一種涂料耐磨劑及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種涂料耐磨劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于涂料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 涂膜在使用過程中，受摩擦是無法避免的，特別是日常用品、公共設(shè)施、道路等都 存在摩擦問題，摩擦容易導(dǎo)致涂膜磨損，使涂膜變薄、露底，既影響外觀，又易導(dǎo)致漆膜破 壞，失去對底材的保護(hù)作用和裝飾作用。粘結(jié)力強(qiáng)、光澤度高、耐磨抗刮擦、增滑抗粘連一直 是涂料涂膜最重要的基本需求。耐磨劑是一種提高涂膜耐磨損性、提高涂膜光澤和平滑性 能的添加劑，廣泛應(yīng)用于家用電器涂料、汽車涂料、家具涂料、黏合板涂料、預(yù)涂卷材涂料、 罐頭涂料、水性涂料、水性皮革涂料、水性紙張光油、水性油墨等方面。其作用機(jī)理是：涂料 油墨在涂布、印刷和固化的過程中，耐磨增滑劑能迀移并懸浮和聚集在涂膜表面(最佳狀態(tài) 能全部浮在漆膜表面)，降低涂料的表面張力，使涂膜具有非常低的表面阻力，賦予涂膜滑 爽性，從而降低了涂膜對第二個(gè)表面的摩擦系數(shù)，減少了表面摩擦力，使涂膜具有抗劃傷、 刮損和防止粘連性能；當(dāng)涂膜承受摩擦行為時(shí)，耐磨劑如同"骨材"、"補(bǔ)強(qiáng)材料"一樣，"分 擔(dān)"涂膜所承受的摩擦力，"幫助"涂膜抵抗外來的侵蝕，增強(qiáng)耐磨損，從而延長了涂膜的使 用周期，賦予涂膜耐磨性。涂膜在使用過程中表面即使被磨損，露出的新表面仍有均勻分布 的耐磨劑，涂膜仍有耐磨能力。一般認(rèn)為，涂膜的韌性對其耐磨性的影響大于涂膜的硬度對 其耐磨性的影響。
[0003] 目前，在涂料中成功并廣泛應(yīng)用的耐磨劑有下列兩大類： 1)蠟類：包括天然蠟如蜂蠟、棕櫚蠟石蠟等，合成蠟如均聚的聚乙烯蠟、聚丙烯蠟、聚四 氟乙烯蠟以及一些共聚蠟，以均聚蠟為主，使用最廣泛。聚合蠟具有低密度、低表面能及與 涂料基料相容性差等特點(diǎn)，加入涂料中涂布固化后，聚合蠟?zāi)苻|移、析出，形成細(xì)微的結(jié)晶 并浮在涂膜表面，像細(xì)微的滾珠軸承一樣，降低了涂膜表面的摩擦系數(shù)，起到潤滑作用，賦 予涂膜抗劃傷、抗粘連性。其使用形式有微粉化蠟、蠟乳液和蠟漿三種。在涂料中作為增滑 抗刮傷使用的均聚蠟的平均相對分子量在1000~6000之間，熔點(diǎn)在100~130°C之間。當(dāng) 熔點(diǎn)高于150°C時(shí)，因其微粒堅(jiān)硬，對摩擦有阻尼效果，增滑作用會下降。其中，聚四氟乙烯 蠟具有很低的表面自由能，能賦予涂膜表面非常低的摩擦系數(shù)，故在耐磨增滑方面比聚烯 烴蠟更有效。但聚四氟乙烯蠟有兩大缺點(diǎn)：首先是價(jià)格較貴，其次是相對密度大，易在涂料 中產(chǎn)生沉淀，妨礙其在涂膜表面必需的漂浮和聚集，影響其耐磨增滑效果。然而，蠟類耐磨 劑雖然能增強(qiáng)涂膜的耐磨性能，但會產(chǎn)生一定程度的消光作用，從而影響涂膜的光澤。
[0004] 2)聚醚(聚酯）改性聚硅氧烷類：硅氧烷鏈段提供耐磨增滑效果，聚醚鏈提供與涂 料基料的相容性。目前此類產(chǎn)品為國內(nèi)外涂料油墨工業(yè)中最常見、使用最廣泛的一種耐磨、 增滑、抗刮傷劑，其效果好，并與各種涂料基料的相容性好，副作用小，不易引起漆膜弊病， 而且添加量選擇范圍寬。聚酯改性聚二甲基硅氧烷有著比聚醚改性聚硅氧烷更好的涂料體 系相容性和熱穩(wěn)定性，可應(yīng)用于烘烤漆中，不會熱降解。聚醚、烷基共改性聚二甲基硅氧烷， 可以增強(qiáng)產(chǎn)品在非極性和中等極性油性樹脂體系的相容性，并起到一定的耐高溫和抑泡性 能。芳烷基改性聚二甲基硅氧烷可適應(yīng)不同涂料基料的相容性需要，而且比聚酯改性聚二 甲基硅氧烷具有更好的耐高溫性。然而，聚醚(聚酯）改性聚硅氧烷類涂料耐磨劑雖然在滑 度及體系相容性上比蠟類耐磨劑好很多，但其耐磨及防水性能卻不如蠟類。
[0005] 因此，開發(fā)一種具有平滑手感、耐磨性好、高光澤、抗粘連、體系相容性好的涂料耐 磨劑顯得尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一種涂料耐磨劑及其制備方法和應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是： 一種涂料耐磨劑，包含以下重量份的原料： 超高分子量聚硅氧烷：30~60份； 三元嵌段聚硅氧烷~15份； 補(bǔ)強(qiáng)填料：1~15份； 有機(jī)溶劑：〇. 1~10份； 復(fù)合乳化劑：5~40份； 水：5~60份。
[0008] 所述超高分子量聚硅氧烷為動力粘度2 X IO6~6 X 10 6mPa. s的甲基封端線性聚硅 氧燒、娃羥基封端線性聚硅氧烷、乙烯基封端線性聚硅氧烷、甲基烷基線性聚硅氧烷、甲基 苯基線性聚硅氧烷中的至少一種。
[0009] 所述三元嵌段聚硅氧烷為重均分子量1000~50000的A-B-C結(jié)構(gòu)的三元嵌段聚 硅氧烷，所述B鏈段為聚硅氧烷鏈段，所述A鏈段為甲基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚鏈段、 C8~C18烷基中的一種，所述C鏈段為甲基封端的聚氧乙烯聚氧丙烯醚鏈段、C8~C18烷 基中的一種。
[0010] 所述補(bǔ)強(qiáng)填料為不含硅烷醇的MQ硅樹脂、多面體低聚倍半硅氧烷、二氧化硅中的 至少一種。
[0011] 所述有機(jī)溶劑為甲苯、二甲苯、三甲苯、四甲苯中的至少一種。
[0012] 所述復(fù)合乳化劑由至少一種陰離子乳化劑和至少一種非離子乳化劑混合而成。
[0013] 對應(yīng)上述配方的涂料耐磨劑的制備方法，包括以下步驟： 1) 預(yù)先將補(bǔ)強(qiáng)填料溶解在有機(jī)溶劑中，得到補(bǔ)強(qiáng)填料溶液； 2) 將超高分子量聚硅氧烷、復(fù)合乳化劑和補(bǔ)強(qiáng)填料溶液加入分散釜中，80~120Γ分 散1~3h，待物料攪拌均勻后，降溫至20~40°C ; 3) 邊分散邊滴加水，滴加完畢后，20~40°C繼續(xù)分散2~6h ; 4) 將分散釜物料轉(zhuǎn)入均質(zhì)機(jī)中充分均質(zhì)，得涂料耐磨劑。
[0014] 步驟1)所述補(bǔ)強(qiáng)填料溶液中補(bǔ)強(qiáng)填料的質(zhì)量百分含量為50%~90%。
[0015] 所述涂料耐磨劑在涂料中的添加量以質(zhì)量百分含量計(jì)為0. 01%~5%。
[0016] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的涂料耐磨劑性能穩(wěn)定、粒徑均一，可應(yīng)用在涂料、 油漆、油墨、上光油、塑料加工等體系中，體系相容性好，能夠提供優(yōu)異的耐磨抗刮傷能力和 平滑手感。本發(fā)明采用的A-B-C結(jié)構(gòu)的三元嵌段聚硅氧烷，在最大限度上保持了連續(xù)完整 的[SiO(CH 3)2]單元，跟超高分子量聚硅氧烷相容性好，而適當(dāng)?shù)臐狳c(diǎn)又保證了三元嵌段聚 硅氧烷有著優(yōu)良的乳化能力，保證涂料耐磨劑具有均勻粒徑、良好儲存穩(wěn)定性和優(yōu)異的體 系相容性。
【具體實(shí)施方式】
[0017] -種涂料耐磨劑，包含以下重量份的原料： 超高分子量聚硅氧烷：30~60份； 三元嵌段聚硅氧烷~15份； 補(bǔ)強(qiáng)填料：1~15份； 有機(jī)溶劑：〇. 1~10份； 復(fù)合乳化劑：5~40份； 水：5~60份。
[0018] 優(yōu)選的，一種涂料耐磨劑，包含以下重量份的原料： 超高分子量聚硅氧烷：35~55份； 三元嵌段聚硅氧烷：2~12份； 補(bǔ)強(qiáng)填料：2~12份； 有機(jī)溶劑：〇. 5~6份； 復(fù)合乳化劑：10~35份； 水：10~45份。
[0019] 進(jìn)一步優(yōu)選的，一種涂料耐磨劑，包含以下重量份的原料： 超高分子量聚硅氧烷：40~50份； 三元嵌段聚硅氧烷：3~10份； 補(bǔ)強(qiáng)填料：3~8份； 有機(jī)溶劑~3份； 復(fù)合乳化劑：20~30份； 水：15~30份。
[0020] 優(yōu)選的，所述超高分子量聚硅氧烷為動力粘度2 X IO6~6 X 10 6mPa. s的甲基封端 線性聚硅氧烷、硅羥基封端線性聚硅氧烷、乙烯基封端線性聚硅氧烷、甲基烷基線性聚硅氧 烷、甲基苯基線性聚硅氧烷中的至少一種。
[0021] 進(jìn)一步優(yōu)選的，所述超高分子量聚硅氧烷為動力粘度2. 5 X IO6~5 X 10 6mPa. s的 甲基封端線性聚硅氧烷、硅羥基封端線性聚硅氧烷、乙烯基封端線性聚硅氧烷、甲基烷基線 性聚硅氧烷、甲基苯基線性聚硅氧烷中的至少一種。
[0022] 再進(jìn)一步優(yōu)選的，所述超高分子量聚硅氧烷為動力粘度3 X IO6~4X 10 6mPa. s的 甲基封端線性聚硅氧烷、硅羥基封端線性聚硅氧烷、乙烯基封端線性聚硅氧烷、甲基烷基線 性聚硅氧烷、甲基苯基線性聚硅氧烷中的至少一種。