ 54.9 ∶ 5.6 的重量比混合, 得到 B 组分。
     按 150 克 A 组分配合 100 克 B 组分混合, 室温下搅拌熟化 6 小时, 得到 SiO2/B 组 分= 25 ∶ 100 的陶瓷涂料。
     实施例 7-8 所得涂料按比较例 1-2 中的方法制板, 测试结果见下表 6。
     表6
     注: (*) 铝板 1050, 2mm 厚, 钢板 T2.0-Q235A, 2mm 厚。
     在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考, 就如同每一篇文献被单独 引用作为参考那样。 此外应理解, 在阅读了本发明的上述讲授内容之后, 本领域技术人员可 以对本发明作各种改动或修改, 这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范 围。
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1、10申请公布号CN102061126A43申请公布日20110518CN102061126ACN102061126A21申请号201010561577122申请日20101125C09D183/06200601C09D183/08200601C09D7/1220060171申请人上海金力泰化工股份有限公司地址201414上海市奉贤区青村沿钱公路2888号72发明人郭家振潘军辉潘士祥林宏骞唐娟刘金峰74专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人项丹54发明名称陶瓷涂膜组合物及其制备方法57摘要本发明涉及陶瓷涂膜组合物及其制备方法,提供了一种陶瓷涂膜组合物,它包括以下组分A组分其包含溶。

2、胶、着色颜料、水和助剂;以及B组分其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂,以及由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂;其中,所述A组分与B组分的重量比为21至115;所述A组分中的溶胶粒子的重量与所述B组分的总重量之比为15100至40100。本发明还提供了一种制备上述陶瓷涂膜组合物的方法。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2页说明书12页CN102061131A1/2页21一种陶瓷涂膜组合物,它包括以下组分A组分其包含溶胶、着色颜料、水和助剂;以及B组分其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂,以及由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂;其中,。

3、所述A组分与B组分的重量比为21至115;所述A组分中的溶胶粒子的重量与所述B组分的总重量之比为15100至40100。2如权利要求1所述的陶瓷涂膜组合物,其特征在于,在所述A组分中,所述溶胶选自PH小于7的水分散的硅溶胶、铝溶胶或锆溶胶中的任意一种,其粒径为5300NM;所述着色颜料为无机颜料或有机颜料,其中,所述溶胶粒子的含量占A组分总重量的560重量,所述着色颜料与溶胶粒子的重量比为31至12,所述着色颜料与溶胶粒子的含量之和占A组分总重量的3060重量。3如权利要求1或2所述的陶瓷涂膜组合物,其特征在于,在所述A组分中,所述助剂包含颜料润湿分散剂和助溶剂。4如权利要求1所述的陶瓷涂膜组。

4、合物,其特征在于,在所述B组分中,所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合物,其含量占B组分总重量的3070重量RSIOR3式中,R为相同或不同的C14烷基,R为缩水甘油基、缩水甘油醚C120亚烷基、或者3,4环氧环己基乙基。5如权利要求1或4所述的陶瓷涂膜组合物,其特征在于,在所述B组分中,所述由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂是由一种带环氧官能团的硅烷偶联剂与一种含咪唑烷酮环的化合物反应形成的,其含量占B组分总重量的0510重量,其中,所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合物RSIOR3式中,R为相同或不同的C14烷基,R为缩水甘油基、缩水甘油醚C120亚烷。

5、基、或者3,4环氧环己基乙基;所述含咪唑烷酮环的化合物由以下通式表示式中,R是H,或者含有选自下组的官能团的烷基羟基、氨基、丙烯酰基、烷酰基和磺酰基;其中,所述形成附着力促进剂的带环氧官能团的硅烷偶联剂与含咪唑烷酮环的化合物的摩尔比为109至105。6如权利要求1所述的陶瓷涂膜组合物,其特征在于,所述B组分任选地包含由以下通式表示的硅烷或其混合物RNSIOR4N式中,R为相同或不同的C17烷基或C67芳烃基,R为C14烷基,N0、1或2。7如权利要求6所述的陶瓷涂膜组合物,其特征在于,所述B组分任选地包含甲基三权利要求书CN102061126ACN102061131A2/2页3甲乙氧基硅烷或其。

6、与四乙氧基硅烷的混合物,条件是四乙氧基硅烷的含量不超过所述B组分总重量的10重量。8如权利要求1或4所述的陶瓷涂膜组合物,其特征在于,所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是缩水甘油醚丙基三甲乙氧基硅烷或者3,4环氧环己基乙基三甲乙氧基硅烷。9一种制备权利要求18中任一项的陶瓷涂膜组合物的方法,该方法包括提供A组分,该组分包含溶胶、着色颜料、水和助剂;提供B组分,该组分含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂,以及由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂;将所述A组分与B组分按21至115的重量比混合,熟化324小时形成所述陶瓷涂膜组合物,其中,所述A组分中的溶胶粒子的重量与所述B组分的总重量之比为15。

7、100至40100。10如权利要求9所述的方法,其特征在于,所述附着力促进剂按下述方式制备在50200的温度下按109至105的摩尔比使带环氧官能团的硅烷偶联剂与含咪唑烷酮环的化合物反应18小时,将咪唑烷酮连接到带环氧官能团的硅烷偶联剂上。权利要求书CN102061126ACN102061131A1/12页4陶瓷涂膜组合物及其制备方法技术领域0001本发明涉及一种陶瓷涂膜组合物,具体地说,涉及一种用于改进陶瓷涂膜在铝和钢基材上的附着力的陶瓷涂膜组合物及其制备方法。背景技术0002基于溶胶凝胶法制备的陶瓷涂料,因其工艺过程简单,加工温度低,且由此制备的涂膜具有优良的耐温性、耐候性以及良好的防腐性。

8、和耐磨性等优点,而广泛应于金属基材表面,如铝或钢材的表面涂装。但是陶瓷涂料应用于铝、铝合金或钢基材表面上时,必须对基材进行喷砂粗化处理,以便提高涂膜的附着力,否则陶瓷涂膜,特别是在涂膜厚度大于10M时,难以牢固地附着于基体上,在受到外力冲击或潮气的侵蚀时,附着力会严重劣化,严重的甚至会自行脱落。0003为了克服陶瓷涂料的这种缺陷,美国专利申请US2008/0008833提供了一种改进陶瓷涂膜在铝或铝合金上的附着力的方法,但膜厚限定在10微米以内。0004中国专利申请CN200410024692X揭示了一种幕墙烤瓷涂料的制备工艺,该工艺需要对基材进行喷砂处理后,再喷涂陶瓷涂料。0005但是,喷砂。

9、处理基材存在着作业环境因沙尘飞扬造成的环境污染,异型工件加工不方便,以及存在基材变形的可能等缺陷。0006迄今为止,本领域尚未开发出这样一种改进陶瓷涂膜的附着力的方法,其在涂膜厚度高达10M以上,在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力。0007因此,本领域迫切需要开发一种改进陶瓷涂膜的附着力的陶瓷涂膜组合物及其制备方法,其在涂膜厚度高达10M以上,在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力。发明内容0008本发明提供了一种新颖的陶瓷涂膜组合物及其制备方法,从而解决了现有技术的问题。0009一方面,本发明提供了一种陶瓷涂膜组合物,它包括以下组分0010A组分其包含溶胶、着色颜料、水和助剂;以。

10、及0011B组分其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂,以及由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂;0012其中,所述A组分与B组分的重量比为21至115;所述A组分中的溶胶粒子的重量与所述B组分的总重量之比为15100至40100。0013在一个优选的实施方式中,在所述A组分中,所述溶胶选自PH小于7的水分散的硅溶胶、铝溶胶或锆溶胶中的任意一种,其粒径为5300NM;所述着色颜料为无机颜料或有机颜料,其中,所述溶胶粒子的含量占A组分总重量的560重量,所述着色颜料与溶胶粒子的重量比为31至12,所述着色颜料与溶胶粒子的含量之和占A组分总重量的3060重量。说明书CN102061126A。

11、CN102061131A2/12页50014在另一个优选的实施方式中,在所述A组分中,所述助剂包含颜料润湿分散剂和助溶剂。0015在另一个优选的实施方式中,在所述B组分中,所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合物,其含量占B组分总重量的3070重量0016RSIOR30017式中,R为相同或不同的C14烷基,R为缩水甘油基、缩水甘油醚C120亚烷基、或者3,4环氧环己基乙基。0018在另一个优选的实施方式中,在所述B组分中,所述由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂是由一种带环氧官能团的硅烷偶联剂与一种含咪唑烷酮环的化合物反应形成的,其含量占B组分总重量的0510重量,其中,。

12、所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合物0019RSIOR30020式中,R为相同或不同的C14烷基,R为缩水甘油基、缩水甘油醚C120亚烷基、或者3,4环氧环己基乙基;0021所述含咪唑烷酮环的化合物由以下通式表示00220023式中,R是H,或者含有选自下组的官能团的烷基羟基、氨基、丙烯酰基、烷酰基和磺酰基;0024其中,所述形成附着力促进剂的带环氧官能团的硅烷偶联剂与含咪唑烷酮环的化合物的摩尔比为109至105。0025在另一个优选的实施方式中,所述B组分任选地包含由以下通式表示的硅烷或其混合物0026RNSIOR4N0027式中,R为相同或不同的C17烷基或C67芳烃基,R。

13、为C14烷基,N0、1或2。0028在另一个优选的实施方式中,所述B组分任选地包含甲基三甲乙氧基硅烷或其与四乙氧基硅烷的混合物,条件是四乙氧基硅烷的含量不超过所述B组分总重量的10重量。0029在另一个优选的实施方式中,所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是缩水甘油醚丙基三甲乙氧基硅烷或者3,4环氧环己基乙基三甲乙氧基硅烷。0030另一方面,本发明提供了一种制备上述陶瓷涂膜组合物的方法,该方法包括0031提供A组分,该组分包含溶胶、着色颜料、水和助剂;0032提供B组分,该组分含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂,以及由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂;0033将所述A组分与B组分按21至1。

14、15的重量比混合,熟化324小时形成所述陶瓷涂膜组合物,其中,所述A组分中的溶胶粒子的重量与所述B组分的总重量之比为15100至40100。说明书CN102061126ACN102061131A3/12页60034在一个优选的实施方式中,所述附着力促进剂按下述方式制备0035在50200的温度下按109至105的摩尔比使带环氧官能团的硅烷偶联剂与含咪唑烷酮环的化合物反应18小时,将咪唑烷酮连接到带环氧官能团的硅烷偶联剂上。具体实施方式0036本发明的发明人经过广泛而深入的研究后发现,通过构造包含A、B双组分的陶瓷涂膜组合物,其中A组分包含溶胶粒子,B组分包含含带环氧官能团的硅烷偶联剂以及含咪唑。

15、烷酮环的附着力促进剂,并且A组分中的溶胶粒子的重量与B组分的总重量之比为15100至40100,可以得到改进陶瓷涂膜的附着力的陶瓷涂膜组合物,其在涂膜厚度高达10M以上,在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力。基于上述发现,本发明得以完成。0037陶瓷涂膜组合物0038在本发明的第一方面,提供了一种陶瓷涂膜组合物,它包括以下组分0039A组分其包含溶胶、着色颜料、水和助剂;以及0040B组分其含有至少一种带环氧官能团的硅烷偶联剂,以及由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂。0041任选地,所述B组分还包含其它类型的硅烷或其混合物。0042A组分0043溶胶0044在本发明中,所述A组。

16、分中的溶胶可以是水分散的硅溶胶,铝溶剂或锆溶胶中的任意一种。通常选用PH小于7,较佳的是PH为36的酸性水溶胶,其可以是用冰醋酸、硝酸或硫酸调节的。0045在本发明中,所述溶胶的粒径一般在5300NM,较佳的是10100NM,最好是2050NM。0046在本发明中,所述溶胶的形状可以是球状、链状或锁状的电子显微镜观察;所述溶胶可以是钠离子稳定型、氯离子稳定型或聚合物稳定型。0047所述水分散型溶胶的无机粒子的含量一般为560重量,较佳的是1040重量,最好是2035重量,以所述A组分的总重量计。0048较佳地,本发明中使用的溶胶的例子包括,但不限于GRACEDAVSION公司生产的系列的硅溶胶。

17、,可选用的溶胶有TMA粒径为22NM,二氧化硅含量为34,PH为47、CL粒径为10NM、氧化硅含量为30,PH为45、SK粒径为10NM,氧化硅含量为25,PH为47。0049较佳地,本发明中使用的溶胶的其它例子包括,但不限于NISSANCHEMICAL公司生产的酸性硅溶胶,如粒径为1020NM,SIO2含量为20,PH为24、粒径为40100NM,SIO2含量为15,PH为24、粒径为1020NM,SIO2含量为18,PH为24。0050较佳地,本发明中使用的溶胶的其它例子包括,但不限于EKA公司提供R1040、R900以及NYACOL公司生产的NEXSIL20A、NEXSIL35A、NE。

18、XSIL说明书CN102061126ACN102061131A4/12页785A等。0051着色颜料0052在本发明中,所述A组分中的着色颜料没有特别的限制,可以是本领域熟知的无机或有机着色颜料,如钛白、铁黄、钴蓝、锰黑、酞菁蓝、酞菁绿、炭黑等常见的着色颜料。0053在本发明中,所述A组分中的着色颜料和固体溶胶颗粒氧化硅、氧化铝或氧化锆的重量比一般为3/1至1/2,较佳的是2/1至1/1,两者重量之和占A组分总重量的3060重量。0054助剂0055在本发明中,所述A组分中的助剂主要为颜料润湿分散剂,较佳的是非离子型润湿分散剂,如AIRPRODUCTSCHEMICALS公司出售的ZETASPE。

19、RSE1600、2500以及BYK公司出售的BYK182、BYK190、BYK191、BYK192。较佳地,其用量为所述着色颜料的用量的530重量。0056在本发明中,所述A组分所含的另一类助剂为助溶剂,其有助于提高A组分与B组分的相容性,其主要为醇溶剂,如甲醇、乙醇、异丙醇、丁醇,优选乙醇和异丙醇,其用量通常占A组分的总重量的520重量。0057较佳地,在本发明中,所述A组分的组成如下0058水性溶胶4050重量着色颜料2030重量分散剂110重量醋酸PH调节剂02异丙醇5200059B组分0060带环氧官能团的硅烷偶联剂0061在本发明中,所述带环氧官能团的硅烷偶联剂是由以下通式表示的化合。

20、物0062RSIOR30063式中,R为相同或不同优选相同的C14烷基优选甲基和乙基,R为缩水甘油基、缩水甘油醚C120亚烷基,具体是缩水甘油氧乙基、缩水甘油氧丙基、缩水甘油氧丁基、缩水甘油氧戊基、缩水甘油氧己基、缩水甘油氧辛基、缩水甘油氧壬基等,以及3,4环氧环己基乙基。0064基于来源的便利性,在本发明中,特别优选缩水甘油醚丙基三甲乙氧基硅烷其化学式见下述I、II或者3,4环氧环己基乙基三甲乙氧基硅烷其化学式见下述III、IV中的任一种0065说明书CN102061126ACN102061131A5/12页80066由含咪唑烷酮环的化合物反应形成的附着力促进剂0067在本发明中,所述B组分。

21、中的附着力促进剂由一种带环氧官能团的硅烷偶联剂与一种含咪唑烷酮环的化合物反应形成。0068在本发明中,所述含咪唑烷酮环的化合物主要是如下述结构式V所示的2咪唑烷酮的单烷基取代衍生物00690070式中,R可以是H或含有选自下组的不同官能团的烷基羟基、氨基、丙烯酰基、烷酰基和磺酰基。其非限制性的例子如下0071N羟乙基2咪唑烷酮V100720073N胺乙基2咪唑烷酮V200740075N甲基丙烯酰胺乙基2咪唑烷酮V30076说明书CN102061126ACN102061131A6/12页90077N乙酰基2咪唑烷酮V400780079N甲磺酰基2咪唑烷酮V500800081N氯甲酰基2咪唑烷酮V。

22、600820083本发明利用硅烷偶联剂中的环氧基和式V所示的含咪唑烷酮环的化合物中酰胺上的氢反应,最终形成含咪唑烷酮环的硅烷偶联剂。上述V2中除酰胺上有可和环氧基反应的一个氢原子外,还有伯胺上的两个氢原子;V3中含有两个酰胺氢。环氧的开环反应会优先和伯胺氢反应,其次是仲胺氢,最后是酰胺氢,但无论如何咪唑烷酮的衍生物中至少含有一个可和偶联剂中的环氧基反应的活泼氢。0084附着力促进剂的制备0085在本发明中,在制备所述附着力促进剂时,硅烷偶联剂和含咪唑烷酮环的化合物的摩尔比可以按理论化学计算当量比11,但为了确保咪唑烷酮接到偶联剂上,常采取偶联剂过量的方式,一般可将偶联剂/含咪唑烷酮化合物的摩尔。

23、比设定在1/09至1/05,通常设定在1/08,未能连接上咪唑烷酮环的偶联剂将成为B组分的有效组成部分之一,通过水解形成硅醇,然后缩聚成为涂膜组合物。0086上述制备附着力促进剂的反应可在带有搅拌棒、冷凝器和温度计的四口烧瓶中进行,整个反应过程通氮气保护。反应温度一般选定在50200,最好在80120,反应时间一般控制在18小时,较佳的是34小时。由此制备的含咪唑烷酮环的硅烷偶联剂简记为IMSCA。0087在本发明中,IMSCA在B组分中的用量一般为0510重量,较佳的是17重说明书CN102061126ACN102061131A7/12页10量,最好是25重量,以所述B组分的总重量计。008。

24、8在本发明中,将含环氧基的硅烷偶联剂和含咪唑烷酮环的衍生物进行环氧基酰胺或氨基的开环反应,制备出将两者相结合的新型附着力促进剂IMSCA;该附着力促进剂和B组分中的其它硅烷单体通过水解缩聚反应,成为了以化学键键合到涂膜中的一部分,因此具有优良的抗萃取性和良好的二次附着力。0089在本发明中,所述B组分中包括的带环氧官能团的硅烷偶联剂与所述附着力促进剂中的带环氧官能团的硅烷偶联剂可以是相同的,也可以是不同的。特别优选的硅烷偶联剂是上述I、II、III、IV中的任何一种或其混合物,其用量一般为3070重量,较佳的是4065重量。0090其它硅烷0091在本发明中,所述B组分还可任选地包含由以下化学。

25、式表示的其它任意硅烷或其混合物0092RNSIOR4N0093式中,R为相同或不同优选相同的C17烷基或C67芳烃基,R为C14烷基优选甲基和乙基,N0、1或2;最优选的是甲基三甲乙氧基硅烷,或者其与四乙氧基硅烷的混合物,条件是四乙氧基硅烷的含量通常不超过所述B组分总重量的10重量。0094较佳地,在本发明中,所述B组分的组成如下0095四乙氧基硅烷010重量甲基三甲氧基硅烷2058重量含环氧基的硅烷如I、II、III或IV中的任一种4065重量IMSCA25重量0096陶瓷涂膜组合物的制备0097在本发明的第二方面,提供了一种制备上述陶瓷涂膜组合物的方法,该方法包括0098配漆与熟化0099。

26、将上述A组分和B组分按2/1至1/15的重量比混合,最主要的是控制A组分的溶胶中的无机粒子与B组分的总重量之比为15100至40100,最好为20100至30100;0100在常温下搅拌熟化混合物324小时,最好是816小时,即得到可施工的涂料。0101陶瓷涂膜组合物的应用0102本发明的陶瓷涂膜组合物由上述A、B组分经溶胶凝胶工艺制备而成,经颜料化的涂料可施涂在未经喷砂处理的铝或钢基材上,涂膜厚度在1050M范围时,涂膜具有良好的干、湿附着力。0103基材制备0104本发明制备的陶瓷涂料适应于喷涂在纯铝或铝合金以及钢材表面,如纯度990说明书CN102061126ACN102061131A8。

27、/12页11或以上的铝板,或含有000103的锌、000103的钛以及000105的锰和00304的硅的铝合金,可选的型号有AA1000、AA3000、AA4000和AA5000等。可选用的钢材可以是普通碳钢板、优质碳钢板、合金碳钢板中的任一种。0105上述基材可以经过弯曲、冷挤压、滚轧、裁剪等工序加工成需要的形状,但必须经过适当的前处理,才能进行涂料施涂。通常的前处理工序如下0106铝或铝合金01071脱脂,在PH为995,约50下脱脂110分钟,如选用上海帕卡濑精公司提供的FC315;01082喷淋水洗,用自来水喷淋,室温;01093强酸浸泡,温度为4248,时间为36分钟,如选用上海帕卡。

28、濑精公司提供的CL319;01104水洗,用自来水喷淋,室温;01115磷化锆盐浸渍,4555,13分钟,如选用上海帕卡濑精公司提供的CT3762/CT3796;01126常温水洗;01137去离子水洗,约85;0114895105烘干。0115钢板基材01161脱脂,喷淋,5065,13分钟,如选用上海帕卡公司的FC4358S;01172水洗,喷淋;01183表调,常温40,浸渍,051分钟,如选用上海帕卡的PLZ系列;01194磷化,可选用上海帕卡的PBL3150,喷淋,4045,23分钟;01205水洗,室温喷淋;01216纯水洗,喷淋;0122795105烘干。0123经脱脂和磷化处理。

29、的基材可以进一步用铬酐钝化或直接使用。0124涂膜施工与固化0125熟化好的涂料可采用空气喷涂、静电喷涂或高压无气喷涂的方法施涂到上述基材上,18020分钟固化,控制干膜的厚度一般在1050M之间,最好在2040M。0126本发明的主要优点在于0127本发明提供了一种改进陶瓷涂膜附着力的陶瓷涂膜组合物及其制备方法,其在涂膜厚度高达10M以上,在不喷砂的铝或钢基材上也能获得良好的附着力;本发明实现了陶瓷涂膜在一般性工业应用膜厚条件下即2050微米膜厚,而不是几个微米的厚度下具有优良的附着力,从而免除了原来厚膜型陶瓷涂料必须喷砂的工艺要求,简化了工序,避免因喷砂引起的扬尘,降低了前处理成本。012。

30、8实施例0129下面结合具体的实施例进一步阐述本发明。但是,应该明白,这些实施例仅用于说明本发明而不构成对本发明范围的限制。下列实施例中未注明具体条件的试验方法,通常按照常规条件,或按照制造厂商所建议的条件。除非另有说明,所有的百分比和份数按重量说明书CN102061126ACN102061131A9/12页12计。0130涂膜附着力的评价方法0131I初始附着力,按GB/T92861998,采用2MM的划格器,3M6100胶带进行测试;0132II二次附着力,将试板置于煮沸的纯水中,煮沸4小时后取出,晾干10分钟,按I同样的标准测试。0133比较例120134A组分的制备按下表1所示的配比制。

31、备成颜料浆,控制色浆的细度20M,PH值在354之间0135表10136A组分重量LUDOXTMA,固体份34500金红石钛白225氧化铁黑35BYK182毕克化学225冰醋酸,工业一级02异丙醇,工业一级150去离子水,K30S/CM655总计10000137B组分的制备按下表2所示的配比制备。比较例1中未使用含环氧基的硅烷偶联剂,比较例2中使用了带环氧基的偶联剂,但未使用带咪唑烷酮的附着力促进剂。0138以AB的重量比15/1混合熟化6小时23,采用SATAJET空气喷枪施二工,分别喷涂在脱脂处理的铝板、脱脂磷化的冷轧钢板上,18020分钟固化成膜,干膜控制在2040M之间。0139表20。

32、140说明书CN102061126ACN102061131A10/12页130141注1由3,4环氧环己基乙基三甲氧基硅烷和N羟乙基2咪唑烷酮V1按摩尔比1/08制备而成;01422铝板1050,2MM厚,钢板T20Q235A,2MM厚。0143实施例130144A组分和比较例12中的相同,所不同的是B组分中添加了不同量的附着力促进剂,该附着力促进剂是由3,4环氧环己基乙基三甲氧基硅烷和N羟乙基2咪唑烷酮V1按摩尔比1/08制备而成的。0145同比较例12一样的配漆比例、熟化条件和制板方式。比较例和实施例附着力的测试结果见上表2。0146比较例30147按下表3所示配比配制A组分,控制色浆的细。

33、度20M,PH值为3035,B组分如下表4所示。A/B按3/1熟化。0148实施例460149A组分按下表3所示制备,控制色浆的细度20M,PH值为3035。B组分按下表4所示配比,所不同的是A/B设计成1/1、15/1和2/1。0150表301510152表40153说明书CN102061126ACN102061131A11/12页14B组分重量甲基三甲氧基硅烷400缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷55IMSCA350总计10000154注3缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和N胺乙基2咪唑烷酮按摩尔比1/06制备。0155按比较例1所述的方法、条件制板。试验结果见下表5。0156表501570158注铝。

34、板1050,2MM厚,钢板T20Q235A,2MM厚0159实施例780160A组分和比较例12中的相同。0161实施例7B组分的制备01621将2361克缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷和215克IMSCA3缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷和N胺乙基2咪唑烷酮按摩尔比1/06制备投入三口烧瓶中,搅拌下滴加577克01N的磷酸,控制30分钟以上滴完,再保持搅拌2小时;01632将43克四乙氧基硅烷和129克甲基三甲氧基硅烷混合物加入上述的预水解物中,再搅拌10分钟,即到部分预水解的B组分;0164取800克的A组分和上述B组分混合,室温下搅拌熟化6小时,得SIO2/B组分32100的陶瓷涂料。0165实。

35、施例8B组分制备0166将1576克N甲基丙烯酰胺乙基2咪唑烷酮V3和2881克3,4环氧环己基乙基三乙氧基硅烷445克乙醇依次投入1000ML四口烧瓶中,启动搅拌,在氮气保护下升温至8085,反应3小时,滴加126克偶氮二异丁氰溶解在20G乙醇溶液中的溶说明书CN102061126ACN102061131A12/12页15液,控制60分钟滴完,保温30分钟,再补加03克偶氮二异丁氰溶解至20G乙醇的溶液,保温1小时,得IMSCA4。0167按甲基三甲氧基硅烷3,4环氧环己基乙基三乙氧基硅IMSCA439554956的重量比混合,得到B组分。0168按150克A组分配合100克B组分混合,室温下搅拌熟化6小时,得到SIO2/B组分25100的陶瓷涂料。0169实施例78所得涂料按比较例12中的方法制板,测试结果见下表6。0170表601710172注铝板1050,2MM厚,钢板T20Q235A,2MM厚。0173在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考,就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解,在阅读了本发明的上述讲授内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。说明书CN102061126A。

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