[发明专利]一种水性陶瓷涂料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高韧性的水性陶瓷涂料。该涂料为水基、单组份、烘烤干燥型产品，由聚氨酯改性纳米陶瓷乳液、硅树脂乳液、耐高温颜料、填料、助剂、对甲苯磺酸胺中和物及水组成。其施工便捷、涂装VOC排放极低，具备优异阻燃、耐热、腐蚀介质屏蔽、抗弯折、抗冲击性能，是高耐温、高耐久防腐防护涂装的极佳选择。

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种耐高温、易重涂、腐蚀介质屏蔽效果好、抗弯折的水性陶瓷涂料及其制备方法。

背景技术

陶瓷涂料是基于有机-无机杂化技术的一类新型涂层材料。由于其主体结构为共价交联的无机(金属氧化物、非金属氧化物等)网络，因此其具备高硬度、耐摩擦、阻燃、超耐候、低表面能、耐化学溶剂等诸多传统有机涂料无法比拟的性能优势，是制备高耐温、高耐久特种涂层的极佳选择。

陶瓷涂料主要基于溶胶-凝胶技术方案，其核心成分为硅溶胶与硅烷。固化前，涂料内各组分以小分子形式存在。固化过程开启后，组分中发生硅醇羟基间的交联、硅醇与烷氧基之间的交联、硅醇与基材表面羟基之间的交联、硅醇与颜填料表面羟基的交联，以及分子间的配位键结合，最终固化形成陶瓷般坚硬的无机交联网络。

陶瓷涂料的出现颠覆了传统有机涂层的设计理念，为诸多涂层功能的实现带来了可能。然而，基于现有技术的陶瓷涂层也存在不少问题，如：

(1)储存稳定性差：由于硅烷在储存过程中容易发生水解，进而与硅溶胶、颜料、填料缩聚形成不溶物，因此为提高陶瓷涂料的稳定性，制造商只能采用双组份或三组份的方式将硅烷、硅溶胶、颜填料等分别进行包装。同时，产品保质期也较有机涂料有所缩短。

(2)熟化时间长、适用期短：为反应得到理想的硅醇预聚物，促进陶瓷涂料均匀成膜、避免应力开裂，陶瓷涂料在应用前需要长时间的搅拌熟化，一般需要持续2～8h；而熟化后的陶瓷涂料需要在几个小时内完成涂装，否则产品凝胶化，失去使用性能。这一繁琐的预混合过程对涂装企业的设备及工艺控制均提出了较高的要求。

(3)柔韧性差、不抗弯、不抗冲：由于陶瓷涂层是高度交联的无机网络(硬度高达9H)，涂层脆性高。涂装过程中，工件需要先成型再涂装，否则基材的小幅弯折也会造成陶瓷涂层的开裂破损。同时，涂层使用也需要格外小心，磕碰、冲击可能会破坏涂层。此外，涂料固化过程的收缩比较高、内应力较大，因此陶瓷涂料不宜厚涂(一般涂装膜厚低于40微米)，否则极易开裂。

(4)重涂性差：由于陶瓷涂料的表面能低、不易润湿，因此涂料的重涂性较差。对于不合格的制品，只能打磨至金属底材后再进行返工，这严重影响涂装效率，也无法获得高膜厚的陶瓷涂层。

目前，陶瓷涂料已经在不粘锅、建筑幕墙、地铁机车、热管等领域开展应用，也取得了一定的市场份额。如果能攻克以上技术瓶颈，陶瓷涂料的市场将得到大幅拓展。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于金属、玻璃表面，具备优异阻燃、耐热、腐蚀介质屏蔽、抗弯折、抗冲击性能的水性陶瓷涂料。该涂料为水基、单组份、烘烤干燥型产品，其施工便捷、涂装VOC排放极低，是高耐温、高耐久防腐防护涂装的极佳选择。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种高韧性的水性陶瓷涂料，该涂料由以下成分构成：

在一些具体的技术方案中：该涂料由以下成分构成：

本发明技术方案中：所述的聚氨酯改性纳米陶瓷乳液是通过以下方法制备得到：