一种高附着耐冲击的陶瓷涂料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种高附着耐冲击的陶瓷涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

陶瓷涂料是一种能使有机物与无机物发生反应，从而兼备了两者优点的新颖涂料，新一代的陶瓷涂料的硬度可以达到6h以上，耐高温达400℃，且颜色多样还具备不粘效果，故陶瓷涂料的问世，受到了各行各业的青睐。

随着社会的发展，人们对于陶瓷涂料的性能要求越来越高，在涂覆过程中，现有的陶瓷涂料与基材的附着力低，通过百格测试后的其附着力一般为1-2级，导致陶瓷涂料在使用过程中容易脱落。而且，现有的陶瓷涂料成膜后脆性较大，使其耐撞击性能弱，涂覆后基材表面容易出现崩裂，影响其使用效果。

而且，现在的陶瓷涂料的其他方面性能较低和功能不全面，无法满足人们对其性能和功能的需求，例如，现有的陶瓷涂料的耐磨和耐划性能较低，造成其使用时间短；同时，现有的有些陶瓷涂料不具备的抗菌和隔热，造成其使用范围受限。

技术实现要素：

本发明的目的在于提出一种高附着耐冲击的陶瓷涂料，通过底漆和面漆的复合使用，提升了陶瓷涂料和基材之间的附着力，提升了陶瓷涂料的韧性，使其更耐撞击。

本发明的另一目的在于提出一种高附着耐冲击的陶瓷涂料的制备方法，该制备方法简单，所制备的陶瓷涂料性能稳定，不易分层。

本发明的又一目的在于提出一种高附着耐冲击的陶瓷涂料的应用，该陶瓷涂料用于材质为黄铜、铝合金或锌合金的基材表面涂层制作中。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种高附着耐冲击的陶瓷涂料，包括底漆和面漆，按重量份数，所述底漆包括以下原料：30-50份三甲氧基硅烷、1-5份环氧树脂、8-15份异丙醇；

按重量份数，所述面漆包括以下原料：100-200份碱性硅溶胶、70-120份硅氧烷、1-2份促进剂、31-75份抗菌剂、5-35份中空玻璃微珠和8-25份填料。

进一步的，按重量份数，所述面漆中，所述抗菌剂包括30-65份纳米二氧化钛和1-10份水溶性纳米银离子溶液。

进一步的，按重量份数，所述面漆中，所述填料包括5-10份耐磨粉、3-15份晶须硅。

进一步的，按重量份数，所述面漆还包括0-20份水性溶剂和0.2-2份表面活性剂；

所述水性溶剂为去离子水或蒸馏水。

进一步的，按重量份数，所述底漆还包括0-20份钛白粉、0-30份重钙粉、1-5份byk-3333流平剂和2-5份表面活性剂。

进一步的，所述耐磨粉为废陶瓷粉末，所述耐磨粉的细度小于15μm。

进一步的，所述底漆的喷涂厚度为5-15μm，所述面漆喷涂厚度为8-25μm。

一种高附着耐冲击的陶瓷涂料的制备方法，用于制备权利以上所述的耐温隔热抗菌耐磨的陶瓷涂料，该方法包括以下步骤：

底漆：

(1)将1-5份环氧树脂和8-15份异丙醇混合后分散2-5min，再加入30-50份三甲氧基硅烷分散5-10min，得到预混合料；

(2)向预混合料中依次添加0-20份进口钛白粉、0-30份重钙粉、1-5份byk-3333流平剂和2-5份表面活性剂，各组分分散间隔3-5min，全部底漆原料添加完毕后分散20min以上，得到底漆。

面漆：

(1)将70-120份硅氧烷和1-2份促进剂混合均匀后与100-200份碱性硅溶胶混合分散2-4h，得到混合溶液；

(2)将混合溶液放置在离子分散机中，并在500-1200rpm的转速下依次添加30-65份纳米二氧化钛、3-15份晶须硅、5-35中空玻璃微珠、5-10份耐磨粉、0-20份水性溶剂、0.2-2份表面活性剂和1-10份水溶性纳米银离子溶液，各组分分散间隔分别为3-5min，全部组分添加完毕后分散20min以上，得到面漆。

进一步的，所述陶瓷涂料应用于材质为黄铜、铝合金或锌合金的金属基材表面涂层制作中。

进一步的，所述基材为水龙头或金属板。

本发明的有益效果为：

1、本发明使用底漆和面漆的搭配复合使用，该底漆为有机硅底漆，具有高附着力和耐冲击性，通过有机硅底漆连接基材和面漆，可使面漆更好的附着在基材上和提高了面漆的韧性，可避免因单独使用面漆而造成其成膜后脆性大容易崩裂的缺陷，使用百格测试法，附着力可达到为0级。

2、面漆中的硅氧烷对热和化学试剂稳定，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒，硅氧烷和硅溶胶在促进剂的作用下混合均匀，可使面漆具有耐温和高强度的性能；面漆中的中空玻璃微珠是一种中空的圆球粉末状性能优异的超轻质无机非金属新材料，可提高涂膜成型后的的隔热性能。

3、纳米二氧化钛在光催化作用下可使细菌分解，达到抗菌和杀菌的效果，水溶性纳米银离子溶液中的银离子刺穿细胞外表，与细菌蛋白结合，从而破坏细胞dna及抑制蛋白质形成让细胞无法代谢及繁殖直至死亡，达到抗菌作用通过联合使用纳米二氧化钛和水溶性纳米银离子溶液，使抗菌效果更强。

具体实施方式

下面结合具体实施方式进一步说明本发明的技术方案。

一种高附着耐冲击的陶瓷涂料，包括底漆和面漆，按重量份数，底漆包括以下原料：30-50份三甲氧基硅烷、1-5份环氧树脂、8-15份异丙醇；

按重量份数，面漆包括以下原料：100-200份碱性硅溶胶、70-120份硅氧烷、1-2份促进剂、31-75份抗菌剂、5-35份中空玻璃微珠和8-25份填料。

值得说明的是，本发明使用底漆和面漆的搭配复合使用，该底漆为有机硅底漆，具有高附着力和耐冲击性，通过有机硅底漆连接基材和面漆，可使面漆更好的附着在基材上和提高了面漆的韧性，可避免因单独使用面漆而造成其成膜后脆性大容易崩裂的缺陷，使用百格测试法，若仅使用面漆，面漆在基材的附着力为1级，而通过底漆和面漆的搭配复合使用，附着力可达到为0级。

本发明中底漆和面漆的成膜原理均是硅氧烷受热自聚交联成膜，硅氧烷在醇或水存在的情况下通过加热的方式促进其进行自聚交联。

具体的，单独使用面漆附着力较低的原因是面漆中的硅氧烷的醇或水溶液含有硅醇基，加热固化时，大量的硅醇基自聚交联，使得面漆与金属基材表面的结合基减少，故附着力较低。而本发明先喷涂一层底漆，再喷涂面漆，底漆中的环氧树脂的分子链上带有大量强极性基团，使得底漆与金属基材表面具有较强的粘合力，而且环氧树脂固化后，呈网状结构，可进一步增强底漆和金属基材表面的粘合力。同时，由于底漆中的三甲氧基硅烷和面漆中的硅氧烷在醇或水存在的情况下通过加热的方式可促进他们发生自聚交联反应，通过硅氧烷树脂本身的特性，使底漆和面漆能完美的相互结合，故底漆起到一个承上启下的作用，可以使基材和面漆更好的粘接在一起，提高了陶瓷涂料的附着力和耐冲击性，附着力为0级，耐50公斤撞击试验时，仅使用面漆处理的基材表面出现崩裂，使用本发明的陶瓷涂料，耐撞击不出现崩裂。

具体的，面漆中的硅氧烷对热和化学试剂稳定，硅溶胶为纳米级的二氧化硅颗粒，硅氧烷和硅溶胶在促进剂的作用下混合均匀，可使面漆具有耐温和高强度的性能；中空玻璃微珠是一种中空的圆球粉末状性能优异的超轻质无机非金属新材料，可提高涂膜成型后的的隔热性能；在面漆中添加抗菌剂可有效灭杀涂膜表面滋生的细菌，达到抗菌的效果；在面漆中添加填料可以进一步改善涂层的性能。

其中，面漆中促进剂可起到促进硅氧烷树脂自聚交联的作用，促进剂为柠檬酸、冰乙酸或草酸中一种或几种。

因此，本发明的的陶瓷涂料通过使用底漆和面漆的搭配复合使用，可大大提升陶瓷涂料和基材之间的附着力，提高陶瓷涂料的韧性，并且可获得性能更优越和功能更全面的陶瓷涂料，满足用户的需求，同时，本发明的陶瓷涂料为水性涂料，符合国家对涂料水性化，环保化，健康化的要求。

优选的，按重量份数，面漆中抗菌剂包括30-65份纳米二氧化钛和1-10份水溶性纳米银离子溶液。

具体的，纳米二氧化钛在光催化作用下可使细菌分解，达到抗菌和杀菌的效果，水溶性纳米银离子溶液中的银离子刺穿细胞外表，与细菌蛋白结合，从而破坏细胞dna及抑制蛋白质形成让细胞无法代谢及繁殖直至死亡，达到抗菌作用，两者联合使用，使抗菌效果更强。

优选的，按重量份数，面漆中，填料包括5-10份耐磨粉、3-15份晶须硅。

在面漆中添加晶须硅和耐磨粉可提高涂膜成型的耐磨性和抗划抗刮伤性。具体的，晶须硅具有独特的纤维状的形体结构，表面硬度达到莫氏7级，与耐磨粉搭配使用可显著提高涂层的表面硬度，提高抗划伤性和耐擦洗性能。

优选的，按重量份数，面漆还包括0-20份水性溶剂和0.2-2份表面活性剂；水性溶剂为去离子水或蒸馏水。在面漆中添加表面活性剂能进一步提升涂膜的附着力和表面状况，面漆中的表面活性剂为聚醚类非离子表面活性剂。

具体的，由于面漆成分中的碱性硅溶胶本身就含有水分，若碱性硅溶胶中的水分达到了硅氧烷自聚交联所需的含量，则无需添加水性溶剂或添加少量水性溶剂便可；水性溶剂的添加量超过20份会对树脂成分造成稀释过多，影响面漆固化成膜后的性能。

优选的，按重量份数，底漆还包括0-20份钛白粉、0-30份重钙粉、1-5份byk-3333流平剂和2-5份表面活性剂。

底漆中的钛白粉和重钙粉主要是起到填充遮盖基材底色的作用，若不添加钛白粉和重钙粉的话，制作出来的底漆是透明的清漆；而添加钛白粉和重钙粉，制作出来的底漆是白色漆，可以根据基材的不同和消费者的需求而选择合适的重量份数。

具体的，底漆中的表面活性剂为聚醚类非离子表面活性剂。

优选的，耐磨粉为废陶瓷粉末，耐磨粉的细度小于15μm。

废陶瓷具有强耐磨性和强抗划抗刮伤性，将废陶瓷制备成耐磨粉加入到陶瓷涂料中，可增强陶瓷涂料的耐磨性，同时，将废陶瓷重复利用，不仅可以避免浪费和污染环境，而且可以节约陶瓷涂料的制备成本。值得说明的是，耐磨粉的细度太粗，会造成陶瓷涂料成膜后表面较粗糙，凹凸不平，故优选的，耐磨粉的细度小于15μm。

优选的，底漆的喷涂厚度为5-15μm，面漆喷涂厚度为8-25μm。

一种高附着耐冲击的陶瓷涂料的制备方法，用于制备以上所述的耐温隔热抗菌耐磨的陶瓷涂料，该方法包括以下步骤：

底漆：

(1)将1-5份环氧树脂和8-15份异丙醇混合后分散2-5min，再加入30-50份三甲氧基硅烷分散5-10min，得到预混合料；

(2)向预混合料中依次添加0-20份进口钛白粉、0-30份重钙粉、1-5份byk-3333流平剂和2-5份表面活性剂，各组分分散间隔3-5min，全部底漆原料添加完毕后分散20min以上，得到底漆。

面漆：

(1)将70-120份硅氧烷和1-2份促进剂混合均匀后与100-200份碱性硅溶胶混合分散2-4h，得到混合溶液；

(2)将混合溶液放置在离子分散机中，并在500-1200rpm的转速下依次添加30-65份纳米二氧化钛、3-15份晶须硅、5-35中空玻璃微珠、5-10份耐磨粉、0-20份水性溶剂、0.2-2份表面活性剂和1-10份水溶性纳米银离子溶液，各组分分散间隔分别为3-5min，全部组分添加完毕后分散20min以上，得到面漆。

值得说明的是，本发明的底漆和面漆的制备方法简单，所制备的底漆和面漆性能稳定，不易分层，在底漆和面漆的制备方法中，均以溶性溶液为载体，将不易分解反应的粉体进行分散而得到底漆或面漆，可使各成分混合更均匀，避免长时间存放而造成分层。采用该方法制得的面漆为水性涂料，符合国家对涂料水性化，环保化，健康化的要求。

具体的，异丙醇是价格便宜的溶剂，可溶解环氧树脂和三甲氧基硅烷，先将异丙醇、环氧树脂和三甲氧基硅烷混合得到性能稳定的溶性溶液，再将其他不易分解的底漆原料依次添加到上述溶性溶液中，每添加一种原料均分散3-5min，使其充分混合后再添加另一种原料，全部组分添加完毕后，将其搅拌分散20分钟以上，使各原料充分混合，得到底漆。

优选的，陶瓷涂料应用于材质为黄铜、铝合金或锌合金的基材表面涂层制作中。

优选的，基材为水龙头或金属板。

本发明的陶瓷涂料可应用在黄铜、铝合金或锌合金材质的水龙头或金属板表面涂层制作中，通过喷涂本发明的陶瓷涂料，使其牢固地附着在基材表面，不易脱落和崩裂，且在基材表面形成一层耐温隔热抗菌耐磨的涂膜。

下面通过实施例和对比例进一步阐释本发明的技术方案。

实施例组a

一种高附着耐冲击的陶瓷涂料，包括底漆和面漆，按重量份数，底漆包括以下原料：30-50份三甲氧基硅烷、1-5份环氧树脂、8-15份异丙醇、0-20份钛白粉、0-30份重钙粉、1-5份byk-3333流平剂和2-5份表面活性剂；

面漆包括以下原料：100-200份碱性硅溶胶、70-120份硅氧烷、1-2份促进剂、30-65份纳米二氧化钛、5-10份耐磨粉、5-35份中空玻璃微珠、3-15份晶须硅、1-10份水溶性纳米银离子溶液、0-20份水性溶剂和0.2-2份表面活性剂。其中，耐磨粉为废陶瓷粉末，其细度小于15μm。

底漆的制备方法如下：

(1)将1-5份环氧树脂和8-15份异丙醇混合后分散3min，再加入30-50份三甲氧基硅烷分散8min，得到预混合料；

(2)向预混合料中依次添加0-20份进口钛白粉、0-30份重钙粉、1-5份byk-3333流平剂和2-5份表面活性剂，各组分分散间隔4min，全部底漆原料添加完毕后分散30min，得到底漆。

面漆的制备方法如下：

(1)将70-120份硅氧烷和1-2份促进剂混合均匀后与100-200份碱性硅溶胶混合分散3h，得到混合溶液；

(2)将混合溶液放置在离子分散机中，并在500-1200rpm的转速下依次添加30-65份纳米二氧化钛、3-15份晶须硅、5-35中空玻璃微珠、5-10份耐磨粉、0-20份水性溶剂、0.2-2份表面活性剂和1-10份水溶性纳米银离子溶液，各组分分散间隔分别为4min，全部组分添加完毕后分散30min，得到面漆。

具体的，底漆和面漆的配方比如下表所示：

根据上表中底漆和面漆的配方比和上述制备方法制备而得到底漆和面漆，将底漆和面漆喷涂在基材表面，其中，底漆喷涂的厚度为8μm，面漆喷涂的厚度为18μm，对基材表面的涂层按照涂料的国家标准检测方法或常规检测方法进行以下性能检测，检测结果如下表所示：

通过上表可知，本实施例a1-a6的陶瓷涂料均具有高附着力和强耐冲击能力，其附着力达到0级，在耐50公斤撞击试验中，均不出现崩裂；同时其抗菌率和隔热效果好，抗菌率达到99.4％-99.8％，随着中空玻璃微珠的添加量增加，隔热效果也越来越好。而且，本实施例组所制备的陶瓷涂料的耐磨性和硬度均较好。

对比例组a

本对比例组的陶瓷涂料的制备方法和实施例组a2相同，不同之处在于面漆的原料配比不同，本对比例组a中各原料的配比如下表所示：

根据上表中底漆和面漆的配方比和上述制备方法制备而得到底漆和面漆，将底漆和面漆喷涂在基材表面，其中，底漆喷涂的厚度为8μm，面漆喷涂的厚度为18μm，对基材表面的涂层按照涂料的国家标准检测方法或常规检测方法进行以下性能检测，检测结果如下表所示：

通过上表的检测结果可知，当纳米二氧化钛的重量份数少于30份时，其抗菌效果逐渐减弱，且不添加纳米二氧化钛时，涂层的抗菌效果极差，仅为50％，而且纳米二氧化钛对防污性也有所影响，随着纳米二氧化钛含量的减少，涂层的防污性会有所减弱；根据对比例a3和a4的检测结果可知，当耐磨粉的含量较少时，涂层的耐磨性和硬度减弱；根据对比例a5的检测结果可知，若面漆中不添加中空玻璃微珠，隔热效果差。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。