CN101168645A

CN101168645A - 一种透明有机硅增硬涂料

Info

Publication number: CN101168645A
Application number: CNA2006100539506A
Authority: CN
Inventors: 朱凯琴
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-10-25
Filing date: 2006-10-25
Publication date: 2008-04-30

Abstract

本发明公开了一种透明有机硅增硬涂料，特别是指施用于基材后可形成与基材粘结优异、坚硬致密、透明光洁的涂层的有机硅树脂涂层材料。常温下，将甲基三烷氧基硅烷、硅系乳胶液、聚合催化剂和水按一定比例加入反应容器中，连续搅拌反应10～50小时，直到反应液成为均相，此即有机硅树脂缩聚体。将此缩聚体溶液过滤，加入适量稀释溶剂，搅拌均匀，再加入适量的聚醚改性硅氧烷用作表面活性剂，混合均匀，如此即制得有机硅树脂增硬涂料。

Description

一种透明有机硅增硬涂料

技术领域

本发明涉及一种透明有机硅增硬涂料，特别是指施用于基材后可形成与基材粘结优异、坚硬致密、透明光洁的涂层的有机硅树脂涂层材料。

背景技术

透明有机硅增硬涂料是由多官能团有机硅单体在酸催化下发生水解聚合反应而形成的无色透明的有机硅树脂溶液，是一种高度交联的聚硅氧烷。透明有机硅增硬涂料可作为有机玻璃、聚碳酸酯、聚苯乙烯等透明塑料的增硬涂层，显著提高其耐磨、耐腐蚀和耐老化性，并可提高以这些材料制成的光学镜片的透光率。同时，透明有机硅增硬涂料还可作为各类金属制品、装饰材料、石刻文物等的保护涂层，提高它们的耐磨、耐老化、耐腐蚀、耐水和抗紫外线等性能。

透明有机硅树脂涂料，通常是以甲基三烷氧基硅烷为起始原料，以盐酸为催化剂，在乙醇、水体系中加热使其发生水解缩聚反应，从而制得的。但这种方法制得的有机硅树脂涂料在固化时需加入固化剂组分，如此所得的涂膜硬度偏低，常常只有2H～3H(铅笔硬度)；并且由于加入了固化剂，有机硅涂料在常温下极易发生死胶现象，这样大大缩短了涂料的储存时间，给应用带来很大不便。

中国专利(CN1544560)报道了以有机硅树脂和含有有机硅的聚甲基丙烯酸酯为原料，加入适量的醋酸锌，在160℃～180℃下缩聚反应，在加入硅树脂固化剂、聚丙烯酸酯的交联剂、引发剂和耐热填料，制得的有机硅类热防护涂料在室温下固化后具有较高的粘结性，涂膜硬度有所提高。但这种方法制得的涂膜透明度不高，在透明塑料上不易应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在之不足，从而提供一种操作简易、性价比高的有机硅树脂涂料，其镀膜施用固化后形成的涂层透明光洁、坚硬耐磨，应用范围广。

如上所述，本发明的目的即是要提供一种透明有机硅增硬涂料，将其使用之后，可形成与基材粘结优异、坚硬致密、透明光洁的涂层，且其可在各种基材的表面上形成耐腐蚀性和耐刮檫性优异同时在其他物性如防污性、耐磨性、耐热性、抗静电性等方面优异的涂层。

为了达到上述目的，本发明在甲基三烷氧基硅烷水解缩聚反应中加入一种增硬组分，即采用硅系乳胶液来制备。该硅系乳胶液在有机硅树脂中可均匀分布，不会降低有机硅树脂的透光率，从而使制得的有机硅树脂涂料在施用固化后能保持很好的透明性能。

本发明的具体实施工艺如下：

常温下，将甲基三烷氧基硅烷、硅系乳胶液、聚合催化剂和水按一定比例加入反应容器中，连续搅拌反应10～50小时，直到反应液成为均相，此即有机硅树脂缩聚体。将此缩聚体溶液过滤，加入适量稀释溶剂，搅拌均匀，再加入适量的聚醚改性硅氧烷用作表面活性剂，混合均匀，如此即制得有机硅树脂增硬涂料。

上述发明工艺中，所用的甲基三烷氧基硅烷主要是指甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷。

上述发明工艺中，所用的硅系乳胶液其SiO₂含量一般为20％～40％。该硅系乳胶液的用量，一般是甲基三烷氧基硅烷重量的10％～90％，较适宜的用量是25％～75％。

上述发明工艺中，所用的聚合催化剂可以是有机酸、无机酸、金属羧酸盐、乙酰丙酮络合物。有机酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、顺丁烯二酸和硬脂酸；无机酸包括盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸、氯酸和过氧化氢；金属羧酸盐是以式(RCOO)_nM表示的化合物，其中R代表C_1～22脂基或脂环基，M代表Ni、Ti、Pt、Rh、Co、Fe、Ru、Os、Pd、Ir和Al；n是M的化合价；此金属羧酸盐可为酐或水合物。乙酰丙酮络合物是包含与阴离子acac-配位的金属原子的络合物。聚合催化剂的用量一般是甲基三烷氧基硅烷重量的0.001％～10％。

上述发明工艺中，所用的稀释溶剂包括乙醇、异丙醇、正丁醇。其用量一般是所制得的有机硅树脂缩聚体重量的5％～200％，较适宜的用量是25％～150％。

上述发明方法制得的有机硅树脂增硬涂料，是一种高度交联的聚硅氧烷，是以Si-O-Si为主链，硅原子上连接有机基团的交联型高聚物。硅原子电负性便低，使得Si-O键具有一定的离子性；Si-O-Si键能、键角均比C-C键大；并且该聚硅氧烷还包含Si-H键的重复单元结构。这种特殊的价键结构使该有机硅树脂增硬涂料具有许多不同于碳基聚合物的优异的物理化学性能，包括耐高低稳性、耐磨性、耐老化性、耐腐蚀性、耐水性、绝缘性、耐辐射性、抗静电性和抗紫外线等，从而可在电机、电器、电子、建筑、航空、化工以及日常生活等许多方面都获得广泛的应用。

上述发明方法制得的有机硅树脂增硬涂料，可通过喷涂、浸涂、辊涂、真空喷涂等方法进行镀膜。将基体或基片涂上该有机硅树脂增硬涂料后，加热烘焙固化，通常固化温度是50℃～80℃，固化时间0.5～3小时。如此制得的有机硅树脂涂膜，其表面光洁透明，坚硬耐磨，铅笔硬度可达到6H～9H。

具体实施方式

本发明的透明有机硅增硬涂料通过以下具体实施例来做进一步说明。

实施例1

在配有四氟搅拌柱的20L四口玻璃瓶中，边搅拌边加入甲基三乙氧基硅烷9.85kg、硅系乳胶液2.46kg、硬脂酸10g和水0.2kg，于25℃～30℃下连续搅拌反应24小时。将此有机硅树脂缩聚体溶液精密过滤，加入5.65kg乙醇稀释剂，搅拌均匀；再加入表面活性剂40g，混合均匀。放料，密封包装。

该有机硅树脂增硬涂料经镀膜施用固化后所得的涂层透明光洁、坚硬致密耐磨，铅笔硬度达到6H以上(用Q H Q-A铅笔硬度计按国标GB/T6739-86方法测定)；耐腐蚀性优异(CASS试验法即铜加速的醋酸盐喷涂法)。

实施例2

在配有四氟搅拌柱的20L四口玻璃瓶中，边搅拌边加入甲基三甲氧基硅烷8.78kg、硅系乳胶液4.26kg、乙酸铝22g和水0.2kg，于25℃～30℃下连续搅拌反应30小时。将此有机硅树脂缩聚体溶液精密过滤，加入10.65kg异丙醇稀释剂，搅拌均匀；再加入表面活性剂50g，混合均匀。放料，密封包装。

该有机硅树脂增硬涂料经镀膜施用固化后，测得涂层的铅笔硬度达到7H以上；耐腐蚀性优异。

实施例3

在1000L搪瓷反应釜中，加入甲基三乙氧基硅烷555kg、硅系乳胶液320kg、盐酸6kg和水25kg，于25℃～30℃下连续搅拌反应40小时。将此有机硅树脂缩聚体溶液精密过滤，加入1000kg正丁醇稀释剂，搅拌均匀；再加入表面活性剂3kg，混合均匀。放料，密封盛装于塑料桶中。

该有机硅树脂增硬涂料经镀膜施用固化后，测得涂层的铅笔硬度达到6H以上；耐腐蚀性优异。

实施例4

在2000L搪瓷反应釜中，加入甲基三乙氧基硅烷1200kg、硅系乳胶液600kg、乙酸15kg和水25kg，于25℃～30℃下连续搅拌反应30小时。将此有机硅树脂缩聚体溶液精密过滤，加入2000kg正丁醇稀释剂，搅拌均匀；再加入表面活性剂5.5kg，混合均匀。放料，密封盛装于塑料桶中。

Claims

1.一种透明有机硅增硬涂料，特别是指施用于基材后可形成与基材粘结优异、坚硬致密、透明光洁的涂层的有机硅树脂涂层材料。

2.权利要求1所述的透明有机硅增硬涂料，其具体实施工艺如下：

3.权利要求2所述的甲基三烷氧基硅烷主要是指甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷。

4.权利要求2所述的硅系乳胶液，其SiO₂含量一般为20％～40％。该硅系乳胶液的用量，一般是甲基三烷氧基硅烷重量的10％～90％，较适宜的用量是25％～75％。

5.权利要求2所述的聚合催化剂可以是有机酸、无机酸、金属羧酸盐、乙酰丙酮络合物。有机酸包括乙酸、丙酸、丁酸、戊酸、顺丁烯二酸和硬脂酸；无机酸包括盐酸、氢氟酸、硝酸、硫酸、氯酸和过氧化氢；金属羧酸盐是以式(RCOO)_nM表示的化合物，其中R代表C_1～22脂基或脂环基，M代表Ni、Ti、Pt、Rh、Co、Fe、Ru、Os、Pd、Ir和Al；n是M的化合价；此金属羧酸盐可为酐或水合物。乙酰丙酮络合物是包含与阴离子acac^-配位的金属原子的络合物。聚合催化剂的用量一般是甲基三烷氧基硅烷重量的0.001％～10％。

6.权利要求2所述的稀释溶剂包括乙醇、异丙醇、正丁醇。其用量一般是所制得的有机硅树脂缩聚体重量的5％～200％，较适宜的用量是25％～150％。

7.权利要求1所述的透明有机硅增硬涂料，可通过喷涂、浸涂、辊涂、真空喷涂等方法进行镀膜。将基体或基片涂上该有机硅树脂增硬涂料后，加热烘焙固化，通常固化温度是50℃～80℃，固化时间0.5～3小时。如此制得的有机硅树脂涂膜，其表面光洁透明，坚硬耐磨，铅笔硬度可达到6H～9H。