無(wú)機(jī)涂料組合物及利用該組合物形成涂膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)涂料組合物及利用該組合物形成無(wú)機(jī)涂膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 通常涂料具有廣泛的用途，除了在鐵路、車(chē)輛、船舶、道路設(shè)施、電子、電器等各種 工業(yè)領(lǐng)域之外，還在廚房、臥室等的普通家庭中使用。
[0003]但是現(xiàn)有的有機(jī)涂料因使用乙醇等有機(jī)溶劑而具有環(huán)境污染的問(wèn)題，當(dāng)其表面沾 上有機(jī)物質(zhì)（例如，各種油、噴漆、油性萬(wàn)能筆等）被污染時(shí)，有機(jī)涂料的表面具有疏水性而 能夠很好地有機(jī)物質(zhì)結(jié)合，因此具有無(wú)法用水容易地去除污染物質(zhì)的問(wèn)題。
[0004]此外，有機(jī)涂料對(duì)金屬材料的非鐵金屬表面的粘著性及附著力弱，為了在金屬材 料的非金屬表面進(jìn)行涂覆，而需要在金屬材料的非鐵金屬表面進(jìn)行打磨、酸處理、額外涂覆 粘著力大的物質(zhì)進(jìn)行前處理等額外的工序，因此導(dǎo)致涂覆工序復(fù)雜，費(fèi)用高的問(wèn)題，還隨著 使用時(shí)間推移，當(dāng)受到外部沖擊時(shí)，脫離母材料的現(xiàn)象頻繁發(fā)生。
[0005]此外，還有不耐高溫、易燃等問(wèn)題，因此對(duì)能夠代替有機(jī)涂料的涂料和涂覆劑的需 求一直存在。
[0006]為了解決上述問(wèn)題，人們開(kāi)發(fā)了使用水溶性硅酸鹽和鋁或鋁金屬氧化物制備的水 溶性硅酸鹽為主材料的無(wú)機(jī)質(zhì)包覆組合物。但是這種包覆組合物中作為粘合劑使用的水溶 性改性硅酸鹽為強(qiáng)堿物質(zhì)，因此在形成涂膜之后微量堿性成分溶出到涂膜表面引起白化現(xiàn) 象。
[0007]此外，人們還研宄了以堿金屬氧化物和堿性硅酸鹽作為固化劑、金屬氧化物及金 屬磷酸化物和堿性硅酸鹽作為基底（base)的親水性無(wú)機(jī)涂料組合物，在此時(shí)不僅沒(méi)有完 全防止堿溶出導(dǎo)致的白化現(xiàn)象，而且對(duì)水的耐水性不夠完全，在對(duì)母材料的粘著力或附著 力方面還需要改進(jìn)。
[0008] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0009](專(zhuān)利文獻(xiàn)1)韓國(guó)注冊(cè)專(zhuān)利第10-0235093號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 技術(shù)問(wèn)題
[0011] 本發(fā)明是為了解決如上所述的現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題而提出，本發(fā)明的一目的在于， 提供涂覆到母材料上之后使用水能夠容易去除污染物，耐熱性和不燃性?xún)?yōu)異，與母材料的 種類(lèi)無(wú)關(guān)地能夠通過(guò)簡(jiǎn)單方法進(jìn)行涂覆，且與母材料的粘著力及附著力優(yōu)異的無(wú)機(jī)涂料組 合物。
[0012] 本發(fā)明的另一目的在于，提供利用上述無(wú)機(jī)涂料組合物，在母材料上形成無(wú)機(jī)涂 膜的方法。
[0013] 技術(shù)方案
[0014]為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供如下的無(wú)機(jī)涂料組合物，該組合物含有：
[0015] 至少一種選自下列化學(xué)式1至化學(xué)式3所示的堿金屬硅酸鹽；
[0016]磷酸（H3P04);
[0017] 選自KOH、NaOH及LiOH中的任意一種以上的強(qiáng)堿；及
[0018]水（H20)，
[0019]化學(xué)式 1 :xNa20 ? ySi02 ? nH20
[0020] 化學(xué)式 2 :xK20 ? ySi02 ? nH20
[0021] 化學(xué)式 3 :xLi20 ? ySi02 ? nH20
[0022] 上述化學(xué)式1至3中，x和y分別是0. 01-500, n為1-20的自然數(shù)。
[0023] 此外，以所述無(wú)機(jī)涂料組合物100重量份為基準(zhǔn)，所述無(wú)機(jī)涂料組合物含有25-95 重量份的至少一種選自所述化學(xué)式1至化學(xué)式3所示的堿金屬硅酸鹽；0. 1-1重量份的磷 酸（H3P04) ;0? 5-5重量份的強(qiáng)堿；及4-84重量份的水（H20)。
[0024] 此時(shí)，以所述無(wú)機(jī)涂料組合物100重量份為基準(zhǔn)，所述化學(xué)式1至化學(xué)式3表示的 堿金屬娃酸鹽分別以12-40重量份、1-30重量份及12-40重量份含有在所述無(wú)機(jī)涂料組合 物中。
[0025] 此外，所述化學(xué)式1至化學(xué)式3表示的堿金屬硅酸鹽的固體成分含量分別為 25% -50%、15% _40%、10% -35%。
[0026] 此外，所述無(wú)機(jī)涂料組合物的pH是8-14。
[0027] 此外，所述無(wú)機(jī)涂料組合物形成的涂膜根據(jù)ASTM D3363標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的鉛筆硬度為 9H，根據(jù)ASTM D3359標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量的附著力為5B，在涂膜上滴一滴水后，涂膜和水之間的接觸 角為30. 7°以下。
[0028] 此外，形成所述無(wú)機(jī)涂料組合物的涂膜的母材料的表面在暴露于如鹽酸、硫酸、硝 酸的10%濃度的強(qiáng)酸中48小時(shí)以上，也不會(huì)發(fā)生腐蝕。但是，有機(jī)和高分子材料、鋁、鋼等 對(duì)腐蝕脆弱的母材料的情況，對(duì)強(qiáng)酸的耐性有數(shù)分鐘到數(shù)十分鐘的差異，耐腐蝕性在一定 程度上加強(qiáng)的不銹鋼或者鈦等材料上形成的涂膜具有數(shù)十小時(shí)至數(shù)百小時(shí)的耐腐蝕性。
[0029] 此外，涂覆有所述無(wú)機(jī)涂料組合物的玻璃的反射率相比沒(méi)有涂覆的減少1-3%，其 透過(guò)率相比沒(méi)有涂覆的增加1-3%。
[0030] 另一方面，作為解決上述課題的又一方案，本發(fā)明提供一種利用無(wú)機(jī)涂料組合物 形成無(wú)機(jī)涂膜的方法，該方法包括：a)將至少一種以上的選自下列化學(xué)式1至化學(xué)式3所 示的堿金屬硅酸鹽；磷酸（H 3P04);選自KOH、NaOH及LiOH中的任意一種以上的強(qiáng)堿；及水 (H20)進(jìn)行混合攪拌制備無(wú)機(jī)涂料組合物的步驟；b)將母材料進(jìn)行預(yù)熱處理的步驟；c)將 所述無(wú)機(jī)涂料組合物涂覆到母材料的表面的步驟；d)將干燥的母材料進(jìn)行塑性的步驟；
[0031]化學(xué)式 1:xNa20? ySi02? nH20
[0032]化學(xué)式 2:xK20? ySi02? nH20
[0033]化學(xué)式 3:xLi20? ySi02? nH20
[0034] 上述化學(xué)式1至3中，x和y分別是0. 01-500,n為1-20的自然數(shù)。
[0035] 此外，在所述步驟b)之前，為了將母材料進(jìn)行親水化，還包括選自等離子體 (plasma)處理、陽(yáng)極化處理（anodizing)、打磨（sanding)、蝕刻（etching)、將母材料的表 面進(jìn)行脫脂洗滌以去除雜質(zhì)的方法中的任意一種方法的前處理步驟。
[0036] 此外，在所述步驟d)之前還包括將涂覆的母材料在常溫以上的溫度下進(jìn)行干燥 的步驟。
[0037] 此外，所述步驟b)可以是在50±10°C的溫度下進(jìn)行預(yù)熱處理的步驟。
[0038] 此外，所述步驟a)的所述無(wú)機(jī)涂料組合物的制備，在pH8-14的條件下進(jìn)行。
[0039] 此外，所述步驟a)的所述無(wú)機(jī)涂料組合物的制備，通過(guò)以所述無(wú)機(jī)涂料組合物 100重量份為基準(zhǔn)，含有25-95重量份的至少一種以上的化學(xué)式1至化學(xué)式3所示的堿金屬 硅酸鹽；〇? 1-1. 0重量份的磷酸（H3P04) ;0? 5-5重量份的強(qiáng)堿；及4-84重量份的水（H20)的 方法進(jìn)行制備。
[0040] 此時(shí)，以所述無(wú)機(jī)涂料組合物100重量份為基準(zhǔn)，含有的所述化學(xué)式1至化學(xué)式3 表示的堿金屬硅酸鹽分別為12-40重量份、1-30重量份及12-40重量份。
[0041] 此外，所述化學(xué)式1至化學(xué)式3表示的堿金屬硅酸鹽的固體成分含量分別為 25% -50%、15% _40%、10% -35%。
[0042] 此外，所述d)的將干燥的母材料進(jìn)行塑性的步驟，在常溫-450°C的溫度下進(jìn)行數(shù) 十分鐘至數(shù)小時(shí)，根據(jù)塑性裝備的條件塑性所需時(shí)間不同。如果塑性裝備的溫度能夠長(zhǎng)時(shí) 間維持在一定溫度的情況下，短時(shí)間內(nèi)可以完成塑性，但是在難以長(zhǎng)時(shí)間維持一定溫度的 情況下，需要長(zhǎng)時(shí)間的塑性過(guò)程。塑性溫度為250±50°C的情況下，使用電爐或電鍋等密閉 型腔型塑性裝備，為了維持250±50°C的溫度而消耗很多電且發(fā)生很多維持費(fèi)用，因此塑性 時(shí)通過(guò)升溫、滯留、冷卻等工序形成無(wú)機(jī)涂膜的效率更高。初次啟動(dòng)塑性爐時(shí)的升溫工序和 停止時(shí)的冷卻工序是必須的，因此總的塑性時(shí)間需要1-3小時(shí)，但是啟動(dòng)之后的塑性中可 以有效的控溫，因此塑性時(shí)間也可以是1小時(shí)以下。此外，熱源可以是多種多樣，使用電或 氣等普通能源作為熱源時(shí)，初期升溫時(shí)所需時(shí)間較長(zhǎng)，但使用微波的塑性爐等特殊塑性爐 時(shí)，在數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘內(nèi)可實(shí)現(xiàn)升溫，因此能夠縮短塑性時(shí)間。使用傳送帶（conveyor) 式的塑性裝備的情況時(shí)，區(qū)間溫度的維持變得可能，因此可以在數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘內(nèi)得到 無(wú)機(jī)涂膜。根據(jù)實(shí)驗(yàn)，最佳時(shí)間為10-30分鐘以?xún)?nèi)。此外，塑性溫度不足170°C時(shí)，由于熱 源不足，因此塑性時(shí)間和溫度成反比，導(dǎo)致在常溫下涂覆時(shí)可能需要數(shù)十小時(shí)以上，隨著塑 性（干燥）溫度上升而時(shí)間減少，在l〇〇°C以上塑性數(shù)小時(shí)而形成涂膜。但是，當(dāng)如上所述 在低溫下塑性（干燥）形成涂膜時(shí)，無(wú)機(jī)涂膜的鉛筆硬度、附著力及可清洗性?xún)?yōu)異，但相比 在250°C以上塑性的無(wú)機(jī)涂膜，其耐水性脆弱，因此除了長(zhǎng)時(shí)間暴露于水中的領(lǐng)域之外，可 以適用于需要耐刮性和防污染性等特性的領(lǐng)域。
[0043] 此外，所述將母材料進(jìn)行塑性的步驟c)，可以使用選自浸涂（Dipping)或噴涂、棍 涂、旋涂、棒