CN103146280A - 水溶性防锈纳米复合涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种水溶性防锈纳米复合涂料及其制备方法，在反应釜中加入单体量40～50％的助溶剂，再加入部分称量好的植物油5～10％、酸类单体1～10％、丙烯酸酯类单体30～40％、交联单体1～10％和引发剂0.5～2％，加热到回流温度，滴加余下的反应单体的引发剂。反应完成后，抽真空脱除助溶剂，然后滴加pH调节剂1～6％，然后加入计量的去离子水、流平剂1～4％、缓蚀剂、防锈剂1～4％、复合紫外线吸收剂0.1～0.5％和纳米二氧化硅分散体1～5％。本发明涂料的突出优点在于无毒、附着力强、耐老化、防腐、防锈性能好、节约能源、无空气污染，加入纳米二氧化硅组分制成纳米改性环保复合涂料，涂料易交联，可在室温固化。
Description
技术领域
本发明涉及一种涂料，更具体地说是一种水溶性防锈纳米复合涂料及其制备方法。
背景技术
21世纪是中国经济迅速发展的时期，也是资源短缺和环保面临巨大挑战的关键时期，我国涂料的年使用量在几百万吨以上，并以年均15％的用量增长。当前我国水性环保功能复合涂料的产量少，质量较低，且多集中在建筑涂料方面，难以满足市场上其他产品对涂料的需要。目前钢铁卷材、钢管、大型钢结构、车辆等行业大量使用的主要是溶剂性涂料。这些溶剂性涂料多为醇酸类、丙烯酸树脂类、聚氨酯类、氯化橡胶类油漆。在使用溶剂性涂料的过程中，由于涂料中使用了大量的溶剂，因此在使用过程中浪费了大量的溶剂，污染环境。
发明内容
为解决目前涂料使用大量溶剂而造成的浪费和环境污染，本发明研制一种溶剂含量少，可常温施工的涂料，即节约有机溶剂、减少空气污染，节省能源，又具有防腐、防锈性能的环保涂料。
本发明的目的在于提供一种水溶性防锈纳米复合涂料。
本发明的目的在于提供一种水溶性防锈纳米复合涂料的制备方法。
本发明的水溶性防锈纳米复合涂料以重量份数计，其原料由以下成分组成：
加去离子水至100％。
所述的植物油为大豆油、蓖麻油、椰子油、花生油和葵花子油中的至少一种；优选为：大豆油、蓖麻油。
所述的酸类单体为不饱和脂肪酸、亚麻油酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、邻苯二甲酸中的至少一种；优选为：甲基丙烯酸、衣康酸。
所述的丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一种。
所述的交联单体为(甲基)丙烯酰胺，羟甲基丙烯酰胺基、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、双丙酮丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二烯丙基醚和己二酰肼中的至少一种；优选为：丙烯酰胺，丙烯酸缩水甘油酯、双丙酮丙烯酰胺。交联单体中含有羟基、环氧基、酰胺基等具有交联特征的功能单体，使涂料具有超强耐水、耐溶剂、耐磨和耐老化特性。
所述的引发剂为叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁晴、过氧化苯甲酰、硫醇中的至少一种；优选为：叔丁基过氧化氢。
所述的缓蚀、防锈剂为咪唑啉，碳酸盐季铵盐、苯三唑、多聚磷酸铵中的至少一种；优选为：咪唑啉，提高涂料的防腐、防锈性能。
所述的流平剂为丙烯酸酯流平剂。
所述的pH调节剂为AMP-95，三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、三乙胺、氨水中的一种或两种；优选为：AMP-95。
所述的助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、正丁醇、乙醇、仲丁醇、异丙醇中的至少一种；优选为：乙醇和丙二醇丁醚的混合物。
本发明所述的复合紫外线吸收剂为紫外线吸收剂和位阻胺光稳定剂的复合物，用以提高涂料的抗紫外线能力。
一种水溶性防锈纳米复合涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反应釜中加入一定量的助溶剂；
(2)在反应釜中同时加入10～15％称量好的混合反应单体和30～50％引发剂，加热到回流温度，先滴加反应单体0.5h后再滴加引发剂，1～2h滴加完反应单体，1.5～2.5h滴加完引发剂；
(3)在回流温度下反应1～3h，再补加氧化还原引发剂去除残余反应单体(如叔丁基过氧化氢-吊白块氧化还原剂)，继续反应2h后，使反应单体的转化率达到99.9％，然后降温至40～50℃；
(4)减压蒸馏出助溶剂后，滴加pH调节剂，使体系的pH值为7.5～8.5，然后加入计量的去离子水、流平剂、缓蚀剂、防锈剂、复合紫外线吸收剂和纳米二氧化硅分散体，制得水溶性防锈纳米复合涂料。
本发明通过合成水溶性丙烯酸树脂，减少了有机溶剂，利于环保。
本发明的有益作用：本发明制备的水溶性防锈纳米复合涂料，其突出优点在于无毒、附着力强、耐老化、防腐、防锈性能好，节约能源、无空气污染，符合环保要求；该涂料施工性能好，无需机械搅拌装置，施工工具可用水直接清洗，易于重复使用，降低施工成本；该涂料中加入纳米二氧化硅制成纳米改性环保复合涂料，提高涂料的交联性能，明显提高涂料的封闭性、强度和力学性能；涂膜即可可室温固化，也可低温烘烤，固化速度快。涂膜交联密度和硬度高、耐水、耐磨性能优异。
具体实施方式
实施例1
水溶性防锈纳米复合涂料的组成按质量百分比为：
加去离子水至100％
制备方法：
(1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反应釜中加入一定量乙二醇丁醚；
(2)取10～15％已经称量好的混合反应单体，如大豆油、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、羟甲基丙烯酰胺基和40％的引发剂叔丁基过氧化氢加入到反应釜中，加热到回流温度，开始滴加余下的反应单体，1～2h滴完；反应单体滴加0.5h后再滴加引发剂，1.5～2.5h滴完；
(3)在回流温度下反应1～3h，再补加少量的引发剂，继续反应2h后，使反应单体的转化率达到99.9％，然后降温至40～50℃；
(4)减压蒸馏出溶剂后，滴加AMP-95，使体系的pH值为7.5～8.5，然后加入计量的去离子水、丙烯酸酯流平剂、咪唑啉、复合紫外线吸收剂和纳米二氧化硅分散体，制得水溶性防锈纳米复合涂料。
实施例2
水溶性防锈纳米复合涂料的组成按质量百分比为：
加去离子水至100％
制备方法：
(1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反应釜中加入一定量的丙二醇丁醚；
(2)取10～15％已经称量好的混合反应单体，如花生油、衣康酸、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯和40％的引发剂叔丁基过氧化氢加入到反应釜中，加热到回流温度，开始滴加余下的反应单体，1～2h滴完；反应单体滴加0.5h后再滴加引发剂，1.5～2.5h滴完；
(3)在回流温度下反应1～3h，再补加少量的引发剂，继续反应2h后，使反应单体的转化率达到99.9％，然后降温至40～50℃；
(4)减压蒸馏出溶剂后，滴加36％的氨水，使体系的pH值为7.5～8.5，然后加入计量的去离子水、丙烯酸酯流平剂、苯三唑、复合紫外线吸收剂和纳米二氧化硅分散体，制得水溶性防锈纳米复合涂料。
实施例3
水溶性防锈纳米复合涂料的组成按质量百分比为：
加去离子水至100％
制备方法：
(1)在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反应釜中加入一定量的乙醇和异丙醇；
(2)取10～15％已经称量好的混合反应单体，如蓖麻油、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯和40％引发剂叔丁基过氧化氢加入到反应釜中，加热到回流温度，开始滴加余下的反应单体，1～2h滴完；反应单体滴加0.5h后再滴加引发剂，1.5～2.5h滴完；
(3)在回流温度下反应1～3h，再补加少量的引发剂，继续反应2h后，使反应单体的转化率达到99.9％，然后降温至40～50℃；
(4)减压蒸馏出溶剂后，滴加氨水，使体系的pH值为7.5～8.5，然后加入计量的去离子水、丙烯酸酯流平剂、碳酸盐季铵盐、复合紫外线吸收剂和纳米二氧化硅分散体，制得水溶性防锈纳米复合涂料。
本发明所述的水溶性防锈纳米复合涂料的测试结果如表1。
表1水溶性防锈纳米复合涂料的性能
通过以上对比可以看出，本发明涂料与现有常规水性防腐涂料相比，防腐、耐老化、硬度等方面性能优异。
Claims (14)
1.一种水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：组分和重量百分比是：
加去离子水至100％。
2.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的植物油为大豆油、蓖麻油、椰子油、花生油和葵花子油中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的酸类单体为不饱和脂肪酸、亚麻油酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、邻苯二甲酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的丙烯酸酯类单体为(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯中的三种或多种组合。
5.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的交联单体为(甲基)丙烯酰胺，羟甲基丙烯酰胺基、(甲基)丙烯酸缩水甘油酯、双丙酮丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸二烯丙基醚和己二酰肼中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的引发剂为叔丁基过氧化氢、偶氮二异丁晴、过氧化苯甲酰、硫醇中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的酸类单体与交联单体总的重量百分比为10～20。
8.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的缓蚀、防锈剂为咪唑啉，碳酸盐季铵盐、苯三唑、多聚磷酸铵中的至少一种。
9.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的流平剂为丙烯酸酯流平剂。
10.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的pH调节剂为AMP-95，三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、三乙胺、氨水中的一种或两种。
11.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的助溶剂为乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、正丁醇、乙醇、仲丁醇、异丙醇中的至少一种。
12.根据权利要求1所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的复合紫外线吸收剂为紫外线吸收剂和位阻胺光稳定剂的复合物。
13.根据权利要求5所述的水溶性防锈纳米复合涂料，其特征在于：所述的交联单体中含有羟基、环氧基、酰胺基。
14.一种水溶性防锈纳米复合涂料的制备方法，其特征在于：在装有温度计、搅拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反应釜中加入一定量助溶剂，加入10～15％称量好的混合反应单体(植物油、酸类单体、丙烯酸酯类单体、交联单体)和单体量0.2％的引发剂，加热到回流温度后，开始滴加余下的反应单体的引发剂，1～2h滴加完单体；反应单体滴加0.5h后，滴加引发剂，1.5～2.5h滴完；在回流温度下继续反应1～3h，再补加少量的引发剂，继续反应2h后，使反应单体的转化率达到99.9％，然后降温至40～50℃；减压蒸馏出溶剂后，滴加pH调节剂，使体系的PH值为7.5～8.5，然后加入计量的去离子水、流平剂、缓蚀剂、防锈剂、复合紫外线吸收剂和纳米二氧化硅分散体，制得水溶性防锈纳米复合涂料。
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