一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料及其製備方法

2023-05-13 17:27:56

一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料及其製備方法
【專利摘要】本發明提供了一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵在於，其原料包括A組分15?30wt%、B組分20?30wt%、流平劑0.5?lwt%和餘量的溶劑，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分包括甲基三烷氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水，所述的甲基三烷氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比為1:1.5?1:0.25;所述的B組分包括可反應疏水矽氧烷、碳化矽納米顆粒和水，碳化桂納米顆粒的平均粒徑為20?50nm。本發明的塗層耐熱溫度>350°C，可長期在250°C高溫使用，塗層與水的靜態接觸角>105°，塗層的遠紅外發射率>88%，塗層疏水持久性好，滿足一般表面疏水處理要求，可應用於廚衛、建築、工業；等領域。
【專利說明】一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料及其製備方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及化工產品【技術領域】，具體的說是一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料 及其製備方法。

【背景技術】
[0002] 疏水塗層由於其具有表面能低、摩擦係數小、易滑動、疏水性能優異等防粘特性而 備受研究者的關注；同時塗層表面不易被其他粘性物質所粘附或粘著後易被除去的特點， 廣泛應用在烹飪器具塗層、建築物表面塗層、艦艇防汙塗層等領域。對於需要一定耐熱、耐 溶劑性能的疏水塗層，由於長期在180°C及以上溫度下使用，且使用過程中受溶劑等的侵蝕 作用，因此必須保證塗層具有較高的熱分解溫度和耐化學品腐蝕等性能。
[0003] 疏水塗層是一種塗層的表面能低於25mJ/m2或塗層與液體的接觸角大90°的特種 塗料，塗層表面具有極低的表面能、較小的摩擦係數以及液體在表面易滑動等特點，因而表 現出塗層表面不易被其他粘性物質所粘附或粘著後易被除去，被廣泛應用於生活日用品、 交通建築以及國防軍事等領域。如不粘鍋塗層、建築的自清潔表面塗層，航空器機翼不粘塗 層，輪船的防汙塗層等。目前不粘塗層主要有低表面能材料如有機矽樹脂塗層，有機氟樹脂 塗層，其成膜物質為矽氧烷和氟碳材料，材料具有極低的表面能，材料表面與液體的接觸角 大，滾動角小，汙垢在表面不易粘附。同時低表面能材料利用的是物質的化學特性，因而施 工較為方便；粗糙表面材料在模仿生物的不粘表面的微觀結構而達到的不粘能，目前研究 只停留在實驗室小面積的施工，對於大面積、大範圍的塗膜和處理工藝困難較大。
[0004] 聚矽氧烷塗層由矽氧烷類單體水解縮合固化後成膜得到，塗層固化溫度低，形成 的Si-O鍵，鍵能大，固化交聯形成的倍半體型Si-O-Si結構具有較高的耐熱溫度、良好的耐 化學品腐蝕性能以及良好的尺寸穩定性，是製備耐熱疏水塗層的良好材料。但是由於矽氧 烷本身側基基團含量少，疏水性能有限，而在塗層組分中加入疏水矽油組分，塗層疏水性有 所改善，但使用壽命短。
[0005] 有機矽化合物具有無機Si-O-Si組份和有機C-H組份，因此化合物本身具有優異 的無機-有機雜化材料特性，分子中Si-O共價鍵的鍵長為0. 163nm，鍵能為425kJ/mol，大 於一般有機物中C-C(0. 144nm，345kJ/mol)和C-0(0. 140nm、351kJ/mol)，而具有優異的耐 高低溫、耐候、耐化學腐蝕等性能。同時由於與主鏈Si原子相連的側基基團通常為甲基、苯 基等空間體積較大的基團，對主鏈具有屏蔽作用，使化合物具有極低的表面能，因而用作表 面活性劑、試劑擴展劑等，在紡織、印染、塗料、電子工業、農業生產等行業應用廣泛。由於側 基基團對主鏈的屏蔽效應有機矽試劑具有極低的表面能，僅次於含氟化合物，具有降低溶 劑體系的表面張力能力強、耐溫耐酸鹼性好等顯著優點，近年來研究越來越受到重視，應用 領域同時也進一步擴展。除傳統的紡織染整、聚氨酯勻泡、洗滌等行業外，有機矽低表面能 試劑在建築防水、塗料流平分散、陶瓷防汙等場合也得到廣泛應用。而目前有機矽低表面能 試劑中，產品品種少、沒有反應活性基團、產品製備工藝複雜、成本高等缺點，因此有必要開 發出更多的有機矽表面活性劑新品種，以擴大其應用範圍。
[0006] 為了提高聚矽氧烷塗層與水的接觸角以及與基材的附著性能，目前，一是在塗料 組分中添加聚二甲基矽烷，以提高塗料組分中疏水組分屏蔽側基-CH3的含量，但由於聚二 甲基矽氧烷本身表面能低，缺少與塗料組分以及基材結合的化學位點，因此易於團聚成塊， 由分子內部遷移到塗層表面，隨提高塗層短時間以及低溫下塗層疏水性能，但塗層穩定性 尤其是耐高溫穩定性能差，使用壽命短；另外以sol-gel法或逐步水解sol-gel法，通過控 制水解、縮合過程對組分結構進行優化，製備具有"仿荷葉"自清潔表面的微-納米結構的 矽氧烷塗層，由於製備過程中對組分結構控制嚴格，疏水表面的結構在固化過程中得到固 定，因此疏水性與疏水壽命得到一定的改善，但是塗層與基材的附著性能差，熱穩定性差， 塗層工業化製備困難等缺點。因此為了提高聚矽氧烷耐熱疏水塗層的疏水壽命，本發明採 用表能低，具有類似聚二甲基矽氧烷矽油疏水官能團和反應活性官能團的β_七甲基三矽 氧烷基-乙基三甲氧基矽烷作為改性組分，以提高塗層組分的疏水性能，同時通過反應官 能團與甲基三甲氧基矽烷水解縮合生成Si-O-Si三維交聯網絡體系，製備得到耐熱性與疏 水性能優異的聚矽氧烷持續疏水塗層。同時通過β_七甲基三矽氧烷基-乙基三甲氧基矽 烷對具有一定的遠紅外發射功能的碳化矽進行表面修飾，避免碳化矽在塗料製備中過度團 聚，導致遠紅外發射性能降低，而且由於β-七甲基三矽氧烷基-乙基三甲氧基矽烷與烷氧 基矽氧烷水解縮合後形成的Si-O-Si三維交聯網絡結構緻密，且具有一定的遠紅外吸收與 發射的功能，碳化矽發射的遠紅外被矽氧烷結構吸收，然後再往外發射遠紅外，因此與表面 修飾後碳化矽具有協同增強塗料的遠紅外發射功能，提高其效果，避免了碳化矽材料在塗 料組分中發射的遠紅外線被塗料基體材料吸收，導致遠紅外發射率低的問題。採用逐步水 解共縮聚的方法，對不同反應活性的矽氧烷進行水解，然後進行超聲共縮聚，避免矽氧烷水 解縮合過程中因反應活性的不同而導致的局部過度凝膠結塊，而造成的塗料固化後的塗層 不透明。


【發明內容】

[0007] 本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗 料及其製備方法；主要解決了納米碳化矽粉體在塗料中添加易於團聚，以及碳化矽材料添 加遠紅外發射性能過低等問題，同時解決了耐高溫疏水塗料的持久性以及附著力的統一； 尤其是以可反應疏水活性單體先對碳化矽進行表面修飾，形成具有可反應且疏水遠紅外發 射多功能組分，再採用逐步水解縮合進行塗料製備，避免了常規方法採用物理共混添加，碳 化矽過度團聚，以及基體材料對遠紅外線吸收屏蔽碳化矽性能，以及疏水組分易於遷移，持 久疏水性能差等問題；應用於廚衛塗層、高溫烘烤塗層等領域具有廣闊的應用前景。
[0008] 為了達到上述目的，本發明提供了一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵 在於，其原料包括A組分15?30wt%、B組分20?30wt%、流平劑0. 5?lwt%和餘量的 溶劑，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分包括甲基三烷氧基矽烷、正矽酸四乙 酯和水，所述的甲基三烷氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比為1 : 1.5?1 : 0.25,水和甲 基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 〇. 05?0. 3 ;所述的B組分包括可反應疏水矽氧烷、碳化矽 納米顆粒和水，碳化娃納米顆粒的平均粒徑為20?50nm，且顆粒的粒徑範圍為10?60nm， 可反應疏水矽氧烷與碳化矽納米顆粒的質量比為1 : 〇. 03?0. 1，水與可反應疏水矽氧烷 的摩爾比為1 : 0. 1?0. 5。
[0009] 優選地，所述的碳化娃納米顆粒的粒徑分布D90-D10 < 25nm。
[0010] 優選地，所述的水和甲基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 0. 1。
[0011] 優選地，所述的甲基三烷氧基矽烷為甲基三甲氧基矽烷和甲基三乙氧基矽烷中的 至少一種。
[0012] 優選地，所述的可反應疏水矽氧烷為β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷。
[0013] 優選地，所述的溶劑為醇或醇與水的混合溶劑，其中醇與水的質量比例1 : 0. 5? 1 : 2.5。
[0014] 更優選地，所述的醇為乙醇和異丙醇中的至少一種。
[0015] 本發明還提供了上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法，其特徵在 於，包括：
[0016] 第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三烷氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水 混合，調節pH值為2. 5?3. 5,常溫下反應30?50min，得到A預聚體；
[0017] 第二步：將B組分中的可反應疏水矽氧烷、碳化矽納米顆粒和水混合，調節pH值為 2. 5?3. 5,在45?75°C條件下反應45?60min，得到B預聚體；
[0018] 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，得到 塗料前驅體，加入C組分中的流平劑和溶劑，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
[0019] 優選地，所述第一步和第二步中調節pH值使用的是酸，所述的酸為鹽酸、硫酸和 甲酸中的至少一種。
[0020] 優選地，所述第三步中的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為60? 80%，輻射共縮聚反應的時間為60?90min。
[0021] 本發明還提供了上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的使用方法，其特徵在 於，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料進行噴塗，在180°c固化20?45min。
[0022] 本發明採用超聲縮聚的方法，能加速矽氧烷共聚過程，同時對於表面修飾的納米 碳化矽，進行高效分散的同時並可進行共縮聚反應，使製備塗層溶膠顆粒更小，塗層表面更 為緻密，耐熱、疏水以及遠紅外發射性能更好。
[0023] 本發明採用單體逐步水解再進行縮合過程，避免了不同反應活性單體反應的速率 不同，而導致的局部過渡縮合而形成大尺寸凝膠，而影響塗料的透明性，同時逐步水解過程 中，可對納米粉體進行表面修飾，同時具有反應活性點而被固定在塗層組分中，達到納米粉 體的添加後均勻分散，提高其遠紅外發射性能。
[0024] 與現有技術相比，本發明的積極效果是：
[0025] 本發明採用表能低且具有類似聚二甲基矽氧烷矽油疏水官能團和反應活性官能 團的β-七甲基三矽氧烷基-乙基三甲氧基矽烷對碳化矽納米粉體進行表面修飾，降低碳 化矽表面能，提高納米粉體的分散性，並在表面進行接枝具有反應活性且疏水性能的官能 團，使功能粉體以化學反應的方式接枝在塗層中，提高分散性能以及穩定性，避免納米碳化 矽粉體在塗料中添加易於團聚，同時通過反應官能團與甲基三甲氧基矽烷水解縮合生成 Si-O-Si三維交聯網絡體系，製備得到耐熱性與疏水性能優異的聚矽氧烷持續疏水塗層； 製備塗層持續疏水性能優異，避免了現有技術中組分中添加的低表面能試劑的遷移，而降 低疏水壽命，可反應試劑具有與主要成膜物質甲基三甲氧基矽烷相識結構，烷氧基的水解 活性高，與基材結合力高，因此避免了現有技術中疏水塗層的附著力差的問題。且矽氧烷相 似的Si-O-Si三維交聯網絡結構具有遠紅外吸收與發射功能，對碳化矽材料發射的遠紅外 線具有傳遞作用，避免了碳化矽材料添加遠紅外發射性能過低等問題，同時解決了耐高溫 疏水塗料的持久性以及附著力的統一。解決了常規方法採用物理共混添加，碳化矽過度團 聚，以及基體材料對遠紅外線吸收屏蔽碳化矽性能，以及疏水組分易於遷移，持久疏水性能 差等問題，塗層應用於廚衛、家居、汽車等領域具有廣闊的應用前景。
[0026] 尤其是採用矽氧烷單體逐步水解再進行共縮聚的方法，採用化學反應的固定塗料 組分疏水官能團和遠紅外發射功能組分，以提高塗料成膜後的持久疏水性能和遠紅外發射 功能，製備的塗料在180°C條件下固化20?45min後，與水的靜態接觸角> 105°，且塗料 本身耐熱溫度> 350°C，遠紅外發射率> 88%，具有較高的透明性；塗層具有較高的耐熱溫 度，且同時具有遠紅外發射性能，應有於廚衛塗層中，可以快速的吸收遠紅外線，同時發射 遠紅外線，而對食物進行快速的烘烤，提高食物的口感；同時在廚衛塗層應用中，可快速的 發射遠紅外線，降低基材的溫度，對基材的溫度起到保護作用。
[0027] 碳化矽納米顆粒的粒徑不易過小，否則在採用β -七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽 烷水解表面修飾納米碳化矽時，因水解溫度過高而團聚影響碳化矽材料性能，同時過低水 解溫度而導致β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷水解難以水解。
[0028] 採用甲基三烷氧基矽烷與正矽酸四乙酯水解性能多官能團反應體系，利於塗層制 備過程後期的共縮聚過程。醇溶性溶劑具有無毒的特性，製備的塗料且揮發快，製備成本低 的特點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0029] 圖1為本發明一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料及其製備方法的塗料製備流 程不意圖；

【具體實施方式】
[0030] 下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明 而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人 員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定 的範圍。
[0031] 實施例1
[0032] -種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其原料由A組分15wt%、B組分30wt%、流 平劑0. 5wt%和餘量的溶劑組成，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分由甲基三 甲氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水組成，所述的甲基三甲氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比 為1 : 1.5,水和甲基三甲氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.05;所述的B組分由β-七甲基矽烷 基乙基三燒氧基娃燒、碳化娃納米顆粒和水組成，碳化娃納米顆粒的平均粒徑為20nm，粒徑 範圍為10-45nm，且D90-D10為20m，β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷與碳化矽納米顆 粒的質量比為1 : 0.03,水與β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.1。
[0033] 如圖1所示，上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法為：
[0034] 第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三甲氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水 混合，採用I.Omol/L的鹽酸溶液調節pH值為2. 5,常溫下反應30min，得到A預聚體；
[0035] 第二步：將B組分中的β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷、碳化矽納米顆粒和水 混合，採用I.Omol/L的鹽酸調節pH值為2. 5,在45°C條件下反應60min，得到B預聚體；
[0036] 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，所述 的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為60%，輻射共縮聚反應的時間為90min， 得到塗料前驅體，加入C組分中的流平劑七甲基三矽氧烷和溶劑（乙醇與水的混合溶劑，且 乙醇與水的質量比例1 : 0.5)，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
[0037] 使用時，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料噴塗在經120目砂子打磨的鋁合金 表面，在180°C固化20min，經採用靜態視頻接觸角儀測試，所形成的塗層與水的靜態接 觸角107°，且採用遠紅外發射率儀測試塗層的遠紅外發射率91.5%。採用國標GB/T 6739-1996測試其鉛筆硬度為7H，採用GB/T9286-1998測試塗料其附著力為1級，在熱失 重分析中，以氮氣保護氣體，氧氣為吹掃氣體，控制流量氣體為20mL/min，以15°C/min進行 熱失重分析，其起始分解溫度溫度為4961：，分解5(%質量時的溫度為5351：，塗層塗覆在標 準鋁板上，在350°C煅燒5h後，表面顏色不變，不脫落。
[0038] 實施例2
[0039] -種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其原料由A組分30wt%、B組分30wt%、流 平劑lwt%和餘量的溶劑組成，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分由甲基三乙 氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水組成，所述的甲基三乙氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比為 1 : 0.25,水和甲基三乙氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.3;所述的B組分由β-七甲基矽烷基 乙基三燒氧基娃燒、碳化娃納米顆粒和水組成，碳化娃納米顆粒的平均粒徑為50nm，粒徑範 圍為45-60nm，且D90-D10為12nm，β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷與碳化矽納米顆粒 的質量比為1 : 0.1，水與β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.5。
[0040] 如圖1所示，上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法為：
[0041] 第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水 混合，採用lmol/L的硫酸溶液調節pH值為3. 5,常溫下反應50min，得到A預聚體；
[0042] 第二步：將B組分中的β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷、碳化矽納米顆粒和水 混合，採用lmol/L的硫酸溶液調節pH值為3. 5,在75°C條件下反應4min，得到B預聚體；
[0043] 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，所述 的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為60%，輻射共縮聚反應的時間為90min， 得到塗料前驅體，加入C組分中的流平劑七甲基三矽氧烷和溶劑（異丙醇與水的混合溶劑， 且醇與水的質量比例1 : 2. 5)，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
[0044] 使用時，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料噴塗在經120目砂子打磨的鋁合金表 面，在180°C固化45min，經採用靜態視頻接觸角儀測試，所形成的塗層與水的靜態接觸角 110°，且採用遠紅外發射率儀，塗層的遠紅外發射率為88. 5%。採用國標GB/T6739-1996 測試其鉛筆硬度為7H，採用GB/T9286-1998測試塗料其附著力為1級，在熱失重分析中，以 氮氣保護氣體，氧氣為吹掃氣體，控制流量氣體為20mL/min，以15°C/min進行熱失重分析， 其起始分解溫度溫度為498°C，分解5%質量時的溫度為540°C，塗層塗覆在標準鋁板上，在 350°C煅燒5h後，表面顏色不變，不脫落。
[0045] 實施例3
[0046]-種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其原料由A組分20wt%、B組分25wt%、流 平劑0. 5wt%和餘量的溶劑組成，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分由甲基三 甲氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水組成，所述的甲基三甲氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比 為1 : 1，水和甲基三甲氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.1;所述的B組分由β-七甲基矽烷基 乙基三燒氧基娃燒、碳化娃納米顆粒和水組成，碳化娃納米顆粒的平均粒徑為30nm，粒徑範 圍為15-45nm，且D90-D10為20nm，β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷與碳化矽納米顆粒 的質量比為1 : 0.05,水與β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.2。
[0047] 如圖1所示，上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法為：
[0048] 第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三甲氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水 混合，採用lmol/L的甲酸溶液調節pH值為2. 5,常溫下反應50min，得到A預聚體；
[0049] 第二步：將B組分中的β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷、碳化矽納米顆粒和水 混合，採用lmol/L的甲酸溶液調節pH值為2. 5,在60°C條件下反應60min，得到B預聚體；
[0050] 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，所述 的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為80%，輻射共縮聚反應的時間為60min， 得到塗料前驅體，加入C組分中的流平劑七甲基三矽氧烷和溶劑（異丙醇與水的混合溶劑， 且醇與水的質量比例1 : 1.5)，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
[0051] 使用時，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料噴塗在經120目砂子打磨的鋁合金 表面，在180°C固化25min，所形成的塗層與水的靜態接觸角108°，塗層的遠紅外發射率 90. 5%。採用國標GB/T6739-1996測試其鉛筆硬度為7H，採用GB/T9286-1998測試塗料其 附著力為1級，在熱失重分析中，以氮氣保護氣體，氧氣為吹掃氣體，控制流量氣體為20mL/ 11^11，以151：/1^11進行熱失重分析，其起始分解溫度溫度為4931：，分解5 (%質量時的溫度為 530°C，塗層塗覆在標準鋁板上，在350°C煅燒5h後，表面顏色不變，不脫落。
[0052] 實施例4
[0053] -種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其原料由A組分30wt%、B組分20wt%、流 平劑lwt%和餘量的溶劑組成，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分由甲基三乙 氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水組成，所述的甲基三乙氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比為 1 : 1，水和甲基三乙氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.1;所述的B組分由β-七甲基矽烷基乙 基三燒氧基娃燒、碳化娃納米顆粒和水組成，碳化娃納米顆粒的平均粒徑為20nm，粒徑範圍 為10-45nm，且D90-D10為20nm，β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷與碳化矽納米顆粒的 質量比為1 : 0.05,水與β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.2。
[0054] 如圖1所示，上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法為：
[0055] 第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水 混合，採用lmol/L的甲酸溶液調節pH值為3. 0,常溫下反應30min，得到A預聚體；
[0056] 第二步：將B組分中的β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷、碳化矽納米顆粒和水 混合，採用lmol/L的甲酸溶液調節pH值為3. 0,在45°C條件下反應60min，得到B預聚體；
[0057] 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，所述 的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為80%，輻射共縮聚反應的時間為60min， 得到塗料前驅體，加入C組分中的流平劑七甲基三矽氧烷和溶劑（異丙醇與水的混合溶劑， 且醇與水的質量比例1 : 1)，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
[0058]使用時，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料噴塗在經120目砂子打磨的鋁合金表 面，在180°C固化30min，所形成的塗層與水的靜態接觸角107°，塗層的遠紅外發射率為 92. 0%。採用國標GB/T6739-1996測試其鉛筆硬度為7H，採用GB/T9286-1998測試塗料其 附著力為1級，在熱失重分析中，以氮氣保護氣體，氧氣為吹掃氣體，控制流量氣體為20mL/ 11^11，以151：/1^11進行熱失重分析，其起始分解溫度溫度為4981：，分解5 (%質量時的溫度為 538°C，塗層塗覆在標準鋁板上，在350°C煅燒5h後，表面顏色不變，不脫落。
[0059] 實施例5
[0060] -種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其原料由A組分20wt%、B組分20wt%、流 平劑0. 5wt%和餘量的溶劑組成，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分包括甲基 三甲氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水，所述的甲基三甲氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比為 1 : 0.5,水和甲基三甲氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.3;所述的B組分包括β-七甲基矽烷 基乙基三烷氧基矽烷、碳化矽納米顆粒和水，碳化矽納米顆粒的平均粒徑為45nm，粒徑範圍 為20-50nm，D90-D10為25nm，β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷與碳化矽納米顆粒的質 量比為1 : 0.05,水與β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.2。
[0061] 如圖1所示，上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法為：
[0062] 第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三甲氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水 混合，採用lmol/L的鹽酸溶液調節pH值為2. 5,常溫下反應50min，得到A預聚體；
[0063] 第二步：將B組分中的β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷、碳化矽納米顆粒和水 混合，採用lmol/L的鹽酸溶液調節pH值為2. 5,在55°C條件下反應45min，得到B預聚體；
[0064] 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，所述 的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為60%，輻射共縮聚反應的時間為90min， 得到塗料前驅體，加入C組分中的流平劑七甲基三矽氧烷和溶劑（乙醇與水的混合溶劑，且 醇與水的質量比例1 : 1)，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
[0065] 使用時，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料噴塗在經120目砂子打磨的鋁合金表 面，在180°C固化30min，所形成的塗層與水的靜態接觸角為107°，塗層的遠紅外發射率 90%。採用國標GB/T6739-1996測試其鉛筆硬度為7H，採用GB/T9286-1998測試塗料其 附著力為1級，在熱失重分析中，以氮氣保護氣體，氧氣為吹掃氣體，控制流量氣體為20mL/ 11^11，以151：/1^11進行熱失重分析，其起始分解溫度溫度為4951：，分解5 (%質量時的溫度為 535°C，塗層塗覆在標準鋁板上，在350°C煅燒5h後，表面顏色不變，不脫落。
[0066] 實施例6
[0067] -種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其原料由A組分30wt%、B組分30wt%、流 平劑lwt%和餘量的溶劑組成，所述的流平劑和溶劑構成C組分；所述的A組分由甲基三乙 氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水組成，所述的甲基三乙氧基矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比為 1 : 1.0,水和甲基三乙氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.2;所述的B組分由β-七甲基矽烷基 乙基三燒氧基娃燒、碳化娃納米顆粒和水組成，碳化娃納米顆粒的平均粒徑為30nm，粒徑範 圍為15-40nm，D90-D10為20nm，β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷與碳化矽納米顆粒的 質量比為1 : 0.05,水與β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷的摩爾比為1 : 0.2。
[0068] 如圖1所示，上述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法為：
[0069]第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三乙氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水 混合，採用lmol/L的甲酸溶液調節pH值為3. 0,常溫下反應45min，
[0070] 得到A預聚體；
[0071] 第二步：將B組分中的β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷、碳化矽納米顆粒和水 混合，採用lmol/L的甲酸溶液調節pH值為3. 0,在60°C條件下反應45min，得到B預聚體；
[0072] 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，所述 的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為75%，輻射共縮聚反應的時間為90min， 得到塗料前驅體，加入C組分中的流平劑七甲基三矽氧烷和溶劑（異丙醇與水的混合溶劑， 且醇與水的質量比例1 : 2.0)，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
[0073] 使用時，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料噴塗在經120目砂子打磨的鋁合金 表面，在180°C固化45min，所形成的塗層與水的靜態接觸角112°，塗層的遠紅外發射率 91 %。採用國標GB/T6739-1996測試其鉛筆硬度為7H，採用GB/T9286-1998測試塗料其 附著力為1級，在熱失重分析中，以氮氣保護氣體，氧氣為吹掃氣體，控制流量氣體為20mL/ 11^11，以151：/1^11進行熱失重分析，其起始分解溫度溫度為4981：，分解5 (%質量時的溫度為 540°C，塗層塗覆在標準鋁板上，在350°C煅燒5h後，表面顏色不變，不脫落。
【權利要求】
1. 一種遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵在於，其原料包括A組分15? 30wt%、B組分20?30wt%、流平劑0. 5?lwt%和餘量的溶劑，所述的流平劑和溶劑構 成C組分；所述的A組分包括甲基三烷氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水，所述的甲基三烷氧基 矽烷與正矽酸四乙酯的摩爾比為1 : 1.5?1 : 0.25,水和甲基三烷氧基矽烷的摩爾比 為1 : 0. 05?0. 3 ;所述的B組分包括可反應疏水矽氧烷、碳化矽納米顆粒和水，碳化矽納 米顆粒的平均粒徑為20?50nm，且顆粒的粒徑範圍為10?60nm，可反應疏水娃氧燒與碳 化矽納米顆粒的質量比為1 : 0. 03?0. 1，水與可反應疏水矽氧烷的摩爾比為1 : 0. 1? 0· 5〇
2. 如權利要求1所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵在於，所述的碳化矽 納米顆粒的粒徑分布D90-D10 < 25nm。
3. 如權利要求1所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵在於，所述的甲基三 燒氧基娃燒為甲基二甲氧基娃燒和甲基二乙氧基娃燒中的至少一種。
4. 如權利要求1所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵在於，所述的可反應 疏水矽氧烷為β-七甲基矽烷基乙基三烷氧基矽烷。
5. 如權利要求1所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵在於，所述的溶劑為 醇或醇與水的混合溶劑，其中醇與水的質量比例1 : 0.5?1 : 2. 5。
6. 如權利要求5所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料，其特徵在於，所述的醇為乙 醇和異丙醇中的至少一種。
7. 權利要求1-6中任一項所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法，其特徵 在於，包括： 第一步：按比例稱量各原料，將A組分中的甲基三烷氧基矽烷、正矽酸四乙酯和水混 合，調節pH值為2. 5?3. 5,常溫下反應30?50min，得到A預聚體； 第二步：將B組分中的可反應疏水矽氧烷、碳化矽納米顆粒和水混合，調節pH值為 2. 5?3. 5,在45?75°C條件下反應45?60min，得到B預聚體； 第三步：將A預聚體和B預聚體混合，在超聲波條件下進行輻射共縮聚反應，得到塗料 前驅體，加入C組分中的流平劑和溶劑，過濾，得到遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料。
8. 如權利要求7所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法，其特徵在於，所 述第一步和第二步中調節PH值使用的是酸，所述的酸為鹽酸、硫酸和甲酸中的至少一種。
9. 如權利要求7所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法，其特徵在於，所 述第三步中的超聲波條件為超聲波的頻率為53Hz，相對功率為60?80%，輻射共縮聚反應 的時間為60?90min。
10. 如權利要求1-6中任一項所述的遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料的製備方法，其 特徵在於，將遠紅外發射耐高溫透明廚衛塗料進行噴塗，在180°C固化20?45min。
【文檔編號】C09D183/04GK104212341SQ201410476380
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月18日 優先權日:2014年9月18日
【發明者】江振林, 王朝生, 王華平, 季誠昌 申請人:東華大學