具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，包括如下步驟：液體硅酸鹽的氟化階段；樹脂的形成階段；耐水性加強(qiáng)階段；涂料化階段；熟成化階段；產(chǎn)品化階段。本發(fā)明制備的硅酸鹽系無機(jī)涂料具有自潔功能，還有超耐候性。
【專利說明】具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] -般的涂料是在物體表面涂上一層薄的流動(dòng)性物質(zhì)，隨著時(shí)間干燥，硬化，不僅可 保護(hù)物體表面，還有美觀的功能。
[0003] 現(xiàn)在常用的建筑外部裝修材料使用的是丙烯酸系和聚氨酯系的外墻涂料，在紫外 線、潮濕、酸雨等條件下涂膜表面容易發(fā)生腐蝕白化現(xiàn)象。雖然涂膜具有很好的耐污染性， 污染的涂膜可以通過自然界雨水清洗具有一定自潔效果，但是涂膜的耐久性和耐候性能 低，需要人工進(jìn)行持續(xù)的維修或者隔幾年重新涂刷，持續(xù)投入的勞動(dòng)力人工和維修費(fèi)用是 一大問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其制備的硅酸鹽系無 機(jī)涂料具有自潔功能，還有超耐候性。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計(jì)一種具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽 系無機(jī)涂料的制備方法，包括如下步驟：
[0006] 將25?50重量份液態(tài)硅酸鹽中加入5?10重量份去離子水中，充分?jǐn)嚢韬?，?慢加入1?5重量份氟硅烷，以200?600rpm攪拌10分鐘以上，直至完全水解，此為液體 硅酸鹽的氟化階段；
[0007] 將上述氟化階段反應(yīng)液的攪拌速度提升為1500?2000rpm，緩慢添加10?25重 量份50?200nm膠狀顆粒的氟樹脂分散劑或氟硅樹脂分散劑，攪拌至粘度穩(wěn)定為止，此 為樹脂的形成階段；上述樹脂形成階段中，在粘度形成穩(wěn)定過程中，在粉塵調(diào)控裝置運(yùn)行 的同時(shí)，在液體中加入3?7重量份作為固化劑的氧化鋅和3?10重量份輔助固化劑， 以1000?2000rpm攪拌研磨30分鐘以上，顆粒大小為30微米以下后，調(diào)整速度至300? 600rpm，再加入4?8重量份1，3, 5-三甲基-1，3, 5 (三氯代丙烷基）環(huán)三硅醚攪拌30分 鐘以上，得到耐水性樹脂，此為耐水性加強(qiáng)階段；
[0008] 在粉塵調(diào)控裝置運(yùn)行的同時(shí)，在經(jīng)過上述耐水性加強(qiáng)階段獲得的耐水性樹脂中加 入2?10重量份顏料、5. 5?10重量份機(jī)能性填料、0. 5?2重量份液態(tài)濕潤劑，1000? 2000rpm攪拌研磨30分鐘以上，得到混合液體，此為涂料化階段；
[0009] 攪拌混合液體，粘度達(dá)到穩(wěn)定為止，使其中的1，3,5-三甲基-1，3,5 (三氯代丙烷 基）環(huán)三硅醚和液態(tài)硅酸鹽盡可能反應(yīng)，此為使其穩(wěn)定的熟成化階段；
[0010] 經(jīng)過上述熟成階段，再在混合液體中加入適量去離子水，調(diào)節(jié)粘度，形成具有自凈 功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料，此為產(chǎn)品化階段。
[0011] 優(yōu)選的，所述液態(tài)硅酸鹽為液態(tài)硅酸鈉、液態(tài)硅酸鉀或液態(tài)硅酸鋰。
[0012] 優(yōu)選的，所述液態(tài)硅酸鈉中Si02/Na20的摩爾比為2. 8?3. 4 : 1 ;液態(tài)硅酸鉀中 5102/1(20的摩爾比為3.2?3.6:1;液態(tài)硅酸鋰中3102/1^20的摩爾比為5.1?8.0:1。
[0013] 優(yōu)選的，所述氟硅烷為（3, 3, 3-三氟代丙烷基）甲基二氯硅烷、（3, 3, 3-三氟代丙 烷基）甲基二甲氧基硅烷、（3,3,3_三氟代丙烷基）甲基二乙氧基硅烷、（3,3,3_三氟代丙 燒基）二甲氧基娃燒或（3, 3, 3_二氣代丙燒基）二乙氧基娃燒。
[0014] 優(yōu)選的，所述氟樹脂分散劑為聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或乙烯-四氟乙烯共聚 物。
[0015] 優(yōu)選的，所述輔助固化劑為天然凝灰?guī)r、硅藻土、火山灰、偏高嶺土、粉煤灰或硅 灰。
[0016] 優(yōu)選的，所述顏料為氧化鈦、氧化鐵、天青石、鉻氧化物、赭石、棕土或碳黑。
[0017] 優(yōu)選的，所述機(jī)能性填料主要由珍珠鈣、納米銀、活性二氧化硅、活性炭、硅酸鹽、 鋁硅酸鹽氧化物、氧化鋁和黃土組成。
[0018] 優(yōu)選的，所述液態(tài)潤濕劑由液態(tài)消泡劑和液態(tài)分散劑組成。
[0019] 液態(tài)娃酸鹽若不足25重量份，會(huì)降低施工性，若超過50重量份，硬化后耐水性低 下，25?50重量份最為恰當(dāng)。
[0020] 摩爾比高的液態(tài)硅酸鹽初期持續(xù)干燥（用手碰上去不會(huì)沾手的干燥程度）時(shí)間 縮短，從有少量水蒸發(fā)的低粘度狀態(tài)可以轉(zhuǎn)化為固態(tài)，摩爾比低的液態(tài)硅酸鹽具有強(qiáng)堿性， 和水有親和性，水分慢慢的蒸發(fā)，為了達(dá)到固化狀態(tài)必須高溫加熱，或者出現(xiàn)太高粘度的話 會(huì)與其他物質(zhì)難以結(jié)合，缺乏彈性，難以適用。相反，硅酸鉀的摩爾比太高的情況下，粘度極 低，會(huì)發(fā)生難以使用的問題。
[0021] 液體硅酸鹽的氟化階段中使用的氟硅烷達(dá)成水解，達(dá)成水解的氟硅烷與氟樹脂分 散劑或硅樹脂分散劑反應(yīng)，最終硅酸鹽無機(jī)粘合劑硬化后，因表面硬度增加，具有優(yōu)秀的防 水效果，以無機(jī)粘合劑制作的涂料，顏料容易混合。
[0022] 氟硅烷的含量未滿1重量份的情況下，構(gòu)成物間反應(yīng)性降低，5重量份以上的情況 會(huì)使產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性降低。
[0023] 氟樹脂分散劑或氟硅樹脂分散劑為50?200nm的膠狀粒子比較適合，隨著溶液產(chǎn) 生相分離的現(xiàn)象，形成納米凸起，使用10?25重量份的氟樹脂分散劑或氟硅樹脂分散劑比 較恰當(dāng)。氟樹脂分散劑或氟硅樹脂分散不足10重量份的話，自凈功能下降；超過25重量份 的話，涂料硬化之后硬度下降。
[0024] 作為固化劑（硬化劑）的氧化鋅3?7重量份的使用，與硅酸鹽易親和，提高涂膜 的硬度，特別是吸收了大氣中的二氧化碳，使涂膜快速干燥，可幫助完全去除水分。鋅離子 作用于鋼鐵等金屬表面，形成鋅皮膜，提高了被造物的防腐、防銹及全面耐水性。氧化鋅不 足3重量份的話耐水性下降，超過7重量份的話粘度過高，難以攪拌。
[0025] 加入3?10重量份輔助固化劑（硬化劑），使用了天然凝灰?guī)r、硅藻土、火山灰、偏 高嶺土、粉煤灰或硅灰，改善皮膜的耐久性、耐鹽水性、耐化學(xué)性，釋放陰離子，賦予其抗菌 性和抗細(xì)菌性功能。
[0026] 1，3，5-三甲基-1，3，5 (三氯代丙烷基）環(huán)三硅醚提高了氟樹脂或氟硅分散劑和液 態(tài)硅酸鹽間的反應(yīng)性，解決液態(tài)硅酸鹽脆弱的耐水性缺陷問題，同時(shí)表面硬度即涂膜的彈 性提高，使用4?8重量份比較恰當(dāng)。1，3, 5-三甲基-1，3, 5 (三氯代丙烷基）環(huán)三硅醚不 足4重量份的話反應(yīng)性下降，超過8重量份的話粘度急速上升，難以攪拌。
[0027] 機(jī)能性填料賦予其抗菌性、除臭性、難燃性、釋放負(fù)離子等的功能。
[0028] 加入0. 5?2重量份的液態(tài)潤濕劑最為適合，若液態(tài)潤濕劑不足0. 5重量份，分散 性下降，產(chǎn)生氣泡；若超過2重量份，致密度下降。
[0029] 本發(fā)明是具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制作方法，硬化反應(yīng)后以 數(shù)百納米的超疏水性納米凸起形成的粗糙度，親油性污染物質(zhì)難以附著，表面附著的污染 物質(zhì)不附著于涂膜上，下雨時(shí)可以自然清潔洗凈，具有長期耐久性和美觀性優(yōu)點(diǎn)。
[0030] 一般的物體表面被水珠浸濕與否，要取決于兩物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，水和物體接觸界 面能量大，相互接觸的面積就小。浸濕減少時(shí)接觸面能量小，接觸面積變大，表面看上去是 浸濕的。物表面非常濕，表明與水親近，就叫做親水性，與之反義就是疏水性。這類性質(zhì)特 別表現(xiàn)于和水珠表面接觸的各種涂料。水和表面接觸角度小于90度時(shí)，水廣泛伸展，屬于 親水性，大于90度時(shí)水形成水珠，屬于疏水性。
[0031] 一般涂料的情況是接觸角大概70度時(shí)，水或灰塵強(qiáng)烈的附著在表面。具有納米凸 起的表面接觸角140度以上，水珠流動(dòng)滾落，連同墻壁上粘著的灰塵一起滾落，干凈的如同 第一次涂膜后的表面。
[0032] 納米規(guī)模的超疏水性的氟樹脂形成了納米凸起，作用于以液態(tài)硅酸鈉、液態(tài)硅酸 鉀、液態(tài)硅酸鋰為主構(gòu)成物的涂料，現(xiàn)有常用建筑用裝修材料的硬化過程會(huì)產(chǎn)生龜裂，隨著 濕氣變化表面污染等問題能得到改善。因?yàn)槭褂盟詷渲粫?huì)產(chǎn)生對(duì)人體有害的揮發(fā)性 有機(jī)化合物，有益人類的居住環(huán)境，當(dāng)然在硬化之后形成的膜層可以確保優(yōu)越的耐久性。無 機(jī)質(zhì)系會(huì)產(chǎn)生靜電，防止細(xì)微粉塵，具有優(yōu)越的防污染效果和容易施工的優(yōu)點(diǎn)。
[0033] 本發(fā)明使用了具有自潔功能、增強(qiáng)許多特性的無機(jī)樹脂，制成的最終涂料在各種 裝飾材料上擁有良好的涂裝性，全面確保優(yōu)秀的物理、化學(xué)特性，在家裝、建筑物、土木、海 洋、造船等領(lǐng)域具有廣泛的用途，產(chǎn)業(yè)上利用價(jià)值巨大。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更 加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0035] 本發(fā)明具體實(shí)施的技術(shù)方案是：
[0036] -種具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，包括如下步驟：
[0037] 將25?50重量份液態(tài)硅酸鹽中加入5?10重量份去離子水中，充分?jǐn)嚢韬?，?慢加入1?5重量份氟硅烷，以200?600rpm攪拌10分鐘以上，直至完全水解，此為液體 硅酸鹽的氟化階段；
[0038] 將上述氟化階段反應(yīng)液的攪拌速度提升為1500?2000rpm，緩慢添加10?25重 量份50?200nm膠狀顆粒的氟樹脂分散劑或氟硅樹脂分散劑，攪拌至粘度穩(wěn)定為止，此 為樹脂的形成階段；上述樹脂形成階段中，在粘度形成穩(wěn)定過程中，在粉塵調(diào)控裝置運(yùn)行 的同時(shí)，在液體中加入3?7重量份作為固化劑的氧化鋅和3?10重量份輔助固化劑， 以1000?2000rpm攪拌研磨30分鐘以上，顆粒大小為30微米以下后，調(diào)整速度至300? 600rpm，再加入4?8重量份1，3, 5-三甲基-1，3, 5 (三氯代丙烷基）環(huán)三硅醚攪拌30分 鐘以上，得到耐水性樹脂，此為耐水性加強(qiáng)階段；
[0039] 在粉塵調(diào)控裝置運(yùn)行的同時(shí)，在經(jīng)過上述耐水性加強(qiáng)階段獲得的耐水性樹脂中加 入2?10重量份顏料、5. 5?10重量份機(jī)能性填料、0. 5?2重量份液態(tài)濕潤劑，1000? 2000rpm攪拌研磨30分鐘以上，得到混合液體，此為涂料化階段；
[0040] 攪拌混合液體，粘度達(dá)到穩(wěn)定為止，使其中的1，3, 5-三甲基-1，3, 5 (三氯代丙烷 基）環(huán)三硅醚和液態(tài)硅酸鹽盡可能反應(yīng)，此為使其穩(wěn)定的熟成化階段；
[0041] 經(jīng)過上述熟成階段，再在混合液體中加入適量去離子水，調(diào)節(jié)粘度，形成具有自凈 功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料，此為產(chǎn)品化階段。
[0042] 所述液態(tài)硅酸鹽為液態(tài)硅酸鈉、液態(tài)硅酸鉀或液態(tài)硅酸鋰。
[0043] 所述液態(tài)硅酸鈉中Si02/Na20的摩爾比為2. 8?3. 4 : 1 ;液態(tài)硅酸鉀中Si02/ K20的摩爾比為3. 2?3. 6 : 1;液態(tài)硅酸鋰中Si02/Li20的摩爾比為5. 1?8. 0 : 1。
[0044] 所述氟硅烷為（3, 3, 3-三氟代丙烷基）甲基二氯硅烷、（3, 3, 3-三氟代丙烷基）甲 基二甲氧基娃燒、（3, 3, 3_二氣代丙燒基）甲基二乙氧基娃燒、（3, 3, 3_二氣代丙燒基）二 甲氧基娃燒或（3, 3, 3_二氣代丙燒基）二乙氧基娃燒。
[0045] 所述氟樹脂分散劑為聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。
[0046] 所述輔助固化劑為天然凝灰?guī)r、硅藻土、火山灰、偏高嶺土、粉煤灰或硅灰。
[0047] 所述顏料為氧化鈦、氧化鐵、天青石、鉻氧化物、赭石、棕土或碳黑。
[0048] 所述機(jī)能性填料主要由珍珠鈣、納米銀、活性二氧化硅、活性炭、硅酸鹽、鋁硅酸鹽 氧化物、氧化鋁和黃土組成。
[0049] 所述液態(tài)潤濕劑由液態(tài)消泡劑和液態(tài)分散劑組成。
[0050] 更具體的實(shí)施例如表1所述。
[0051] 表1具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的原料組成
[0052]

【權(quán)利要求】
1. 具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其特征在于，包括如下步 驟： 將25?50重量份液態(tài)硅酸鹽中加入5?10重量份去離子水中，充分?jǐn)嚢韬螅徛?入1?5重量份氟硅烷，以200?600rpm攪拌10分鐘以上，直至完全水解； 將攪拌速度提升為1500?2000rpm，緩慢添加10?25重量份50?200nm膠狀顆粒 的氟樹脂分散劑或氟硅樹脂分散劑，攪拌至粘度穩(wěn)定為止；在粘度形成穩(wěn)定過程中，在粉 塵調(diào)控裝置運(yùn)行的同時(shí)，在液體中加入3?7重量份氧化鋅和3?10重量份輔助固化劑， 以1000?2000rpm攪拌研磨30分鐘以上，顆粒大小為30微米以下后，調(diào)整速度至300? 600rpm，再加入4?8重量份1，3, 5-三甲基-1，3, 5 (三氯代丙烷基）環(huán)三硅醚攪拌30分 鐘以上，得到耐水性樹脂； 在粉塵調(diào)控裝置運(yùn)行的同時(shí)，在耐水性樹脂中加入2?10重量份顏料、5. 5?10重量 份機(jī)能性填料、〇. 5?2重量份液態(tài)濕潤劑，1000?2000rpm攪拌研磨30分鐘以上，得到混 合液體； 攪拌混合液體，粘度達(dá)到穩(wěn)定為止； 再在混合液體中加入適量去離子水，調(diào)節(jié)粘度，形成具有自凈功能的超耐候性硅酸鹽 系無機(jī)涂料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其 特征在于，所述液態(tài)硅酸鹽為液態(tài)硅酸鈉、液態(tài)硅酸鉀或液態(tài)硅酸鋰。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其 特征在于，所述液態(tài)硅酸鈉中Si02/Na20的摩爾比為2. 8?3. 4 : 1 ;液態(tài)硅酸鉀中Si02/ K20的摩爾比為3. 2?3. 6 : 1;液態(tài)硅酸鋰中Si02/Li20的摩爾比為5. 1?8. 0 : 1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方 法，其特征在于，所述氟硅烷為（3, 3, 3-三氟代丙烷基）甲基二氯硅烷、（3, 3, 3-三氟代丙 烷基）甲基二甲氧基硅烷、（3,3,3_三氟代丙烷基）甲基二乙氧基硅烷、（3,3,3_三氟代丙 燒基）二甲氧基娃燒或（3, 3, 3_二氣代丙燒基）二乙氧基娃燒。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其 特征在于，所述氟樹脂分散劑為聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯或乙烯-四氟乙烯共聚物。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其 特征在于，所述輔助固化劑為天然凝灰?guī)r、硅藻土、火山灰、偏高嶺土、粉煤灰或硅灰。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其 特征在于，所述顏料為氧化鈦、氧化鐵、天青石、鉻氧化物、赭石、棕土或碳黑。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其 特征在于，所述機(jī)能性填料主要由珍珠鈣、納米銀、活性二氧化硅、活性炭、硅酸鹽、鋁硅酸 鹽氧化物、氧化鋁和黃土組成。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有自潔功能的超耐候性硅酸鹽系無機(jī)涂料的制備方法，其 特征在于，所述液態(tài)潤濕劑由液態(tài)消泡劑和液態(tài)分散劑組成。
【文檔編號(hào)】C09D1/04GK104448965SQ201410833759
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月24日
【發(fā)明者】申澈浩 申請(qǐng)人:蘇州綠科環(huán)保新材料有限公司