CN100400610C - 用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法，属有机树脂涂料制造工艺技术领域。本发明的分散液由纳米功能粉体、分散助剂、有机聚合物树脂和溶剂组成，是一种用于卷材涂料中提高涂料综合性能的新型分散液。制备方法是：用经适当表面处理剂处理的纳米功能粉体、一定量有机聚合物树脂及分散助剂为主要成分，采用球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其分散，制得分散液。该分散液在卷材涂料配漆过程中按一定比例加入，均匀混合后可提高卷材涂料的综合性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法，属有机树脂涂料制造工艺技术领域。
背景技术
由于纳米分散相大的比表面积和强的界面相互作用产生量子效应和表面效应，使纳米材料不但表现出不同于一般宏观复合材料的性能；还可能具有原组分不具备的特殊性能和功能，用于制备高性能、多功能材料方面具有广阔前景。
纳米技术在涂料领域应用的方向有两个：一是改善传统涂料性能，利用涂料的流变性与填料的粒径存在一定关系，利用纳米技术可制得施工性能优良的纳米涂料；纳米粒子由于比表面积大，与有机树脂基质之间存在着良好的界面结合力，从而可提高原有涂层的强度、硬度、耐磨性、耐刮伤性等力学性能；二是制备出新的功能性纳米涂料，如军事隐身涂料、静电屏蔽涂料、纳米抗菌涂料、纳米界面涂料等。
中国专利1380369和1385483描述了加有纳米填料的内外墙涂料，中国专利1375534公开了一种蒙脱土改性的建筑涂料。
由于纳米粉体与有机高分子材料的性质差别极大，存在大量的界面，如果不加处理直接加入会带来灾难性的质量后果。纳米粒子在有机高分子涂料中的分散性尤为重要。纳米粉体的分散方法有多种，如机械分散法、静电抗团聚法、冷冻干燥粉末分散法等。
有文献报道，采用超声波振动和对纳米CaCO3进行硅烷偶联剂处理两种方法来改进纳米CaCO3在环氧树脂中的分散效果；检测表明该两种方法比普通搅拌混合分散的效果更好，可实现纳米CaCO3在环氧树脂中的均匀分散。Michael D.Kass在Maferials Letters发表论文报道了氧化铝球磨过程中利用超声波的作用和影响，表明了球磨与超声波联用，可以使氧化铝的粒径更小，可提高分散效果。但这些方法大都工艺复杂，制备时间较长、纳米粉体分散稳定性不最理想。
发明内容
本发明的目的在于改善现有技术的不足之处，提供一种用于卷材涂料的预先制备好的纳米功能粉体分散液，使卷材涂料具有良好的分散性和涂料优异性能。本发明的又一目的是提供用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法。
本发明是一种用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.在一定量的有机树脂中加入经月桂酸钠包覆处理的纳米功能粉体；纳米功能粉体包括纳米硫酸钡、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化镍、氧化铝中的任一种；月桂酸钠的加入量为纳米粉体重量的2.0～7.0％；在有机树脂中加入经处理的纳米功能粉体的量为有机树脂重量的28～32％；再加入分散助剂改性聚氨酯EFKA-4060，分散剂改性聚氨酯EFKA-4060的加入量为纳米功能粉体重量的10～30％；
b.逐次加料，逐次进行搅拌，搅拌时间15～30分钟；上述混合溶液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散；最终制得分散液。
所述的有机树脂为聚酯树脂、环氧树脂、氨基树脂中的任一种。
所述的纳米功能粉体的平均粒径为30～50nm。
本发明制得的分散液在使用时，只需在卷材涂料配漆过程中按5～10％重量百分比加入，均匀混合后即可使用。最终卷材涂料形成的涂层，经检测具有良好的光泽度、T弯柔韧性和耐腐蚀性。另外，纳米粉体在卷材涂料中的分散性也有显著改善和提高。
具体实施方式
现将本发明的实施例叙述于后。
实施例1
本实施例的工艺步骤如下：
取平均粒径为100nm的天然重晶石，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为天然重晶石纳米粉体重量的4％；先取100克聚酯树脂，加入4.5克分散助剂改性聚氨脂EFKA-4060，高速搅拌15分钟；然后逐量加入经处理的重晶石纳米粉体，其加入量为有机聚酯树脂重量的28％，再进行搅拌30分钟；上述混合液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散，最终制得分散液。
将该分散液在卷材涂料配漆过程中按5wt％比例加入，均匀混合后得纳米卷材涂料；将该涂料均匀涂于冷轧钢卷，经高温烘干后，得彩钢板A，留作性能评价试验。
实施例2
本实施例的工艺步骤如下：
取平均粒径为40nm的天然重晶石，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为天然重晶石纳米粉体重量的4％；先取100克聚酯树脂，加入4.5克分散助剂改性聚氨脂EFKA-4060，高速搅拌15分钟；然后逐量加入经处理的重晶石纳米粉体，其加入量为有机聚酯树脂重量的28％，再进行搅拌30分钟；上述混合液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散，最终制得分散液。
将该分散液在卷材涂料配漆过程中按5wt％比例加入，均匀混合后得纳米卷材涂料；将该涂料均匀涂于冷轧钢卷，经高温烘干后，得彩钢板B，留作性能评价试验。
实施例3
本实施例的工艺步骤如下：
取平均粒径为40nm的纳米氧化钛，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为纳米氧化钛重量的4％；先取100克聚酯树脂，加入5.0克分散助剂改性聚氨脂EFKA-4060，高速搅拌15分钟；然后逐量加入经处理的纳米氧化钛粉体，其加入量为有机聚酯树脂重量的30％，再进行搅拌30分钟；上述混合液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散，最终制得分散液。
将该分散液在卷材涂料配漆过程中按5wt％比例加入，均匀混合后得纳米卷材涂料；将该涂料均匀涂于冷轧钢卷，经高温烘干后，得彩钢板C，留作性能评价试验。
实施例4
本实施例的工艺步骤如下：
取平均粒径为40nm的纳米氧化硅，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为纳米氧化硅重量的4％；先取100克聚酯树脂，加入5.0克分散助剂改性聚氨脂EFKA-4060，高速搅拌15分钟；然后逐量加入经处理的纳米氧化硅粉体，其加入量为有机聚酯树脂重量的30％，再进行搅拌30分钟；上述混合液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散，最终制得分散液。
按上述同样方法，得彩钢板D，留作性能评价试验。
实施例5
本实施例的工艺步骤如下：
取平均粒径为40nm的天然重晶石，用有机表面处理剂对月桂酸钠进行包覆处理，其用量为重晶石纳米粉体重量的4％；先取100克环氧树脂，加入5.0克分散助剂改性聚氨脂EFKA-4060，高速搅拌15分钟；然后逐量加入经处理的重晶石纳米粉体，其加入量为环氧树脂重量的30％，再进行搅拌30分钟；上述混合液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散，最终制得分散液。
按上述同样方法，得彩钢板E，留作性能评价试验。
实施例6
本实施例的工艺步骤如下：
取平均粒径为40nm的天然重晶石，用有机表面处理剂月桂酸钠进行包覆处理，其用量为重晶石粉体重量的4％；先取100克氨基树脂，加入5.0克分散助剂改性聚氨脂EFKA-4060，高速搅拌15分钟；然后逐量加入经处理的重晶石纳米粉体，其加入量为氨基树脂重量的30％，再进行搅拌30分钟；上述混合液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散，最终制得分散液。
按上述同样方法，得彩钢板F，留作性能评价试验。
另外，为了作对比比较，将未加有纳米功能粉体的涂料试样“常规彩钢板”，也同时作性能评价试验。
各彩钢板试样涂料涂层的性能指标如下表1所示：
表1各彩钢板试样涂层性能指标
| 编号 | 光泽度 | 硬度 | 划伤性 | T弯 | 耐盐雾时间(小时) |
| A | 45.2 | 2H | 0 | 3T | 552 |
| B | 47.3 | H | 0 | 3T | 800 |
| C | 46.5 | 2H | 0 | 3T | 720 |
| D | 43.5 | 2H | 0 | 3T | 700 |
| E | 40.1 | 2H | 0 | 3T | 680 |
| F | 42.3 | 2H | 0 | 3T | 650 |
| 常规 | 35.7 | 2H | 0 | 4T | 500 |
从上表可知，与常规涂层相比，添加纳米粉体后，漆膜T弯值、光泽度值和硬度值均有所提高，尤其是耐盐雾时间有明显延长，说明纳米粉体改性后的涂层漆膜柔韧性提高，光泽度增强，同时延具有较好的硬度和优异的耐腐蚀性能。
经扫描电子显微镜检测，从照片可看出，未经纳米功能粉体改性的底漆涂层中含有大小不等的颜料颗粒和一些小孔；而在经过纳米天然重晶石改性的底漆涂层中则发现许多大小均一的颜料颗粒和流线状的底漆涂层。这说明经过纳米天然重晶石改性的底漆涂层比未改性的底漆涂层致密，其致密性高。这是因为当纳米粉体在有机树脂中达到良好的分散状态时，利用其体积效应可以填充一些“结构小孔”，形成几乎无孔的致密涂层，并杜绝环境中各腐蚀性介质的渗入。
所用的分散助剂改性聚氨酯EFKA-4060，其产品的型号为EFKA-4060，可防止颜料聚凝，由Afcona Additives(Asia-Pacific)sdu.Bhd.即埃夫科纳助剂(亚太)有限公司生产，规格为100克/瓶。
Claims (3)
1.一种用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法，其特征在于具有以下的工艺过程和步骤：
a.在一定量的有机树脂中加入经月桂酸钠包覆处理的纳米功能粉体；纳米功能粉体包括纳米硫酸钡、氧化硅、氧化钛、氧化锌、氧化镍、氧化铝中的任一种；月桂酸钠的加入量为纳米粉体重量的2.0～7.0％；在有机树脂中加入经处理的纳米功能粉体的量为有机树脂重量的28～32％；再加入分散助剂改性聚氨酯EFKA-4060，分散助剂改性聚氨酯EFKA-4060的加入量为纳米功能粉体重量的10～30％；
b.逐次加料，逐次进行搅拌，搅拌时间15～30分钟；上述混合溶液再经常规的球磨、砂磨、高速乳化及震荡多项分散工艺，使其均匀分散；最终制得分散液。
2.如权利要求1所述的一种用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法，其特征在于所述的有机树脂为聚酯树脂、环氧树脂、氨基树脂中的任一种。
3.如权利要求1所述的一种用于卷材涂料的纳米功能粉体分散液的制备方法，其特征在于所述的纳米功能粉体的平均粒径为30～50nm。
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| 纳米SiO2在不饱和聚酯树脂中的应用. 未明等.化工新型材料，第8期. 1999 |
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| 纳米TiO2的有机酸改性. 邹红梅等.化学研究与应用，第17卷第8期. 2005 |
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| 纳米ZnO的表面改性研究. 王国宏，李定或.湖北师范学院学报（自然科学版），第24卷第1期. 2004 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| CN1884406A (zh) | 2006-12-27 |
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