專利名稱：陶瓷涂膜組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷涂膜組合物，具體地說，涉及一種用于改進陶瓷涂膜在鋁和 鋼基材上的附著力的陶瓷涂膜組合物及其制備方法。
背景技術(shù)：
基于溶膠-凝膠法制備的陶瓷涂料，因其工藝過程簡單，加工溫度低，且由此制備 的涂膜具有優(yōu)良的耐溫性、耐候性以及良好的防腐性和耐磨性等優(yōu)點，而廣泛應(yīng)于金屬基 材表面，如鋁或鋼材的表面涂裝。但是陶瓷涂料應(yīng)用于鋁、鋁合金或鋼基材表面上時，必須 對基材進行噴砂粗化處理，以便提高涂膜的附著力，否則陶瓷涂膜，特別是在涂膜厚度大于 IOym時，難以牢固地附著于基體上，在受到外力沖擊或潮氣的侵蝕時，附著力會嚴重劣化， 嚴重的甚至?xí)孕忻撀洹榱丝朔沾赏苛系倪@種缺陷，美國專利申請US2008/0008833提供了一種改進 陶瓷涂膜在鋁或鋁合金上的附著力的方法，但膜厚限定在10微米以內(nèi)。中國專利申請CN 2004100M692.X揭示了一種幕墻烤瓷涂料的制備工藝，該工藝 需要對基材進行噴砂處理后，再噴涂陶瓷涂料。但是，噴砂處理基材存在著作業(yè)環(huán)境因沙塵飛揚造成的環(huán)境污染，異型工件加工 不方便，以及存在基材變形的可能等缺陷。迄今為止，本領(lǐng)域尚未開發(fā)出這樣一種改進陶瓷涂膜的附著力的方法，其在涂膜 厚度高達10 μ m以上，在不噴砂的鋁或鋼基材上也能獲得良好的附著力。因此，本領(lǐng)域迫切需要開發(fā)一種改進陶瓷涂膜的附著力的陶瓷涂膜組合物及其制 備方法，其在涂膜厚度高達10 μ m以上，在不噴砂的鋁或鋼基材上也能獲得良好的附著力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種新穎的陶瓷涂膜組合物及其制備方法，從而解決了現(xiàn)有技術(shù)的 問題。一方面，本發(fā)明提供了一種陶瓷涂膜組合物，它包括以下組分A組分其包含溶膠、著色顏料、水和助劑；以及B組分其含有至少一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑，以及由含咪唑烷酮環(huán)的化 合物反應(yīng)形成的附著力促進劑；其中，所述A組分與B組分的重量比為2 1至1 1.5 ；所述A組分中的溶膠粒 子的重量與所述B組分的總重量之比為15 100至40 100。在一個優(yōu)選的實施方式中，在所述A組分中，所述溶膠選自pH小于7的水分散的 硅溶膠、鋁溶膠或鋯溶膠中的任意一種，其粒徑為5-300nm ；所述著色顏料為無機顏料或有 機顏料，其中，所述溶膠粒子的含量占A組分總重量的5-60重量％，所述著色顏料與溶膠 粒子的重量比為3 1至1 2，所述著色顏料與溶膠粒子的含量之和占A組分總重量的 30-60 重量 ％。
在另一個優(yōu)選的實施方式中，在所述A組分中，所述助劑包含顏料潤濕分散劑和 助溶劑。在另一個優(yōu)選的實施方式中，在所述B組分中，所述帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑 是由以下通式表示的化合物，其含量占B組分總重量的30-70重量％ RSi (OR' )3式中，R'為相同或不同的C"烷基，R為縮水甘油基、縮水甘油醚-((VJ-亞烷基、 或者β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基。在另一個優(yōu)選的實施方式中，在所述B組分中，所述由含咪唑烷酮環(huán)的化合物反 應(yīng)形成的附著力促進劑是由一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑與一種含咪唑烷酮環(huán)的化合 物反應(yīng)形成的，其含量占B組分總重量的0. 5-10重量％，其中，所述帶環(huán)氧官能團的硅烷偶 聯(lián)劑是由以下通式表示的化合物RSi (OR' )3式中，R'為相同或不同的C"烷基，R為縮水甘油基、縮水甘油醚-((VJ-亞烷基、 或者β _(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基；所述含咪唑烷酮環(huán)的化合物由以下通式表示式中，R是H，或者含有選自下組的官能團的烷基羥基、氨基、丙烯酰基、烷?；?磺?；?；其中，所述形成附著力促進劑的帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑與含咪唑烷酮環(huán)的化 合物的摩爾比為1 0. 9至1 0.5。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述B組分任選地包含由以下通式表示的硅烷或其 混合物RnSi(0R，)4_n式中，R為相同或不同的C^7烷基或C6_7芳烴基，R’為CV4烷基，η = 0、1或2。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述B組分任選地包含甲基三甲(乙)氧基硅烷或 其與四乙氧基硅烷的混合物，條件是四乙氧基硅烷的含量不超過所述B組分總重量的10重量％。在另一個優(yōu)選的實施方式中，所述帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑是Y-縮水甘油醚 丙基三甲(乙)氧基硅烷或者β_(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲(乙)氧基硅烷。另一方面，本發(fā)明提供了一種制備上述陶瓷涂膜組合物的方法，該方法包括提供A組分，該組分包含溶膠、著色顏料、水和助劑；提供B組分，該組分含有至少一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑，以及由含咪唑烷 酮環(huán)的化合物反應(yīng)形成的附著力促進劑；將所述A組分與B組分按2 1至1 1. 5的重量比混合，熟化小時形成所 述陶瓷涂膜組合物，其中，所述A組分中的溶膠粒子的重量與所述B組分的總重量之比為 15 100 至 40 100。
在一個優(yōu)選的實施方式中，所述附著力促進劑按下述方式制備在50-200°C的溫度下按1 0. 9至1 0. 5的摩爾比使帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián) 劑與含咪唑烷酮環(huán)的化合物反應(yīng)1-8小時，將咪唑烷酮連接到帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑上。
具體實施例方式本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過廣泛而深入的研究后發(fā)現(xiàn)，通過構(gòu)造包含A、B雙組分的陶 瓷涂膜組合物，其中A組分包含溶膠粒子，B組分包含含帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑以及 含咪唑烷酮環(huán)的附著力促進劑，并且A組分中的溶膠粒子的重量與B組分的總重量之比為 15 100至40 100，可以得到改進陶瓷涂膜的附著力的陶瓷涂膜組合物，其在涂膜厚度 高達10 μ m以上，在不噴砂的鋁或鋼基材上也能獲得良好的附著力?；谏鲜霭l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明 得以完成。陶瓷涂膜組合物在本發(fā)明的第一方面，提供了一種陶瓷涂膜組合物，它包括以下組分A組分其包含溶膠、著色顏料、水和助劑；以及B組分其含有至少一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑，以及由含咪唑烷酮環(huán)的化 合物反應(yīng)形成的附著力促進劑。任選地，所述B組分還包含其它類型的硅烷或其混合物。A 組分在本發(fā)明中，所述A組分中的溶膠可以是水分散的硅溶膠，鋁溶劑或鋯溶膠中的 任意一種。通常選用PH小于7，較佳的是pH為3-6的酸性水溶膠，其可以是用冰醋酸、硝酸 或硫酸調(diào)節(jié)的。在本發(fā)明中，所述溶膠的粒徑一般在5-300nm，較佳的是lO-lOOnm，最好是 20-50nm。在本發(fā)明中，所述溶膠的形狀可以是球狀、鏈狀或鎖狀的(電子顯微鏡觀察)；所 述溶膠可以是鈉離子穩(wěn)定型、氯離子穩(wěn)定型或聚合物穩(wěn)定型。所述水分散型溶膠的無機粒子的含量一般為5-60重量％，較佳的是10-40重 量％，最好是20-35重量％，以所述A組分的總重量計。較佳地，本發(fā)明中使用的溶膠的例子包括，但不限于=Grace Davsion公司生產(chǎn)的 LUDOX 系列的硅溶膠，可選用的溶膠有TMA(粒徑為22nm，二氧化硅含量為34%，pH為 4-7)、LUDOX CL (粒徑為 lOnm、氧化硅含量為 30%，pH 為 4. 5)、LUDOX SK (粒徑為 IOnm,氧化硅含量為25%, pH^ 4-7)。較佳地，本發(fā)明中使用的溶膠的其它例子包括，但不限于Nissan Chemical 公司生產(chǎn)的酸性硅溶膠，如SNOWTEX O (粒徑為10-20nm，SiO2含量為20 %， PH 為 2-4)、SNOWTEX -OUP (粒徑為 40-100nm，SiO2 含量為 15 %，pH 為 2-4)、 SNOWTEX ST-AK (粒徑為 10-20nm，SiO2 含量為 18%，pH 為 2-4)。較佳地，本發(fā)明中使用的溶膠的其它例子包括，但不限于EKA公司提供 Binzil R1020、R1040、R900 以及 NYACOL 公司生產(chǎn)的 Nexsil 20A、Nexsil 35A、Nexsil85A 等。著餼顏料在本發(fā)明中，所述A組分中的著色顏料沒有特別的限制，可以是本領(lǐng)域熟知的無 機或有機著色顏料，如鈦白、鐵黃、鈷藍、錳黑、酞菁藍、酞菁綠、炭黑等常見的著色顏料。在本發(fā)明中，所述A組分中的著色顏料和固體溶膠顆粒(氧化硅、氧化鋁或氧化 鋯)的重量比一般為3/1至1/2，較佳的是2/1至1/1，兩者重量之和占A組分總重量的 30-60 重量 ％。細在本發(fā)明中，所述A組分中的助劑主要為顏料潤濕分散劑，較佳的是非離子型潤 濕分散劑，如 Air Products&Chemicals 公司出售的 ktaSperse 1600,2500 以及 BYK 公司 出售的Bm82、Bm90、Bm91、Bm92。較佳地，其用量為所述著色顏料的用量的5-30重量％。在本發(fā)明中，所述A組分所含的另一類助劑為助溶劑，其有助于提高A組分與B組 分的相容性，其主要為醇溶劑，如甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇，優(yōu)選乙醇和異丙醇，其用量通常 占A組分的總重量的5-20重量％。較佳地，在本發(fā)明中，所述A組分的組成如下
權(quán)利要求
1.一種陶瓷涂膜組合物，它包括以下組分A組分其包含溶膠、著色顏料、水和助劑；以及B組分其含有至少一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑，以及由含咪唑烷酮環(huán)的化合物 反應(yīng)形成的附著力促進劑；其中，所述A組分與B組分的重量比為2 1至1 1.5 ；所述A組分中的溶膠粒子的 重量與所述B組分的總重量之比為15 100至40 100。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷涂膜組合物，其特征在于，在所述A組分中，所述溶膠選自 PH小于7的水分散的硅溶膠、鋁溶膠或鋯溶膠中的任意一種，其粒徑為5-300nm ；所述著色 顏料為無機顏料或有機顏料，其中，所述溶膠粒子的含量占A組分總重量的5-60重量％，所 述著色顏料與溶膠粒子的重量比為3 1至1 2，所述著色顏料與溶膠粒子的含量之和占 A組分總重量的30-60重量％。
3.如權(quán)利要求1或2所述的陶瓷涂膜組合物，其特征在于，在所述A組分中，所述助劑 包含顏料潤濕分散劑和助溶劑。
4.如權(quán)利要求1所述的陶瓷涂膜組合物，其特征在于，在所述B組分中，所述帶環(huán)氧官 能團的硅烷偶聯(lián)劑是由以下通式表示的化合物，其含量占B組分總重量的30-70重量％ RSi(OR' )3式中，R'為相同或不同的CV4烷基，R為縮水甘油基、縮水甘油醚-(C1-J-亞烷基、或 者β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基。
5.如權(quán)利要求1或4所述的陶瓷涂膜組合物，其特征在于，在所述B組分中，所述由含 咪唑烷酮環(huán)的化合物反應(yīng)形成的附著力促進劑是由一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑與一 種含咪唑烷酮環(huán)的化合物反應(yīng)形成的，其含量占B組分總重量的0. 5-10重量％，其中，所述 帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑是由以下通式表示的化合物RSi(OR' )3式中，R'為相同或不同的CV4烷基，R為縮水甘油基、縮水甘油醚-(C1-J-亞烷基、或 者β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基；所述含咪唑烷酮環(huán)的化合物由以下通式表示
6.如權(quán)利要求1所述的陶瓷涂膜組合物，其特征在于，所述B組分任選地包含由以下通 式表示的硅烷或其混合物RnSi (0R' )4_η式中，R為相同或不同的CV7烷基或C6_7芳烴基，R’為Cy烷基，η = 0、1或2。
7.如權(quán)利要求6所述的陶瓷涂膜組合物，其特征在于，所述B組分任選地包含甲基三甲(乙)氧基硅烷或其與四乙氧基硅烷的混合物，條件是四乙氧基硅烷的含量不超過所述 B組分總重量的10重量％。
8.如權(quán)利要求1或4所述的陶瓷涂膜組合物，其特征在于，所述帶環(huán)氧官能團的硅烷 偶聯(lián)劑是Y-縮水甘油醚丙基三甲(乙)氧基硅烷或者β_(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲 (乙)氧基硅烷。
9.一種制備權(quán)利要求1-8中任一項的陶瓷涂膜組合物的方法，該方法包括提供A組分，該組分包含溶膠、著色顏料、水和助劑；提供B組分，該組分含有至少一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑，以及由含咪唑烷酮環(huán) 的化合物反應(yīng)形成的附著力促進劑；將所述A組分與B組分按2 1至1 1.5的重量比混合，熟化3- 小時形成所述陶瓷 涂膜組合物，其中，所述A組分中的溶膠粒子的重量與所述B組分的總重量之比為15 100 至 40 100。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述附著力促進劑按下述方式制備在50-200°C的溫度下按1 0.9至1 0.5的摩爾比使帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑與 含咪唑烷酮環(huán)的化合物反應(yīng)1-8小時，將咪唑烷酮連接到帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑上。
全文摘要
本發(fā)明涉及陶瓷涂膜組合物及其制備方法，提供了一種陶瓷涂膜組合物，它包括以下組分A組分其包含溶膠、著色顏料、水和助劑；以及B組分其含有至少一種帶環(huán)氧官能團的硅烷偶聯(lián)劑，以及由含咪唑烷酮環(huán)的化合物反應(yīng)形成的附著力促進劑；其中，所述A組分與B組分的重量比為2∶1至1∶1.5；所述A組分中的溶膠粒子的重量與所述B組分的總重量之比為15∶100至40∶100。本發(fā)明還提供了一種制備上述陶瓷涂膜組合物的方法。
文檔編號C09D7/12GK102061126SQ20101056157
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月25日
發(fā)明者劉金峰, 唐娟, 林宏騫, 潘軍輝, 潘士祥, 郭家振 申請人:上海金力泰化工股份有限公司