无机涂料组合物及利用该组合物形成涂膜的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无机涂料组合物及利用该组合物形成无机涂膜的方法。
【背景技术】
[0002] 通常涂料具有广泛的用途，除了在铁路、车辆、船舶、道路设施、电子、电器等各种 工业领域之外，还在厨房、卧室等的普通家庭中使用。
[0003]但是现有的有机涂料因使用乙醇等有机溶剂而具有环境污染的问题，当其表面沾 上有机物质（例如，各种油、喷漆、油性万能笔等）被污染时，有机涂料的表面具有疏水性而 能够很好地有机物质结合，因此具有无法用水容易地去除污染物质的问题。
[0004]此外，有机涂料对金属材料的非铁金属表面的粘着性及附着力弱，为了在金属材 料的非金属表面进行涂覆，而需要在金属材料的非铁金属表面进行打磨、酸处理、额外涂覆 粘着力大的物质进行前处理等额外的工序，因此导致涂覆工序复杂，费用高的问题，还随着 使用时间推移，当受到外部冲击时，脱离母材料的现象频繁发生。
[0005]此外，还有不耐高温、易燃等问题，因此对能够代替有机涂料的涂料和涂覆剂的需 求一直存在。
[0006]为了解决上述问题，人们开发了使用水溶性硅酸盐和铝或铝金属氧化物制备的水 溶性硅酸盐为主材料的无机质包覆组合物。但是这种包覆组合物中作为粘合剂使用的水溶 性改性硅酸盐为强碱物质，因此在形成涂膜之后微量碱性成分溶出到涂膜表面引起白化现 象。
[0007]此外，人们还研宄了以碱金属氧化物和碱性硅酸盐作为固化剂、金属氧化物及金 属磷酸化物和碱性硅酸盐作为基底（base)的亲水性无机涂料组合物，在此时不仅没有完 全防止碱溶出导致的白化现象，而且对水的耐水性不够完全，在对母材料的粘着力或附着 力方面还需要改进。
[0008] 现有技术文献
[0009](专利文献1)韩国注册专利第10-0235093号
【发明内容】
[0010] 技术问题
[0011] 本发明是为了解决如上所述的现有技术中的问题而提出，本发明的一目的在于， 提供涂覆到母材料上之后使用水能够容易去除污染物，耐热性和不燃性优异，与母材料的 种类无关地能够通过简单方法进行涂覆，且与母材料的粘着力及附着力优异的无机涂料组 合物。
[0012] 本发明的另一目的在于，提供利用上述无机涂料组合物，在母材料上形成无机涂 膜的方法。
[0013] 技术方案
[0014]为了解决上述问题，本发明提供如下的无机涂料组合物，该组合物含有：
[0015] 至少一种选自下列化学式1至化学式3所示的碱金属硅酸盐；
[0016]磷酸（H3P04);
[0017] 选自KOH、NaOH及LiOH中的任意一种以上的强碱；及
[0018]水（H20)，
[0019]化学式 1 :xNa20 ? ySi02 ? nH20
[0020] 化学式 2 :xK20 ? ySi02 ? nH20
[0021] 化学式 3 :xLi20 ? ySi02 ? nH20
[0022] 上述化学式1至3中，x和y分别是0. 01-500, n为1-20的自然数。
[0023] 此外，以所述无机涂料组合物100重量份为基准，所述无机涂料组合物含有25-95 重量份的至少一种选自所述化学式1至化学式3所示的碱金属硅酸盐；0. 1-1重量份的磷 酸（H3P04) ;0? 5-5重量份的强碱；及4-84重量份的水（H20)。
[0024] 此时，以所述无机涂料组合物100重量份为基准，所述化学式1至化学式3表示的 碱金属娃酸盐分别以12-40重量份、1-30重量份及12-40重量份含有在所述无机涂料组合 物中。
[0025] 此外，所述化学式1至化学式3表示的碱金属硅酸盐的固体成分含量分别为 25% -50%、15% _40%、10% -35%。
[0026] 此外，所述无机涂料组合物的pH是8-14。
[0027] 此外，所述无机涂料组合物形成的涂膜根据ASTM D3363标准测量的铅笔硬度为 9H，根据ASTM D3359标准测量的附着力为5B，在涂膜上滴一滴水后，涂膜和水之间的接触 角为30. 7°以下。
[0028] 此外，形成所述无机涂料组合物的涂膜的母材料的表面在暴露于如盐酸、硫酸、硝 酸的10%浓度的强酸中48小时以上，也不会发生腐蚀。但是，有机和高分子材料、铝、钢等 对腐蚀脆弱的母材料的情况，对强酸的耐性有数分钟到数十分钟的差异，耐腐蚀性在一定 程度上加强的不锈钢或者钛等材料上形成的涂膜具有数十小时至数百小时的耐腐蚀性。
[0029] 此外，涂覆有所述无机涂料组合物的玻璃的反射率相比没有涂覆的减少1-3%，其 透过率相比没有涂覆的增加1-3%。
[0030] 另一方面，作为解决上述课题的又一方案，本发明提供一种利用无机涂料组合物 形成无机涂膜的方法，该方法包括：a)将至少一种以上的选自下列化学式1至化学式3所 示的碱金属硅酸盐；磷酸（H 3P04);选自KOH、NaOH及LiOH中的任意一种以上的强碱；及水 (H20)进行混合搅拌制备无机涂料组合物的步骤；b)将母材料进行预热处理的步骤；c)将 所述无机涂料组合物涂覆到母材料的表面的步骤；d)将干燥的母材料进行塑性的步骤；
[0031]化学式 1:xNa20? ySi02? nH20
[0032]化学式 2:xK20? ySi02? nH20
[0033]化学式 3:xLi20? ySi02? nH20
[0034] 上述化学式1至3中，x和y分别是0. 01-500,n为1-20的自然数。
[0035] 此外，在所述步骤b)之前，为了将母材料进行亲水化，还包括选自等离子体 (plasma)处理、阳极化处理（anodizing)、打磨（sanding)、蚀刻（etching)、将母材料的表 面进行脱脂洗涤以去除杂质的方法中的任意一种方法的前处理步骤。
[0036] 此外，在所述步骤d)之前还包括将涂覆的母材料在常温以上的温度下进行干燥 的步骤。
[0037] 此外，所述步骤b)可以是在50±10°C的温度下进行预热处理的步骤。
[0038] 此外，所述步骤a)的所述无机涂料组合物的制备，在pH8-14的条件下进行。
[0039] 此外，所述步骤a)的所述无机涂料组合物的制备，通过以所述无机涂料组合物 100重量份为基准，含有25-95重量份的至少一种以上的化学式1至化学式3所示的碱金属 硅酸盐；〇? 1-1. 0重量份的磷酸（H3P04) ;0? 5-5重量份的强碱；及4-84重量份的水（H20)的 方法进行制备。
[0040] 此时，以所述无机涂料组合物100重量份为基准，含有的所述化学式1至化学式3 表示的碱金属硅酸盐分别为12-40重量份、1-30重量份及12-40重量份。
[0041] 此外，所述化学式1至化学式3表示的碱金属硅酸盐的固体成分含量分别为 25% -50%、15% _40%、10% -35%。
[0042] 此外，所述d)的将干燥的母材料进行塑性的步骤，在常温-450°C的温度下进行数 十分钟至数小时，根据塑性装备的条件塑性所需时间不同。如果塑性装备的温度能够长时 间维持在一定温度的情况下，短时间内可以完成塑性，但是在难以长时间维持一定温度的 情况下，需要长时间的塑性过程。塑性温度为250±50°C的情况下，使用电炉或电锅等密闭 型腔型塑性装备，为了维持250±50°C的温度而消耗很多电且发生很多维持费用，因此塑性 时通过升温、滞留、冷却等工序形成无机涂膜的效率更高。初次启动塑性炉时的升温工序和 停止时的冷却工序是必须的，因此总的塑性时间需要1-3小时，但是启动之后的塑性中可 以有效的控温，因此塑性时间也可以是1小时以下。此外，热源可以是多种多样，使用电或 气等普通能源作为热源时，初期升温时所需时间较长，但使用微波的塑性炉等特殊塑性炉 时，在数分钟至数十分钟内可实现升温，因此能够缩短塑性时间。使用传送带（conveyor) 式的塑性装备的情况时，区间温度的维持变得可能，因此可以在数分钟至数十分钟内得到 无机涂膜。根据实验，最佳时间为10-30分钟以内。此外，塑性温度不足170°C时，由于热 源不足，因此塑性时间和温度成反比，导致在常温下涂覆时可能需要数十小时以上，随着塑 性（干燥）温度上升而时间减少，在l〇〇°C以上塑性数小时而形成涂膜。但是，当如上所述 在低温下塑性（干燥）形成涂膜时，无机涂膜的铅笔硬度、附着力及可清洗性优异，但相比 在250°C以上塑性的无机涂膜，其耐水性脆弱，因此除了长时间暴露于水中的领域之外，可 以适用于需要耐刮性和防污染性等特性的领域。
[0043] 此外，所述将母材料进行塑性的步骤c)，可以使用选自浸涂（Dipping)或喷涂、棍 涂、旋涂、棒