一种仿瓷涂料的制备方法与流程

1.本发明涉及一种仿瓷涂料，特别涉及一种仿瓷涂料的制备方法。


背景技术：

2.仿瓷涂料又称瓷釉涂料，是一种装饰效果酷似瓷釉饰面的墙面瓷砖的替代产品，仿瓷涂料是由多种组分组成的混合物，其中各组分选择的种类和组分的掺入量直接影响着仿瓷涂料最终的宏观性能。例如：选择性质优良的成膜物质能够提供仿瓷涂料优异的粘结性和涂装性能；选择恰当的填料能够改善仿瓷涂料膜层的平滑性，增加白度、光泽度等，还可进一步提高耐水性，进而降低成本等。
3.发明专利cn105778632a(一种耐水净味型水性仿瓷涂料及其制备方法)和cn108219666a(抗红外、抑菌、耐候性水性仿瓷涂料及其制备方法)分别公开一种水性仿瓷涂料的制备，通过水性树脂作为成膜剂，加入功能性粉体制备水性仿瓷涂料，将这两种发明技术中公开的添加功能性粉体制备的仿瓷涂料涂覆在基材表面，往往会遮盖基材本色，并且由于粉体的加入容易导致仿瓷涂料形成的涂层不致密、膜面硬度低、耐脏污性能差，且在遇明火时会发生树脂燃烧，涂层粉化脱落的情况。


技术实现要素：

4.本发明解决的技术问题是提供一种仿瓷涂料的制备方法，该方法制成的涂层具有膜面硬度高、耐脏污等特性，涂层在遇火条件下，有机硅自身的有机基团断裂形成纯无机涂层，可防止火焰直接蔓延到涂层下方的基材，从而实现涂层的防火性能。
5.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种仿瓷涂料的制备方法，步骤为：
6.步骤a、将有机硅单体与酸性二氧化钛晶体溶胶混合形成油水两相液体；
7.步骤b、将a中的液体搅拌形成乳白色半透明液体；
8.步骤c、在步骤b的乳白色半透明液体中加入润湿流平剂形成耐火仿瓷涂料。
9.进一步的是：所述步骤a中的酸性二氧化钛晶体溶胶的制备方法为：
10.步骤一：在乙醇条件下，溶解钛酸酯与催化剂乙酸，向溶液中加入过氧化氢，形成红色溶液；
11.步骤二：将步骤一中的红色溶液搅拌24小时后形成二氧化钛溶胶，向溶胶中缓慢加入去离子水，采用水热合成法，合成条件为150℃～180℃条件下热处理6～12小时，水热合成后，生成软团聚晶体凝胶，
12.步骤三：将步骤二中的晶体凝胶搅拌分散在水中，获得酸性二氧化钛晶体溶胶。
13.进一步的是：所述有机硅单体为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅酸乙酯中的一种或几种混合。
14.进一步的是：所述的钛酸酯为钛酸四丁酯、钛酸四甲酯、钛酸异丙酯中的一种或几种混合。
15.进一步的是：所述酸性二氧化钛晶体溶胶的固含量为15％～20％。
16.进一步的是：所述酸性二氧化钛晶体溶胶的ph值为3～5。
17.进一步的是：所述酸性二氧化钛晶体溶胶的制备方法中原料的质量混合比例为：钛酸酯：乙酸：过氧化氢：乙醇：去离子水＝5～10:0.5～1:2～4:60～100:100～200。
18.进一步的是：所述有机硅单体与酸性二氧化钛晶体溶胶的混合质量比为10:1～10。
19.本发明的有益效果是：
20.1、仿瓷涂料中通过引入锐钛矿型二氧化钛晶体凝胶(酸性二氧化钛晶体溶胶)，由于作为成膜剂的有机硅单体对纳米二氧化钛表面改性，纳米二氧化钛表面形成的活性基团多，在固化成膜过程中，纳米二氧化钛具有较强的增强特性，从而可提高膜面的整体硬度，最高硬度可达3h以上。
21.2、仿瓷涂料本体中含有高折射率的纳米二氧化钛，涂料成膜后，膜面呈光亮乳白色，相比于粉体制备的仿瓷涂料，膜面致密性更高，防污染物能力更强。涂料形成的涂层无机成分可达80％以上，在遇明火条件下，涂层中有机硅自身的有机基团断裂形成纯无机二氧化硅涂层，能够达到防止火焰直接蔓延到涂层下方的基材，实现一定的涂层的防火性能。
具体实施方式
22.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
23.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。
24.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
25.本技术的实施例公开了一种仿瓷涂料的制备方法，步骤为：
26.步骤a、将有机硅单体与酸性二氧化钛晶体溶胶混合形成油水两相液体；
27.步骤b、将a中的液体搅拌形成乳白色半透明液体；
28.步骤c、在步骤b的乳白色半透明液体中加入上述混合液体总质量的0.1％～0.5％的润湿流平剂获得仿瓷涂料。
29.上述步骤b中，搅拌能促进有机硅单体对二氧化钛晶体表面的改性，以及本体的水解缩合，从而使得油水两相液体成为均匀的单相液体，即形成乳白色半透明溶液。
30.且本涂料通过引入锐钛矿型二氧化钛晶体凝胶(酸性二氧化钛晶体溶胶)，由于成膜剂对纳米二氧化钛表面改性，纳米二氧化钛表面形成的活性基团多，在固化成膜过程中，纳米二氧化钛具有较强的增强特性，从而可提高膜面的整体硬度，最高硬度可达3h以上。
31.同时由于涂料本体中含有高折射率的纳米二氧化钛，涂料成膜后，膜面呈光亮乳白色，相比于粉体制备的仿瓷涂料，膜面致密性更高，防污染物能力更强。涂料形成的涂层
无机成分可达80％以上，在遇明火条件下，涂层中有机硅自身的有机基团断裂形成纯无机二氧化硅涂层，能够达到防止火焰直接蔓延到涂层下方的基材，实现一定的涂层的防火性能。
32.具体的，所述步骤a中的酸性二氧化钛晶体溶胶的制备方法为：
33.步骤一：在乙醇条件下，溶解钛酸酯与催化剂乙酸，向溶液中加入过氧化氢，形成红色溶液；
34.步骤二：将步骤一中的红色溶液搅拌24小时后形成二氧化钛溶胶，向溶胶中缓慢加入去离子水，采用水热合成法，合成条件为150℃～180℃条件下热处理6～12小时，水热合成后，生成软团聚晶体凝胶，
35.步骤三：将步骤二中的晶体凝胶搅拌分散在水中，获得酸性二氧化钛晶体溶胶。
36.本技术中采用上述酸性二氧化钛晶体溶胶的制备工艺，可以使得分散的二氧化钛以纳米颗粒的形式均匀稳定的分散在水中。
37.具体的，所述有机硅单体为甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、硅酸乙酯中的一种或几种混合。
38.具体的，所述酸性二氧化钛晶体溶胶的固含量为15％～20％，具体可为15％、16％、18％、20％等。
39.具体的，所述酸性二氧化钛晶体溶胶的ph值为3～5，具体ph值可为3、4、5等。
40.具体的，所述酸性二氧化钛晶体溶胶的制备方法中原料的质量混合比例为：钛酸酯：乙酸：过氧化氢：乙醇：去离子水＝5～10:0.5～1:2～4:60～100:100～200。
41.具体的，所述有机硅单体与酸性二氧化钛晶体溶胶的混合质量比为10:1～10，具体可为：10:1、10:3、2:1、10:7、1:1等。
42.以下为具体实施例：
43.实施例1
44.称取无水乙醇60克，加入0.6克乙酸，加入7克钛酸异丙酯，混合均匀后，向溶液中缓慢滴加1.5克过氧化氢，溶液由浅黄色变为红色，室温条件下搅拌24小时后向溶液中缓慢滴加100克去离子水，形成二氧化钛水性溶胶，溶液在150℃条件下水热合成10小时。合成后获得晶体凝胶，将晶体凝胶在去离子水中超声分散。获得ph为5、固含量为15％的锐钛矿型二氧化钛晶体溶胶。
45.取甲基三乙氧基硅烷与锐钛矿型二氧化钛晶体溶胶溶液，按质量比5:3混合搅拌，搅拌过程中能够明显观察到油水分离现象。剧烈搅拌溶液10小时后，形成乳白色半透明均匀相，加入上述混合液体总质量的0.3％的润湿流平剂获得仿瓷涂料。
46.实施例2
47.本实施例与实施例1类似，其区别在于原料中甲基三乙氧基硅烷改为甲基三甲氧基硅烷，原料比重不变。
48.实施例3
49.称取无水乙醇70克，加入1克乙酸，加入10克钛酸四丁酯，混合均匀后，向溶液中缓慢滴加1克过氧化氢，溶液由浅黄色变为红色，室温条件下搅拌24小时后向溶液中缓慢滴加150克去离子水，形成二氧化钛水性溶胶，溶液在180℃条件下水热合成6小时。合成后获得晶体凝胶，将晶体凝胶在去离子水中超声分散，获得ph为3、固含量为20％锐钛矿型晶体溶
胶。
50.取甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷按质量5:1混合形成硅酸酯单体混合液，混合液与二氧化钛晶体溶胶溶液按质量比5:3混合搅拌，搅拌过程中能够明显观察到油水分离现象。剧烈搅拌溶液12小时后，形成乳白色半透明均匀相，加入上述混合液体总质量的0.2％的润湿流平剂获得仿瓷涂料。
51.实施例4
52.称取无水乙醇68克，加入0.8克乙酸，加入10克钛酸四丁酯，混合均匀后，向溶液中缓慢滴加10克过氧化氢，溶液由浅黄色变为无色，室温条件下搅拌24小时后向溶液中缓慢滴加200克去离子水，形成二氧化钛水性溶胶，溶液在170℃条件下水热合成8小时。合成后获得晶体凝胶，将晶体凝胶在去离子水中超声分散。获得ph为4、固含量为18％锐钛矿型晶体溶胶。
53.取甲基三甲氧基硅烷与二氧化钛晶体溶胶溶液按质量比5:2混合搅拌，搅拌过程中能够明显观察到油水分离现象。剧烈搅拌溶液12小时后，形成乳白色半透明均匀相，加入上述混合液体总质量的0.5％的润湿流平剂获得仿瓷涂料。
54.实施案例1～4各项性能采用如下测试方法：
55.将实施案例1～4制备的仿瓷涂料按gb/t1865-2009(色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射)测试人工气候老化性能，将仿瓷涂料制备好后分别涂覆在硅酸钙基材与载玻片上测试仿瓷涂料的涂层附着力和铅笔硬度。
56.表1实施案例1～4制备的减反射镀膜液制备减反射膜性能参数
57.实施案例铅笔硬度耐人工气候老化性耐湿热性能附着力14h4000h合格0级25h4200h合格0级35h4100h合格0级44h4100h合格0级
58.从上述实验可看出，本涂层的硬度大于3h，且有较好的耐老化、耐湿热性能，且具有较好的防污性能。
59.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。