[发明专利]反应性有机杂化无机纳米二氧化硅罩面漆及其制备和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用带有氨基基团的硅烷偶联剂，能杂化处理纳米二氧化硅水分散液。经杂化处理后的无机纳米二氧化硅颗粒表面接枝了含活性氢氨基的基团，形成了有机无机复合杂化二氧化硅的纳米水分散液。该有机无机杂化纳米二氧化硅分散液可作为罩面漆涂覆于双组份聚氨酯儿童画板漆表面，起到提高耐涂鸦、清洗性能和耐磨性能，提高双组份聚氨酯儿童画板漆的耐用年限。本专利属于建筑材料领域。

背景技术

儿童画板漆，顾名思义就是可以让儿童用低VOC含量的水性水彩笔在其涂膜上随意的涂鸦创作的涂料。附着在其漆膜表面的水彩笔的笔迹可以轻松清洗和擦拭干净，并可反复涂画和擦洗。该漆也可作为对室内墙面有装饰和保护作用的水性环保涂料。

目前市场上的儿童画板漆主要有单组份乳胶漆和双组份水性聚氨酯两种类型。单组份型乳胶漆儿童画板漆的水性水彩笔痕迹的可清除性较差，仅几个涂鸦和清洗循环后即失去应有的可擦洗性。双组份型水性聚氨酯儿童画板漆的漆膜性能远高于单组份型乳胶漆。儿童画板漆基本上能满足初期涂鸦和清洗的的要求，但在数百个图画和清洗循环后可清洗性也会随着涂膜表面不断的被清洗摩擦破坏而变差。

发明内容

本发明的目的是提供一种反应性有机杂化无机纳米二氧化硅罩面漆，经杂化处理后的无机纳米二氧化硅颗粒表面接枝了含活性氢氨基基团，形成了有机无机复合杂化材料的纳米水分散液，用该水分散液配制成的罩面漆可在水性双组份聚氨酯儿童画板漆施工后4-6小时，画板漆涂膜已实干但异氰酸酯固化剂未完全反应的时候，涂布于双组份聚氨酯儿童画板漆膜表面。罩面漆内的含活性氢氨基基团的无机纳米二氧化硅颗粒随即接触聚氨酯儿童画板漆漆膜，含活性氢氨基基团立即与聚氨酯儿童画板漆漆膜上的异氰酸酯基团反应，无机纳米二氧化硅颗粒便通过有机的反应以共价键形式牢牢的与聚氨酯儿童画板漆漆膜形成一个整体，使得聚氨酯儿童画板漆漆膜表面牢固覆盖了一层具有石英玻璃般材质的加强保护层(石英玻璃的分子结构就是高纯度二氧化硅)。

为了达到上述目的，本发明提供了一种反应性有机杂化无机纳米二氧化硅罩面漆，其特征在于，其原料包含：纳米二氧化硅水分散液20-80％以及硅烷偶联剂0.1-8％，其中，所述的纳米二氧化硅水分散液的pH值在7.5-10.5、固体含量在5％-50％，所述的硅烷偶联剂含有亲水性基团。

优选地，所述的反应性有机杂化无机纳米二氧化硅罩面漆的原料由水10-78.78％，防冻剂1-10％，纳米二氧化硅水分散液20-80％，pH调节剂0.01-1％，硅烷偶联剂0.1-8％，消泡剂0.01-0.5％以及杀菌剂0.1-0.5％组成。

优选地，所述的亲水性基团为氨基。

优选地，所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二乙氧基硅烷、N-苯基-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-β-(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-(2-氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、N-苯氨基甲基三乙氧基硅烷、双-(γ-三甲氧基硅丙基)胺、双(3-三乙氧基硅丙基)胺、N-环己基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基苄基氨基乙基氨丙基三甲氧基硅烷、(N，N-二甲基-3-氨丙基)三甲氧基硅烷、4-氨基-3，3-二甲基丁基三甲氧基硅烷、γ-二乙烯三氨基丙基三甲氧基硅烷、N，N-二乙基-3-氨丙基三甲氧基硅烷和N-(正丁基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

本发明中硅烷偶联剂举例见下表：

硅烷偶联剂的化学结构式简化归类为下式：

本发明中的纳米二氧化硅水分散液，半透明液体，主要用于涂料、耐火材料、纺织工业等，具有耐水、耐火、耐洗刷、耐污性能。纳米二氧化硅水分散液在市场上通常被称为硅溶胶。市售有非常多的型号和规格的产品。只要pH值在7.5-10.5、固体含量在5％-50％都可使用。

纳米二氧化硅水分散液的中纳米二氧化硅颗粒化学结构式简化示意为下式：

优选地，所述的pH调节剂为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐和碳酸氢盐以及有机胺化合物、有机硅改性的pH调节剂中的至少一种。

优选地，所述的防冻剂可以是二元或多元醇以及一切可降低水的冰点的物质。

优选地，所述的消泡剂为矿物油型和有机硅型消泡剂。

优选地，所述的杀菌剂为水性涂料罐内防腐剂。