[发明专利]水性涂料与其形成的方法

说明书

本公开提供之水性涂料的形成方法，包括：(a)将四烷氧硅烷、金属盐的酸性水溶液与三烷氧基烷基硅烷反应形成寡聚物，其中金属盐包括钒盐、钛盐、或锆盐；(b)取该寡聚物与二氧化硅胶体粒子反应形成改性寡聚物；以及(c)取该改性寡聚物与三烷氧基环氧基硅烷反应形成水性涂料。

【技术领域】

本公开涉及水性涂料，更特别地涉及水性涂料的形成方法。

【背景技术】

全球金属前处理/防蚀涂料市场需求约170万吨、40亿美金，亚洲地区约占37％，而广泛应用的材料有磷酸盐与铬酸盐(86％)、无铬涂料(1％)及其他(13％)。目前就金属皮膜处理防蚀性以六价铬是最佳的，但随着环保意识上升与国际规范愈趋严格，无铬涂装为环保新技术发展主轴。另外，传统水性涂料中添加大量表面活性剂，达到稳定分散粒子，然而其干燥成膜后，表面活性剂的亲水基会吸水而导致涂膜防蚀性下降。

综上所述，目前亟需新的无铬水性防蚀涂料。

【发明内容】

本公开的一个实施例提供水性涂料的形成方法，包括：(a)将四烷氧硅烷、金属盐的酸性水溶液与三烷氧基烷基硅烷反应形成寡聚物(oligomer)，其中金属盐包括钒盐、钛盐、或锆盐；(b)取该寡聚物与二氧化硅胶体粒子(colloidal silica)反应形成改性寡聚物；以及(c)取该改性寡聚物与三烷氧基环氧基硅烷反应形成水性涂料。

本公开的一个实施例提供水性涂料，包括：由改性寡聚物与三烷氧基环氧基硅烷反应而成的产物；其中该改性寡聚物由寡聚物与二氧化硅胶体粒子(colloidal silica)反应而成；其中该寡聚物由四烷氧硅烷、金属盐的酸性水溶液与三烷氧基烷基硅烷反应而成。

【具体实施方式】

本公开的一个实施例提供水性涂料的形成方法：(a)将四烷氧硅烷、金属盐的酸性水溶液与三烷氧基烷基硅烷反应形成寡聚物，其中金属盐包括钒盐、钛盐、或锆盐；(b)取寡聚物与二氧化硅胶体粒子反应形成改性寡聚物；以及(c)取改性寡聚物与三烷氧基环氧基硅烷反应形成水性涂料。在一些实施例中，四烷氧硅烷与金属盐的重量比可介于约1∶0.01至1∶0.3之间，例如约1∶0.01-0.05、约1∶0.05-0.10、约1∶0.10-0.15、约1∶0.15-0.20、约1∶0.20-0.25、约1∶0.25-0.3等，但不限于此。若金属盐的比例过低，则形成的皮膜电化学交流阻抗值较低，表示皮膜腐蚀抑制能力较不足，防蚀性较差；若金属盐的比例过高，则形成的涂料pH可能过低，影响皮膜致密性。四烷氧硅烷与三烷氧基烷基硅烷的重量比介于1∶0.1至1∶3.0之间，例如1∶0.1-0.5、1∶0.5-1.0、1∶1.0-1.5、1∶1.5-2.0、1∶2.0-2.5、或1∶2.5-3.0等，但不限于此。若三烷氧基烷基硅烷的比例过低，则寡聚物稳定性可能不足易胶化，皮膜疏水性不足使亲水腐蚀因子容易渗透至基材。若三烷氧基烷基硅烷的比例过高，则寡聚物可能较疏水，涂料相分离产生悬浮物。在一些实施例中，四烷氧硅烷与二氧化硅胶体粒子的重量比介于1∶0.2至1∶1.5之间，例如约1∶0.2-0.4、1∶0.4-0.5、1∶0.5-0.7、1∶0.7-0.9、1∶0.9-1.2、1∶1.2-1.3、1∶1.3-1.4或1∶1.4-1.5等，但不限于此。若二氧化硅胶体粒子的比例过低则皮膜致密性可能不足。若二氧化硅胶体粒子的比例过高，则皮膜亲水性可能过高。在一些实施例中，四烷氧硅烷与三烷氧基环氧基硅烷的重量比介于1∶1.0至1∶10.0之间，例如约1∶1.0-2.0、1∶2.0-2.5、1∶2.5-3.0、1∶3.0-4.0、1∶4.0-5.0、1∶5.0-6.0、1∶6.0-7.0、1∶7.0-8.0、1∶8.0-9.0、或1∶9.0-10.0等，但不限于此。若三烷氧基环氧基硅烷的比例过低则涂料稳定性不足、皮膜与基材附着性不足；若三烷氧基环氧基硅烷的比例过高，则涂料相分离产生悬浮物。