[发明专利]一种高韧性陶瓷涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及新材料领域，特别涉及功能高分子材料的制备及应用技术领域。

背景技术

陶瓷涂料多为金属氧化物、非金属氧化物及硅烷偶联剂组成的无机-有机复合涂料，成膜后的涂层以无机网络为骨架，具有高硬度（铅笔硬度≥6H）、抗划痕性良好、高耐温、不燃等优点，由于涂膜的物理、化学性能与陶瓷相似，故称之为“陶瓷涂料”。近年来陶瓷涂料在化工防腐、航空、汽车、厨房设备等领域的产业化和商业化运用趋势越来越明显，其研究工作已成为备受关注的热点。虽然，陶瓷涂料有着其突出的性能，但仍旧存在很多技术瓶颈，如：脆性大、韧性差、厚膜易开裂；对金属基材的前处理要求较高，对基材上附着力不佳等，这些技术瓶颈制约了陶瓷涂料行业的进一步发展。

目前市场上的柔性陶瓷涂料产品，多是将陶瓷粉料分散在有机树脂中，用高硬度、耐腐蚀、耐磨的填料来填充有机树脂，如用于石油管道、海底管线等的柔性陶瓷涂层，不仅可以阻抗固体物料的磨蚀，还可以大大降低输送阻力。CN10107430B介绍了一种双组份的柔性陶瓷涂料，采用陶瓷粉分散于环氧树脂制备的，其涂膜硬度为4H，经冲击性测试后涂膜完整。CN 104140750 A介绍了一种高强节能桥架用柔性陶瓷涂料，所制备的涂膜具有极好的附着力、抗冲击性、柔韧性。然而，这种柔性陶瓷涂层相对于陶瓷涂层硬度要低，耐划伤性也相对要差。因此从严格意义上来讲，这类产品并不能称作陶瓷涂料。

发明内容

为解决现有陶瓷涂料韧性差、耐冲击性差的问题，本发明提供了一种高韧性陶瓷涂料及其制备方法，本发明是在现有陶瓷涂料高硬度、耐划伤、耐高温等性能的基础上，对其柔韧性、抗冲击性进行改良后制备而得的一种高性能涂料。得到的涂层具有高硬度（≥6H）、耐高温、柔韧性、优异的附着力、耐冲击等性能。

本发明的具体技术方案为：一种高韧性陶瓷涂料，包括以下重量份的组份制成：

有机树脂 50~100份，

硅烷偶联剂 50~100份，

醇盐 100~200份，

填料 50~100份，

颜料 50~100份，

pH调节剂 5~10份，

有机溶剂 50~100份，

水 10~20份。

作为优选，所述的有机树脂选自有机硅改性聚酯树脂、聚醚砜树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、环氧有机硅树脂、有机硅改性聚酚氧树脂中的一种或几种。

作为优选，所述有机硅改性聚酚氧树脂的分子量为15万~20万。聚酚氧树脂不需要固化剂即可固化。聚酚氧树脂聚有很好的耐水性、耐磨性、耐收缩性，能够改善陶瓷涂料附着力较差的缺点。该分子量范围的聚酚氧树脂与其他组份相容性好，流动性适中，粘结性好。

作为优选，所述的硅烷偶联剂选自甲基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种。

作为优选，所述的醇盐选自正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、钛酸四丁酯中的一种或几种。

作为优选，所述的填料选自气相法二氧化硅、硅微粉、碳化硅、钛酸钾晶须、氧化铝、云母粉中一种或几种。进一步优选，所述的填料选自气相法二氧化硅、硅微粉、碳化硅、氧化铝中的一种或几种。

作为优选，所述的颜料选自钛白粉、碳黑、氧化铁红、钛镍黄、钛钴绿、钴蓝中一种或者几种。

作为优选，所述的 pH 调节剂选自 10wt%盐酸水溶液、20wt%醋酸水溶液中的一种或几种。

作为优选，所述的有机溶剂为异丙醇、正丁醇、乙二醇单丁醚、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。进一步优选，所述溶剂选自异丙醇、正丁醇、乙二醇单丁醚中的一种或几种。

一种上述高韧性陶瓷涂料的制备方法，包括以下步骤：

先将硅烷偶联剂、醇盐、有机溶剂混合均匀得到混合溶液，再将有机树脂加入到混合溶液中，待充分溶解后，加入水和pH调节剂，然后在30~60℃下，反应3~5小时，反应结束冷却后，过滤得到复合树脂，然后将颜料、填料加入到复合树脂中，在研磨机中研磨3~5h，过滤出料得到高韧性陶瓷涂料。

本发明通过采用了特殊的有机/无机杂化方式，通过溶胶-凝胶法形成有机物/无机物互穿网络结构，即在有机聚合物中加入醇盐作为先驱体，先驱体经水解后在有机聚合物分子结构中原位生成无机网络，与传统方法相比，有机物与无机物的分散性更好，以避免相分离导致的相容性问题，能够使涂膜在高硬度（≥6H）、耐高温性好的前提下，同时赋予其高柔韧性、优异的附着力、高耐冲击性等性能，具有较高的应用价值。

与现有技术对比，本发明的有益效果是：