CN104151971B - 一种耐冲击涂层材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于金属材料领域，公开了一种耐冲击水分散性涂层材料及其制备方法。该耐冲击水分散性涂层材料包括由以下重量百分比的各成份配制而成：聚四氟乙烯分散乳液10-14%，苯丙乳液5-8%，云母粉12-15%，聚碳酸酯复合无机物10-14%，合成树脂30-40%，其余为水；所述云母粉粒径为15-20微米，聚碳酸酯复合无机物平均粒径为20-30微米，聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为2-4：10。本发明涂层材料耐冲击值高，无毒、不燃、对环境无污染、对施工人员身体健康无害，且干燥快，使用安全方便。
Description
技术领域：
本发明属于金属材料领域，涉及一种耐冲击水分散性涂层材料及其制备方法。
背景技术：
CN201210014745.4涉及一种环保型水性防护装饰涂料配方及制备工艺。首先合成了VOC含量低、稳定性好、干燥快的丙烯酸改性醇酸乳液，再以此乳液为基料，与颜料、助剂混合，经研磨、分散等工序加工成涂料。但该涂料的耐冲击性能不高。
发明内容：
本发明的目的就是针对上述技术缺陷，提供一种耐溶剂性环保水性涂料，该材料具有稳定的防腐保护性能。
本发明的另一目的是提供一种耐溶剂性环保水性涂料制备方法，该制备方法工艺简单，生产成本低，适于工业化生产。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种耐冲击涂层材料，该涂层材料由以下重量百分比的各成份配制而成：聚四氟乙烯分散乳液10-14％，苯丙乳液5-8％，云母粉12-15％，聚碳酸酯复合无机物10-14％，合成树脂30-40％，其余为水；聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为2-4：10。
本发明进一步设计在于：
所述云母粉粒径为15-20微米。
其中，聚碳酸酯复合无机物平均粒径为20-30微米。
该耐冲击涂层材料的制备方法包括以下步骤：
(1)聚碳酸酯复合无机物的准备：
按以下重量百分比配料：废玻璃5-9％，氧化钠8-13％，氧化镨0.4-0.8％，其余氧化硅；所述废玻璃中各成分重量百分比为氧化钙5-8％，氧化铝1-1.5％，氧化镁1-3％，氧化钠12-16％，氧化硼0.1-0.4％，氧化锌0.3-0.5％，其余氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；将各物料均匀混合，放入加热炉中的坩埚中加热到1400-1450度，保温10-15钟后取出坩埚，得到熔融无机物料，将熔融无机物料倒入钢模具冷却至室温得到复杂无机物；然后将得到的复杂无机物粉碎研磨到10-15微米,备用；
将聚碳酸酯加热到290-300度得到呈熔融态物质，然后将上述复杂无机物加入熔融聚碳酸酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温，得到聚碳酸酯复合无机物；该聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为2-4：10，然后将聚碳酸酯复合无机物放入-70～-80度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨至粒径为20-30微米，备用；
(2)合成树脂的准备：
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比15：10：10：30-40混合，形成混合物，然后加入占混合物质量4-6％引发剂过氧化苯甲酰，形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油溶合反应，溶合温度为105-110℃，反应时间为2-3小时；其中，正丁醇与树脂混合体及环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油的重量比为30：65-70：10：1，反应后进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体，得到粘稠液体，减压蒸馏的温度为70～80℃,压力为0.002-0.005MPa；减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度15％的氨水调节pH至7.5-8，得到水性丙烯酸树脂；
(3)按上述配比先将云母粉、聚碳酸酯复合无机物放入容器混合均匀，然后加入水混合5-10分钟，再将聚四氟乙烯分散乳液、苯丙乳液、合成树脂加入，混合30-40分钟后得到耐冲击涂层材料。
本发明具有如下有益效果：
本发明制备中，没有大量使用稀贵元素，所取原料成本降低；另外该材料制备工艺简便，过程简单，生产的材料具有良好的性能，非常便于工业化生产。
与现有技术相比，本发明涂料的优点在于耐冲击值高。该材料中硅油溶合改性丙烯酸树脂而形成具有较高力学性能的合成树脂。合成树脂构成了涂料的基础。聚碳酸酯复合无机物为调稠剂。同时，聚碳酸酯复合无机物可改善材料的耐冲击性，聚四氟乙烯分散乳液可以改善涂料的耐冲击性。
该涂料中VOC含量低，不含苯系物，无毒、不燃，对环境无污染，对施工人员身体健康无害，可采用刷涂、喷涂、浸涂等多种方法施工，干燥快，使用安全方便。漆膜机械强度高，附着力强，装饰性好，主要可用于船舶内舱钢板和软包覆表面作为防护和装饰涂层。本发明材料可以应用于交通、造船、建筑、桥梁、管道、机械设备、化工贮罐等行业钢铁材料的防护与装饰。
由图可以看出，组织均匀。本发明的材料性能见表1。
附图说明:
图1为本发明实施例1制备的耐冲击水分散性涂层材料的组织图。
具体实施方式：
以下各实施例中，所用聚四氟乙烯分散乳液型号为：SFN-1；苯丙乳液的型号为RC-215。聚碳酸酯的型号限定为201-10。
所用云母粉具体成份为SiO2:43.13-49.04％，Al2O3:27.93-37.44％,K2O+Na2O:9-11％，H2O:4.13-6.12％。
废玻璃中各成分重量百分比为氧化钙5-8％，氧化铝1-1.5％，氧化镁1-3％，氧化钠12-16％，氧化硼0.1-0.4％，氧化锌0.3-0.5％，其余氧化硅。
实施例一：
各成份按以下重量比配料：聚四氟乙烯分散乳液10％，苯丙乳液5％，云母粉12％，聚碳酸酯复合无机物10％，合成树脂30％，其余为水。
聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为4：10。
复杂无机物：废玻璃5％，氧化钠8％，氧化镨0.4％，其余氧化硅。
制备过程如下：
(1)聚碳酸酯复合无机物的准备：
按以下重量百分比配料：废玻璃5％，氧化钠8％，氧化镨0.4％，其余氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；将各物料均匀混合，放入加热炉中的坩埚中加热到1420度，保温15钟后取出坩埚，得到熔融无机物料，将熔融无机物料倒入钢模具冷却至室温得到复杂无机物；然后将得到的复杂无机物粉碎研磨到10-15微米,备用；
将聚碳酸酯加热到295度得到呈熔融态物质，然后将上述复杂无机物加入熔融聚碳酸酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温，得到聚碳酸酯复合无机物；该聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为4：10，然后将聚碳酸酯复合无机物放入-70度的环境中保温10分钟，然后取出碎化和研磨至粒径为20-30微米，备用；
(2)合成树脂的准备：
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比15：10：10：30混合，形成混合物，然后加入占混合物质量5％引发剂过氧化苯甲酰，形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油溶合反应，溶合温度为105℃，反应时间为2-3小时；其中，正丁醇与树脂混合体及环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油的重量比为30：65：10：1，反应后进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体，得到粘稠液体，减压蒸馏的温度为75℃,压力为0.004MPa；减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度15％的氨水调节pH至7.5，得到水性丙烯酸树脂；
(3)按上述配比先将云母粉、聚碳酸酯复合无机物放入容器混合均匀，然后加入水混合5-10分钟，再将聚四氟乙烯分散乳液、苯丙乳液、合成树脂加入，混合30分钟后得到耐冲击涂层材料。
实施例二：
各成份按以下重量比配料：聚四氟乙烯分散乳液14％，苯丙乳液8％，云母粉15％，聚碳酸酯复合无机物14％，合成树脂40％，其余为水。聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为2：10。
复杂无机物：废玻璃9％，氧化钠13％，氧化镨0.8％，其余氧化硅。
制备过程如下：
(1)聚碳酸酯复合无机物的准备：
按以下重量百分比配料：废玻璃9％，氧化钠13％，氧化镨0.8％，其余氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；将各物料均匀混合，放入加热炉中的坩埚中加热到1450度，保温15钟后取出坩埚，得到熔融无机物料，将熔融无机物料倒入钢模具冷却至室温得到复杂无机物；然后将得到的复杂无机物粉碎研磨到10-15微米,备用；
将聚碳酸酯加热到300度得到呈熔融态物质，然后将上述复杂无机物加入熔融聚碳酸酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温，得到聚碳酸酯复合无机物；该聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为2：10，然后将聚碳酸酯复合无机物放入-80度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨至粒径为20-30微米，备用；
(2)合成树脂的准备：
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比15：10：10：40混合，形成混合物，然后加入占混合物质量4％引发剂过氧化苯甲酰，形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油溶合反应，溶合温度为110℃，反应时间为2-3小时；其中，正丁醇与树脂混合体及环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油的重量比为30：70：10：1，反应后进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体，得到粘稠液体，减压蒸馏的温度为80℃,压力为0.005MPa；减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度15％的氨水调节pH至8，得到水性丙烯酸树脂；
(3)按上述配比先将云母粉、聚碳酸酯复合无机物放入容器混合均匀，然后加入水混合5-10分钟，再将聚四氟乙烯分散乳液、苯丙乳液、合成树脂加入，混合30分钟后得到耐冲击涂层材料。
实施例三：
各成份按以下重量比配料：聚四氟乙烯分散乳液12％，苯丙乳液6％，云母粉13％，聚碳酸酯复合无机物12％，合成树脂35％，其余为水。聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为3：10。
复杂无机物：废玻璃7％，氧化钠10％，氧化镨0.6％，其余氧化硅。
制备过程如下：
(1)聚碳酸酯复合无机物的准备：
按以下重量百分比配料：废玻璃7％，氧化钠10％，氧化镨0.6％，其余氧化硅；各物料的粒度为1-4mm；将各物料均匀混合，放入加热炉中的坩埚中加热到1425度，保温10钟后取出坩埚，得到熔融无机物料，将熔融无机物料倒入钢模具冷却至室温得到复杂无机物；然后将得到的复杂无机物粉碎研磨到10-15微米,备用；
将聚碳酸酯加热到290度得到呈熔融态物质，然后将上述复杂无机物加入熔融聚碳酸酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温，得到聚碳酸酯复合无机物；该聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为3：10，然后将聚碳酸酯复合无机物放入-75度的环境中保温15分钟，然后取出碎化和研磨至粒径为20-30微米，备用；
(2)合成树脂的准备：
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比15：10：10：30混合，形成混合物，然后加入占混合物质量4-6％引发剂过氧化苯甲酰，形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油溶合反应，溶合温度为105℃，反应时间为2-3小时；其中，正丁醇与树脂混合体及环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油的重量比为30：70：10：1，反应后进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体，得到粘稠液体，减压蒸馏的温度为80℃,压力为0.002MPa；减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度15％的氨水调节pH至8，得到水性丙烯酸树脂；
(3)按上述配比先将云母粉、聚碳酸酯复合无机物放入容器混合均匀，然后加入水混合5-10分钟，再将聚四氟乙烯分散乳液、苯丙乳液、合成树脂加入，混合40分钟后得到耐冲击涂层材料。
实施例四：
各成份按以下重量比配料：聚四氟乙烯分散乳液8％，苯丙乳液4％，云母粉10％，聚碳酸酯复合无机物8％，合成树脂27％，其余为水。聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为6：10。
复杂无机物：废玻璃3％，氧化钠6％，氧化镨0.2％，其余氧化硅。
其制备过程和其它条件同实施例一。
实施例五：
各成份按以下重量比配料：聚四氟乙烯分散乳液16％，苯丙乳液(JK-1)9％，云母粉16％，聚碳酸酯复合无机物17％，合成树脂42％，其余为水。聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为1：10。
复杂无机物：废玻璃10％，氧化钠15％，氧化镨1％，其余氧化硅。
其制备过程和其它条件同实施例一。
表1涂层材料的耐冲击性
由上表可以看出，涂料中聚四氟乙烯分散乳液、苯丙乳液、云母粉、聚碳酸酯复合无机物、合成树脂对材料的耐冲击性提高有帮助。但是这些添加物过多、水过少则削弱了涂料的铺展性。复杂无机物中的废玻璃、氧化钠、氧化镨高，有助于材料的耐冲击性提高。但是过多，基体氧化硅减少，也会削弱复杂无机物的结合强度。
Claims (3)
1.一种耐冲击涂层材料的制备方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
(1)聚碳酸酯复合无机物的准备：
按以下重量百分比配料：废玻璃5-9％，氧化钠8-13％，氧化镨0.4-0.8％，其余氧化硅，各物料的粒度为1-4mm；所述废玻璃中各成分重量百分比为氧化钙5-8％，氧化铝1-1.5％，氧化镁1-3％，氧化钠12-16％，氧化硼0.1-0.4％，氧化锌0.3-0.5％，其余氧化硅；将各物料均匀混合，放入加热炉中的坩埚中加热到1400-1450度，保温10-15钟后取出坩埚，得到熔融无机物料，将熔融无机物料倒入钢模具冷却至室温得到复杂无机物；然后将得到的复杂无机物粉碎研磨到10-15微米,备用；
将聚碳酸酯加热到290-300度得到呈熔融态物质，然后将上述复杂无机物加入熔融聚碳酸酯中并搅拌均匀，然后自然冷却到室温，得到聚碳酸酯复合无机物；该聚碳酸酯复合无机物中聚碳酸酯和复杂无机物的重量比为2-4：10，然后将聚碳酸酯复合无机物放入-70～-80度的环境中保温10-15分钟，然后取出碎化和研磨至粒径为20-30微米，备用；
(2)合成树脂的准备：
将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸丁酯和丙烯酸按重量比15：10：10：30-40混合，形成混合物，然后加入占混合物质量4-6％引发剂过氧化苯甲酰，形成树脂混合体；搅拌10-20分钟后与正丁醇和环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油溶合反应，溶合温度为105-110℃，反应时间为2-3小时；其中，正丁醇与树脂混合体及环氧脂肪酸甲酯、甲基硅油的重量比为30：65-70：10：1，反应后进行减压蒸馏，脱除回收部分溶剂和未反应的单体，得到粘稠液体，减压蒸馏的温度为70～80℃,压力为0.002-0.005MPa；减压蒸馏完成后加入蒸馏水稀释，粘稠液体与蒸馏水的重量比为70：30；然后加入质量浓度15％的氨水调节pH至7.5-8，得到合成树脂；
(3)按重量配比：聚四氟乙烯分散乳液10-14％，苯丙乳液5-8％，云母粉12-15％，聚碳酸酯复合无机物10-14％，合成树脂30-40％，其余为水进行配料，先将云母粉、聚碳酸酯复合无机物放入容器混合均匀，然后加入水混合5-10分钟，再将聚四氟乙烯分散乳液、苯丙乳液、合成树脂加入，混合30-40分钟后得到耐冲击涂层材料。
2.根据权利要求1所述制备方法，其中，所述云母粉粒径为15-20微米。
3.权利要求1-2任一所述方法制得的耐冲击涂层材料。
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Effective date of registration: 20181122 Address after: 221300 No. 16 Haihe West Road, Pizhou City, Xuzhou City, Jiangsu Province Patentee after: Xuzhou nuopai Laser Technology Co., Ltd. Address before: 210044 Ning six road, Pukou District, Nanjing, Jiangsu Province, No. 219 Patentee before: Nanjing University of Information Science and Technology |
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| TR01 | Transfer of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160518 Termination date: 20200820 |
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