CN104910794B - 一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料及其制备方法 Download PDF

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本发明公开了一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料及其制备方法，包括甲组分和乙组分，所述甲组分与乙组分的质量配比为1:2，所述甲组分包括以下组分按质量份数配成：丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份；增稠剂0.5～1.5份；去离子水5～20份；负载锌纳米碳纤维10～20份；所述乙组分包括以下组分按质量份数配成：丙二醇甲醚醋酸酯2～8份；分散剂0.5～5份；消泡剂0.2～0.8份；去离子水10～30份；超细滑石粉10～40份；高岭土10～40份；铁红10～30份；甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份；磷酸锌5～10份。本发明制备的涂料具有很强耐盐雾特性，该涂料可刷涂在木质古建筑表面起到防护作用，在沿海环境木质古建筑保护等领域具有广泛的应用。

Description

一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料技术，尤其涉及一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料及其制备方法
背景技术
中国是个陆地大国又是个海洋大国，海岸线长度为1.8万公里居世界第四位；沿大陆海岸线有许多海湾和港口城市，自北而南是：大连、秦皇岛、天津、烟台、青岛、连云港、南通、上海、宁波、温州、福州、厦门、广州、湛江、北海等。在这些城市中分布着不同时代的木质古建筑群落，它们是国家不可再生的珍贵历史遗产，是国家文明的重要标志，是民族的宝贵财富。在这些沿海城市强风会将海水中的盐雾带到陆地上，形成了盐雾腐蚀性环境。
因此，要求在沿海地区木质古建筑保护涂料具有良好的耐盐雾性，本发明针对沿海地区环境，通过在涂料中添加负载锌纳米碳纤维，不仅涂层富锌而且碳纤维材料对涂层也会起到增强作用，提高涂层耐盐雾性降低木质古建筑腐蚀速度。采用本发明制备的涂料与木质基体结合力强并且绿色环保，具有很强耐盐雾特性符合沿海环境木质古建筑保护的要求。该涂料生产简单、施工性能,具有无需高温固化,室温干燥迅速等优点。该涂料可刷涂在木质古建筑表面起到防腐作用，在沿海环境木质古建筑保护等领域具有广泛的应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料及其制备方法，该涂料不仅具有防水、耐盐雾性，而且绿色环保具有环境生态友好性，可刷涂在木质古建筑表面起到防腐作用，在沿海环境木质古建筑保护等领域具有广泛的应用。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分与乙组分的质量配比为1:2，所述甲组分包括以下组分按质量份数配成：
丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份；
增稠剂0.5～1.5份；
去离子水5～20份；
负载锌纳米碳纤维10～20份；
所述乙组分包括以下组分按质量份数配成：
丙二醇甲醚醋酸酯2～8份；
分散剂0.5～5份；
去离子水10～30份；
消泡剂0.2～0.8份；
超细滑石粉10～40份；
高岭土10～40份；
甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份；
铁红10～30份；
磷酸锌5～10份；
进一步地，所述增稠剂是聚氨酯缔合型增稠剂。
进一步地，所述分散剂是聚丙烯酸铵盐类分散剂。
进一步地，所述消泡剂是有机硅类消泡剂。
进一步地，所述负载锌纳米碳纤维为碳纤维镀锌材料。
另一方面，本发明还提供一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备负载锌纳米碳纤维：1)采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维；工艺参数：反应温度650～700℃，氩气流量30～40ml/min，乙炔气流量20～30ml/min，氢气流量50～70ml/min，PCL3流量0.03～0.05ml/min；2)纳米碳纤维镀锌，运用Ar气进行磁控溅射Zn靶，Zn靶放在强磁靶上，将长有碳纤维镍板置于磁控溅射仪样品台上，镀锌3分钟；工艺参数：真空度预设为l×l0-4mbar，溅射电流：100mA，沉积速率：10nm/分；3)将实验制得的镀锌碳纤维在中温管式炉内进行热处理，工艺条件为：450℃下保温1小时；冷却后获得负载锌纳米碳纤维；
(2)制备甲组分：按配方量的增稠剂和去离子水加入搅拌器混合，在300r·min-1的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体、负载锌纳米碳纤维，高速分散30min，得到甲组分；
(3)制备乙组分：按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000r·min-1的速度下搅拌，加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、磷酸锌，在高速分散机上低速分散，然后高速分散；在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；
(4)将甲组分和乙组分按配方量质量配比1:2混合，均匀搅拌，熟化10min后即可使用。
本发明的有益效果是：
(1)本发明研制的沿海环境木质古建筑防水防腐涂料主要成膜物质是由丙烯酸聚氨酯水分散体和丙二醇甲醚醋酸酯在一定工艺条件下分散而成，固化后的漆膜具有高交联密度、附着力强、高硬度、高固含量等特征；
(2)本发明研制的沿海环境木质古建筑防水防腐涂料中的阻燃剂使用外观装饰性好的非膨胀型甲基膦酸二甲酯，防火效果好，非常适用于木质建筑的内外墙；
(3)本发明研制的沿海环境木质古建筑防水防腐涂料，通过在涂料中添加负载锌纳米碳纤提高了涂层耐盐雾性，保护木质古建筑不被腐蚀；
(4)采用本发明两次施工成膜厚度可达百微米，涂料漆膜厚度100μm以上，耐水性大于240h通过，耐盐雾大于200h，该涂料生产成本低，工艺简单，具备极好的耐水、耐化盐雾性能，能广泛应用于木质建筑的外墙防水防腐施工及室内的防水防腐施工。
具体实施方式：
为了使本发明的内容更容易并清楚地理解，下面根据具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分与乙组分的质量配比为1:2，所述甲组分包括以下组分按质量份数配成：
丙烯酸聚氨酯水分散体100份；
增稠剂1.0份；
去离子水5份；
负载锌纳米碳纤维10份；
所述乙组分包括以下组分按质量份数配成：
丙二醇甲醚醋酸酯3份；
分散剂1份；
去离子水15份；
消泡剂0.5份；
超细滑石粉20份；
高岭土15份；
甲基膦酸二甲酯0.8份；
铁红15份；
磷酸锌5份；
一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备负载锌纳米碳纤维：1)采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维；工艺参数：反应温度650℃，氩气流量40ml/min，乙炔气流量20ml/min，氢气流量70ml/min，PCL3流量0.03ml/min；2)纳米碳纤维镀锌，运用Ar气进行磁控溅射Zn靶，Zn靶放在强磁靶上，将长有碳纤维镍板置于磁控溅射仪样品台上，镀锌3分钟；工艺参数：真空度预设为l×l0-4mbar，溅射电流：100mA，沉积速率：10nm/分；3)将实验制得的镀锌碳纤维在中温管式炉内进行热处理，工艺条件为：450℃下保温1小时，冷却后获得负载锌纳米碳纤维；
(2)制备甲组分：按配方量的增稠剂和去离子水加入搅拌器混合，在300r·min-1的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体、负载锌纳米碳纤维，高速分散30min，得到甲组分；
(3)制备乙组分：按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000r·min-1的速度下搅拌，加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、磷酸锌，在高速分散机上低速分散，然后高速分散；在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；
(4)将甲组分和乙组分按配方量质量配比1:2混合，均匀搅拌，熟化10min后即可使用。
性能测试：
耐水性：将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中，242h后取出涂层无起泡、无失光、无变色和无脱落等破坏现象。
防火性：将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上，点火燃烧100秒钟熄火，测得失重率0.93％、炭化高度9.6㎝。
耐盐雾性：在浓度3％的氯化钠溶液中常温下浸泡202h无变化。
实施例2
一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分与乙组分的质量配比为1:2，所述甲组分包括以下组分按质量份数配成：
丙烯酸聚氨酯水分散体90份；
增稠剂0.5份；
去离子水20份；
负载锌纳米碳纤维10份；
所述乙组分包括以下组分按质量份数配成：
丙二醇甲醚醋酸酯8份；
分散剂0.5份；
去离子水10份；
消泡剂0.8份；
超细滑石粉10份；
高岭土40份；
甲基膦酸二甲酯0.8份；
铁红10份；
磷酸锌5份；
一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备负载锌纳米碳纤维：1)采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维；工艺参数：反应温度680℃，氩气流量35ml/min，乙炔气流量25ml/min，氢气流量60ml/min，PCL3流量0.04ml/min；2)纳米碳纤维镀锌，运用Ar气进行磁控溅射Zn靶，Zn靶放在强磁靶上，将长有碳纤维镍板置于磁控溅射仪样品台上，镀锌3分钟；工艺参数：真空度预设为l×l0-4mbar，溅射电流：100mA，沉积速率：10nm/分；3)将实验制得的镀锌碳纤维在中温管式炉内进行热处理，工艺条件为：450℃下保温1小时；冷却后获得负载锌纳米碳纤维；
(2)制备甲组分：按配方量的增稠剂和去离子水加入搅拌器混合，在300r·min-1的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体、负载锌纳米碳纤维，高速分散30min，得到甲组分；
(3)制备乙组分：按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000r·min-1的速度下搅拌，加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、磷酸锌，在高速分散机上低速分散，然后高速分散；在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；
(4)将甲组分和乙组分按配方量质量配比1:2混合，均匀搅拌，熟化10min后即可使用。
性能测试：
耐水性：将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中，280h后取出涂层无起泡、无失光、无变色和无脱落等破坏现象。
防火性：将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上，点火燃烧100秒钟熄火，测得失重率0.90％、炭化高度9.1㎝。
耐盐雾性：在浓度3％的氯化钠溶液中常温下浸泡288h无变化。
实施例3
一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分与乙组分的质量配比为1:2，所述甲组分包括以下组分按质量份数配成：
丙烯酸聚氨酯水分散体120份；
增稠剂1.5份；
去离子水5份；
负载锌纳米碳纤维20份；
所述乙组分包括以下组分按质量份数配成：
丙二醇甲醚醋酸酯2份；
分散剂5份；
去离子水30份；
消泡剂0.2份；
超细滑石粉40份；
高岭土10份；
甲基膦酸二甲酯1.2份；
铁红30份；
磷酸锌10份；
一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备负载锌纳米碳纤维：1)采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维；
工艺参数：反应温度
700℃，氩气流量30ml/min，乙炔气流量30ml/min，氢气流量50ml/min，PCL3流量0.05ml/min；2)纳米碳纤维镀锌，运用Ar气进行磁控溅射Zn靶，Zn靶放在强磁靶上，将长有碳纤维镍板置于磁控溅射仪样品台上，镀锌3分钟；工艺参数：真空度预设为l×l0-4mbar，溅射电流：100mA，沉积速率：10nm/分；3)将实验制得的镀锌碳纤维在中温管式炉内进行热处理，工艺条件为：450℃下保温1小时，冷却后获得负载锌纳米碳纤维；
(2)制备甲组分：按配方量的增稠剂和去离子水加入搅拌器混合，在300r·min-1的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体、负载锌纳米碳纤维，高速分散30min，得到甲组分；
(3)制备乙组分：按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000r·min-1的速度下搅拌，加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、磷酸锌，在高速分散机上低速分散，然后高速分散。在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；
(4)将甲组分和乙组分按配方量质量配比1:2混合，均匀搅拌，熟化10min后即可使用。
性能测试：
耐水性：将涂漆样板面积的2/3浸泡到蒸馏水中，300h后取出涂层无起泡、无失光、无变色和无脱落等破坏现象。
防火性：将涂好该涂料的木棒试件放在燃烧柜内盛酒精的燃烧盘上，点火燃烧100秒钟熄火，测得失重率0.85％、炭化高度8.8㎝。
耐盐雾性：在浓度3％的氯化钠溶液中常温下浸泡300h无变化。
经过上述3种实施例方法以及多次实验制备的该种水性木质古建筑保护涂料，通过在涂料中添加负载锌纳米碳纤，可提高涂层耐盐雾性，有效保护木质古建筑不被腐蚀。采用本发明制备的涂料与木质古建筑基体结合力强并且绿色环保，具有很强耐盐雾特性，符合沿海环境木质古建筑保护的要求。该涂料生产简单、施工性能,具有无需高温固化、室温干燥迅速等优点。该涂料可刷涂在木质古建筑表面起到防护作用，在沿海环境木质古建筑保护等领域具有广泛的应用。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种沿海环境木质古建筑防水防腐涂料，包括甲组分和乙组分，所述甲组分与乙组分的质量配比为1:2，所述甲组分包括以下组分按质量份数配成：
丙烯酸聚氨酯水分散体120份；
增稠剂1.5份；
去离子水5份；
负载锌纳米碳纤维20份；
所述乙组分包括以下组分按质量份数配成：
丙二醇甲醚醋酸酯2份；
分散剂5份；
去离子水30份；
消泡剂0.2份；
超细滑石粉40份；
高岭土10份；
甲基膦酸二甲酯1.2份；
铁红30份；
磷酸锌10份；
所述沿海环境木质古建筑防水防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）制备负载锌纳米碳纤维：1）采用卧式炉基板法，以乙炔为碳源，以镍板为催化剂，PCL3为助催化剂，用化学气相生长法制备螺旋形手性碳纤维；工艺参数：反应温度700℃，氩气流量30ml/min，乙炔气流量30ml/min，氢气流量50ml/min，PCL3流量0.05 ml/min；2）纳米碳纤维镀锌，运用Ar气进行磁控溅射Zn靶，Zn靶放在强磁靶上，将长有碳纤维镍板置于磁控溅射仪样品台上，镀锌3分钟；工艺参数：真空度预设为l×l0-4 mbar，溅射电流：100mA，沉积速率：10nm／分；3）将实验制得的镀锌碳纤维在中温管式炉内进行热处理，工艺条件为：450℃下保温1小时，冷却后获得负载锌纳米碳纤维；
（2）制备甲组分：按配方量的增稠剂和去离子水加入搅拌器混合，在300 r·min-1的速度搅拌下，再加入丙烯酸聚氨酯水分散体、负载锌纳米碳纤维，高速分散30 min，得到甲组分；
（3）制备乙组分：按配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和去离子水加入备料锅中均匀混合，在1000 r·min-1的速度下搅拌，加入铁红、超细滑石粉、高岭土、甲基膦酸二甲酯、磷酸锌，在高速分散机上低速分散，然后高速分散；在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到乙组分；
（4） 将甲组分和乙组分按配方量质量配比1:2混合，均匀搅拌，熟化10 min后即可使用。
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