專利名稱：一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬表面防護涂料組合物，尤其是一種基于有機/無機雜化的耐 指紋涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，鍍鋅鋼板在家電、汽車、辦公用品及玩具等行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，隨著人 們生活質(zhì)量的不斷提高，不僅要求其所使用產(chǎn)品具有美觀性，還要具備環(huán)保性。耐指紋鋼板 是一種高附加值表面處理產(chǎn)品，它與一般裸露的鍍鋅鋼板相比，不僅具有耐指紋性，還有耐 腐蝕性、導(dǎo)電性及可再涂裝性等。如今，市場對耐指紋鋼板產(chǎn)品的需求量與日俱增，這也就 促進了對耐指紋處理技術(shù)的研究及耐指紋涂料新的應(yīng)用領(lǐng)域的開發(fā)。現(xiàn)有技術(shù)中耐指紋 處理所用的化學(xué)處理劑是鉻酸鹽系的鈍化劑和水性有機涂料的復(fù)合物，由于其中含有對環(huán) 境極為有害的六價鉻，這使得該類涂料在制備、倉儲、運輸及使用過程中對環(huán)境有較大的污
^fe ο目前，對耐指紋涂料要求的提高體現(xiàn)在，耐指紋涂料涂覆后耐指紋鋼板不僅具有 耐指紋性和環(huán)保性，還要具備多種性能(高光澤度、耐腐蝕性、高硬度、抗劃傷性、導(dǎo)電性、 自潤滑性及涂裝性)于一體，能滿足多種使用要求的耐指紋鋼板才具有廣泛的應(yīng)用前景。在已公布的一些國內(nèi)外的專利中，日本帕卡瀨精株式會社申請的專利(公開號 EP1426466A1)公開了一種金屬表面處理劑，其特征是將陽離子型或非離子型的聚氨酯樹 脂、丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂及聚酰胺樹脂及特定結(jié)構(gòu)的樹脂和&、Ti、V、Mo、W、Mn 及Ce的化合物與水配合而構(gòu)成。該發(fā)明不含鉻，可以賦予金屬材料優(yōu)良的耐蝕性、耐堿性 及耐指紋性。另外歐洲專利(公開號EP780452A2)申請公開了一種“水基涂料”，它直接 采用環(huán)氧改性的丙烯酸樹脂為成膜劑，但該涂料為容器使用，是采用后涂層，對于需要預(yù)涂 層處理的鍍鋅鋼板并不適用。在國內(nèi)，上海寶山鋼鐵(集團)公司和上海羅思化學(xué)建材有 限公司于1996年公開(公開號CN1118790) 了一種耐指紋鋼板的生產(chǎn)方法，以水性丙烯酸 乳液為主，添加有機硅溶液、成膜助劑及水組成的水性高分子有機涂料。另有江蘇蘭陵高分 子材料有限公司申請并公開(公開號CN101121860A) 了一種賦予鍍鋅板優(yōu)越耐蝕性和耐 指紋性的不含鉻的金屬表面處理劑，其以水性聚氨酯為主，添加硅溶膠、水性聚四氟乙烯蠟 漿、潤濕劑、消泡劑及成膜助劑組成的水性涂料。江陰長發(fā)耐指紋鋼板有限公司于2005年 8月30日申請了(申請?zhí)朇N200710141563. 2)用鋯替代鉻的耐指紋水基涂料，于2008年 5月觀日公開。采用丙烯酸樹脂為主要成膜劑，添加0. 5 1. Owt%的金屬鋯離子，蠟成分 等。同濟大學(xué)于2008年11月6日申請(申請?zhí)朇N200810202325. 2) 了一種環(huán)保型耐指 紋涂料專利，并于2009年公開，該涂料主要以水性環(huán)氧樹脂為基體樹脂，但其組合物為A、B 雙組分，存在操作復(fù)雜，調(diào)配后不能長期存放等問題。上海寶山鋼鐵股份有限公司2009年 8月19日公開(公開號CN101509131A) 了一種耐蝕耐指紋性的金屬表面處理劑，是一種以 有機高分子樹脂、有機硅樹脂為主，添加水系臘、納米氧化物、金屬化合物、硅烷混合物及水 組成的水性高分子有機涂料。最近，中冶連鑄技術(shù)工程股份有限公司2009年12月16日公開(公開號CN101602910A) 了一種用于鍍鋅板的水基耐指紋涂料，其主要由水性樹脂、無 機鹽、硅溶膠、助劑A、助劑B和水原料制備而成，固化時間在20秒 1分鐘。2010年7月 8日中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所申請(申請?zhí)朇N201010226044. 8) 了一種高硬 度耐指紋涂料及其制備方法，以氟碳樹脂為主要成膜物質(zhì)，再加入氨基樹脂、納米顆粒，聚 四氟乙烯，聚乙烯蠟、助劑和有機溶劑組合而成，但該涂料為溶劑型，對環(huán)境有一定的污染。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的在于提供一種基于有機/無機雜化的耐指紋涂料及其制 備方法。技術(shù)方案本發(fā)明是一種基于有機/無機雜化的耐指紋涂料，其主要化學(xué)成分為 水性樹脂、改性硅溶膠、氨基樹脂、多異氰酸酯、無機鹽、水性聚乙烯蠟漿、附著力促進劑、流 平劑和去離子水原料制備而成，各原料所占重量百分比為水性樹脂40 --70wt%
改性硅溶膠3 IOwt %
氨基樹脂2 15wt%
多異氰酸酯2 IOwt %
無機鹽1 5wt%
水性聚乙烯蠟漿1 6wt%
附著力促進劑1 9wt%
流平劑0. 1 0. 5wt
去離子水10 --40wt%各原料所占重量百分比和為100%。本發(fā)明中，所述水性樹脂為水性丙烯酸樹脂、水性環(huán)氧樹脂或水性聚氨酯等中任一種。本發(fā)明中，所述改性硅溶膠為經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑表面改性過的硅溶膠，粒徑范圍為 10 lOOnm。本發(fā)明中，所述硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧 基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷等中任一種。本發(fā)明中，所述氨基樹脂為部分甲醚化的氨基樹脂。本發(fā)明中，所述多異氰酸酯為封閉的多異氰酸酯乳液，解封溫度在90 120°C。本發(fā)明中，所述無機鹽為氟鈦酸銨、碳酸鋯銨或氟鋯酸銨等中任一種。本發(fā)明中，所述附著力促進劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或有機膦酸酯聚合物等中任一種。本發(fā)明中，所述流平劑是一種含有機硅的水性流平劑。其中，水性樹脂為主要成膜物，硅溶膠用于提高涂膜的耐指紋性和硬度，尤其是改 性過的硅溶膠能夠更好的分散在有機樹脂中，不影響涂層的光澤度，氨基樹脂和多異氰酸 酯為固化劑，無機鹽選擇金屬鋯離子代替重金屬鉻，主要是由于金屬鋯離子形成的氧化膜 ZrO2具有耐蝕性，起鈍化作用，水性聚乙烯蠟用于提高涂膜的自潤滑性、抗刮傷性及加工性 能，附著力促進劑用于提高涂膜的附著力。本發(fā)明中，所述一種有機/無機雜化的耐指紋涂料的制備方法，其特征在于它包括如下步驟步驟1 以硅溶膠為原料；按照與硅溶膠中3102質(zhì)量比加入硅烷偶聯(lián)劑(硅烷偶聯(lián) 劑的用量為硅溶膠中SW2質(zhì)量的10% 50% )。水浴50 90°C攪拌，保持反應(yīng)2 6小 時，即得改性硅溶膠。步驟2 按各原料所占重量百分比，在反應(yīng)釜中投入水性樹脂40 70wt %，邊攪拌 邊加入改性過的硅溶膠3 IOwt %、無機鹽1 5wt%、水性聚乙烯蠟漿1 6wt%，再加入 氨基樹脂2 15wt %、多異氰酸酯2 IOwt %和附著力促進劑1 9wt %，最后再向反應(yīng)釜 中投入流平劑0. 1 0. 5wt%和剩余的去離子水10 40wt%，再持續(xù)攪拌15 45分鐘， 即得到有機/無機雜化的耐指紋涂料。本發(fā)明是水性無鉻體系，組分中不含有對環(huán)境污染的金屬離子。本發(fā)明可采用浸涂、噴涂、輥涂等方式涂裝于熱鍍鋅鋼板、電鍍鋅鋼板、冷軋鋼板 表面上，并且只需在金屬表面涂覆約為0. 8 1. 2微米的涂層，固化8 15秒后即可，涂裝 后可滿足鍍鋅鋼板所需的耐腐蝕性、高光澤度、高硬度、抗劃傷性、導(dǎo)電性、自潤滑性及涂裝 性的要求，且具有耐指紋性能和良好的附著力、耐彎折和抗沖擊性能。
具體實施例方式
下面通過實施例進一步說明本發(fā)明。實施例1 一種優(yōu)選的有機/無機雜化的耐指紋涂料具體配比如下表 1
組分重量(g)固含量(％)備注水性環(huán)氧樹脂60020改性硅溶膠8016γ 縮水甘油氧基丙基 三甲氧基硅烷改性氨基樹脂71732100封閉型多異氰酸酯4835碳酸鋯銨3026水性聚乙烯蠟乳液1237附著力促進劑4540ΡΑ-612流平劑2100去離子水260 在反應(yīng)釜中投入水性環(huán)氧樹脂600g，邊攪拌邊加入改性硅溶膠80g、碳酸鋯銨 30g、水性聚乙烯蠟漿12g，再加入氨基樹脂71732g、封閉型多異氰酸酯48g和附著力促進劑 45g，最后再向反應(yīng)釜中投入流平劑2g和剩余的去離子水260g，再持續(xù)攪拌15 45分鐘， 即得到有機/無機雜化的耐指紋涂料1號。
實施例2 一種優(yōu)選的有機/無機雜化的耐指紋涂料具體配比如下表 2
組分重量(g)固含量(％)備注水性環(huán)氧樹脂75020改性硅溶膠11016乙烯基三乙氧基硅烷 改性氨基樹脂71743100封閉型多異氰酸酯5535氟鈦酸銨3826水性聚乙烯蠟漿1537鈦酸酯偶聯(lián)劑20100流平劑2.5100去離子水294在反應(yīng)釜中投入水性環(huán)氧樹脂750g，邊攪拌邊加入改性硅溶膠110g、氟鈦酸銨 38g、水性聚乙烯蠟漿15g，再加入氨基樹脂71743g、封閉型多異氰酸酯55g和鈦酸酯偶聯(lián)劑 20g，最后再向反應(yīng)釜中投入流平劑2. 5g和剩余的去離子水294g，再持續(xù)攪拌15 45分 鐘，即得到有機/無機雜化的耐指紋涂料2號。將實施例1和實施例2中制備所得的有機/無機雜化的耐指紋涂料進行性能檢 測。表權(quán)利要求
1 一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于其化學(xué)組分含量水性樹脂 改性硅溶膠 氨基樹脂 多異氰酸酯 無機鹽(40 70wt% 3 10wt% 2 15wt% 2 10wt% 1 5wt% 1 6wt% 1 9wt%水性聚乙烯蠟漿 附著力促進劑流平劑 去離子水(0. Γ0. 5wt% 10 40wt% 。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的 水性樹脂為水性丙烯酸樹脂、水性環(huán)氧樹脂或水性聚氨酯中任一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的改性硅 溶膠由下述方法制備而成以乙醇分散或水分散的硅溶膠為原料，按照與硅溶膠中SiO2質(zhì) 量比加入硅烷偶聯(lián)劑，水浴保溫5(T90°C攪拌，時間保持2飛小時，加入去離子水得改性硅 溶膠，改性硅溶膠的粒徑為KTlOOnm;所述的硅烷偶聯(lián)劑為乙烯基三乙氧基硅烷、(甲基 丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、Y-縮水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷中任一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的硅烷 偶聯(lián)劑的用量為硅溶膠中SW2質(zhì)量的109^50%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的氨基 樹脂是部分甲醚化的氨基樹脂。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的 多異氰酸酯是封閉型的多異氰酸酯乳液，解封溫度在9(T120°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的 無機鹽是氟鈦酸銨、碳酸鋯銨或氟鋯酸銨中任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的 附著力促進劑為鈦酸酯偶聯(lián)劑或有機膦酸酯聚合物中任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料，其特征在于所述的 流平劑為含有機硅的流平劑。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于有機無機雜化的耐指紋涂料制備方法，其特征在 于它包括如下步驟按各原料所占重量百分比，在反應(yīng)釜中投入水性樹脂，邊攪拌邊加入改 性硅溶膠、無機鹽、水性聚乙烯蠟漿，再加入氨基樹脂、多異氰酸酯及附著力促進劑，最后再 向反應(yīng)釜中投入流平劑和剩余的去離子水，再持續(xù)攪拌15 45分鐘，即得有機/無機雜化的 耐指紋涂料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種有機無機雜化的耐指紋涂料的制備方法，所述涂料涉及的化學(xué)成分重量百分比為水性樹脂40~70wt%，改性硅溶膠3~10wt%，氨基樹脂2~15wt%，多異氰酸酯2~10wt%，無機鹽1~5wt%，水性聚乙烯蠟漿1~6wt%，附著力促進劑1~9wt%，流平劑0.1~0.5wt%，去離子水10~40wt%，各原料所占重量百分比和為100%。本發(fā)明得到的是一種基于有機/無機雜化的耐指紋涂料，不含有對環(huán)境污染的金屬離子。將其涂裝于電鍍鋅鋼板、熱鍍鋅鋼板、鍍錫鋼板或冷軋鋼板上，涂覆后可將其通過烘烤，只需8~15秒即可固化完畢，最終形成的透明涂層具有優(yōu)異的耐指紋性、耐腐蝕性、高硬度、抗劃傷性、導(dǎo)電性、自潤滑性及涂裝性等要求。
文檔編號C09D7/12GK102070966SQ20111000730
公開日2011年5月25日 申請日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者焦真, 邵利, 陳坤林, 陳志明 申請人:東南大學(xué)