CN104446311A - 一种耐候高强度彩钢板用水性涂料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的一种耐候高强度彩钢板用水性涂料,由以下重量份的原料组成:水玻璃30~40份,贻贝粘蛋白水溶液10~15份,水性硅溶胶5~8份,石墨烯1~5份,钛白粉5~8份,Ti2AlC/TiAl复合材料4~6份,稳定剂0.5~1份,分散剂0.2~1份和消泡剂0.5~1份。本发明水性涂料中增加了贻贝粘蛋白水溶液、石墨烯和Ti2AlC/TiAl复合材料后,在增加涂料的韧性,提高涂料的耐候性、耐水性、机械强度、提高涂料与底材附着力、耐酸碱、抗老化性和颜色持久性等方面效果尤为突出,本发明的水性涂料组成,能够起到良好的协同作用,具有强度高、耐候性好、无毒环保的优点。
Description
技术领域
本发明属于彩钢板用涂料领域,尤其涉及一种耐候高强度彩钢板用水性涂料及制备方法。
背景技术
彩钢板用涂料,一般采用有机涂料,其选用的基料多为耐候型聚酯、热固性氟碳树脂、丙烯酸树脂和热塑性PVDF 氟聚合物,等等。有机涂料具有粘接力强、颜色鲜艳、成本低等优点,得到了广泛的应用。但有机涂料具有耐候性差,在光照、冷热、风雨、细菌等造成的综合破坏。再者,有机涂料均含有有机溶剂,具有一定的毒性,给彩钢板的生产施工带来很大的危害。
发明内容
本发明的目的在于针对现有彩钢板用涂料存在的上述不足,提供一种具有强度高、耐候性好、无毒环保的耐候高强度彩钢板用水性涂料。
本发明还提供了上述水性涂料的制备方法。
本发明目的通过以下技术方案实现:
本发明涉及的一种耐候高强度彩钢板用水性涂料,由以下重量份的原料组成:
水玻璃 30~40份,模数为2.8~3.0,波美度为35~38,
贻贝粘蛋白水溶液 10~15份,浓度为5~6%,
水性硅溶胶 5~8份,浓度为40%,
石墨烯 1~5份,
钛白粉 5~8份,
Ti2AlC/TiAl复合材料 4~6份,
稳定剂 0.5~1份,
分散剂 0.2~1份,
消泡剂 0.5~1份。
所述的稳定剂为硬脂酸铅、2-乙基乙酸铅、水杨酸铅、硬脂酸镁和硬脂酸钙中的一种或几种混合。
所述的分散剂为甲基丙烯酸甲酯、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺和羟丙基甲基纤维素中的一种或几种混合。
所述的消泡剂为聚乙二醇醚、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯。
上述本发明所述的水性涂料的制备方法,其特征是包括以下步骤:
1)制备Ti2AlC/TiAl复合材料:按摩尔比为1:1的比例称取Ti粉和Al粉,机械混合后,升温至1100-1200℃,采用热爆反应合成法制成TiAl,研磨过325目筛,得TiAl基合金粉末;将上述TiAl基合金粉末加入TiC陶瓷颗粒粉末,采用放电等离子烧结法,制成Ti2AlC/TiAl复合材料,TiC陶瓷颗粒粉末加入量占Ti2AlC/TiAl复合材料的10~15%(重量);
2)制备水性涂料:将稳定剂、分散剂、消泡剂和水性硅溶胶加入到水玻璃中,搅拌混合均匀;再加入石墨烯、钛白粉和Ti2AlC/TiAl复合材料,置于超声振荡仪中超声处理下,搅拌,使其混合均匀;最后,滴加贻贝粘蛋白水溶液,搅拌混合均匀即可。
贻贝粘蛋白是一种海洋贻贝的分泌足丝,具有高强度,高韧性和高防水性,是一种无毒无害的粘合剂。本发明的耐候高强度彩钢板用水性涂料,利用贻贝粘蛋白水溶液粘合力强,具有天然无毒的优点。
石墨烯,是单原子层的石墨,它拥有独特的二维结构和优异的力学、热力学、光学和电学性能。石墨烯是目前世界上最薄却也是最坚硬的纳米材料,导热系数高达5300W/m·k,高于碳纳米管和金刚石,是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料,具有强度高,比表面积大,高化学反应活性,高填充性的特点。本发明采用水性渗墨技术,即在水性涂料中加入石墨烯,可使涂料更加致密,提高涂料的耐水性与机械强度,提高涂料与底材附着力、耐酸碱等性能。
本发明的水性涂料中,利用无机材料水玻璃,加入一定量的水性硅溶胶,通过它们的协同效应,以提高涂料的粘接强度,增加涂料的韧性,提高涂料的耐候性。
Ti2AlC/TiAl复合材料,经过热爆反应、放电等离子烧结高温热处理,和研磨细化晶粒等处理方式,使材料的弯曲强度和断裂韧性都明显提高,改善了其力学性能。由于Ti2AlC/TiAl复合材料可显著改善材料结构性能,增强了本发明中耐候防褪色有机涂料对紫外线的屏蔽作用,可有效增强涂料本身的抗老化性和颜色持久性。
本发明的有益效果:本发明的耐候高强度彩钢板用水性涂料,具有强度高、耐候性好、无毒环保的优点。
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。以下实施例和对比例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。对本领域的普通技术人员,在不脱离本发明构思的前提下做出的改进,都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例的耐候高强度彩钢板用水性涂料,由以下重量份的原料组成:
水玻璃 35份,模数为2.9,波美度为35,
贻贝粘蛋白水溶液 12份,浓度为5.5%,
水性硅溶胶 6份,浓度为40%,
石墨烯 1份,
钛白粉 6份,
Ti2AlC/TiAl复合材料 5份,
稳定剂 0.8份,
分散剂 0.5份,
消泡剂 0.6份。
本实施例中,稳定剂为硬脂酸铅,分散剂为甲基丙烯酸甲酯,消泡剂为聚乙二醇醚。
本实施例水性涂料的制备方法,步骤为:
1)制备Ti2AlC/TiAl复合材料:按摩尔比为1:1的比例称取Ti粉和Al粉,机械混合后,升温至1100~1200℃,采用热爆反应合成法制成TiAl,研磨过325目筛,得TiAl基合金粉末;将上述TiAl基合金粉末加入TiC陶瓷颗粒粉末,采用放电等离子烧结法,制成Ti2AlC/TiAl复合材料,TiC陶瓷颗粒粉末加入量占Ti2AlC/TiAl复合材料的10~15%(重量);
2)制备水性涂料:将稳定剂、分散剂、消泡剂和水性硅溶胶加入到水玻璃中,搅拌混合均匀;再加入石墨烯、钛白粉和Ti2AlC/TiAl复合材料,置于超声振荡仪中超声处理下,搅拌,使其混合均匀;最后,滴加贻贝粘蛋白水溶液,搅拌混合均匀即可。
实施例2
本实施例的耐候高强度彩钢板用水性涂料,由以下重量份的原料组成:
水玻璃 32份,模数为2.9,波美度为35,
贻贝粘蛋白水溶液 10份,浓度为5.5%,
水性硅溶胶 5份,浓度为40%,
石墨烯 3份,
钛白粉 5份,
Ti2AlC/TiAl复合材料 4份,
稳定剂 0.6份,
分散剂 0.3份,
消泡剂 0.5份。
本实施例中,稳定剂为硬脂酸钙,分散剂为聚丙烯酰胺,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。
制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例的耐候高强度彩钢板用水性涂料,由以下重量份的原料组成:
水玻璃 38份,模数为2.9,波美度为35,
贻贝粘蛋白水溶液 15份,浓度为5.5%,
水性硅溶胶 8份,浓度为40%,
石墨烯 5份,
钛白粉 8份,
Ti2AlC/TiAl复合材料 6份,
稳定剂 0.8份,
分散剂 0.9份,
消泡剂 0.7份。
本实施例中, 稳定剂为硬脂酸铅,分散剂为甲基丙烯酸甲酯,消泡剂为聚氧丙烯甘油醚。
制备方法同实施例1。
对比例1:以实施例1为基准,不加贻贝粘蛋白水溶液、石墨烯和Ti2AlC/TiAl复合材料,其余原料及其重量份数、制备方法均不变。
对比例2:以实施例1为基准,不加贻贝粘蛋白水溶液,其余原料及其重量份数、制备方法均不变。
对比例3:以实施例1为基准,不加石墨烯和Ti2AlC/TiAl复合材料 ,其余原料及其重量份数、制备方法均不变。
对比例4:市场销售的以水性环氧树脂为主要原料的钢板用水性涂料。
本发明耐候高强度彩钢板用水性涂料,实施例1制得产品浸泡液对小鼠经口的半数致死量LD50>10000mg/kg,为实际无毒物质,动物在灌胃后未出现明显异常症状;小鼠骨髓细胞微核试验未产生畸变作用;其浸泡液对小鼠伤寒沙门氏菌TA97、TA98、TA100和TA102试验菌株均无任何直接作用和代谢活化作用,均未呈现致突变性。本发明水性涂料的毒性试验报告显示,其急性毒性、蓄积性、污染物致突变性检测、致畸性、90天、6个月病理组织学检查、二代繁殖等检测项目,各剂量下均未发现明显毒性,为实际无毒材料。
本发明水性涂料实施例和对比例产品经喷涂形成的涂膜性能指标,检测结果见下表:
通过测试可知,本发明的水性涂料其在涂层附着牢度、柔韧性、抗冲击性、耐酸碱性、抗老化性能、光泽性、固化速率、耐水性、耐久性和耐候性等方面均有优异表现,综合性能优于目前已有水性涂料,且由对比例1~3可以看出,本发明水性涂料中增加了贻贝粘蛋白水溶液、石墨烯和Ti2AlC/TiAl复合材料后,在增加涂料的韧性,提高涂料的耐候性、耐水性、机械强度、提高涂料与底材附着力、耐酸碱、抗老化性和颜色持久性等方面效果尤为突出。
采用本发明的水性涂料,其组成能够起到良好的协同作用,具有强度高、耐候性好、无毒环保的优点,是一种综合性能优良的耐候高强度彩钢板用水性涂料,具备极大的市场应用价值。
Claims (5)
1.一种耐候高强度彩钢板用水性涂料,其特征在于,由以下重量份的原料组成:
水玻璃 30~40份,模数为2.8~3.0,波美度为35~38,
贻贝粘蛋白水溶液 10~15份,浓度为5~6%,
水性硅溶胶 5~8份,浓度为40%,
石墨烯 1~5份,
钛白粉 5~8份,
Ti2AlC/TiAl复合材料 4~6份,
稳定剂 0.5~1份,
分散剂 0.2~1份,
消泡剂 0.5~1份。
2.根据权利要求1所述的水性涂料,其特征在于:所述的稳定剂为硬脂酸铅、2-乙基乙酸铅、水杨酸铅、硬脂酸镁和硬脂酸钙中的一种或几种混合。
3.根据权利要求1所述的水性涂料,其特征在于:所述的分散剂为甲基丙烯酸甲酯、三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺和羟丙基甲基纤维素中的一种或几种混合。
4.根据权利要求1所述的水性涂料,其特征在于:所述的消泡剂为聚乙二醇醚、聚氧丙烯甘油醚或聚氧丙烯。
5.一种权利要求1所述的水性涂料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)制备Ti2AlC/TiAl复合材料:按摩尔比为1:1的比例称取Ti粉和Al粉,机械混合后,升温至1100-1200℃,采用热爆反应合成法制成TiAl,研磨过325目筛,得TiAl基合金粉末;将上述TiAl基合金粉末加入TiC陶瓷颗粒粉末,采用放电等离子烧结法,制成Ti2AlC/TiAl复合材料,TiC陶瓷颗粒粉末加入量占Ti2AlC/TiAl复合材料的10~15%(重量);
2)制备水性涂料:将稳定剂、分散剂、消泡剂和水性硅溶胶加入到水玻璃中,搅拌混合均匀;再加入石墨烯、钛白粉和Ti2AlC/TiAl复合材料,置于超声振荡仪中超声处理下,搅拌,使其混合均匀;最后,滴加贻贝粘蛋白水溶液,搅拌混合均匀即可。
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