一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料

1.本发明涉及烤瓷板涂料技术领域，特别是涉及一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料。


背景技术：

2.随着地铁系统越来越完善，对机车内饰以及车站内装材料安全的要求也越来越高，在一些机车和车站公共区域明确要求使用烤瓷板，以取代在明火状态下会释放出剧毒气体的氟碳板及其它粉末喷涂板等有机涂层板材。烤瓷板上的瓷膜涂层是通过有机-无机杂化，以聚硅氧烷-羟基乳液为主体，配合无机耐老化颜料和功能性无机填料，经室温固化形成类似搪瓷结构和性能的有机-无机均质的涂膜。水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，结合有机、无机涂层的特点，施工性偏向有机涂料、涂层性能偏向无机涂层，可用于轨道机车内壁，地铁站、机场、火车站等公共建筑领域。同时它还具有极低的voc排放，不燃无烟无毒，涂层硬度可以达到4-5h，涂层粒径微纳米级，受较重冲击后不易崩瓷脱落，可以返工，表面易清洁，记号笔易擦除，防涂鸦、自清洁性能好。
3.近年来，随着环保法规日趋严格，传统的氟碳板由于存在污染高、耐温差、高温变软、易分解、产生有害浓烟、涂层硬度1～2h、质地软、极易被划伤等缺点，已经不能满足市场需要。水性免熟化自清洁烤瓷板涂料因其具有无机涂料的耐高温、耐磨、低表面能、无毒、耐化学品、硬度高、自清洁的优点，同时也包含了有机涂料易施工、附着力强的特点，使得其应用越来越广泛。常规的烤瓷板涂料主要以无机溶胶为主要成膜物质，去离子水或其他溶剂作为分散介质，再辅以颜料、填料、助剂等，经搅拌、分散和研磨等工艺调制而成，但存在稳定性差、熟化时间长、需要高温烘烤以及漆膜受较重冲击后易崩瓷脱落的缺点，并且在熟化后涂料粘度较低，容易出现流挂现象，一般需要对基材预热到40～60℃之后再进行喷涂，因而限制了烤瓷涂料工业化推广。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，以解决上述现有技术存在的问题。本发明通过原料及配比的调整，制备得到了一种更环保、免熟化、稳定性好、易施工、不燃无烟无毒、自清洁的烤瓷板涂料，克服了常规烤瓷涂料的不足。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.本发明的技术方案之一：一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，所述水性免熟化自清洁烤瓷板涂料包括a组分和b组分；
7.所述a组分，包括以下质量份数的原料：水性聚硅氧烷30～50份、羟基乳液30～50份、填料5～10份、颜料10～20份、增稠剂0.1～1份、流平剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、分散剂0.1～1份、不粘助剂1～3份和水0～10份；
8.所述b组分为固化剂。
9.进一步地，所述a组分和b组分的质量比为10:(1～2)。
10.进一步地，所述水性聚硅氧烷的固含量为30～50wt.％；所述羟基乳液包括丙烯酸树脂乳液、醇酸树脂乳液和环氧树脂乳液中的一种或多种；所述羟基乳液的固含量为30～50wt.％。
11.水性聚硅氧烷的制备方法为：
12.将30kg聚硅氧烷倒入50l玻璃反应釜中，以400～500r/min的转速分散，运用氨水和乙酸调整体系ph值为4～5，然后在温度为60～70℃的条件下保温反应3h，反应完成后，添加1.5kg三甲基甲氧基硅烷(硅烷封端剂)、0.15kg气相白炭黑200调整体系粘度，用氨水和乙酸调整ph值为6.5～7.5，在温度为40～50℃的条件下静置48h后过滤，收集最终产物。
13.更进一步地，所述聚硅氧烷包括八甲基环四硅氧烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和3-巯丙基三乙氧基硅烷中的两种或两种以上。
14.进一步地，所述填料包括硅微粉、高岭土、滑石粉、硫酸钡、碳酸钙和氧化铝纤维中的一种或多种；所述增稠剂包括羟乙基纤维素、硅酸镁铝、聚丙烯酸酯、聚脲和缔合型聚氨酯中的一种或多种。
15.进一步地，所述流平剂包括丙烯酸酯类、聚氨酯类和聚硅氧烷类中的一种或多种。
16.进一步地，所述消泡剂包括有机硅类、聚醚类和矿物油中的一种或多种。
17.进一步地，所述分散剂包括聚丙烯酸的盐(钠钾，铵)类、改性丙烯酸酯类、聚乙烯亚胺衍生物和烷基季铵盐中的一种或多种。
18.进一步地，所述不粘助剂包括特种聚硅氧烷类和聚醚封端二甲基硅油中的一种或多种；所述固化剂包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。
19.本发明的技术方案之二：一种上述水性免熟化自清洁烤瓷板涂料的制备方法，包括以下步骤：
20.按质量份数将水性聚硅氧烷、颜料和填料混合均匀后研磨，然后加入a组分中的剩余原料，分散均匀后加入b组分，混合均匀，得到所述水性免熟化自清洁烤瓷板涂料。
21.进一步地，所述研磨至原料粒径小于20μm；所述分散的时间为30min。
22.本发明公开了以下技术效果：
23.(1)本发明的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料中的水性聚硅氧烷经去离子水水解可形成硅醇，可以与羟基乳液缩合，完成有机-无机杂化过程，同时可以和b组分中的固化剂进一步交联，继而形成具有空间网状结构的烤瓷涂膜。
24.(2)本发明通过水性聚硅氧烷和羟基乳液杂化，可以增加涂层的附着力，改善聚硅氧烷涂层常出现的龟裂、硬而脆的缺点。
25.(3)本发明通过添加不粘助剂，可以达到表面易清洁，记号笔易擦除，防涂鸦、自清洁性能好的优点。
26.(4)本发明的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料具有免熟化，前期稳定性好的优点，添加b组分后，可以常温喷涂，工件不需预热处理，而且可以室温固化，更加节能环保，工件表面只需酸洗、钝化，涂料就可保持很好的附着力，而且耐腐蚀性能佳，可以有效扩大烤瓷涂料的使用范围和作业效率，是一种绿色环保的高性能水性涂料。
具体实施方式
27.现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
28.应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
29.除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
30.在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本技术说明书和实施例仅是示例性的。
31.关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
32.本发明以下实施例采用的水性聚硅氧烷的制备方法如下：
33.将30kg聚硅氧烷倒入50l玻璃反应釜中，以450r/min的转速分散，运用氨水和乙酸调整体系ph值为4，然后在温度为70℃的条件下保温反应3h，反应完成后，添加1.5kg三甲基甲氧基硅烷(硅烷封端剂)、0.15kg气相白炭黑200调整体系粘度，用氨水和乙酸调整ph值为6.5，在温度为50℃的条件下静置48h后过滤，收集最终产物(水性聚硅氧烷)。
34.聚硅氧烷为质量比为10:4:5:4:4:4八甲基环四硅氧烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷组成。
35.实施例1
36.一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料：
37.(1)水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:1的a组分和b组分组成；
38.表1a组分
39.[0040][0041]
b组分为科思创水性固化剂desmodur e 14。
[0042]
(2)制备方法：将水性聚硅氧烷和填料、颜料混合搅拌均匀，研磨并过滤，得到粒径小于20μm的颜料浆，然后加入a组分中的剩余原料混合搅拌均匀，分散30min后加入b组分，混合均匀，得到水性免熟化自清洁烤瓷板涂料。
[0043]
实施例2
[0044]
一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料：
[0045]
(1)水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:2的a组分和b组分组成；
[0046]
表2 a组分
[0047]
序号组分质量份数备注1水性聚硅氧烷43固含量为40％2ssz-172水性醇酸乳液27固含量为47％3碳酸钙7填料4铜铬黑12颜料5羟乙基纤维素0.4增稠剂6罗门哈斯分散剂orotan 11240.4分散剂7sn40430.6流平剂8巴斯夫foamaster mo ndw0.4消泡剂9水性不粘助剂p-71161.6不粘助剂10去离子水6.6水∑ 99 [0048]
b组分为科思创desmodur vl 50。
[0049]
(2)制备方法：将水性聚硅氧烷和填料、颜料混合搅拌均匀，研磨并过滤，得到粒径小于20μm的颜料浆，然后加入a组分中的剩余原料混合搅拌均匀，分散30min后加入b组分，混合均匀，得到水性免熟化自清洁烤瓷板涂料。
[0050]
实施例3
[0051]
一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料：
[0052]
(1)水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:1.3的a组分和b组分组成；
[0053]
表3 a组分
[0054]
序号组分质量份数备注1水性聚硅氧烷40固含量为40％
2stw703a水性环氧乳液25固含量为52％3氧化铝纤维12填料4铋黄12颜料5阿科玛coapur br-100p0.4增稠剂6路博润d540分散剂0.6分散剂7byk3470.8流平剂8byk0160.6消泡剂9水性不粘助剂p-71161.6不粘助剂10去离子水6水∑ 99 [0055]
b组分为科思创xp2655。
[0056]
(2)制备方法：将水性聚硅氧烷和填料、颜料混合搅拌均匀，研磨并过滤，得到粒径小于20μm的颜料浆，然后加入a组分中的剩余原料混合搅拌均匀，分散30min后加入b组分，混合均匀，得到水性免熟化自清洁烤瓷板涂料。
[0057]
实施例4
[0058]
一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料：
[0059]
(1)水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:1的a组分和b组分组成；
[0060]
表4 a组分
[0061][0062][0063]
b组分为联固化学uahard 310。
[0064]
(2)制备方法：将水性聚硅氧烷和填料、颜料混合搅拌均匀，研磨并过滤，得到粒径小于20μm的颜料浆，然后加入a组分中的剩余原料混合搅拌均匀，分散30min后加入b组分，混合均匀，得到水性免熟化自清洁烤瓷板涂料。
[0065]
实施例5
[0066]
同实施例1，区别仅在于，水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:1.5的a组分和b组分组成；b组分为的用量为15g。
[0067]
表5 a组分
[0068]
序号组分质量份数备注
1水性聚硅氧烷40固含量为40％2db3633水性羟丙分散体树脂30固含量为40％3硫酸钡5填料4钛白粉18颜料5硅酸镁铝0.2增稠剂6byk1090.2分散剂7tego glide 4500.2流平剂8byk-0280.2消泡剂9sj-58001不粘助剂10去离子水4.2水∑ 99 [0069]
实施例6
[0070]
同实施例1，区别仅在于，水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:2的a组分和b组分组成；b组分为的用量为20g。
[0071]
表6 a组分
[0072][0073][0074]
实施例7
[0075]
一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料：
[0076]
(1)水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:1的a组分和b组分组成：
[0077]
表7 a组分
[0078]
序号组分质量份数备注1水性聚硅氧烷40固含量为40％2水性羟丙分散体db360225固含量为52％3滑石粉4填料4氧化铝纤维8填料5钴绿12颜料6byk4200.4增稠剂7efka 7702水性分散剂0.6分散剂8byk3330.8流平剂
9tego41000.8润湿流平剂10tego902w0.2消泡剂11byk0210.2消泡剂12不粘助剂69001不粘助剂13去离子水6水∑ 99 [0079]
b组分联固化学uahard 310。
[0080]
(2)制备方法：将水性聚硅氧烷和填料、颜料混合搅拌均匀，研磨并过滤，得到粒径小于20μm的颜料浆，然后加入a组分中的剩余原料混合搅拌均匀，分散30min后加入b组分，混合均匀，得到水性免熟化自清洁烤瓷板涂料实施例8
[0081]
一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料：
[0082]
(1)水性免熟化自清洁烤瓷板涂料由质量比为10:1的a组分和b组分组成：
[0083]
表8 a组分
[0084]
序号组分质量份数备注1水性聚硅氧烷32固含量为40％2水性环氧乳液gs-730a8固含量为55％3水性羟丙分散体db360225固含量为52％4硫酸钡6填料5氧化铝纤维8填料6钛黄12颜料7德谦2990.4增稠剂8byk1900.6分散剂9mok-54090.2分散剂10byk3330.8流平剂11tego902w0.2消泡剂12byk0210.2消泡剂13不粘助剂69001不粘助剂14去离子水3.6水∑ 98 [0085]
b组分科思创401-60。
[0086]
(2)制备方法：将水性聚硅氧烷和填料、颜料混合搅拌均匀，研磨并过滤，得到粒径小于20μm的颜料浆，然后加入a组分中的剩余原料混合搅拌均匀，分散30min后加入b组分，混合均匀，得到水性免熟化自清洁烤瓷板涂料
[0087]
对比例1
[0088]
同实施例1，区别仅在于，将水性聚硅氧烷替换成等质量的正硅酸乙酯。
[0089]
表9 a组分
[0090]
序号组分质量份数备注1正硅酸乙酯40固含量为40％
2db3633水性羟丙分散体树脂30固含量为40％3硫酸钡5填料4钛白粉18颜料5硅酸镁铝0.2增稠剂6byk1090.2分散剂7tego glide 4500.2流平剂8byk-0280.2消泡剂9sj-58001不粘助剂10去离子水4.2水∑ 99 [0091]
对比例2
[0092]
同实施例1，区别仅在于，将db3633水性羟丙分散体树脂替换成等质量的仕全兴6243水性羟丙分散体树脂，将去离子的用量调整为5.2份。
[0093]
表10 a组分
[0094]
序号组分质量份数备注1水性聚硅氧烷40固含量为40％2仕全兴624330固含量为40％3硫酸钡5填料4钛白粉18颜料5硅酸镁铝0.2增稠剂6byk1090.2分散剂7tego glide 4500.2流平剂8byk-0280.2消泡剂9sj-58001不粘助剂10去离子水5.2水∑ 100 [0095]
对比例3
[0096]
同实施例1，区别仅在于，改变水性聚硅氧烷、db3633水性羟丙分散体树脂和去离子水的用量。
[0097]
表11 a组分
[0098]
序号组分质量份数备注1水性聚硅氧烷30固含量为40％2db3633水性羟丙分散体树脂40固含量为40％3硫酸钡5填料4钛白粉18颜料5硅酸镁铝0.2增稠剂6byk1090.2分散剂7tego glide 4500.2流平剂8byk-0280.2消泡剂
9sj-58001不粘助剂10去离子水5.2水∑ 100 [0099]
对比例4
[0100]
同对比例3，区别仅在于，改变sj-5800不粘助剂和去离子水的用量。
[0101]
表12 a组分
[0102][0103][0104]
测定本发明实施例和对比例制备的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料的性能，并以市售三组分水性烤瓷涂料(主体成膜物为硅溶胶和有机硅烷)作对比，结果见表13和表14。
[0105]
表13涂料的性能
[0106][0107]
从表13中可以看出，与市售烤瓷涂料相比，本发明制备的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料具有免熟化、可常温喷涂、附着力好、可以返工，自清洁等优点。
[0108]
表14
[0109][0110][0111]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于，所述水性免熟化自清洁烤瓷板涂料包括a组分和b组分；所述a组分，包括以下质量份数的原料：水性聚硅氧烷30～50份、羟基乳液30～50份、填料5～10份、颜料10～20份、增稠剂0.1～1份、流平剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、分散剂0.1～1份、不粘助剂1～3份和水0～10份；所述b组分为固化剂。2.根据权利要求1所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于，所述a组分和b组分的质量比为10:(1～2)。3.根据权利要求1所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于，所述水性聚硅氧烷的固含量为30～50wt.％；所述羟基乳液包括丙烯酸树脂乳液、醇酸树脂乳液和环氧树脂乳液中的一种或多种；所述羟基乳液的固含量为30～50wt.％。4.根据权利要求1所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于，所述填料包括硅微粉、高岭土、滑石粉、硫酸钡、碳酸钙和氧化铝纤维中的一种或多种；所述增稠剂包括羟乙基纤维素、硅酸镁铝、聚脲和缔合型聚氨酯中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于，所述流平剂包括丙烯酸酯类、氟碳类和聚硅氧烷类中的一种或多种。6.根据权利要求1所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于，所述消泡剂包括有机硅类、聚醚类和矿物油中的一种或多种。7.根据权利要求1所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于，所述分散剂包括聚丙烯酸的盐类、改性丙烯酸酯类、聚乙烯亚胺衍生物和烷基季铵盐中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，其特征在于所述不粘助剂包括特种聚硅氧烷类和聚醚封端二甲基硅油中的一种或多种；所述固化剂包括甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯中的一种或多种。9.一种权利要求1～8任一项所述的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按质量份数将水性聚硅氧烷、颜料和填料混合均匀后研磨，然后加入a组分中的剩余原料，分散均匀后加入b组分，混合均匀，得到所述水性免熟化自清洁烤瓷板涂料。10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述研磨至原料粒径小于20μm；所述分散的时间为30min。

技术总结
本发明公开了一种水性免熟化自清洁烤瓷板涂料，属于烤瓷板涂料技术领域。水性免熟化自清洁烤瓷板涂料包括A组分和B组分；A组分，包括以下质量份数的原料：水性聚硅氧烷30～50份、羟基乳液30～50份、填料5～10份、颜料10～20份、增稠剂0.1～1份、流平剂0.1～1份、消泡剂0.1～1份、分散剂0.1～1份、不粘助剂1～3份和水0～10份；B组分为固化剂。本发明的水性免熟化自清洁烤瓷板涂料具有免熟化，前期稳定性好的优点，工件不需预热处理，可以室温固化，可以返工，更加节能环保。更加节能环保。


技术研发人员：孙鹏 黄惠
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2023.04.24
技术公布日：2023/7/22