[发明专利]一种涂料耐磨剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种涂料耐磨剂及其制备方法和应用。该耐磨剂由超高分子量聚硅氧烷、三元嵌段聚硅氧烷、补强填料、有机溶剂、复合乳化剂、水制备而成，其制备方法包括以下步骤：1）将补强填料溶解在有机溶剂中得到补强填料溶液；2）将超高分子量聚硅氧烷、复合乳化剂和补强填料溶液加入分散釜中，80～120℃分散1～3h，待物料搅拌均匀后，降温至20～40℃；3）边分散边滴加水，滴加完毕后，20～40℃继续分散2～6h；4）将分散釜物料转入均质机中充分均质，得涂料耐磨剂。本发明的涂料耐磨剂性能稳定、粒径均一，可用于制备涂料、油漆、油墨、上光油和塑料加工等，体系相容性好，能够提供优异的耐磨抗刮伤能力和平滑手感。

技术领域

本发明涉及一种涂料耐磨剂及其制备方法和应用，属于涂料技术领域。

背景技术

涂膜在使用过程中，受摩擦是无法避免的，特别是日常用品、公共设施、道路等都存在摩擦问题，摩擦容易导致涂膜磨损，使涂膜变薄、露底，既影响外观，又易导致漆膜破坏，失去对底材的保护作用和装饰作用。粘结力强、光泽度高、耐磨抗刮擦、增滑抗粘连一直是涂料涂膜最重要的基本需求。耐磨剂是一种提高涂膜耐磨损性、提高涂膜光泽和平滑性能的添加剂，广泛应用于家用电器涂料、汽车涂料、家具涂料、黏合板涂料、预涂卷材涂料、罐头涂料、水性涂料、水性皮革涂料、水性纸张光油、水性油墨等方面。其作用机理是：涂料油墨在涂布、印刷和固化的过程中，耐磨增滑剂能迁移并悬浮和聚集在涂膜表面（最佳状态能全部浮在漆膜表面），降低涂料的表面张力，使涂膜具有非常低的表面阻力，赋予涂膜滑爽性，从而降低了涂膜对第二个表面的摩擦系数，减少了表面摩擦力，使涂膜具有抗划伤、刮损和防止粘连性能；当涂膜承受摩擦行为时，耐磨剂如同“骨材”、“补强材料”一样，“分担”涂膜所承受的摩擦力，“帮助”涂膜抵抗外来的侵蚀，增强耐磨损，从而延长了涂膜的使用周期，赋予涂膜耐磨性。涂膜在使用过程中表面即使被磨损，露出的新表面仍有均匀分布的耐磨剂，涂膜仍有耐磨能力。一般认为，涂膜的韧性对其耐磨性的影响大于涂膜的硬度对其耐磨性的影响。

目前，在涂料中成功并广泛应用的耐磨剂有下列两大类：

1）蜡类：包括天然蜡如蜂蜡、棕榈蜡石蜡等，合成蜡如均聚的聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、聚四氟乙烯蜡以及一些共聚蜡，以均聚蜡为主，使用最广泛。聚合蜡具有低密度、低表面能及与涂料基料相容性差等特点，加入涂料中涂布固化后，聚合蜡能迁移、析出，形成细微的结晶并浮在涂膜表面，像细微的滚珠轴承一样，降低了涂膜表面的摩擦系数，起到润滑作用，赋予涂膜抗划伤、抗粘连性。其使用形式有微粉化蜡、蜡乳液和蜡浆三种。在涂料中作为增滑抗刮伤使用的均聚蜡的平均相对分子量在1000～6000之间，熔点在100～130℃之间。当熔点高于150℃时，因其微粒坚硬，对摩擦有阻尼效果，增滑作用会下降。其中，聚四氟乙烯蜡具有很低的表面自由能，能赋予涂膜表面非常低的摩擦系数，故在耐磨增滑方面比聚烯烃蜡更有效。但聚四氟乙烯蜡有两大缺点：首先是价格较贵，其次是相对密度大，易在涂料中产生沉淀，妨碍其在涂膜表面必需的漂浮和聚集，影响其耐磨增滑效果。然而，蜡类耐磨剂虽然能增强涂膜的耐磨性能，但会产生一定程度的消光作用，从而影响涂膜的光泽。

2）聚醚（聚酯）改性聚硅氧烷类：硅氧烷链段提供耐磨增滑效果，聚醚链提供与涂料基料的相容性。目前此类产品为国内外涂料油墨工业中最常见、使用最广泛的一种耐磨、增滑、抗刮伤剂，其效果好，并与各种涂料基料的相容性好，副作用小，不易引起漆膜弊病，而且添加量选择范围宽。聚酯改性聚二甲基硅氧烷有着比聚醚改性聚硅氧烷更好的涂料体系相容性和热稳定性，可应用于烘烤漆中，不会热降解。聚醚、烷基共改性聚二甲基硅氧烷，可以增强产品在非极性和中等极性油性树脂体系的相容性，并起到一定的耐高温和抑泡性能。芳烷基改性聚二甲基硅氧烷可适应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温性。然而，聚醚（聚酯）改性聚硅氧烷类涂料耐磨剂虽然在滑度及体系相容性上比蜡类耐磨剂好很多，但其耐磨及防水性能却不如蜡类。

因此，开发一种具有平滑手感、耐磨性好、高光泽、抗粘连、体系相容性好的涂料耐磨剂显得尤为迫切。

发明内容