CN104178012B - 一种高性能环保水性活化纳米金属漆及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高性能环保水性活化纳米金属漆及其制备方法，将水性纳米活化基料10～30重量份置于反应釜中，缓慢依次添加偶联剂1～5重量份，助剂1～5重量份静置8～48h熟化，将所得熟化料与乳液50～70重量份，水10～30重量份置于活化釜中进行基团活化交联接枝，活化釜的温度范围控制在30～80℃，在氮气或氩气保护，压力0.1～3Mpa，活化时间8～48小时即得产品。与现有技术相比，本发明具有完全水性环保体系、不对环境产生污染、完全水性低温自干体系，无燃爆安全危险、对金属材质附着力高，硬度好，抗划伤能力强等优点。
Description
技术领域
本发明涉及涂料，尤其是涉及一种高性能环保水性活化纳米金属漆及制备方法。
背景技术
全球金属工业发展迅猛，同时带动金属漆市场的飞速发展，金属漆在不同行业和不同领域有着广泛的用途。金属漆分为两大类，溶剂型金属漆和水性金属漆，其中由于溶剂型金属漆存在着环境污染，生产安全隐患，人体健康威胁等等诸多问题，未来将逐步被环保水性金属漆所取代。目前市场上工业水性金属漆产品包括水性金属烤漆和自干性金属漆两类。
其中水性金属烤漆主要是采用氨基树脂，醇酸树脂，环氧树脂，丙烯酸树脂等主体材料，以溶剂和水作为稀释剂，同其他助剂混合制成的一类涂料.，在实际生产使用过程中，依然有挥发性物质释放，并未完全解决环境污染，安全生产，健康威胁等问题，而且其需要高温烘烤，烘烤温度一般超过120℃不仅能耗过高，而且增加了燃爆等安全隐患。
低温自干型水性金属漆主要用于工业金属制品的外观和保护，应用领域如汽车金属外壳，电动车金属外壳，金属装饰外件等等。目前市场产品存在干燥时间慢，硬度低于2H，附着力差，耐候性差，光泽低等缺点。
由于上述两种产品的技术缺陷及产品品质的限制，以及它们相对较高的生产配方成本，极大的制约了工业水性金属漆的推广和发展。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高性能环保水性活化纳米金属漆。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高性能环保水性活化纳米金属漆，其特征在于，包括以下重量份配方：铝银浆1～15，色浆0.1～1，水性纳米活化基料10～30，乳液50～70，水10～30，助剂1～5，偶联剂1～5。
所述的涂料优选以下重量份配方：铝银浆2～10重量份，色浆0.5～0.8重量份，水性纳米活化基料15～20，乳液55～60，水15～20，助剂1～2，偶联剂1～2。
所述的水性纳米活化基料为自制纳米基料，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳米材料团聚体解聚处理：将纳米材料置于分散釜中，添加去离子水和表面活性剂，高速分散30～60分钟；以纳米材料、去离子水和表面活性剂的总重量为100％计，纳米材料占30～70％，去离子水占25～65％，表面活性剂占1～5％；
(2)纳米材料化学键高能活化处理：将步骤(1)处理后的物料置于超声反应釜中，超声处理30～60分钟，超声能量范围800～3000w，所得产物即为水性纳米活化基料。
所述的纳米材料选自纳米二氧化硅，纳米氧化锌，纳米磷酸锌，纳米二氧化钛，纳米三氧化二铝，纳米膨润土，纳米碳酸钙中的一种或几种。
所述的乳液选自丙烯酸乳液，硅丙乳液，聚氨酯乳液，环氧乳液，氟硅乳液中的一种或几种。
所述的助剂选自分散剂，润湿剂，消泡剂，杀菌剂，流平剂，pH调节剂，成膜助剂中的一种或几种。
所述的偶联剂选自硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
一种高性能环保水性活化纳米金属漆的制备方法，其特征在于，该方法为包括以下步骤：将水性纳米活化基料10～30重量份置于反应釜中，缓慢依次添加铝银浆1～15重量份，色浆0.1～1重量份，偶联剂1～5重量份，助剂1～5重量份静置8～48h熟化，将所得熟化料与乳液50～70重量份，水10～30重量份置于活化釜中进行基团活化交联接枝，活化釜的温度范围控制在30～80℃，在氮气或氩气保护，压力0.1～3Mpa，活化时间8～48小时即得产品。
本发明采用特殊的方法预制出水性纳米活化基料，使其具有高纳米活性，在涂料中突出纳米活性颗粒的物化性能，如耐磨性，高硬度，耐候性。同时具有与基础涂料原料高度的亲和性，使纳米活性材料与基础涂料高强度结合，形成牢固的有机整体，其中首选采用纳米材料团聚体解聚处理使纳米材料从普遍的团聚体解聚成普遍的单分散颗粒，并长时间稳定，以游离态形式存在于体系中，然后采用纳米材料化学键高能活化处理步骤，在800～3000w的超声能量范围内进行超声处理，使其以离子态存在的表面化学键，增强纳米颗粒与涂料体系的相容性和亲和度，使纳米颗粒牢固的吸附在涂料基础原料中，超声能力不能太高，如果超过3000w会使纳米材料颗粒过度活化，在短时间内重新聚集，形成凝聚态，降低纳米颗粒活性以及纳米材料与基础涂料，颜料的相容性，也不能太低，低于800w则无法普遍活化纳米材料，无法使纳米材料产生活性的离子化学键；
在制备金属涂料时，将上述特殊方法制得的水性纳米活化基料与偶联剂、助剂等先进行熟化，使其进一步增强巩固纳米颗粒的表面活性和游离离子态的稳定性，然后与乳液、去离子水在特殊环境下进行活化。纳米颗粒在特定环境中与乳液进行分子间锚固，成核，交联，形成有机与无机共聚的多层乳液活化体系，既具备了无机纳米材料的物化性能，又具备有机乳液体系的特征，从而形成具有高硬度，耐磨，耐候，防腐，华丽外观等特点的水性环保涂料。
添加不同色浆及铝银浆后，将形成不同颜色金属质感强烈的华丽水性金属漆。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、完全水性环保体系，不对环境产生污染。
2、完全水性绿色体系，无气味，不对人体健康产生威胁。
3、完全水性低温自干体系，无燃爆安全危险。
4、对金属材质附着力高，硬度好，抗划伤能力强。
5、金属质感和闪烁效果强烈，视觉立体感和层次感强。
6、防腐耐候耐盐雾效果好。
7、不流挂，不飞溅，施工效果好。
8、低温自干，降低能耗，降低成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种高性能环保水性活化纳米金属漆的制备方法，该方法为包括以下步骤：
(1)纳米材料团聚体解聚处理：将纳米材料(具有极强的吸收紫外线、反射红外线特征，能提高涂料的抗老化性能的纳米二氧化硅)置于分散釜中，添加去离子水和表面活性剂，高速分散60分钟；以纳米材料、去离子水和表面活性剂的总重量为100％计，纳米材料占50％，去离子水占45％，表面活性剂占5％；
(2)纳米材料化学键高能活化处理：将步骤(1)处理后的物料置于超声反应釜中，超声处理60分钟，超声能量范围3000w，所得产物即为水性纳米活化基料；
(3)将步骤(2)制得的水性纳米活化基料20重量份置于反应釜中，缓慢依次添加铝银浆1重量份，红色色浆0.1重量份，硅烷偶联剂2重量份，成膜助剂2重量份静置12h熟化；
(4)将步骤(3)所得熟化料与聚氨酯乳液60重量份，水20重量份置于活化釜中进行基团活化交联接枝，活化釜的温度范围控制在60℃，在氮气或氩气保护，压力1Mpa，活化时间12小时即得产品。
实施例2
一种高性能环保水性活化纳米金属漆的制备方法，该方法为包括以下步骤：
(1)纳米材料团聚体解聚处理：将纳米材料(具有极强的吸收紫外线、反射红外线特征，能提高涂料的抗老化性能的纳米二氧化硅)置于分散釜中，添加去离子水和表面活性剂，高速分散30分钟；以纳米材料、去离子水和表面活性剂的总重量为100％计，纳米材料占70％，去离子水占25％，表面活性剂占5％；
(2)纳米材料化学键高能活化处理：将步骤(1)处理后的物料置于超声反应釜中，超声处理30分钟，超声能量范围3000w，所得产物即为水性纳米活化基料；
(3)将步骤(2)制得的水性纳米活化基料10重量份置于反应釜中，缓慢依次添加铝银浆15重量份，蓝色色浆1重量份，钛酸酯偶联剂5重量份，成膜助剂5重量份静置8h熟化；
(4)将步骤(3)所得熟化料与丙烯酸乳液70重量份，水10重量份置于活化釜中进行基团活化交联接枝，活化釜的温度范围控制在30℃，在氮气或氩气保护，压力0.1Mpa，活化时间48小时即得产品。
实施例3
一种高性能环保水性活化纳米金属漆的制备方法，该方法为包括以下步骤：
(1)纳米材料团聚体解聚处理：将纳米磷酸锌置于分散釜中，添加去离子水和表面活性剂，高速分散60分钟；以纳米材料、去离子水和表面活性剂的总重量为100％计，纳米材料占30％，去离子水占65％，表面活性剂占1％；
(2)纳米材料化学键高能活化处理：将步骤(1)处理后的物料置于超声反应釜中，超声处理60分钟，超声能量范围800w，所得产物即为水性纳米活化基料；
(3)将步骤(2)制得的水性纳米活化基料30重量份置于反应釜中，缓慢依次添加铝银浆2重量份，绿色色浆0.5重量份，铝酸酯偶联剂1重量份，润湿剂1重量份、消泡剂1重量份，静置48h熟化；
(4)将步骤(3)所得熟化料与硅丙乳液50重量份，水30重量份置于活化釜中进行基团活化交联接枝，活化釜的温度范围控制在80℃，在氮气或氩气保护，压力3Mpa，活化时间8小时即得产品。
实施例4
一种高性能环保水性活化纳米金属漆的制备方法，该方法为包括以下步骤：
(1)纳米材料团聚体解聚处理：将纳米氧化锌置于分散釜中，添加去离子水和表面活性剂，高速分散60分钟；以纳米材料、去离子水和表面活性剂的总重量为100％计，纳米材料占30％，去离子水占65％，表面活性剂占1％；
(2)纳米材料化学键高能活化处理：将步骤(1)处理后的物料置于超声反应釜中，超声处理60分钟，超声能量范围800w，所得产物即为水性纳米活化基料；
(3)将步骤(2)制得的水性纳米活化基料15重量份置于反应釜中，缓慢依次添加铝银浆10重量份，黄色色浆0.8重量份，铝酸酯偶联剂2重量份，成膜助剂1，静置24h熟化；
(4)将步骤(3)所得熟化料与硅丙乳液55重量份，水20重量份置于活化釜中进行基团活化交联接枝，活化釜的温度范围控制在60℃，在氮气或氩气保护，压力2Mpa，活化时间12小时即得产品。
表1：上述实施例所得金属涂料的性能：检测标准按
国家水性环保涂料检测标准环境标志产品技术要求水性涂料HJ/T2001-2005
Claims (7)
1.一种高性能环保水性活化纳米金属漆，其特征在于，包括以下重量份配方：铝银浆1～15，色浆0.1～1，水性纳米活化基料10～30，乳液50～70，水10～30，助剂1～5，偶联剂1～5；
所述的水性纳米活化基料为自制纳米基料，其制备方法包括以下步骤：
(1)纳米材料团聚体解聚处理：将纳米材料置于分散釜中，添加去离子水和表面活性剂，高速分散30～60分钟；以纳米材料、去离子水和表面活性剂的总重量为100％计，纳米材料占30～70％，去离子水占25～65％，表面活性剂占1～5％；
(2)纳米材料化学键高能活化处理：将步骤(1)处理后的物料置于超声反应釜中，超声处理30～60分钟，超声能量范围800～3000w，所得产物即为水性纳米活化基料。
2.根据权利要求1所述的一种高性能环保水性活化纳米金属漆，其特征在于，所述的涂料优选以下重量份配方：铝银浆2～10重量份，色浆0.5～0.8重量份，水性纳米活化基料15～20，乳液55～60，水15～20，助剂1～2，偶联剂1～2。
3.根据权利要求1所述的一种高性能环保水性活化纳米金属漆，其特征在于，所述的纳米材料选自纳米二氧化硅，纳米氧化锌，纳米磷酸锌，纳米二氧化钛，纳米三氧化二铝，纳米膨润土，纳米碳酸钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1或2所述的一种高性能环保水性活化纳米金属漆，其特征在于，所述的乳液选自丙烯酸乳液，硅丙乳液，聚氨酯乳液，环氧乳液，氟硅乳液中的一种或几种。
5.根据权利要求1或2所述的一种高性能环保水性活化纳米金属漆，其特征在于，所述的助剂选自分散剂，润湿剂，消泡剂，杀菌剂，流平剂，pH调节剂，成膜助剂中的一种或几种。
6.根据权利要求1或2所述的一种高性能环保水性活化纳米金属漆，其特征在于，所述的偶联剂选自硅烷偶联剂，钛酸酯偶联剂，铝酸酯偶联剂中的一种或几种。
7.一种如权利要求1所述的高性能环保水性活化纳米金属漆的制备方法，其特征在于，该方法为包括以下步骤：将水性纳米活化基料10～30重量份置于反应釜中，缓慢依次添加铝银浆1～15重量份，色浆0.1～1重量份，偶联剂1～5重量份，助剂1～5重量份静置8～48h熟化，将所得熟化料与乳液50～70重量份，水10～30重量份置于活化釜中进行基团活化交联接枝，活化釜的温度范围控制在30～80℃，在氮气或氩气保护，压力0.1～3Mpa，活化时间8～48小时即得产品。
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