CN105602329A - 一种热反射隔热防腐蚀涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种热反射隔热防腐蚀涂料及其制备方法。其原料包括：成膜物质、热反射物质、防腐蚀物质、热反射颜料、填料和助剂；所述热反射物质包含金属纳米粉体；所述防腐蚀物质包含水性纳米无机硅酸锌。本发明的有益效果为：通过一种油漆同时实现了两种功能，即热反射以及防腐蚀，避免了重叠粉刷涂料造成的涂料效果减弱。采用纳米材料大大增加了涂料的表面积，增强涂料热反射效果。

Description

一种热反射隔热防腐蚀涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种热反射隔热防腐蚀涂料及其制备方法，主要用在船舶表面或者船舶上的器材表面上。
背景技术
热量传递分为三种形式：传导、对流和辐射。根据热的三种传导机理，可以把保温隔热涂料分成阻隔型隔热涂料、反射型涂料和辐射型涂料。反射型涂料也称日光热反射涂料，从在铝基反光涂料的基础上发展而来。反射型涂料一般由对太阳光反射率较高、吸收率很低的颜料和填料，基料和助剂制备而成。这样制备而成的涂膜具有很高的太阳光反射率。可以将太阳的热辐射反射回外部空间，从而降低涂层表面和船体内部温度。由于太阳能量主要集中在波长为0.4-1.8μm的可见光和近红外区，因此在该波长范围内，反射率越高，则涂膜的绝热效果越好。尽管我国在太阳热反射隔热涂料领域已公布了很多专利，但该领域产品或多或少会存在如下问题：太阳热反射率比较低，与基面的粘结力不够，导热系数高，易粉化，易积尘，耐久性差，寿命较短等缺点。
通常人们对远洋轮船的防腐蚀处理采用镀锌和防腐涂料的方法，镀锌成本高，施工工艺复杂且对人体有害，可造成二次污染，从而被慢慢淘汰。以前人们用的防腐涂料是有机涂料，如环氧树脂类、聚氨酯类等技术防腐蚀涂料，由于有机涂料耐热性极差、耐候性差、易产生静电、吸收大气中的尘埃、易粉化等缺点，所以现在研究人员在寻找效果更好的无机涂料。
目前用于轮船的涂料大多仅具备一种功能，或是热反射或是防腐蚀。而应用仅具备一种功能的涂料时，需要在涂料上再涂抹另一种涂料以期能同时达到两种功能。然而，两种涂料相叠加会大大影响下层涂料的功效。且在涂料磨损之后补刷新的涂料时，还需要根据磨损程度分别补刷两种涂料，否则只能重新再次粉刷两种涂料。整个过程费时费力，并会造成浪费。
发明内容
为克服现有技术的不足且同时实现热反射和防腐蚀功能，本发明旨在提供一种对人体及周围环境危害小的热反射隔热防腐蚀涂料。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种热反射隔热防腐蚀涂料，其原料包括：成膜物质、热反射物质、防腐蚀物质、热反射颜料、填料和助剂；所述热反射物质包含金属纳米粉体；所述金属纳米粉体的金属电位低于钢铁的电位；所述防腐蚀物质包含水性纳米无机硅酸锌。
在优选方式下，所述金属纳米粉体为纳米氧化锌；所述成膜物质包含：丙烯酸乳液，少数氟碳乳液及硅丙乳液中的一种或两种以上；所述颜料为钛白、锶黄、酞青蓝、甲苯胺红、华蓝、群青中的一种或两种以上；所述的填料主要包含空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠中的一种或两种，以及重质碳酸钙、云母、沉淀硫酸钡以及滑石粉中的一种或者两种以上；所述助剂包括分散剂、流平剂、消泡剂、防腐剂、PH值调节剂、增稠剂、成膜助剂、防冻剂中的一种或多种。
本发明还保护制备所述的一种热反射隔热防腐蚀涂料的方法，包含下列步骤：
1)热反射防腐蚀纳米浆体的制备,按各原料所占质量百分比为：
金属纳米粉体：10.5-25％
分散剂：1.5-3％
消泡剂：1-5％
成膜助剂：1-5％
填料：5-11％
颜料：5-11％
其他涂料助剂：15-20％；
稀释剂：15-60％；
其中，所述金属纳米粉体分别为纳米氧化锌和纳米硅酸锌；分散剂为BYK-111；消泡剂为水性涂料消泡剂JY-821、成膜助剂为TEXANOL1321成膜助剂；颜料为钛白粉；填料为滑石粉以及沉淀硫酸钡；其他涂料助剂为偶联剂、防水剂、平流剂；稀释剂为去离子水。
在调速分散机内，依次加入步骤1原料，以1000-3000r/min的速率高速分散25-35分钟，研磨10-20分钟，超声波分散搅拌20-30分钟；
2)热反射防腐蚀涂料的制备，按各原料所占质量百分比为：
热反射防腐蚀浆料：50-60％
成膜物质：23-41.6％
填料：8-15％
增稠剂：0.2-1％
PH值调节剂：0.2-1％
其中，所述成膜物质为丙烯酸乳液，所述填料包含空心陶瓷微珠；
在所述调速分散剂内，以300-500r/min的速率低速搅拌，依次加入步骤2原料搅拌均匀，过滤包装即得成品。
本发明的优点和积极效果是：
(1)采用纳米氧化锌，无毒无味对人体无刺激性，且热稳定性好，价格便宜，吸收紫外线能力强，对UVA(长波320-400nm)和UVB(中波280-320nm)均有屏蔽作用。除此之外，纳米氧化锌也具备一定防腐蚀的作用。
(2)纳米硅酸锌可以在钢铁表面形成锌铁配合物层，具有优异的防腐性、耐候性、导热性、耐水性、耐多种有机溶剂性；同时具有良好的导静电性和长期的阴极保护作用，且焊接性能优良，能带漆焊接，长期耐400摄氏度高温，长期抵抗pH在5.5-10.5范围内的化学腐蚀，对环境无污染，对人体健康无影响。
(3)采用纳米级材料，与涂层形成较强的氢键结合，增强涂层的致密性和抗离子渗透性。纳米材料改变涂料的流变性，提高了涂层的附着力、硬度、光洁度和耐老化性。纳米硅酸锌与纳米氧化锌配合，进一步增强涂层的致密性和抗离子渗透性。
(4)通过一种油漆同时实现了两种功能，即热反射以及防腐蚀，避免了重叠粉刷涂料造成的涂料效果减弱。采用纳米材料大大增加了涂料的表面积，增强涂料热反射效果。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。实施例中所述实验方法如无特殊说明，均为常规方法；如无特殊说明，所述试剂和材料，均可从商业途径获得。
实施例1
纳米氧化锌粉体的合成过程如下：
称取一定量的Na2CO3溶于去离子水中，制成1mol/L的Na2CO3溶液。加入摩尔分数2％的表面活性剂十二烷基苯磺酸钠溶液，置于磁力搅拌机上搅拌。待溶液混合均匀后，将制得的Na2CO3溶液逐滴滴加到用磁力搅拌机持续搅拌中的1mol/L的Zn(NO3)2溶液中，滴加结束后继续搅拌熟化15min，反应得到的碱式碳酸锌，即为纳米氧化锌前驱体。然后将纳米氧化锌前驱体洗涤，先用去离子水洗涤，后用丙酮洗涤。然后抽滤。再置于烘箱中在110摄氏度下烘干。将充分干燥的前驱体先用研钵研碎，再放在马弗炉中以400摄氏度的温度煅烧2小时，最后将产物研碎，得到纳米氧化锌粉体。
通过此方法制得的纳米氧化锌为球形颗粒，直径为65nm左右。
实施例2
纳米硅酸锌空心球合成过程如下：
将1ml0.2mol/L的硝酸锌溶液和1ml0.2mol/L的硅酸钠溶液先后加入30ml乙醇和3ml聚乙二醇的混合溶液中，然后加入0.1ml4mol/LNaOH溶液并磁力搅拌15min，转移至40ml水热釜，190摄氏度水热条件下反应12h。待反应结束水热釜自然冷却后，将沉淀离心分离收集，并依次用蒸馏水及乙醇分别洗涤以去除可能存在的杂质离子，然后将样品于真空温箱中60摄氏度真空干燥4小时。
所得样品结构为空心结构，空心球的外径在50-200nm之间，壁厚为20nm。
实施例3
热反射隔热防腐蚀涂料各成分的组分如下：
一种热反射隔热防腐蚀涂料的各原料组分按质量份比为：丙烯酸乳液30、空心陶瓷微珠10、钛白粉6、滑石粉4、沉淀硫酸钡2、纳米氧化锌3、纳米硅酸锌3、硅烷偶联剂KH-550：6、分散剂BYK-111：1.8、防水剂甲基硅酸钠4、PH值调节剂AMP-95：0.5、水性涂料消泡剂JY-821：2、碱溶性增稠剂ASE-60：0.2、平流剂w491:0.3、成膜助剂TEXANOL1321：2、去离子水25。
实施例4
热反射隔热防腐蚀涂料各成分的组分如下：
一种热反射隔热防腐蚀涂料的各原料组分按质量份比为：丙烯酸乳液41.6、空心陶瓷微珠8、钛白粉3、滑石粉2、沉淀硫酸钡1、纳米氧化锌10、纳米硅酸锌5、硅烷偶联剂KH-550：6、分散剂BYK-111：0.9、防水剂甲基硅酸钠：4、PH值调节剂AMP-95：0.2、水性涂料消泡剂JY-821：3、碱溶性增稠剂ASE-60：1、平流剂w491:2、成膜助剂TEXANOL1321：3、去离子水9。
实施例5
热反射隔热防腐蚀涂料各成分的组分如下：
一种热反射隔热防腐蚀涂料的各原料组分按质量份比为：丙烯酸乳液23、空心陶瓷微珠15、钛白粉5、滑石粉3、沉淀硫酸钡2、纳米氧化锌4.3、纳米硅酸锌2、硅烷偶联剂KH-550：4、分散剂BYK-111：1.25、防水剂甲基硅酸钠：3、PH值调节剂AMP-95：0.5、水性涂料消泡剂JY-821：0.6、碱溶性增稠剂ASE-60：0.2、平流剂w491:2、成膜助剂TEXANOL1321：0.6、去离子水33。
实施例7
热反射隔热防腐蚀涂料的合成：
在调速分散机内，依次加入分散剂BYK-111、防水剂甲基硅酸钠、水性涂料消泡剂JY-821、流平剂W491、TEXANOL1321成膜助剂、钛白粉、滑石粉、沉淀硫酸钡、纳米氧化锌、纳米纳米硅酸锌、硅烷偶联剂KH-550和去离子水，高速分散25-35分钟，研磨10-20分钟，超声波分散搅拌20-30分钟，然后在慢速搅拌下依次加入丙烯酸乳液、空心陶瓷微珠、PH值调节剂、增稠剂，搅拌均匀，过滤包装即得成品。
本发明为新型高科技环保纳米材料，无毒无害环保。表面处理后主要技术指标达到下列指标：

Claims (7)

1.一种热反射隔热防腐蚀涂料，其特征在于，其原料包括：成膜物质、热反射物质、防腐蚀物质、热反射颜料、填料和助剂；
所述热反射物质包含金属纳米粉体；所述金属纳米粉体的金属电位低于钢铁的电位；
所述防腐蚀物质包含水性纳米无机硅酸锌。
2.根据权利要求1所述的一种热反射隔热防腐蚀涂料，其特征在于：所述金属纳米粉体为纳米氧化锌。
3.根据权利要求1所述的一种热反射隔热防腐蚀涂料，其特征在于：所述成膜物质包含：丙烯酸乳液，氟碳乳液及硅丙乳液中的一种或两种以上。
4.根据权利要求1所述的一种热反射隔热防腐蚀涂料，其特征在于：所述颜料为钛白、锶黄、酞青蓝、甲苯胺红、华蓝、群青中的一种或两种以上。
5.根据权利要求1所述的一种热反射隔热防腐蚀涂料，其特征在于：所述的填料主要包含空心玻璃微珠或空心陶瓷微珠中的一种或两种，以及重质碳酸钙、云母、沉淀硫酸钡以及滑石粉中的一种或者两种以上。
6.根据权利要求1所述的一种热反射隔热防腐蚀涂料，其特征在于：所述助剂包括分散剂、流平剂、消泡剂、防腐剂、PH值调节剂、增稠剂、成膜助剂、防冻剂中的一种或多种。
7.制备权利要求1所述的一种热反射隔热防腐蚀涂料的方法，其特征在于包含下列步骤：
1)热反射防腐蚀纳米浆体的制备,按各原料所占质量百分比为：
金属纳米粉体：10.5-25％；
分散剂：1.5-3％；
消泡剂：1-5％；
成膜助剂：1-5％；
填料：5-11％；
颜料：5-11％；
其他涂料助剂：15-20％；
稀释剂：15-60％；
其中，所述金属纳米粉体分别为纳米氧化锌和纳米硅酸锌；分散剂为BYK-111；消泡剂为水性涂料消泡剂JY-821、成膜助剂为TEXANOL1321成膜助剂；颜料为钛白粉；填料为滑石粉以及沉淀硫酸钡；其他涂料助剂为偶联剂、防水剂、平流剂；稀释剂为去离子水。
在调速分散机内，依次加入步骤1原料，以1000-3000r/min的速率高速分散25-35分钟，研磨10-20分钟，超声波分散搅拌20-30分钟；
2)热反射防腐蚀涂料的制备，按各原料所占质量百分比为：
热反射防腐蚀纳米浆体：50-60％；
成膜物质：23-41.6％；
填料：8-15％；
增稠剂：0.2-1％；
PH值调节剂：0.2-1％；
其中，所述成膜物质为丙烯酸乳液，所述填料包含空心陶瓷微珠；
在所述调速分散机内，以300-500r/min的速率低速搅拌，依次加入步骤2原料搅拌均匀，过滤包装即得成品。
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