CN104446311B - 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

一种耐候高强度彩钢板用水性涂料及制备方法
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，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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