專利名稱：復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種涂料；具體地，涉及一種復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料及其 制備方法。
背景技術：
隨著人民生活水平的提高，以及社會進步的需要，人們對居家使用的衛(wèi)生用品的 功能要求越來越高，普通釉面顯微鏡觀察粗糙度，一般為表面可看見明顯的微裂紋和透氣 孔，如果水被吸進涂膜后，會產生一定的膨脹，容易使?jié)嵕弑砻娴钠崦嬉蚺蛎浂饸ぁ斄眩?尤其是坐廁等吸水率高的產品，容易將水中的臟物、異味吸入漆膜，使用久后，就會產生無 法去除的污垢、異味。細菌在此環(huán)境下特別容易生存、繁殖，易附在表面。隨著科學技術的不斷發(fā)展，人們對材料性能的要求越來越高。近年來，一種具有超 疏水性能的表面，因其廣泛的應用和誘人的前景引起了各國學者的極大關注。盡管目前超 疏水表面的制備方法多種多樣，但由于工藝的限制，使該涂膜尚未得到普遍應用。因此探索 工藝簡單、成本低廉、性能優(yōu)良、并且能實際應用于大面積超疏水表面的制備方法是目前該 領域的研究難點。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種涂料，該涂料形成的涂膜表面細膩光亮平滑，具有優(yōu)良 的抗污性能，污垢極難附著，非常容易清潔，清除了細菌孳生的場所，尤其適用于復合材料 衛(wèi)生潔具的表面涂裝。為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，該涂 料包含以下按重量百分數計的組分氟硅改性丙烯酸/有機-無機納米硅雜化樹脂40 86 % ；氨基樹脂1.7 20%;有機溶劑3 35%;顏料/填料8 15% ；助劑0.5 3%;所述的固化劑選擇氨基樹脂或者德國拜耳固化劑3390。所述的氟硅改性丙烯酸/有機-無機納米硅雜化樹脂因為結構中包含C-F鍵具有 較大的鍵能(451 485kj/mol)能大大降低涂料的表面能，使得涂料在耐水、耐污、耐紫外 線、耐侯性等多方面都有很大的改善。所述的氟硅改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂是指采用溶膠_凝膠法使 有機與無機組分以化學鍵相連所述的無機組分包含甲基三乙氧基硅烷、r-縮水甘油醚氧 丙基三甲氧基硅烷及正硅酸乙酯(TEOS)；所述的甲基三乙氧基硅烷和r-縮水甘油醚氧丙 基三甲氧基硅烷作為為硅單體；所述的有機組分包含下列重量百分比的原料丙烯酸酯或 甲基丙烯酸酯硬單體20 30% ；丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯軟單體10 20% ；丙烯酸羥基酯或甲基丙烯酸羥基酯5 10% ；甲基丙烯酸三氟乙醇酯5 12% ；丙烯酸或甲基丙烯酸 0. 5 ；溶劑40 50% ；引發(fā)劑0. 5 1. 5% ；通過溶液聚合和溶膠-凝膠法復合工藝， 使得無機相前驅體與有機部分的聚合物主鏈進行反應，最終形成具有二維和三維網狀結構 氟硅改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂。所述的溶膠_凝膠法是在烷氧基金屬化合 物作為前驅體，在酸堿催化劑的存在下，經過水解縮合反應(伴隨溶膠和凝膠的形成)得到 高度交聯的無機聚合產物。伴隨這一過程，若有機分子同時存在，并與無機縮合產物通過物 理作用或化學鍵形成復合體系，就得到了有機_無機雜化材料。其中，最外層含氟側鏈定向于空氣，中間層是碳碳主鏈，底層為硅氧網絡結構的含 氟硅的有機_無機丙烯酸雜化樹脂，改性了含氟丙烯酸聚合物的性能，使其兼具含氟聚合 物及含硅材料的優(yōu)異性能，從而獲得綜合性能優(yōu)越的功能涂料。其特點在于，該涂料成膜 后，具有優(yōu)異的性能，適用于衛(wèi)生潔具的表面涂裝要求附著力強；表面硬度高；耐磨；耐高 溫(高于150°C )、耐老化；耐沸水；高光澤、透明性好；疏水性強；具有優(yōu)異的滑爽性和不粘 性(抗污染性)；且耐酸、堿、鹽等化學物質和多種化學溶劑，能為基材提供保護屏障。所述的氨基樹脂是作為氟硅改性丙烯酸/有機-無機納米硅雜化樹脂烘烤時的固 化劑，要求酸值小于2mgK0H/g，標準溶劑容忍度2. 0 5. 0。本發(fā)明選擇美國氰特公司的 303氨基樹脂。為了使得涂膜顯示相應的色彩，本發(fā)明的涂料還根據需要選擇加入不同顏料；所 述的顏料可選擇拜耳(高性能涂料)無機顏料紅110M、120NM、120M、130M、130BM、140M、160M、180M ；黃3905、3910、3920、420、910、222、225 ；黑318M、303T、360 ；特殊顏料黃915、943、3910LV、3950、10、20、30；棕645T、610、660；綠GN、GN-M。所述的助劑為潤濕分散劑、流平劑、消泡劑或防沉劑，所述的助劑選擇BYK助劑。所述的潤濕分散劑選擇BYK-103, BYK-P104S，BYK-110, BYK-111，BYK-130, ΒΥΚ-161, ΒΥΚ-163, ΒΥΚ-164， BYK-170, BYK-180, ΒΥΚ-190ΒΥΚ-346， ΒΥΚ-354， ΒΥΚ-358Ν， ΒΥΚ-361Ν, ΒΥΚ-378中的任意一種或一種以上的混合物。所述的流平劑選擇ΒΥΚ-300，ΒΥΚ-306，ΒΥΚ-307，ΒΥΚ-310，ΒΥΚ-320，ΒΥΚ-323， ΒΥΚ-331，ΒΥΚ-333, ΒΥΚ-345中的任意一種或一種以上的混合物。所述的消泡劑選擇ΒΥΚ-024，ΒΥΚ-051，ΒΥΚ-052，ΒΥΚ-055，ΒΥΚ-065，ΒΥΚ-066Ν， ΒΥΚ-085, ΒΥΚ-088, ΒΥΚ-141中的任意一種或一種以上的混合物。所述的防沉劑選擇伊斯曼的CAB，BYK的410、430中的任意一種或一種以上的混合 物；其作用是使顏填料顆粒懸浮而不結塊，防止顏料沉降，改善涂料性能，保持優(yōu)良的流平 性等。所述的有機溶劑選擇是采用涂料常規(guī)溶劑Cl 8的烴類溶劑、石油溶劑、醇類溶 劑、酯類溶劑、酮類溶劑、醚類溶劑；進一步地，本發(fā)明的有機溶劑選擇丙二醇-甲醚、丙二 醇-丁醚、丁醇、丙二醇-甲醚醋酸酯、醋酸丁酯、二甲苯等中的任意一種或一種以上的混合物；溶劑用量占總重量的3-35%。所述的填料是用以改善涂料性能，如硬度、剛度及沖擊強度等；填料選擇硅微粉、 硅灰石粉、滑石粉、玻璃微球、納米三氧化二鋁、納米氧化鋯中的任意一種或一種以上的混 合物。上述的涂料，進一步地，還包含按重量百分數計為0 5%的啞光粉，所述的啞光 粉選擇氣相二氧化硅或聚酰胺蠟或二者的混合物。所述的涂料還包含按重量百分數計為0. 3 2%的對甲苯磺酸鹽溶液，作為酸催 化劑以加速酯化反應、酯交換反應。所述的對甲苯磺酸鹽溶液最好是對甲苯磺酸銨鹽溶液。本發(fā)明采用氟硅改性丙烯酸/有機-無機納米硅雜化樹脂、氨基樹脂、溶劑、顏料、 填料、助劑共混，形成的涂膜在120 180°C范圍內加熱固化25 45分鐘，即可得到低表面 能的耐磨抗污涂層。本發(fā)明還采用德國拜耳固化劑3390代替氨基樹脂作為固化劑，所得到的涂料形 成的涂膜，可在常溫固化，得到低表面能的耐磨抗污涂層。本發(fā)明還提供了一種復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料的制備方法，該方法包含 以下具體步驟步驟1，在分散釜中，加入有機溶劑、顏料、填料、助劑、氟硅改性丙烯酸/有機-無 機納米硅雜化樹脂，在30分鐘內加完，高速攪拌30分鐘，研磨至細度合格，即色漆< 15 μ m, 現光、銀漆等符合標準；步驟2，加入固化劑，繼續(xù)攪拌20分鐘，即可制備有機_無機雜化丙烯酸酯涂層材 料。使用時，采用傳統(tǒng)空氣噴涂方法在衛(wèi)生潔具表面形成涂膜，120_180°C固化25 45分鐘或者常溫固化，即可得到低表面能、高光澤、耐磨、抗污的氟硅改性丙烯酸/有機-無 機納米硅雜化樹脂涂層。采用本發(fā)明的涂料形成涂膜不須打磨、拋光，只需噴涂一道工序即 可達到高光(或 光)、平滑、耐污、抗刮等效果，能省去市場現有涂料需打磨后再噴涂罩光 漆，然后再打磨、拋光等幾道工序。本發(fā)明提出的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料的制備方法，是采用氟硅改性丙 烯酸/有機-無機納米硅雜化樹脂、氨基樹脂、溶劑、顏料、填料、助劑共混得到所述的涂料， 該方法具有反應條件溫和、容易控制、材料性能調節(jié)余地大等特點。本發(fā)明提供的涂料是一種疏水、低表面能的納米自潔涂料，噴涂在復合材料衛(wèi)生 潔具表面，經過固化所形成的涂膜不易剝落，耐磨、耐酸、耐堿、耐熱性能優(yōu)良。這種納米自 潔涂料作為一種特殊功能的涂料，具有極強的附著力，沒有色差、針眼，光潔、平滑，憎水，高 平滑度和低表面能，極低的吸水率。本發(fā)明利用分子組裝技術開發(fā)高性能環(huán)保型涂料，不僅能改善我國與發(fā)達國家相 比研究落后的局面，而且能填補我國在此方面的空白.推動我國涂料產業(yè)化發(fā)展，并參與 國際競爭，改變國外高檔涂料在中國市場一統(tǒng)天下的局面.具有十分重要的經濟與社會效
■、Λ
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具體實施例方式以下結合實施例對本發(fā)明的技術方案做進一步的說明。
6
下面將描述本發(fā)明的幾個實施例，進一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明的內容不限于此。氟硅改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂的制備步驟1，取甲基三乙氧基硅烷12. 5份、正硅酸乙酯(TEOS) 7. 5份，r-縮水甘油醚氧 丙基三甲氧基硅烷13份，溶于60份乙醇中，再加入7份水、適量鹽酸作催化劑，使之水解、 縮合反應；步驟2，加入有機組分甲基丙烯酸甲酯硬單體20份；丙烯酸丁酯軟單體10份；丙 烯酸羥乙酯8份；甲基丙烯酸三氟乙醇酯10份；甲基丙烯酸1份；分子量調節(jié)劑正十二硫 醇(NDM) 0. 5份，溶劑50份；引發(fā)劑0. 5份，通過溶液聚合和溶膠-凝膠法復合工藝，使得無 機相前驅體與有機部分的聚合物主鏈進行反應，最終形成具有二維和三維網狀結構氟硅改 性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂。
鐘；

實施例1白色高光烤漆涂層的制備
涂料各組成的重量份數為
氟硅改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂
丙:
-丁醚
醋酸丁酯 正丁醇
對甲苯磺酸銨鹽溶液
鈦白粉(金紅石型)
分散劑(BYK-103)
消泡劑(BYK-051)
流平劑(BYK-300 及 BYK-306)
防沉劑(BYK-410)
303氨基樹脂(美國氰特公司)
100份 25份 25份 5份 2份
25份 0.1份 0.2份 0.5份 0.3份 11. 25 份
以上除氨基樹脂外，其他原料在30分鐘內加完，2000rpm轉速下高速攪拌30分
再加入氨基樹脂，繼續(xù)攪拌20分鐘，形式涂料。
使用時，實施例1所得的涂料噴涂在衛(wèi)生潔具表面形成的涂膜，在180°C固化40分 鐘，即可制得高光澤、耐磨、抗污的氟硅改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂白色烤漆涂層。
實施例1的方法所制得的涂料形成的涂層的性能數據，參見表一。 實施例2彩色 光烤漆涂層的制備 涂料各組成的重量份數為
氟硅改性丙烯酸 丙二
有機_無機納米硅雜化樹脂
“甲醚醋酸酯
二甲苯
顏料
填料
啞光粉(氣相:氧化硅)
分散劑(BYK-110, BYK-180)
84份 1份 3份 3份 6份
3份 0.3份
7
消泡劑(ΒΥΚ-088)流平劑(BYK-310)防沉劑(BYK430)氨基樹脂
份份份份 4 5 5 5 0-0-0-8-以上除氨基樹脂外，其他原料在30分鐘內加完，2000rpm轉速下高速攪拌30分鐘； 再加入氨基樹脂，繼續(xù)攪拌20分鐘。使用時，實施例2所得的涂料，噴涂時，根據環(huán)境溫度和噴涂要求，加入一定量的 上述有機溶劑做稀釋劑，用以調整涂料粘度，噴涂在衛(wèi)生潔具表面形成的涂膜，在180°C固 化40分鐘，即可制得耐磨、抗污的氟硅改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂彩色 光 烤漆涂層；光澤高低，可控制 光粉的加量。實施例2的方法所制得的涂料形成的涂層的性能數據，參見表一。實施例3雙組份常溫固化白色涂層(修補用漆)涂料各組成的重量份數為甲組分氟硅改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂86份鈦白粉(金紅石型)14份分散劑(BYK-110)0.4 份消泡劑(BYK-065)0. 4 份流平劑(BYK-323，BYK-331)0. 5 份防沉劑(BYK410)0. 5 份乙組分固化劑(3390-BYK) (70%二甲苯溶液)15份3390-BYK 脂肪族聚異氰酸酯的六亞甲基聚異氰酸酯有機溶劑丙二醇-丁醚15份醋酸丁酯5份丙二醇-甲醚醋酸酯30份上述有機溶劑的比例可按環(huán)境溫度進行調整，以方便不同季節(jié)使用。本實施例3為外加固化劑的雙組份包裝，使用時，按比例加入BYK的脂肪族聚異氰 酸酯的六亞甲基聚異氰酸酯(3390)固化劑，按噴涂的粘度需要加入一定量的稀釋劑，機械 攪拌10分鐘，700轉/分鐘，得到雙組份常溫固化的涂料組合物，調配后應攪拌熟化10分鐘 后過濾、涂刷，并在6小時內使用完。使用時，實施例3所得的涂料噴涂在衛(wèi)生潔具表面形成的涂膜，常溫固化，表干30 分鐘，實干24小時；或80°C烘烤20 30分鐘，即可得到耐磨、抗污的氟硅改性丙烯酸/有 機_無機納米硅雜化樹脂彩色漆涂層。該涂料因為可以常溫固化，還可用于對于涂裝后的 潔具進行修補、完善。實施例3的方法所制得的涂料形成的涂層的性能數據，參見表一。本發(fā)明的涂料形成的涂層的性能測試方法如下力學性能測試以玻璃板為基材
(1)鉛筆硬度測試按GB/T 6739-1996的方法測試；(2)附著力測試一劃格法按GB/T 9286-1998的方法測試；(3)耐磨性測試按GB/T 1788-1979的方法測試，厚3_、直徑100_，中心開直徑 9mm小孔的玻璃板，載質量250g，轉數100圈；(4)吸水率測試按HG/T 2-1612-1985的方法測試，將涂膜的試板浸入(25士 1) °C 的蒸餾水中，間隔一定時間后取出，用濾紙吸干表面的浮水后稱質量，計算吸水率；(5)耐去離子水性、耐溶劑性和耐酸堿性能測試耐去離子水測試，在室溫下將涂 膜分別浸泡在去離子水中20d，按GB/T 1733-1993考核涂膜的耐去離子水性能。耐溶劑性 測試，在室溫下將涂膜浸泡在四氫呋喃48h，觀察涂膜的變化。耐酸堿性測試，將涂膜的試 板，分別放入0. llmol/LHCl溶液和3% NaOH溶液中浸泡3d和24h，按GB/T 1763-1979考 核涂膜的耐酸堿性能；(6)離心穩(wěn)定性測試把制得到的涂料放在高速離心機中，在4000r/min轉速下保 持40min，觀察是否出現絮凝或沉淀。表一實施例1 3所得的涂料形成的涂層的性能測試數據 由上表可知，本發(fā)明提供的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料所形成的涂膜，表 面平整光滑，高光澤、透明性好、滑爽且不粘(抗污染性)，具有附著力強、不易剝落，表面硬 度高，耐磨，耐高溫(高于150°c )，耐老化，耐沸水，疏水性強；且耐酸、堿、鹽等化學物質和 多種化學溶劑，能為基材提供保護屏障。
盡管本發(fā)明的內容已經通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的 描述不應被認為是對本發(fā)明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發(fā)明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
一種復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，該涂料包含以下按重量百分數計的組分氟硅改性丙烯酸/有機 無機納米硅雜化樹脂 40～86％；固化劑 1.7～20％；有機溶劑3～35％；顏料/填料 8～15％；助劑0.5～3％；所述的固化劑選擇氨基樹脂或者德國拜耳固化劑3390。
2.如權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的氟硅 改性丙烯酸/有機_無機納米硅雜化樹脂是采用溶膠_凝膠法使有機與無機組分以化學鍵 相連得到的，所述的無機組分包含甲基三乙氧基硅烷、r-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷 及正硅酸乙酯；所述的有機組分包含下列重量百分比的原料丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯硬 單體20 30% ；丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯軟單體10 20% ；丙烯酸羥基酯或甲基丙烯酸 羥基酯5 10% ；甲基丙烯酸三氟乙醇酯5 12% ；丙烯酸或甲基丙烯酸0. 5 ；溶劑 40 50% ；引發(fā)劑0. 5 1. 5%。
3.如權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的氨基 樹脂選擇要求酸值小于2mgK0H/g，標準溶劑容忍度2. 0 5. 0。
4.如權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的有機 溶劑選擇Cl 8的烴類溶劑、石油溶劑、醇類溶劑、酯類溶劑、酮類溶劑及醚類溶劑中的任 意一種或一種以上的混合物。
5.如權利要求4所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的有機 溶劑選擇丙二醇-甲醚、丙二醇-丁醚、丁醇、丙二醇-甲醚醋酸酯、醋酸丁酯及二甲苯中的 任意一種或一種以上的混合物。
6.如權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的顏料 選擇拜耳無機顏料，所述的填料選擇硅微粉、硅灰石粉、滑石粉、玻璃微球、納米三氧化二 鋁、納米氧化鋯中的任意一種或一種以上的混合物。
7.如權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的助劑 包含潤濕分散劑、流平劑、防沉劑或消泡劑中的任意一種或一種以上的混合物，所述的助劑 選擇BYK助劑。
8.如權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的涂料 還包含按重量百分數計為0 5%的啞光粉，所述的啞光粉選擇氣相二氧化硅或聚酰胺蠟 或二者的混合物。
9.如權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，其特征在于，所述的涂料 還包含按重量百分數計為0. 3 2%的對甲苯磺酸鹽溶液。
10.一種制備權利要求1所述的復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料的制備方法，其特 征在于，該方法包含以下具體步驟步驟1，按權利要求1的配方量分別取用氟硅改性丙烯酸/有機-無機納米硅雜化樹 脂、有機溶劑、顏料、填料、對甲苯磺酸鹽溶液及助劑，高速攪拌、研磨；步驟2，攪拌下，向上述步驟1分散均勻的溶液中加入固化劑，繼續(xù)攪拌均勻，即可得到固化劑 有機溶劑 顏料/填料 助劑1. 7 20% ； 3 35% ； 8 15% ； 0. 5 3% ；所述的涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料，該涂料包含按重量百分數計40～86％的氟硅改性丙烯酸/有機-無機納米硅雜化樹脂、1.7～20％的固化劑、3～35％的有機溶劑、8～15％的顏料/填料及0.5～3％的助劑，所述的固化劑選擇氨基樹脂或者德國拜耳固化劑3390。本發(fā)明還提供了復合材料衛(wèi)生潔具表面涂裝用涂料的制備方法，該方法反應條件溫和、容易控制、材料性能調節(jié)余地大；所得到的涂料在復合材料衛(wèi)生潔具表面成膜后，表面光滑平整、滑爽、不粘、透明、光澤度好，且具有附著力強、不易剝落、龜裂，表面硬度高，耐磨，耐高溫，耐老化，耐沸水，疏水性強；且耐酸、堿、鹽等化學物質和多種化學溶劑，能為基材提供保護屏障，尤其適于復合材料衛(wèi)生潔具的表面涂裝。
文檔編號C09D7/12GK101899251SQ201010248968
公開日2010年12月1日 申請日期2010年8月10日 優(yōu)先權日2010年8月10日
發(fā)明者池立群, 解弘淼 申請人:上海琥達投資發(fā)展有限公司;上海廣翰新材料科技有限公司;青海西旺高新材料有限公司