一种耐腐蚀涂料组合物、耐腐蚀涂料及其制备方法和应用、耐腐蚀涂层与流程

1.本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种耐腐蚀涂料组合物、耐腐蚀涂料及其制备方法和应用、耐腐蚀涂层。


背景技术：

2.由于长期处于高低温和重油污等环境，油烟机、燃气灶、烤箱、微波炉等厨房电器对涂层的低表面能、耐磨擦、耐高低温、抗氧化等性能指标要求很高。
3.易清洁涂层为表面具有疏水、疏油和抗污染等特征的涂层，在家用电器、卫浴、汽车或建筑等行业有广泛的应用前景。易清洁涂层具有较低的表面能，对水和油具有很高的润湿角，污渍难以在表面附着，即使附着也不牢固，在自重或者外力作用下很容易脱落。
4.目前，易清洁涂层主要有有机硅、含氟低表面能涂层和氟硅树脂等涂料体系。但是，现有的易清洁涂层技术尚未达到市场预期的水平，市场上部分产品稳定性差，在使用过程中疏油效果会逐渐丧失，会出现涂层硬度低、耐磨性差等问题。
5.另外，热水器、冰箱等家用电器的金属管路在使用过程会出现腐蚀现象，影响产品的稳定性与安全性。因此，开发出一种具有易清洁、硬度高且耐腐蚀性好的涂层应用于厨房电器中，具有重要意义。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有技术存在的家用电器用材料表面难以清洁，以及涂层硬度低、耐磨性差、耐腐蚀性差的问题。
7.为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种耐腐蚀涂料组合物，该涂料组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：甲基聚硅氧烷树脂、全氢聚硅氮烷、改性硅油、硅烷偶联剂、氟硅烷和溶剂；
8.以所述涂料组合物的总质量为基准，所述甲基聚硅氧烷树脂的含量为10
‑
40质量％，所述全氢聚硅氮烷的含量为5
‑
20质量％，所述改性硅油的含量为0.02
‑
0.07质量％，所述硅烷偶联剂的含量为0.01
‑
0.05质量％，所述氟硅烷的含量为0.01
‑
0.05质量％，所述溶剂的含量为39.83
‑
84.96质量％；
9.其中，所述全氢聚硅氮烷具有式(1)所示的结构，
[0010][0011]
其中，在式(1)中，n为正整数，且n使得所述全氢聚硅氮烷的重均分子量为100
‑
2000。
[0012]
本发明第二方面提供一种制备耐腐蚀涂料的方法，该方法包括：将前述第一方面
所述的耐腐蚀涂料组合物中的各组分进行混合。
[0013]
本发明第三方面提供由前述第二方面所述的方法制得的耐腐蚀涂料。
[0014]
本发明第四方面提供前述第三方面所述的耐腐蚀涂料在家用电器、卫浴或汽车中的应用。
[0015]
本发明第五方面提供前述第三方面所述的耐腐蚀涂料在厨房电器中的应用。
[0016]
本发明第六方面提供一种耐腐蚀涂层，该涂层是将前述第三方面所述的耐腐蚀涂料喷涂覆于基体表面后依次经过干燥和固化得到的。
[0017]
与现存涂料技术相比，本发明提供的耐腐蚀涂料组合物及耐腐蚀涂层至少具有如下优势：
[0018]
本发明提供的耐腐蚀涂料组合物制备得到的耐腐蚀涂层具有易清洁、硬度高、附着性佳的优点；特别地，该涂层还能够提高材料的疏水疏油效果和耐腐蚀性。
[0019]
本发明的其它特征和优点将通过随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0020]
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0021]
需要说明的是，在本发明的各方面中，针对各方面中的相同的组分，本发明仅在其中一方面中描述一次而不重复进行描述，本领域技术人员不应理解为对本发明的限制。
[0022]
在没有相反说明的情况下，本发明所述的室温为25
±
2℃。
[0023]
如前所述，本发明的第一方面提供了一种耐腐蚀涂料组合物，该涂料组合物中含有各自独立保存或者两者以上混合保存的以下组分：甲基聚硅氧烷树脂、全氢聚硅氮烷、改性硅油、硅烷偶联剂、氟硅烷和溶剂；
[0024]
以所述涂料组合物的总质量为基准，所述甲基聚硅氧烷树脂的含量为10
‑
40质量％，所述全氢聚硅氮烷的含量为5
‑
20质量％，所述改性硅油的含量为0.02
‑
0.07质量％，所述硅烷偶联剂的含量为0.01
‑
0.05质量％，所述氟硅烷的含量为0.01
‑
0.05质量％，所述溶剂的含量为39.83
‑
84.96质量％；
[0025]
其中，所述全氢聚硅氮烷具有式(1)所示的结构，
[0026][0027]
其中，在式(1)中，n为正整数，且n使得所述全氢聚硅氮烷的重均分子量为100
‑
2000。
[0028]
优选地，以所述涂料组合物的总质量为基准，所述甲基聚硅氧烷树脂的含量为10
‑
30质量％，所述全氢聚硅氮烷的含量为5
‑
10质量％，所述改性硅油的含量为0.02
‑
0.06质量％，所述硅烷偶联剂的含量为0.01
‑
0.03质量％，所述氟硅烷的含量为0.01
‑
0.04质量％，所述溶剂的含量为59.91
‑
84.96质量％。
[0029]
在该优选的实施方式下，发明人发现能够获得疏水疏油效果更好的耐腐蚀涂层。
[0030]
优选地，所述全氢聚硅氮烷的重均分子量为100
‑
1000；优选为300
‑
600。
[0031]
更优选地，所述全氢聚硅氮烷为购于安徽艾约塔硅油有限公司的全氢聚硅氮烷。在该优选的实施方式下，发明人发现本发明能够获得更易清洁的耐腐蚀涂层。
[0032]
优选地，所述改性硅油选自甲基硅油、乙烯基硅油、甲基含氢硅油、甲基氟硅油、聚醚改性硅油和氨基改性硅油中的至少一种。
[0033]
优选地，所述改性硅油选自甲基硅油、乙烯基硅油、甲基含氢硅油中的至少一种。在该优选的实施方式下，能够获得疏水疏油效果更好、附着性更佳的耐腐蚀涂层。
[0034]
优选地，所述硅烷偶联剂选自γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
‑
异氰酸酯基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、异丁基三乙氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0035]
更优选地，所述硅烷偶联剂选自γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。
[0036]
优选地，所述氟硅烷选自全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三甲氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的至少一种。
[0037]
更优选地，所述氟硅烷选自全氟癸基三甲氧基硅烷、全氟癸基三乙氧基硅烷、全氟辛基三乙氧基硅烷中的至少一种。发明人发现，在该优选情况下获得的涂料组合物制得的涂层更容易清洁，且具有更好的疏水疏油效果。
[0038]
优选地，所述溶剂选自正己烷、正辛烷、正癸烷、三氯甲烷、二氯甲烷、二氯乙烯、乙醚、石油醚、甲苯、二甲苯、丙酮、甲乙酮、环己酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种。
[0039]
更优选地，所述溶剂选自正己烷、石油醚、甲苯、二甲苯、丙酮、乙酸乙酯、乙酸丁酯中的至少一种。
[0040]
如前所述，本发明的第二方面提供了一种制备耐腐蚀涂料的方法，该方法包括：将前述第一方面所述的耐腐蚀涂料组合物中的各组分进行混合。
[0041]
优选地，将所述耐腐蚀涂料组合物中的各组分进行混合的操作包括以下步骤：
[0042]
(1)在溶剂存在下，将组合a中的各组分进行第一接触反应，得到稀释液，所述组合a中含有甲基聚硅氧烷树脂、改性硅油和氟硅烷；
[0043]
(2)将所述稀释液与组合b中的各组分进行第二接触反应，得到所述耐腐蚀涂料，所述组合b中含有全氢聚硅氮烷和硅烷偶联剂。
[0044]
优选地，在步骤(1)中，所述第一接触反应的条件至少满足：搅拌速度为500
‑
800rpm，温度为20
‑
40℃，时间为15
‑
30min。
[0045]
更优选地，在步骤(1)中，所述第一接触反应的条件至少满足：搅拌速度为500
‑
700rpm，温度为23
‑
25℃，时间为20
‑
30min。
[0046]
优选地，在步骤(2)中，所述第二接触反应的条件至少满足：搅拌速度为1000
‑
1500rpm，温度为20
‑
40℃，时间为10
‑
30min。
[0047]
更优选地，在步骤(2)中，所述第二接触反应的条件至少满足：搅拌速度为1200
‑
1500rpm，温度为23
‑
25℃，时间为15
‑
25min。
[0048]
如前所述，本发明的第三方面提供了由前述第二方面所述的方法制得的耐腐蚀涂料。
[0049]
如前所述，本发明的第四方面提供了前述第三方面所述的耐腐蚀涂料在家用电器、卫浴或汽车中的应用。
[0050]
如前所述，本发明的第五方面提供了前述第三方面所述的耐腐蚀涂料在厨房电器中的应用。
[0051]
如前所述，本发明的第六方面提供了一种耐腐蚀涂层，该涂层是将前述第三方面所述的耐腐蚀涂料喷涂覆于基体表面后依次经过干燥和固化得到的。
[0052]
优选地，所述基体为冷轧钢板基体。
[0053]
优选地，所述涂层的厚度为0.1
‑
100μm，优选为5
‑
50μm。
[0054]
优选地，所述干燥的条件至少满足：温度为20
‑
40℃，时间为0.5
‑
2h。
[0055]
更优选地，所述干燥的条件至少满足：温度为23
‑
25℃，时间为0.5
‑
1h。
[0056]
优选地，所述固化的条件至少满足：温度为80
‑
250℃，时间为0.5
‑
5h。
[0057]
更优选地，所述固化的条件至少满足：温度为140
‑
170℃，时间为0.5
‑
2h。
[0058]
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
[0059]
以下实例中，在没有特别说明的情况下，涉及到的实验仪器和原料均为市售品。
[0060]
实验仪器
[0061]
全自动水接触角测试仪：bld
‑
d1，东莞博莱德仪器设备有限公司；
[0062]
喷涂仪器：w
‑
71喷枪，日本岩田公司，喷涂距离200(mm)，喷嘴口径0.8mm，空气压力0.3mpa。
[0063]
原料
[0064]
甲基聚硅氧烷树脂：牌号sh
‑
9502，湖北新四海化工股份有限公司；
[0065]
全氢聚硅氮烷：分子量为900，牌号iota phps，安徽艾约塔硅油有限公司；
[0066]
改性硅油：甲基硅油，深圳吉鹏公司；
[0067]
改性硅油：甲基含氢硅油，深圳吉鹏公司；
[0068]
改性硅油：乙烯基硅油，深圳吉鹏公司；
[0069]
改性硅油：甲基氟硅油，深圳吉鹏公司；
[0070]
硅烷偶联剂：γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷，唐山三孚硅业股份有限公司；
[0071]
硅烷偶联剂：γ
‑
缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，唐山三孚硅业股份有限公司；
[0072]
硅烷偶联剂：γ
‑
(2，3
‑
环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷，唐山三孚硅业股份有限公司；
[0073]
硅烷偶联剂：3
‑
氨基丙基三乙氧基硅烷，唐山三孚硅业股份有限公司；
[0074]
氟硅烷：全氟癸基三乙氧基硅烷，东明化工公司；
[0075]
氟硅烷：全氟辛基三乙氧基硅烷，东明化工公司；
[0076]
氟硅烷：全氟癸基三甲氧基硅烷，东明化工公司；
[0077]
氟硅烷：全氟辛基三甲氧基硅烷，东明化工公司；
[0078]
溶剂：正己烷，济南裕诺化工有限公司；
[0079]
溶剂：乙酸乙酯，济南裕诺化工有限公司；
[0080]
溶剂：丙酮，济南裕诺化工有限公司；
[0081]
溶剂：对二甲苯，济南裕诺化工有限公司；
[0082]
溶剂：石油醚，济南裕诺化工有限公司；
[0083]
溶剂：甲苯，济南裕诺化工有限公司；
[0084]
溶剂：乙酸丁酯，济南裕诺化工有限公司；
[0085]
基体：冷轧钢板基体，牌号dc03，宝钢公司。
[0086]
以下实例中的组分用量均以涂料组合物的总质量为基准，以质量％表示。
[0087]
以下实例中，涉及到的性能测试方法如下：
[0088]
1、水接触角测试
[0089]
水接触角采用全自动水接触角测试仪进行测试。
[0090]
2、硬度测试
[0091]
硬度按照国家标准gb/t6739
‑
2009进行测试。
[0092]
3、附着力性能测试
[0093]
附着力性能按照国家标准gb/t 9286
‑
1998进行测试。
[0094]
实施例1
[0095]
本实施例用于说明本发明所述的耐腐蚀涂料组合物按照表1中的配方和工艺参数，并按如下所述的方法制备耐腐蚀涂料。
[0096]
所述制备耐腐蚀涂料的方法包括以下步骤：
[0097]
(1)将甲基聚硅氧烷树脂、甲基硅油、全氟癸基三乙氧基硅烷和正己烷加入烧杯中，在室温下以600rpm搅拌20min，得到稀释液；
[0098]
(2)将所述稀释液与全氢聚硅氮烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷加入烧杯中，在室温下以1200rpm搅拌20min，得到所述耐腐蚀涂料。
[0099]
将所述耐腐蚀涂料喷涂覆于冷轧钢板基体表面上，形成涂料层，然后将具有涂料层的冷轧钢板基体在室温下干燥0.5h，然后将具有涂料层的冷轧钢板基体放入温度为150℃的烘箱中进行固化2h，得到耐腐蚀涂层s1。
[0100]
在没有特别说明的情况下，其余实施例采用与实施例1相同的流程进行，不同的是所采用的耐腐蚀涂料组合物配方和工艺参数不同，具体参见表1中。
[0101]
对比例1
[0102]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中不含有改性硅油，具体参见表1。
[0103]
对比例2
[0104]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中采用等质量的氟硅树脂替代甲基聚硅氧烷树脂。
[0105]
对比例3
[0106]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中采用等质量的氟改性聚硅氮烷替代全氢聚硅氮烷。
[0107]
对比例4
[0108]
本对比例采用与实施例1相似的步骤进行，所不同的是：配方中不含有全氢聚硅氮烷，具体参见表1。
[0109]
表1
[0110][0111][0112]
表1(续表)
[0113][0114][0115]
采用前述测试方法对各实例中获得的耐腐蚀涂层进行性能测定，具体结果见表2。
[0116]
表2
[0117]
[0118][0119]
从以上结果可以看出，本发明提供的耐腐蚀涂料组合物制备得到的耐腐蚀涂层具有易清洁、硬度高、附着性佳的优点；特别地，该涂层还能够提高材料的疏水疏油效果和耐腐蚀性。
[0120]
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。