(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 110452614 A(43)申请公布日 2019.11.15
(21)申请号 201910828169.9(22)申请日 2019.09.03
(71)申请人 陈长仙
地址 318050 浙江省台州市路桥区横街镇
陈家村1区100号(72)发明人 陈长仙
(74)专利代理机构 台州蓝天知识产权代理有限
公司 33229
代理人 周志涛(51)Int.Cl.
C09D 183/04(2006.01)C09D 7/61(2018.01)C08G 77/06(2006.01)
权利要求书1页 说明书5页
(54)发明名称
一种有机硅工业涂料及制备方法
(57)摘要
本发明属于涂料的技术领域，提供了一种有机硅工业涂料及制备方法。该方法在甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、氯化铝的混合料中先后加入盐酸、氨水和乳化剂，形成复合乳液，然后与纳米二氧化硅、纳米氧化锌、云母粉、滑石粉、玻璃微珠、色粉混合，分散均匀，制得低成本高硬度有机硅工业涂料。与传统方法相比，本发明的制备的有机硅工业涂料，通过氢氧化铝溶胶与有机硅树脂胶粒的原位复合，大幅降低了有机硅涂料的成本，并且固化时间短，氢氧化铝溶胶在有机硅树脂胶粒中，通过辅助原料，提高了有机硅涂层硬度和耐高温性，将其涂布在工业管道表面后，可形成高硬度涂层。
CN 110452614 ACN 110452614 A
权 利 要 求 书
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1.一种有机硅工业涂料的制备方法，其特征在于，在甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、氯化铝的混合料中先后加入盐酸、氨水和乳化剂，形成复合乳液，然后与纳米二氧化硅、纳米氧化锌、云母粉、滑石粉、玻璃微珠、色粉混合，分散均匀，制得低成本高硬度有机硅工业涂料，制备的具体步骤如下：
(1)将甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、氯化铝混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度，并缓慢加入摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入氨水、乳化剂，调整pH值至8～8.5，升温80～90℃后维持温度，进行高速分散乳化，制得无机-有机硅树脂复合乳液；
(2)将纳米二氧化硅、纳米氧化锌、云母粉、滑石粉、玻璃微珠、色粉加入步骤(1)制得的无机-有机硅复合乳液中，分散均匀，即得低成本高硬度有机硅工业涂料。
2.根据权利要求1所述一种有机硅工业涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述控制反应釜的温度为0～4℃。
3.根据权利要求1所述一种有机硅工业涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、异丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、苄基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物中的一种。
4.根据权利要求1所述一种有机硅工业涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)所述高速分散的转速为800～1000r/min，时间为20～40min。
5.根据权利要求1所述一种有机硅工业涂料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中各原料的重量份为，甲基三氯硅烷28～42重量份、二甲基二氯硅烷20～32重量份、氯化铝20～30重量份、盐酸5～8重量份、乳化剂0.5～1重量份。
6.根据权利要求1所述一种有机硅工业涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述色粉为铁红、铁黑、铬绿、铁黄、铁棕、群青蓝中的至少一种。
7.根据权利要求1所述一种有机硅工业涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中各原料的重量份为，纳米二氧化硅10～13重量份、纳米氧化锌8～12重量份、云母粉8～10重量份、滑石粉8～12重量份、玻璃微珠6～9重量份、色粉4～6重量份、无机-有机硅复合乳液41～59重量份。
8.权利要求1～7任一项所述制备方法制备得到的有机硅工业涂料。
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CN 110452614 A
说 明 书
一种有机硅工业涂料及制备方法
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技术领域
[0001]本发明属于涂料的技术领域，提供了一种有机硅工业涂料及制备方法。
背景技术
[0002]近年来，由于生态环境的恶化，各个国家都制定了相关法规来严格限制涂料中的有机挥发物(VOC)的排放。有机硅因其优异的环保特性成为涂料的首选材料。VOC主要来源于涂料的分散介质和成膜物，有机硅涂料替代溶剂型涂料不但环保，而且具有优异的防水性和近似于无机涂料的耐候性。
[0003]有机硅涂料拥有很好的耐热、耐高温、绝缘、耐腐蚀等优良特性，在制成涂料的过程中，在大分子主链上引进甲基、苯基等各种功能基团，也可以使有机硅树脂力学性能、刚性、强度、电绝缘性能、耐高压电弧、疏水性、耐腐蚀性能得到很大的提高，这也成就了有机硅涂料种类、功能的丰富多样。在工业、建筑领域应用量巨大。
[0004]有机硅因具有有机无机的共性以及独特的化学结构而表现主优异的性能。目前有机硅主要有硅油、硅树脂等。由于有机硅中的-Si-O-属于无机部分，其容易舒展成网络成膜，使得有机硅涂层具有优异的耐磨性耐候性，而有机部分则形成疏水屏障，具有防水防潮功效。
[0005]目前国内外在工业涂料技术，尤其是有机硅涂料方面已取得了一定成效。其中李峰等人发明了一种环氧有机硅耐高温涂料及其制备方法(中国发明专利申请号201711334412.9)，原料按照重量组分分成：环氧有机硅树脂70～80重量份、聚酞胺树脂30～40重量份、铝粉浆10～20重量份、分散剂0.3～0.7重量份、硅灰石粉5～7重量份、磷酸锌4～6重量份、滑石粉6～8重量份、助剂适量、余量为水适量；采用本发明技术方案，本发明中以环氧有机硅树脂、聚酞胺树脂为主体的树脂体系涂料，并加入了硅灰石粉、磷酸锌、滑石粉、铝粉浆填充混合，增强了耐高温涂料的附着性能，可以被广泛的应用使用。另外，缪培凯等人发明了一种有机硅涂料(中国发明专利申请号201510486462.3)，包括20～40重量份的甲基乙烯基有机硅聚合物、1～6重量份的甲基苯基有机硅聚合物、5～15重量份的含氢硅油、5～10重量份的含氟丙烯酸酯单体、5～15重量份的二氧化硅、0.2～2重量份的抑制剂、0.1～1重量份的助剂、0.1～1重量份的热引发剂、30～50重量份的有机溶剂和2～5重量份的金属催化剂；该发明提供的有机硅涂料对未做表面处理的硅橡胶或氟橡胶基材具有较好附着力。
[0006]可见，现有技术中的有机硅涂料存在高温时涂层变软，硬度下降，固化时间长，价格高等缺点，限制了有机硅工业涂料的发展应用。发明内容
[0007]针对这种情况，我们提出一种有机硅工业涂料及制备方法，可有效提高有机硅工业涂料的硬度和耐高温性，并且制备工艺简单，成本较低。[0008]为实现上述目的，本发明涉及的具体技术方案如下：
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CN 110452614 A[0009]
说 明 书
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一种有机硅工业涂料的制备方法，在甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、氯化铝的混
合料中先后加入盐酸、氨水和乳化剂，形成复合乳液，然后与纳米二氧化硅、纳米氧化锌、云母粉、滑石粉、玻璃微珠、色粉混合，分散均匀，制得低成本高硬度有机硅工业涂料，制备的具体步骤如下：[0010](1)将甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、氯化铝混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度，并缓慢加入摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入氨水、乳化剂，调整pH值，升温后维持温度，进行高速分散乳化，制得无机-有机硅树脂复合乳液；[0011](2)将纳米二氧化硅、纳米氧化锌、云母粉、滑石粉、玻璃微珠、色粉加入步骤(1)制得的无机-有机硅复合乳液中，分散均匀，即得低成本高硬度有机硅工业涂料。[0012]优选的，步骤(1)所述控制反应釜的温度为0～4℃。[0013]优选的，步骤(1)所述乳化剂为烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、异丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、苄基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物中的一种。
[0014]优选的，步骤(1)所述调整pH值至8～8.5。[0015]优选的，步骤(1)所述升温后维持温度为80～90℃。[0016]优选的，步骤(1)所述高速分散的转速为800～1000r/min，时间为20～40min。[0017]优选的，步骤(1)中各原料的重量份为，甲基三氯硅烷20～42重量份、二甲基二氯硅烷28～32重量份、氯化铝20～30重量份、盐酸5～8重量份、乳化剂0.5～1重量份。[0018]优选的，步骤(2)所述色粉为铁红、铁黑、铬绿、铁黄、铁棕、群青蓝中的至少一种。[0019]优选的，步骤(2)中各原料的重量份为，纳米二氧化硅10～13重量份、纳米氧化锌8～12重量份、云母粉8～10重量份、滑石粉8～12重量份、玻璃微珠6～9重量份、色粉4～6重量份、无机-有机硅复合乳液41～59重量份。
[0020]本发明创造性地在将铝盐分散在有机硅单体中，有机硅单体形成有机硅树脂后，利用乳化使有机硅树脂乳化为胶粒，同时利用氨水使铝盐在有机硅树脂胶粒中原位形成氢氧化铝溶胶，得到无机-有机硅树脂复合乳液。
[0021]本发明还提供了一种上述制备方法制备得到的低成本高硬度有机硅工业涂料。该有机硅工业涂料是将甲基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、氯化铝混合加入冷浴反应釜，然后在冷浴反应釜中，控制反应釜的温度，缓慢加入盐酸，反应至无气泡产生，从而形成有机硅树脂，然后加入氨水、乳化剂，调整pH值，维持温度，高速分散乳化至乳状，利用乳化使有机硅树脂乳化为胶粒，同时利用氨水使铝盐在有机硅树脂胶粒中原位形成氢氧化铝溶胶，得到无机-有机硅树脂复合乳液；进一步加入辅助料纳米二氧化硅、纳米氧化锌、云母粉、滑石粉、玻璃微珠、色粉，分散均匀而制得。
[0022]本发明提供了一种低成本高硬度有机硅工业涂料及制备方法，与现有技术相比，其突出的特点和优异的效果在于：
[0023]1.不同于直接在有机硅树脂添加氢氧化铝，本发明通过氢氧化铝溶胶与有机硅树脂胶粒的原位复合，使氢氧化铝作为主材参与成膜，大幅降低有机硅树脂乳液的成本，而且固化时间缩短。
[0024]2.氢氧化铝溶胶在有机硅树脂胶粒中，并通过辅助的纳米二氧化硅、纳米氧化锌、
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说 明 书
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云母粉、滑石粉、玻璃微珠使有机硅涂层硬度、耐高温性大幅提升，适合于做工业涂料，将其涂布在工业管道表面后，形成高硬度涂层。[0025]3.本发明制备方法简单易控，适合于规模化生产，为推进有机硅涂料在工业领域的规模化应用提供了强力的技术支撑。
具体实施方式
[0026]以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。[0027]实施例1
[0028]将33kg甲基三氯硅烷、29kg二甲基二氯硅烷、24kg氯化铝混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度为2℃，并缓慢加入7kg摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入5kg氨水、0.5kg烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物，调整pH值至8，升温后维持86℃的温度，以880r/min的转速进行高速分散乳化28min，制得无机-有机硅树脂复合乳液；然后将11kg纳米二氧化硅、9kg纳米氧化锌、9kg云母粉、11kg滑石粉、7kg玻璃微珠、5kg铁红加入451kg无机-有机硅复合乳液中，分散均匀，即得低成本高硬度有机硅工业涂料。[0029]测试方法：[0030](1)硬度：将有机硅工业涂料涂在钢板试片,涂布厚度100μm,放入烘箱中，从室温升至110℃，保温5h，再冷却至室温后取出，观察涂层表面状况，利用QHQ-A型铅笔硬度划痕仪测试硬度；[0031](2)固化时间：将本发明制得的涂料涂装于钢板试片，采用QGZ-A直线型漆膜干燥时间测试仪直接测试涂料在常温常压，相对湿度55％下的固化时间。[0032]所得数据如表1所示。[0033]实施例2
[0034]将36kg甲基三氯硅烷、29kg二甲基二氯硅烷、22kg氯化铝混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度为1℃，并缓慢加入6kg摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入5kg氨水、0.5kg苯乙基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物，调整pH值至8，升温后维持82℃的温度，以820r/min的转速进行高速分散乳化35min，制得无机-有机硅树脂复合乳液；然后将11kg纳米二氧化硅、9kg纳米氧化锌、9kg云母粉、9kg滑石粉、7kg玻璃微珠、4kg铁黑加入54kg无机-有机硅复合乳液中，分散均匀，即得低成本高硬度有机硅工业涂料。[0035]测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。[0036]实施例3
[0037]将25kg甲基三氯硅烷、31kg二甲基二氯硅烷、28kg氯化铝混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度为3℃，并缓慢加入7kg摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入6kg氨水、0.5kg异丙苯基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物，调整pH值至8.5，升温后维持88℃的温度，以960r/min的转速进行高速分散乳化26min，制得无机-有机硅树脂复合乳液；然后将12kg纳米二氧化硅、11kg纳米氧化锌、10kg云母粉、11kg滑石粉、8kg玻璃微珠、6kg铬绿加入45kg无机-有机硅复合乳液中，分散均匀，即得低成本高硬度有机硅工
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业涂料。[0038]测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。[0039]实施例4
[0040]将42kg甲基三氯硅烷、28kg二甲基二氯硅烷、20kg氯化铝混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度为0℃，并缓慢加入5kg摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入4kg氨水、0.5kg苄基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物，调整pH值至8，升温后维持80℃的温度，以800r/min的转速进行高速分散乳化40min，制得无机-有机硅树脂复合乳液；然后将10kg纳米二氧化硅、8kg纳米氧化锌、8kg云母粉、8kg滑石粉、6kg玻璃微珠、4kg铁黄加入59kg无机-有机硅复合乳液中，分散均匀，即得低成本高硬度有机硅工业涂料。[0041]测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。[0042]实施例5
[0043]将20kg甲基三氯硅烷、32kg二甲基二氯硅烷、30kg氯化铝混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度为4℃，并缓慢加入8kg摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入7kg氨水、0.5kg烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物，调整pH值至8.5，升温后维持90℃的温度，以800r/min的转速进行高速分散乳化40min，制得无机-有机硅树脂复合乳液；然后将13kg纳米二氧化硅、12kg纳米氧化锌、10kg云母粉、12kg滑石粉、9kg玻璃微珠、6kg铁棕加入41kg无机-有机硅复合乳液中，分散均匀，即得低成本高硬度有机硅工业涂料。[0044]测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。[0045]对比例1
[0046]将20kg甲基三氯硅烷、32kg二甲基二氯硅烷混合，加入冷浴反应釜中，然后控制反应釜的温度为4℃，并缓慢加入8kg摩尔浓度为0.3mol/L的盐酸，搅拌反应至无气泡产生，然后加入0.5kg烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物，调整pH值至8.5，升温后维持90℃的温度，以800r/min的转速进行高速分散乳化40min，制得有机硅树脂复合乳液；然后将13kg纳米二氧化硅、12kg纳米氧化锌、10kg云母粉、12kg滑石粉、9kg玻璃微珠、6kg铁棕加入41kg有机硅复合乳液中，分散均匀，即得有机硅工业涂料。[0047]有机硅涂料制备过程中，没有采用预先加入铝盐，通过形成氢氧化铝溶胶与有机硅树脂胶粒的原位复合制备无机-有机硅树脂复合乳液。其他制备条件与实施例5一致。[0048]测试方法与实施例1一致，所得数据如表1所示。[0049]表1：
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