CN105199541A - 一种水性防腐涂料的制备方法 - Google Patents

一种水性防腐涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种水性防腐涂料的制备方法，涉及一种涂料的制备方法，本发明为一种壳聚糖/纳米氧化锌复合材料填充水性环氧树脂的制备方法。本发明以壳聚糖为原料，将纳米氧化锌与壳聚糖进行共混改性制备了壳聚糖/纳米氧化锌复合材料。本发明中纳米氧化锌有着明显的耐老化性能，抗紫外线的特性，将其与壳聚糖制成复合材料，解决了其易于团聚的问题，同时壳聚糖单体分子上的氨基可以与环氧树脂反应，使填料与环氧树脂紧密结合。该方法将提升水性环氧树脂的户外耐候性，安全环保无毒，且减缓电化学腐蚀，增强防腐周期，加强其交联密度，有效提升水性环氧树脂的防腐性能。

Description

一种水性防腐涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑涂料的制备方法，特别是涉及一种水性防腐涂料的制备方法。
背景技术
防腐涂料越来越受到关注，现在在国际上的防腐工作已经进入到了白热化阶段。目前，我国防腐涂料正沿着高性能高效率低能耗和低污染的方向前进，水性涂料越来越受到人们的关注。其中水性环氧涂料因其自身耐酸碱、耐磨性和硬度高的优异性能而得到广泛使用。但水的导电率高，易使金属腐蚀，在涂膜干燥过程中易发生闪蚀问题，虽然使用闪锈抑制剂和填料可以有效解决这个问题，但大多数的闪锈抑制剂都是重金属，与低污染的目标不符。因此，找到一种新型安全环保高效的填料是亟待解决的问题。
壳聚糖(C6H11O4N)n是甲壳素脱乙酰化后得到的物质，是自然界唯一的聚阳离子碱性多糖，易溶于甲酸、乙酸、乳酸等有机酸和无机酸中，形成黏性溶液；壳聚糖、甲壳素等天然多糖具有可生物降解性，对环境友好，安全无毒等优点，是重要的绿色环保化工产品。
纳米氧化锌由于具有表面效应、小尺寸效应和量子效应等而表现出独特的物理化学性能且其具有抗菌、除臭和阻燃等功能。纳米氧化锌能大大提高涂料的遮盖力和着色力，还可提高涂料的耐老化力等各项指标，并可用于制备功能性纳米涂料。其具有紫外屏蔽性能可制备耐老化性能好的涂料。
若能将普通的壳聚糖和纳米氧化锌制成复合材料粒子，可大大提高其使用性能。将壳聚糖/纳米氧化锌复合材料添加到防腐涂料里，不仅可以使环氧树脂交联密度提升，并且纳米氧化锌的抗老化性还可以提高其耐候性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水性防腐涂料的制备方法，该方法使环氧树脂开环，从而进一步提升交联密度，达到更加理想的防腐效果，使填料更加均匀的分散在基体树脂中，进而可以更好的发挥出纳米氧化锌耐候性及耐腐蚀性的特点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种水性防腐涂料的制备方法，该方法含有一种纳米氧化锌与壳聚糖共混改性制备的壳聚糖/纳米氧化锌复合材料，其包括以下具体步骤：
a.将1~4g壳聚糖加入到1wt%丙烯酸水溶液中，在30~50℃下持续搅拌1~2天；反应完成后，再向反应混合液中加入0.1~1mol/L的NaOH溶液，调节溶液的pH值至10~12；将混合溶液倒入到丙酮中进行重沉淀，然后在水溶液中透析2~3天后，冷冻干燥得到N-羧乙基壳聚糖；
b.将1~5gN-羧乙基壳聚糖加入到200~300ml去离子水中，在室温下剧烈搅拌0.5~1h，使其充分溶解得到水溶性壳聚糖溶液；将上述水溶性壳聚糖溶液和纳米氧化锌按质量比100:5~10混合，将混合液剧烈搅拌3~4h，使其混合均匀。并用喷雾干燥机制得N-羧乙基壳聚糖/纳米氧化锌微粒；
c.取15~45份所述N-羧乙基壳聚糖与纳米氧化锌微粒作为填料，加入到50~100份水和100~200份水性环氧树脂的混合液中，搅拌分散0.5~1h，即得的壳聚糖/纳米氧化锌复合材料水性环氧树脂母液；
d.取25~50份水性固化剂与50~100份水混合均匀后，再与所述壳聚糖/纳米氧化锌复合材料水性环氧树脂的母液按质量比1:4~5的比例混合，即得壳聚糖/纳米氧化锌复合材料填充水性环氧树脂涂料。
所述的一种水性防腐涂料的制备方法,a中所述壳聚糖的分子量小于5万。
所述的一种水性防腐涂料的制备方法，所述的水性环氧树脂为Ar555环氧树脂、H228A环氧树脂、E44环氧乳液、E51环氧乳液、E20环氧乳液。
所述的一种水性防腐涂料的制备方法，所述的水性固化剂为Aq419、H228B、W651、W650。
本发明的优点与效果是：
1本发明提供一种新型水性防腐涂料的制备方法，其填料用量小，安全环保无毒，耐候性增强等特点。
2本发明中壳聚糖可以使环氧树脂开环，从而进一步提升交联密度，达到更加理想的防腐效果。
3将纳米氧化锌与壳聚糖制成复合材料后，即可有效地避免单一纳米粒子团聚问题，使填料更加均匀的分散在基体树脂中，进而可以更好的发挥出纳米氧化锌耐候性及耐腐蚀性的特点。
附图说明
图1为N-羧乙基壳聚糖的制备化学反应式；
图2壳聚糖与环氧树脂的化学反应式；
图3壳聚糖/纳米氧化锌填充水性环氧树脂涂层假想图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例进一步说明
本发明提出使用壳聚糖/纳米氧化锌填充水性防腐涂料的制备方法，所用填料是一种壳聚糖和纳米氧化锌共混后制备的复合材料，其不仅提高了水性树脂的分散性，还可以与环氧树脂中的环氧基团二次反应使其开环（如图2）进而增强了涂层的交联密度。图3为壳聚糖/纳米氧化锌填充水性环氧树脂涂层假想图，图中壳聚糖/纳米氧化锌复合材料均匀分散在环氧树脂中，使得填料有效的占据涂层微孔，提高致密性。
实施例1
1.N-羧乙基壳聚糖的制备：
将4.0g壳聚糖(分子量小于5万)加入到含有2.8mL丙烯酸的200mL水中，在50℃下，持续搅拌2天。反应完成后，在反应混合液中加入1mol/L的NaOH溶液，调节溶液的pH值至10，使其所有的羧酸全部转化为钠盐。将混合溶液倒入到丙酮中进行重沉淀，然后在水溶液中透析(透析膜截取分子量为8000-12000g/mol)，除去未反应的丙烯酸。透析两天后，冷冻干燥得到N-羧乙基壳聚糖3.6g。
2.壳聚糖/纳米氧化锌复合材料制备：
将3.6g所得的N-羧乙基壳聚糖加入到300mL去离子水中，在室温下剧烈搅拌0.5h，充分溶解得到水溶性壳聚糖溶液。将上述水溶性壳聚糖溶液和纳米氧化锌按质量比100/8混合，剧烈搅拌3h，使其混合均匀。安装好实验型喷雾干燥机，接通电源，参数的设定：风机设定50.00、通针设定5.0S、蠕动泵设定55.0mL/h、进风温度设定220℃。将进料管插入混合溶液中，观察物料雾化及温度变化情况，得到壳聚糖/纳米氧化锌复合材料。
3．防腐涂料的制备：
取30份所述壳聚糖/纳米氧化锌复合材料作为填料，加入到100份水和100份水性环氧树脂的混合液中，分散0.5h，即得壳聚糖/纳米氧化锌复合材料水性环氧树脂的母液。
取50份水性固化剂与100份水混合均匀后，再与所述壳聚糖/纳米氧化锌复合材料水性环氧树脂的母液按1:4的比例混合，即得壳聚糖/纳米氧化锌复合材料填充水性环氧树脂涂料。

Claims (4)

1.一种水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，该方法含有一种纳米氧化锌与壳聚糖共混改性制备的壳聚糖/纳米氧化锌复合材料，其包括以下具体步骤：
a.将1~4g壳聚糖加入到1wt%丙烯酸水溶液中，在30~50℃下持续搅拌1~2天；反应完成后，再向反应混合液中加入0.1~1mol/L的NaOH溶液，调节溶液的pH值至10~12；将混合溶液倒入到丙酮中进行重沉淀，然后在水溶液中透析2~3天后，冷冻干燥得到N-羧乙基壳聚糖；
b.将1~5gN-羧乙基壳聚糖加入到200~300ml去离子水中，在室温下剧烈搅拌0.5~1h，使其充分溶解得到水溶性壳聚糖溶液；将上述水溶性壳聚糖溶液和纳米氧化锌按质量比100:5~10混合，将混合液剧烈搅拌3~4h，使其混合均匀，并用喷雾干燥机制得N-羧乙基壳聚糖/纳米氧化锌微粒；
c.取15~45份所述N-羧乙基壳聚糖与纳米氧化锌微粒作为填料，加入到50~100份水和100~200份水性环氧树脂的混合液中，搅拌分散0.5~1h，即得的壳聚糖/纳米氧化锌复合材料水性环氧树脂母液；
d.取25~50份水性固化剂与50~100份水混合均匀后，再与所述壳聚糖/纳米氧化锌复合材料水性环氧树脂的母液按质量比1:4~5的比例混合，即得壳聚糖/纳米氧化锌复合材料填充水性环氧树脂涂料。
2.根据权利要求1所述的一种水性防腐涂料的制备方法,其特征在于a中所述壳聚糖的分子量小于5万。
3.根据权利要求1所述的一种水性防腐涂料的制备方法，其特征在于所述的水性环氧树脂为Ar555环氧树脂、H228A环氧树脂、E44环氧乳液、E51环氧乳液、E20环氧乳液。
4.根据权利要求1所述的一种水性防腐涂料的制备方法，其特征在于所述的水性固化剂为Aq419、H228B、W651、W650。
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