CN101857737A - 一种防腐纳米水性建筑涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种防腐纳米水性涂料，该涂料以改性纳米级颜料(特别是改性纳米二氧化锆)为基础，再配以其他无毒材料配制而成，其防腐效果好，特别是抗紫外线，并且不含溶剂，无毒环保，特别适用于金属的防腐，尤其是室外的金属构件。

Description

一种防腐纳米水性建筑涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法。具体地说，本发明涉及一种用于防止金属腐蚀的纳米水性建筑涂料及其制备方法。

背景技术

金属腐蚀给国民经济带来了巨大的损失。在我国，由于金属腐蚀造成的经济损失高达300亿元以上，占国民生产总值的4％。长期以来，人们一直采用多种技术对金属加以保护以防止腐蚀现象的发生。对于金属设备最有效、最常用的方法之一就是在金属表面涂覆防护涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基体的接触。目前金属表面涂覆的防腐蚀涂层通常采用的是溶剂型涂料。尽管它们具有抑制腐蚀的作用，但由于含有对人体造成损害的有害气体(氨等)和重金属(如铅等)，从而造成了环境污染问题。因此，近年来水性涂料、粉末涂料、高固体分涂料和辐射固化涂料等经济高效、生态环保型涂料发展较快。

同时，高性能颜料纳米化后，表现出许多优异的特性，如高比表面效应、小尺寸效应、界面效应等等。并且，纳米材料对紫外线有极强的屏蔽作用，可大大缓解阳光对特定的破坏，这点对于室外的金属材料涂层尤为重要。

近年来，有相关资料报导了关于研究与开发防腐涂料，并得到了广泛应用，而且品种较多。但由改性纳米颜料(特别是改性纳米二氧化锆)制得的水性防腐涂料在国内外尚未见有报道。

发明内容

因此，本发明为解决上述技术问题的不足，提供了一种防腐纳米水性涂料，该涂料以改性纳米级颜料为基础，再配以其他无毒材料配制而成，其防腐效果好，特别是抗紫外线，并且不含溶剂，无毒环保，特别适用于金属的防腐，尤其是室外的金属构件。

本发明通过以下的技术方案来实现：

在一个技术方案中，本发明提供了一种涂料，该涂料包括改性纳米颜料、水、改性树脂、润湿剂、乳化剂、成膜剂、成膜助剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、偶联剂、固化剂、pH调节剂，其中各组分的重量配比为改性纳米级颜料35-55、水10-30、树脂25-40、润湿剂0.05-1、乳化剂0.5-2、成膜剂3-5、成膜助剂2-3、增稠剂0.5-1、分散剂0.1-0.5、消泡剂0.01-0.2、偶联剂3-5、pH调节剂0.05-0.15，其中改性纳米颜料为改性纳米二氧化锆，并且该改性纳米二氧化锆通过以下方法制得：称取10g碳酸锆，加入过量硫酸并搅拌，得到硫酸锆；配制1N碳酸氢铵溶液，以10-15ml/min的速度滴加到硫酸锆溶液中；不断搅拌直至沉淀完全，静置后抽滤，洗涤，再用无水乙醇提取，将得到的固体干燥，然后在350℃以上的高温灼烧，冷却后研磨，经测定，90％以上颗粒的粒径＜100nm，获得纳米二氧化锆；将10g上述制备的纳米二氧化锆置于300mL无水乙醇中，搅拌回流30min，停止回流，保持温度在70℃，加入硬脂酸，继续搅拌1h，冷却，过滤，干燥，获得改性纳米二氧化锆。

水性涂料中可用的助剂是公知的，但在本发明的一个优选实施方案中，改性树脂为水溶性丙烯酸树脂；润湿剂为市售P-100、乳化剂为市售PS-630；成膜剂为聚氨酯；成膜助剂为市售DH-1700；增稠剂为羟丙基甲基纤维素；分散剂是市售DH-304；消泡剂为市售SPG-10；偶联剂为钛酸酯；pH调节剂为AMP-95。这些助剂是涂料领域中常用的，可方便购得，并且都适用于水性涂料中，无毒环保。

在另一个技术方案中，本发明提供了该涂料的制备方法，按照上述比例称取原料，将改性纳米二氧化锆、改性树脂、润湿剂、分散剂搅拌均匀，然后加入水、乳化剂、成膜剂、成膜助剂、增稠剂、消泡剂和偶联剂，再次搅拌均匀，然后采用高速剪切乳化机，乳化30分钟，最后加入pH调节剂，搅拌均匀；并且该改性纳米二氧化锆通过以下方法制得：称取10g碳酸锆，加入过量硫酸并搅拌，得到硫酸锆；配制1N碳酸氢铵溶液，以10-15ml/min的速度滴加到硫酸锆溶液中；不断搅拌直至沉淀完全，静置后抽滤，洗涤，再用无水乙醇提取，将得到的固体干燥，然后在350℃以上的高温灼烧，冷却后研磨，经测定，90％以上颗粒的粒径＜100nm，获得纳米二氧化锆；将10g上述制备的纳米二氧化锆置于300mL无水乙醇中，搅拌回流30min，停止回流，保持温度在70℃，加入硬脂酸，继续搅拌1h，冷却，过滤，干燥，获得改性纳米二氧化锆。

本发明的涂料与现有技术中的涂料相比，采用了改性纳米级的二氧化锆，具有比普通纳米二氧化锆更强的抗紫外吸收能力，因此抗蚀性更强。并且，涂层平滑、平整，具有金属光泽；制备、使用方便；没有使用溶剂，因此无毒、无味、环保。

具体实施方式

实施例1

1.制备改性纳米二氧化锆

并且该改性纳米二氧化锆通过以下方法制得：称取10g碳酸锆，加入过量硫酸并搅拌，得到硫酸锆；配制1N碳酸氢铵溶液，以10-15ml/min的速度滴加到硫酸锆溶液中；不断搅拌直至沉淀完全，静置后抽滤，洗涤，再用无水乙醇提取，将得到的固体干燥，然后在350℃以上的高温灼烧，冷却后研磨，经测定，90％以上颗粒的粒径＜100nm，获得纳米二氧化锆；将10g上述制备的纳米二氧化锆置于300mL无水乙醇中，搅拌回流30min，停止回流，保持温度在70℃，加入硬脂酸，继续搅拌1h，冷却，过滤，干燥，获得改性纳米二氧化锆。

2.制备涂料

按照如下的重量配比称取各原料：改性纳米级颜料35-55、水10-30、改性树脂25-40、润湿剂0.05-1、乳化剂0.5-2、成膜剂3-5、成膜助剂2-3、增稠剂0.5-1、分散剂0.1-0.5、消泡剂0.01-0.2、偶联剂3-5、pH调节剂0.05-0.15，其中改性纳米级颜料为以上步骤1中制得的改性纳米二氧化锆；将改性纳米二氧化锆、改性树脂、润湿剂、分散剂搅拌均匀，然后加入水、乳化剂、成膜剂、成膜助剂、增稠剂、消泡剂和偶联剂，再次搅拌均匀，然后采用高速剪切乳化机，乳化30分钟，最后加入pH调节剂，搅拌均匀。

实施例2

1.制备改性纳米二氧化锆

制备方法同以上实施例1

2.制备涂料

按照如下的重量配比称取各原料：步骤1中制得的改性纳米二氧化锆55、水30、水溶性丙烯酸树脂40、市售P-1001、市售PS-6302、聚氨酯5、市售DH-1700

3、羟丙基甲基纤维素1、市售DH-3040.5、市售SPG-100.2、钛酸酯5、AMP-950.15；将改性纳米二氧化锆、水溶性丙烯酸树脂、P-100、DH-304搅拌均匀，然后加入水、PS-630、聚氨酯、DH-1700、羟丙基甲基纤维素、SPG-10和钛酸酯，再次搅拌均匀，然后采用高速剪切乳化机，乳化30分钟，最后加入AMP-95，搅拌均匀。

实施例3

1.制备改性纳米二氧化锆

制备方法同以上实施例1

2.制备涂料

按照如下的重量配比称取各原料：步骤1中制得的改性纳米二氧化锆35、水10、水溶性丙烯酸树脂25、市售P-1000.05、市售PS-6300.5、聚氨酯3、市售DH-17002、羟丙基甲基纤维素0.5、市售DH-3040.1、市售SPG-100.01、钛酸酯3、AMP-950.05；将改性纳米二氧化锆、水溶性丙烯酸树脂、P-100、DH-304搅拌均匀，然后加入水、PS-630、聚氨酯、DH-1700、羟丙基甲基纤维素、SPG-10和钛酸酯，再次搅拌均匀，然后采用高速剪切乳化机，乳化30分钟，最后加入AMP-95，搅拌均匀。

本发明的防腐纳米水性涂料具有如下优点：全部采用水溶性成分，没有使用溶剂，无毒环保；成分易于获得，普通价廉，工艺简单，成本低，使用简便；使用改性纳米颜料，提高了耐候性和防腐性。

Claims (2)

1.一种防腐纳米水性涂料，其中包括如下重量配比的原料：改性纳米级颜料35-55、水10-30、树脂25-40、润湿剂0.05-1、乳化剂0.5-2、成膜剂3-5、成膜助剂2-3、增稠剂0.5-1、分散剂0.1-0.5、消泡剂0.01-0.2、偶联剂3-5、pH调节剂0.05-0.15，

其中改性纳米颜料为改性纳米二氧化锆，并且该改性纳米二氧化锆通过以下方法制得：称取10g碳酸锆，加入过量硫酸并搅拌，得到硫酸锆；配制1N碳酸氢铵溶液，以10-15ml/min的速度滴加到硫酸锆溶液中；不断搅拌直至沉淀完全，静置后抽滤，洗涤，再用无水乙醇提取，将得到的固体干燥，然后在350℃以上的高温灼烧，冷却后研磨，经测定，90％以上颗粒的粒径＜100nm，获得纳米二氧化锆；将10g上述制备的纳米二氧化锆置于300mL无水乙醇中，搅拌回流30min，停止回流，保持温度在70℃，加入硬脂酸，继续搅拌1h，冷却，过滤，干燥，获得改性纳米二氧化锆。

2.一种防腐纳米水性涂料的制备方法，其包括如下步骤：

(1)制备改性纳米二氧化锆

并且该改性纳米二氧化锆通过以下方法制得：称取10g碳酸锆，加入过量硫酸并搅拌，得到硫酸锆；配制1N碳酸氢铵溶液，以10-15ml/min的速度滴加到硫酸锆溶液中；不断搅拌直至沉淀完全，静置后抽滤，洗涤，再用无水乙醇提取，将得到的固体干燥，然后在350℃以上的高温灼烧，冷却后研磨，经测定，90％以上颗粒的粒径＜100nm，获得纳米二氧化锆；将10g上述制备的纳米二氧化锆置于300mL无水乙醇中，搅拌回流30min，停止回流，保持温度在70℃，加入硬脂酸，继续搅拌1h，冷却，过滤，干燥，获得改性纳米二氧化锆；

(2)制备涂料

按照如下的重量配比称取各原料：改性纳米级颜料35-55、水10-30、改性树脂25-40、润湿剂0.05-1、乳化剂0.5-2、成膜剂3-5、成膜助剂2-3、增稠剂0.5-1、分散剂0.1-0.5、消泡剂0.01-0.2、偶联剂3-5、pH调节剂0.05-0.15，其中改性纳米级颜料为以上步骤1中制得的改性纳米二氧化锆；将改性纳米二氧化锆、改性树脂、润湿剂、分散剂搅拌均匀，然后加入水、乳化剂、成膜剂、成膜助剂、增稠剂、消泡剂和偶联剂，再次搅拌均匀，然后采用高速剪切乳化机，乳化30分钟，最后加入pH调节剂，搅拌均匀。