專利名稱：一種納米無機(jī)不粘水性涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水性涂料，尤其涉及一種納米無機(jī)不粘水性涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)涂料都是由天然油料或樹脂和合成高分子聚合物為主要成膜材料的油性涂料，油性涂料雖然具有耐化學(xué)性、耐水性、耐磨且附著力好等優(yōu)點(diǎn)，然而油性涂料的原材料絕大部分來自石化行業(yè)，并且以有機(jī)溶劑為分散介質(zhì)，從而導(dǎo)致油性涂料在生產(chǎn)應(yīng)用過程中，涂料的溶劑或涂料釋放出VOC會污染環(huán)境，嚴(yán)重?fù)p害人們的身體健康。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種納米無機(jī)不粘水性涂料及其制備方法，該涂料以天然礦石和金屬氧化物為原材料，并且以水為分散介質(zhì)，從根本上解決了常規(guī)涂料制備過程中使用有機(jī)溶劑對環(huán)境造成污染的問題，生產(chǎn)出一種零VOC排放、零有害物質(zhì)的涂料廣品。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是
一種納米無機(jī)不粘水性涂料，由A組分和B組分按重量比3 1混合組成，所述的A組分由以下成分按以下的重量份組成氧化硅溶膠30-35份，氧化鋁晶種10-15份，氧化釔晶種10-15份，金紅石型鈦白粉8-13份，納米二氧化硅5-10份，氧化鐵黑1_4份，異丙醇5_10份，去離子水20-25份，羧甲基醋酸丁酸纖維素1-3份，聚乙烯醇O. 5-2份；所述的B組分由以下成分按以下的重量份組成甲基三乙氧基硅烷45-50份，正硅酸乙酯15-20份，正硅酸甲酯15-20份，異丙醇5-10份，乙醇5-10份。進(jìn)一步，所述氧化鋁晶種的平均粒徑為10-100nm。再進(jìn)一步，所述的氧化釔晶種的平均粒徑為10-100nm。進(jìn)一步，所述納米無機(jī)不粘水性涂料的制備方法，包括以下步驟
1)按涂料A組分配比，將氧化硅溶膠、氧化鋁晶種、氧化釔晶種、聚乙烯醇放置在密閉性反應(yīng)釜中，在800-1000rpm的高速攪拌約3小時，再加入濃度為30%的磷酸溶液調(diào)整混合物的pH=2-3，最后放置在溫度保持在45-50°C之間的研磨機(jī)上研磨4_5小時，得到晶種化溶膠；
2)將羧甲基醋酸丁酸纖維素、異丙醇和去離子水混合，加入步驟I)的晶種化溶膠，再依次加入金紅石型鈦白粉、納米二氧化硅、氧化鐵黑，在800-1000rpm高速攪拌均勻后，再經(jīng)研磨機(jī)研磨加工至細(xì)度彡5-8 μ m,最后加磷酸調(diào)整pH=3. 5-4. 5后，再次攪拌均勻得到涂料的A組分；
3)按涂料B組分配比，將甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、異丙醇、乙醇混合并在200-300rpm低速攪拌分散均勻制成涂料B組分； 4)將A組分和B組分按重量比3 1混合，在35°C、200-300rpm狀態(tài)下密封攪拌熟化12小時以上得到納米無機(jī)不粘水性涂料，上述的熟化反應(yīng)使得B組分中的烷氧基硅烷發(fā)生水解，并與A組分中的物質(zhì)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，及自身的縮聚反應(yīng)，從而得到性能優(yōu)越的不粘水性涂料。本發(fā)明的有益效果是由于本發(fā)明產(chǎn)品的原材料來自于極普通的、儲量極為豐富的天然礦石和金屬氧化物，而且生產(chǎn)工藝比較簡單，能耗相對較低，因此能夠有效降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，并且本發(fā)明產(chǎn)品在制備過程中以水為分散介質(zhì)，從根本上解決了常規(guī)涂料制備過程中使用有機(jī)溶劑對環(huán)境造成污染的問題，并且本產(chǎn)品中不含有V0C，大大提高了使用的安全性；同時本發(fā)明在制備過程中將金屬氧化物溶膠晶種化，提高了涂層的致密度和光滑度，有效解決了現(xiàn)有水性涂料的厚膜容易龜裂和微缺陷等問題。
具體實(shí)施例方式為便于對本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。實(shí)施例I
O取氧化硅溶膠30份、氧化鋁晶種10份、氧化釔晶種10份、聚乙烯醇O. 5份放置在密封性的反應(yīng)釜中，然后用800rpm的轉(zhuǎn)速對反應(yīng)釜中的混合物進(jìn)行攪拌3小時，使其均勻化，再將濃度為30%的磷酸溶液加入反應(yīng)釜中，調(diào)整混合物的pH值為2，最后將反應(yīng)釜中的混合物放置在溫度保持為45°C的研磨機(jī)內(nèi)研磨4小時，得到晶種化的溶膠，上述的氧化鋁晶種和氧化釔晶種的平均粒徑優(yōu)先選為10nm，當(dāng)然選為其他平均粒徑也可以。2)將異丙醇5份和去離子水20份混合，加入I份羧甲基醋酸丁酸纖維素，然后再將步聚I)得到的晶種化溶膠、金紅石型鈦白粉8份、納米二氧化硅5份和氧化鐵黑I份依次加入上述的混合溶液中，再用SOOrmp的轉(zhuǎn)速對溶液進(jìn)行攪拌，使其分散均勻后，再將分散均勻的溶液放置球型研磨機(jī)上研磨6小時，使得其細(xì)度< 5μπι，加入一定量的磷酸調(diào)整其的PH值為3. 5，最后攪拌均勻，得到涂料的A組分。3)取甲基三乙氧基硅烷45份、正硅酸乙酯15份、正硅酸甲酯15份、異丙醇5份、乙醇5份加入到反應(yīng)釜中，然后再在200rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌分散均勻后，得到涂料的B組分。4)將步驟2)得到的A組分和步驟3)得到的B組分按照3 1的重量比加入到密閉式反應(yīng)釜中，然后保持反應(yīng)釜中的溫度為35°C，用200rpm的轉(zhuǎn)速對反應(yīng)釜中的混合物進(jìn)行密封攪拌熟化13小時，從而得所述的納米無機(jī)不粘水性涂料。實(shí)施例2
I)取氧化硅溶膠33份、氧化鋁晶種13份、氧化釔晶種13份、聚乙烯醇I份放置在密封性的反應(yīng)釜中，然后用900rpm的轉(zhuǎn)速對反應(yīng)釜中的混合物進(jìn)行攪拌3小時，使其均勻化，再將濃度為30%的磷酸溶液加入反應(yīng)釜中，調(diào)整混合物的pH值為2. 5，最后將反應(yīng)釜中的混合物放置在溫度保持為48°C的研磨機(jī)內(nèi)研磨4. 5小時，得到晶種化的溶膠，上述的氧化鋁晶種和氧化釔晶種的平均粒徑優(yōu)先選為50nm，當(dāng)然選為其他平均粒徑也可以。2)將異丙醇8份和去離子水23份混合，加入2份羧甲基醋酸丁酸纖維素，然后再將步聚I)得到的晶種化溶膠、金紅石型鈦白粉11份、納米二氧化硅8份和氧化鐵黑2. 5份依次加入上述的混合溶液中，再用900rmp的轉(zhuǎn)速對溶液進(jìn)行攪拌，使其分散均勻后，再將分散均勻的溶液放置球型研磨機(jī)上研磨6小時，使得其細(xì)度< 6. 5 μ m，再然后，加入一定量的磷酸調(diào)整其的PH值為4，最后攪拌均勻，得到涂料的A組分。3)取甲基三乙氧基硅烷48份、正硅酸乙酯18份、正硅酸甲酯18份、異丙醇8份、乙醇8份加入到反應(yīng)釜中，然后再在250rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌分散均勻后，得到涂料的B組分。4)將步驟2)得到的A組分和步驟3)得到的B組分按照3 1的重量比加入到密閉式的反應(yīng)釜中，然后保持反應(yīng)釜中的溫度為35°C，用250rpm的轉(zhuǎn)速對反應(yīng)釜中的混合物進(jìn)行密封攪拌熟化15小時，從而得所述的納米無機(jī)不粘水性涂料。實(shí)施例3
I)取氧化硅溶膠35份、氧化鋁晶種15份、氧化釔晶種15份、聚乙烯醇2份放置在密封性的反應(yīng)釜中，然后用IOOOrpm的轉(zhuǎn)速對反應(yīng)釜中的混合物進(jìn)行攪拌3小時，使其均勻化，再將濃度為30%的磷酸溶液加入反應(yīng)釜中，調(diào)整混合物的pH值為3，最后，將反應(yīng)釜中的混合物放置在溫度保持為50°C的研磨機(jī)內(nèi)研磨5小時，得到晶種化的溶膠，上述的氧化鋁晶種和氧化釔晶種的平均粒徑優(yōu)先選為lOOnm，當(dāng)然選為其他平均粒徑也可以。 2)將異丙醇10份和去離子水25份混合，加入3份羧甲基醋酸丁酸纖維素3份，然后再將步聚I)得到的晶種化溶膠、金紅石型鈦白粉13份、納米二氧化硅10份和氧化鐵黑4份依次加入上述的混合溶液中，再用IOOOrmp的轉(zhuǎn)速對溶液進(jìn)行攪拌，使其分散均勻后，再將分散均勻的溶液放置球型研磨機(jī)上研磨6小時，使得其細(xì)度< 8 μ m,加入一定量的磷酸調(diào)整其的PH值為4. 5，最后攪拌均勻，得到涂料的A組分。3)取甲基三乙氧基硅烷50份、正硅酸乙酯20份、正硅酸甲酯20份、異丙醇10份、乙醇10份加入到反應(yīng)釜中，然后再在300rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌分散均勻后，得到涂料的B組分。4)將步驟2)得到的A組分和步驟3)得到的B組分按照3 1的重量比加入到密閉式的反應(yīng)釜中，然后保持反應(yīng)釜中的溫度為35°C，用300rpm的轉(zhuǎn)速對反應(yīng)釜中的混合物進(jìn)行密封攪拌熟化18小時，從而得到所述的納米無機(jī)不粘水性涂料。上述三個實(shí)施例中的一種納米無機(jī)不粘水性涂料的原材料來自極普通的、儲量極為豐富的天然礦石和金屬氧化物，因而成本低廉；同時本發(fā)明的涂料制備過程中以水為分散介質(zhì)，而非常規(guī)制備過程中采用的有機(jī)溶劑，這從根本上解決了油性涂料中有機(jī)溶劑對環(huán)境的污染，解決了常規(guī)涂料含有VOC的問題；同時將金屬氧化物溶膠的晶種化，可提高涂層的致密度和光滑度，從而解決現(xiàn)有水性涂料的厚膜容易龜裂和微缺陷等問題；另外選取甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯三種帶有不同的取代基和不同的官能團(tuán)數(shù)目的烷氧基硅烷，調(diào)整R/Si為2. 2-2. 4，烷氧基硅烷水解后，與A組分中的物質(zhì)進(jìn)行縮聚反應(yīng)，會生成一種相對分子質(zhì)量較低的油狀共聚物，使用時會形成厭油性的保護(hù)層，從而使涂層具有良好的不粘效果。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)先實(shí)施方式，只要以基本相同手段實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種納米無機(jī)不粘水性涂料，其特征在于，由A組分和B組分按重量比3 1混合組成，所述的A組分由以下成分按以下的重量份組成氧化硅溶膠30-35份，氧化鋁晶種10-15份，氧化釔晶種10-15份，金紅石型鈦白粉8-13份，納米二氧化硅5_10份，氧化鐵黑1-4份，異丙醇5-10份，去離子水20-25份，羧甲基醋酸丁酸纖維素1_3份，聚乙烯醇O. 5-2份；所述的B組分由以下成分按以下的重量份組成甲基三乙氧基硅烷45-50份，正硅酸乙酯15-20份，正硅酸甲酯15-20份，異丙醇5-10份，乙醇5-10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米無機(jī)不粘水性涂料，其特征在于所述氧化鋁晶種的平均粒徑為10-100nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種納米無機(jī)不粘水性涂料，其特征在于所述的氧化釔晶種的平均粒徑為10-100nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一所述納米無機(jī)不粘水性涂料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 . 1)按涂料A組分配比，將氧化硅溶膠、氧化鋁晶種、氧化釔晶種、聚乙烯醇放置在密閉性反應(yīng)釜中，在800-1000rpm的高速攪拌約3小時，再加入濃度為30%的磷酸溶液調(diào)整混合物的pH=2-3，最后放置在溫度保持在45-50°C之間的研磨機(jī)上研磨4_5小時，得到晶種化溶膠； . 2)將羧甲基醋酸丁酸纖維素、異丙醇和去離子水混合，加入步驟I)的晶種化溶膠，再依次加入金紅石型鈦白粉、納米二氧化硅、氧化鐵黑，在800-1000rpm高速攪拌均勻后，再經(jīng)研磨機(jī)研磨加工至細(xì)度彡5-8 μ m,最后加磷酸調(diào)整pH=3. 5-4. 5后，再次攪拌均勻得到涂料的A組分； .3 )按涂料B組分配比，將甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、異丙醇、乙醇混合并在200-300rpm低速攪拌分散均勻制成涂料B組分； .4)將A組分和B組分按重量比3 1的重量比混合，在35°C、200-300rpm狀態(tài)下密封攪拌熟化12小時以上得到納米無機(jī)不粘水性涂料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米無機(jī)不粘水性涂料及其制備方法，所述的涂料由A組分和B組分按重量比31組成，上述的A組分由氧化硅溶膠、氧化鋁晶種、氧化釔晶種、金紅石型鈦白粉、納米二氧化硅、氧化鐵黑、異丙醇、去離子水、羧甲基醋酸丁酸纖維素和聚乙烯醇組成，上述的B組分由甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、異丙醇和乙醇組成；其制備方法將涂料的A組分和B組分按重量比31混合，在35℃、200-300rpm狀態(tài)下密封攪拌熟化12小時以上，從而得到納米無機(jī)不粘水性涂料，本發(fā)明以天然礦石和金屬氧化物為原料，并且在制備過程中以水為分散介質(zhì)，從根本上解決了常規(guī)涂料中溶劑對環(huán)境的污染，而且產(chǎn)品不會含有VOC。
文檔編號C04B28/24GK102643072SQ20121012789
公開日2012年8月22日 申請日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者劉心學(xué), 林英杰, 程農(nóng)兵 申請人:江門市安諾特炊具制造有限公司