一种改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料及其制备方法与流程

本发明涉及陶瓷领域，具体涉及一种改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料及其制备方法。

背景技术：

1、随着经济发展，钢铁工业发展迅速，钢铁制造行业突发猛进，钢铁行业产品的质量也被日益重视。在高温物体的连续生产中，我们需要对相应的产品进行质量追踪，但这是一直是行业的一个难题。在炼钢、连铸、轧钢等钢铁生产过程中，为了产品的追踪与追溯，通常要在刚出炉的高温钢件表面做标识，以消除因标志不清造成的混钢事故，同时方便质量问题的追溯。对于金属类高温物体，在生产过程中要现实质量追踪，则必须在其表面进行字符喷涂。以炼钢厂的连铸坯为例，其表面温度可高达600～800℃，目前国内使用的耐高温涂料酚醛、改性环氧涂料、有机硅涂料等无法满足要求。

2、一种无机陶瓷涂料，固化后具有高硬度和耐高温性能，可在水泥面、金属面、塑料面、木料等固体表面进行刷漆与喷涂。无机陶瓷涂料以磷酸二氢铝、硅酸钾、长石等无机物粘结剂为原料制备而成，可以用来保护碳钢、不锈钢以及各种合金基体。目前无机陶瓷涂料被广泛应用于内外墙建筑板材、防火材料板、家用产品等方面，虽然在国内已出现多年，同时也有了一些合资企业和民营企业进行了产业化，但是发展速度还是相对缓慢。

3、通过对现有专利文献的检索发现，申请号为“202010435014.1”的中国发明专利公开了一种免喷砂高硬度防火型水性陶瓷涂料，然而该技术方案使得涂层与基材的附着力仅为1-2级，附着力存在欠缺；cn102898913a公开了一种水性无机富锌漆，由a组分和b组分按4：1的重量配比混合制成，其中，a组分包括：500、800、1250目球型/片状型锌粉、纳米二氧化铈、800目滑石粉，b组分包括：硅酸钾、硅酸锂、钛酸钾晶须、水性自干有机硅改性丙烯酸树脂、消泡剂、润湿剂、水，该涂料存在生产工艺复杂，漆膜硬度低、耐磨性能不足、固化时间过长等缺陷，影响产品的综合性能及大规模使用。cn109266057a公开了一种常温固化超耐候高硬耐磨水性无机纳米陶瓷涂料，该涂料产品能与任意水稀释后稳定储存1年以上，具有高硬度、高耐磨以及可常温固化等特点，但对耐高温性能不足，在低温环境下成膜性差。

4、针对现有技术存在的问题，如何提供一种高温水性涂料，使制得的涂料硬度高，耐磨性能、附着力和耐高温性能好，是本发明亟待解决的问题。

技术实现思路

1、发明目的：

2、为了解决上述技术问题，本发明目的在于提供一种改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料，以解决上述背景技术中提出的如何使涂料的硬度高，耐磨性能、附着力和耐高温性好的问题。

3、本发明的技术方案：

4、一种改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料，所述改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料的原料按质量百分比为100％计，包括：改性硅溶胶30～60％、改性有机硅树脂20～35％、填料8～12％、颜料5～10％、助剂2～5％、余量为水。

5、作为优选，所述改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料的原料按质量百分比为100％计，包括：改性硅溶胶40～50％、改性有机硅树脂25～30％、填料8～10％、颜料5～8％、助剂2～3％、余量为水。

6、作为优选，所述改性硅溶胶由硅溶胶、甲氧基聚乙二醇硅烷缩聚而成。

7、作为优选，所述硅溶胶和甲氧基聚乙二醇硅烷的质量比为1.5～3：1。

8、作为优选，所述硅溶胶的粒径为1～160nm，ph值为4～10。

9、作为优选，所述甲氧基聚乙二醇硅烷分子量mw为1000～5000。

10、作为优选，所述改性有机硅树脂由有机硅烷、双酚a型环氧树脂、甲基丙烯酸共聚而成。

11、作为优选，所述双酚a型环氧树脂和甲基丙烯酸的总质量与有机硅烷的质量比为2～3：1。

12、作为优选，有机硅烷为甲基三氯硅烷、甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、苯基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷或甲基苯基二氯硅烷中的两种或几种混合；优选地，有机硅烷为甲基三氯硅烷、二苯基二氯硅烷和甲基苯基二氯硅烷三种混合。

13、作为优选，所述双酚a型环氧树脂的型号为e-03、e-12、e-42、e-44、e-51中的一种或几种混合；优选地，所述双酚a型环氧树脂的型号为e-03。

14、在一些实施方式中，所述改性有机硅树脂的制备，包括：

15、步骤1：将多种混合的有机硅烷与甲苯混合均匀后加入丙酮搅拌，制得混合物；

16、步骤2：将双酚a型环氧树脂、甲基丙烯酸混合，升温40～60℃，加入固化剂，然后将步骤1制得的混合物加入，然后升温至170～190℃，缩合反应2～3h，即制得所述改性有机硅树脂。

17、作为优选，所述填料为氧化铝粉、滑石粉、海泡石、硅微粉、高岭土中的一种或几种混合。

18、作为优选，所述颜料为立德粉、钛白粉、氧化锌、硫化锌、锑白中的一种或几种混合。

19、作为优选，所述助剂为消泡剂、稳定剂、流平剂、分散剂中的一种或几种混合。

20、作为优选，所述消泡剂为二甲基硅油、稳定剂为硬脂酸钙、流平剂为byk-358n丙烯酸流平剂、分散剂为聚丙烯酸钠。

21、作为优选，所述固化剂为聚琉醇、异氰酸酯、聚酰胺、聚醚胺、酚醛胺。

22、本发明还提供上述改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料的制备方法：

23、步骤1：将改性硅溶胶、填料、颜料和水混合均匀，用研磨机研磨，得到混料a；

24、步骤2：在混料a中加入改性有机硅树脂和助剂，升温搅拌反应，制得所述改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料。

25、作为优选，所述步骤1中混料a的细度为1～20nm，研磨机研磨速度为500～800rpm，研磨时间为1～2h；所述步骤2搅拌反应的转速为500～600rpm，搅拌反应的温度为150～180℃，搅拌反应的时间为1.5～3h。

26、以硅溶胶为基材，甲氧基聚乙二醇硅烷为改性剂在酸性条件下水解成硅醇，与纳米级的硅溶胶进行缩聚反应，建立稳定的化学键形成si-o-si结构，能使制得的涂料具有极高的硬度、耐磨性和热稳定性等性质。

27、本发明用两种以上硅烷在酸性条件下水解，进行缩聚反应制备有机硅烷，再将有机硅烷与双酚a型环氧树脂和甲基丙烯酸在固化剂的作用下进行交联固化反应，增强了有机硅烷的交联密度，加入的双酚a型环氧树脂能使有机硅烷拥有高附着力，好的韧性，使改性有机硅烷树脂具有更好的耐高温性，使高温水性涂料拥有高附着力和好的耐高温性。

28、通过两个物质的的混合，发现改性硅溶胶与改性有机硅树脂在固化剂及助剂的促使下，还加强了各组分的功能，使所制备的陶瓷涂料具有更高附着力、硬度、耐磨性、耐高温性等特点。

29、有益效果：

30、本发明提供了一种改性硅溶胶-改性有机硅树脂高温水性涂料及其制备方法，该涂料主要应用于钢坯、钢锭、连铸板坯等金属材料，能够在工作温度100℃到1500℃环境下，高温喷号、标记，具备强附着力、高硬度、耐高温性能，在陶瓷材料领域，具有广泛的应用前景。