CN105602400A - 一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法，包括环氧乳化剂、环氧水性颗粒乳液及水性环氧颗粒固化剂的制备步骤，最终制得的保水性金属彩钢瓦涂布涂料绿色环保，避免了以往彩钢瓦涂料使用过程中对空气的污染。本发明方法独到，颗粒与乳化液的配合所制备的涂布涂料固化后附着力强，有超强耐磨性，且具有耐高温和低温的特性，具有优良的理化性能，保证在潮湿及雨雪环境中不变形不开裂，能够抵御酸雨等极端环境下的腐蚀。

Description

一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别是一种适用于彩钢瓦棚顶的环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法。
背景技术
随着对环境保护和人类健康关注程度的不断提高，涂料向水性涂料方向发展已成为涂料界的共识。而水性紫外光固化体系因其具有无污染、无毒性、无刺激性和安全生产等优点，是目前较为活跃的研究和开发领域，是面向未来的绿色环保产品。
彩钢瓦又称彩色压型瓦，是采用彩色涂层钢板，经辊压冷弯成各种波型的压型板，它适用于工业与民用建筑、仓库、特种建筑、大跨度钢结构房屋的屋面、墙面以及内外墙装饰等，具有质轻、高强、色泽丰富、施工方便快捷、抗震、防火、防雨、寿命长、免维护等特点，现已被广泛推广应用。
当前工厂的厂房架构都是以彩钢板搭建，其中彩钢板房顶漆面必须经受曝晒冰冻雨淋且温差涨缩及其例如酸雨等环境性腐蚀，而现有方法制备的的彩钢瓦涂料不仅VOC含量较高，污染环境，而且很容易产生漆面开裂等问题，严重影响彩钢板的使用寿命，同时掉落的漆料也存在着再次污染环境的问题。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法，解决了现有彩钢瓦棚顶用漆面存在的耐蚀性差，易开裂及污染环境等问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
步骤一：称取环氧树脂和聚乙二醇，其中两者之间的重量比为1:0.3～0.5；将三分之一量的环氧树脂和全量的聚乙二醇加入到三颈瓶中，加热至120℃，保温并开始搅拌，搅拌过程中缓慢滴加2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，滴加量为环氧树脂质量的0.05～0.1％，保温反应3～3.5小时，得环氧乳化剂A；
步骤二：将剩余的环氧树脂与环氧乙烯在1200～1400rpm转速下搅拌均匀，环氧乙烯的量为总环氧树脂质量的3～6％，在40℃下滴加三分之二环氧树脂质量的去离子水，滴加去离子水的过程中不断的加入纳米氧化锌颗粒，纳米氧化锌颗粒与环氧乙烯之间的重量比为0.02～0.03:1；继续搅拌20～30分钟，然后加入乳化剂A，升温至70℃，500～600rpm下继续滴加三分之一环氧树脂质量的去离子水，滴加完毕后提升搅拌速度至1200～1400rpm，搅拌分散半小时，过滤出料得环氧水性颗粒乳液；
步骤三：将一定量的脂肪胺加入到新的反应容器中，搅拌并加热至60℃，保温，滴加环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂的混合液，滴加过程中对混合液不断进行搅拌混合，滴加完毕后在60℃下继续保温1小时，加入去离子水，升温至80℃保温2小时，冷却，过滤出料得水性环氧颗粒固化剂；
步骤四：取一定量的环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂于洁净容器内，加入一定量的滑石粉、硫酸钡、防沉剂、颜料、钛白粉，混合均匀，再向混合料中加入纳米二氧化硅颗粒，升温至80℃，再加入去离子水调整固含量为18％，用分散机分散五分钟，得所述环保水性金属彩钢瓦涂布涂料。
优选的，步骤三中所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或树种的混合物。
优选的，步骤三种脂肪胺、环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂之间的重量比为1:1:0.02:0.3，步骤三中去离子水的加入量为脂肪胺重量的50～60％。
优选的，所述醚类溶剂为聚乙二醇二缩水甘油醚。
优选的，步骤四中环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂之间的重量比为3:4，滑石粉、硫酸钡、防沉剂、颜料及钛白粉的加入量分别为环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂总重量的3％、3％、0.5％、3％及7.5％，纳米二氧化硅颗粒的加入量与钛白粉的加入量相同。
优选的，步骤四中还加入有与防沉剂的量相同的消泡剂。
优选的，步骤二中纳米氧化锌以分散液的形式加入，其制备方法为先制备质量浓度为0.05～0.08％的ZnO-H2O纳米流体，然后向其中加入十六烷基三甲基溴化铵，加入量为纳米氧化锌质量的0.04～0.08％，超声分散一小时后备用；滴加此分散液时在所述去离子水的滴加量为环氧树脂质量的三分之一。
优选的，步骤三中所述环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂的混合液的制备方法为：先将纳米Al2O3颗粒和醚类溶剂混合均匀，然后加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为纳米Al2O3颗粒重量的0.1％，超声分散半小时，最后加入相应量的环氧树脂E-51，混合均匀。
本发明的积极效果：本发明制备的涂料为环保水性环氧树脂类涂料，通过首创的含颗粒乳化液和固化剂制备，使用方便，可以持续使用，且不含挥发性有害物质，避免了以往彩钢瓦涂料使用过程中对空气的污染，使用安全，对操作人员基本无危害。本发明方法独到，颗粒与乳化液的配合所制备的涂布涂料固化后附着力强，漆膜硬度达到3H以上，有超强耐磨性，且具有耐高温和低温的特性，具有优良的理化性能，保证在潮湿及雨雪环境中不变形不开裂，经历长时间阳光照射也不褪色开裂，能够抵御酸雨等极端环境下的腐蚀。总之本发明独特的制备方法对整个金属彩钢瓦涂料领域具有深远的影响，且绿色环保，不易开裂，使用寿命长，利用纳米材料独特的表面效应使最终涂料漆膜致密性有所提高，纳米粒子均匀地被包围在基料交联所形成的网络中，粒子之间的物理结合稳定，涂层的理化性能高。
具体实施方式
下面对本发明的优选实施例进行详细说明。
本发明优选实施例提供一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法，包括按顺序进行的如下步骤：
步骤一：称取环氧树脂和聚乙二醇，其中两者之间的重量比为1:0.4；将三分之一量的环氧树脂和全量的聚乙二醇加入到三颈瓶中，加热至120℃，保温并开始搅拌，搅拌过程中缓慢滴加2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，滴加量为环氧树脂质量的0.08％，保温反应3～3.5小时，得环氧乳化剂A；
步骤二：将剩余的环氧树脂与环氧乙烯在1200～1400rpm转速下搅拌均匀，环氧乙烯的量为总环氧树脂质量的5％，在40℃下滴加三分之一环氧树脂质量的去离子水，滴加去离子水的过程中不断的加入纳米氧化锌颗粒，纳米氧化锌颗粒与环氧乙烯之间的重量比为0.02:1；继续搅拌20～30分钟，然后加入乳化剂A，升温至70℃，500～600rpm下继续滴加三分之一环氧树脂质量的去离子水，滴加完毕后提升搅拌速度至1200～1400rpm，搅拌分散半小时，过滤出料得环氧水性颗粒乳液；
其中，纳米氧化锌以分散液的形式加入，其制备方法为先制备质量浓度为0.05～0.08％的ZnO-H2O纳米流体，然后向其中加入十六烷基三甲基溴化铵，加入量为纳米氧化锌质量的0.04～0.08％，超声分散一小时；
步骤三：将一定量的脂肪胺加入到新的反应容器中，搅拌并加热至60℃，保温，滴加环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂的混合液，滴加过程中对混合液不断进行搅拌混合，滴加完毕后在60℃下继续保温1小时，加入去离子水，升温至80℃保温2小时，冷却，过滤出料得水性环氧颗粒固化剂；
其中，所述环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂的混合液的制备方法为：先将纳米Al2O3颗粒和醚类溶剂混合均匀，然后加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为纳米Al2O3颗粒重量的0.1％，超声分散半小时，最后加入相应量的环氧树脂E-51，混合均匀。
步骤四：取一定量的环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂于洁净容器内，加入一定量的滑石粉、硫酸钡、防沉剂、颜料、钛白粉，混合均匀，再向混合料中加入纳米二氧化硅颗粒，升温至80℃，再加入去离子水调整固含量为18％，用分散机分散五分钟，得所述环保水性金属彩钢瓦涂布涂料。
其中，步骤三中所述脂肪胺为三乙烯四胺；步骤三种脂肪胺、环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂之间的重量比为1:1:0.02:0.3步骤三中去离子水的加入量为脂肪胺重量的50％。
所述醚类溶剂为聚乙二醇二缩水甘油醚。
步骤四中环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂之间的重量比为3:4，滑石粉、硫酸钡、防沉剂、颜料及钛白粉的加入量分别为环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂总重量的3％、3％、0.5％、3％及7.5％，纳米二氧化硅颗粒的加入量与钛白粉的加入量相同。
步骤四中还加入有与防沉剂的量相同的消泡剂，与防沉剂同时加入。
上述方法所制备的涂料，其性能检测结果见表1.
表1
其中，耐磨性能采用泰伯尔CS17法测试，负载1000g，旋转2000周，测定漆膜失重(即磨耗值)。
本发明具有耐水性、耐高低温、防腐蚀、耐磨耐冲击、使用寿命长等特点，解决了现有彩钢瓦棚顶用漆面存在的耐蚀性差，易开裂及污染环境等问题，在彩钢瓦棚顶用涂料领域取得了显著效果。
以上所述的仅为本发明的优选实施例，所应理解的是，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的思想和原则之内所做的任何修改、等同替换等等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种环保水性金属彩钢瓦涂布涂料的制备方法，其特征在于包括按顺序进行的如下步骤：
步骤一：称取环氧树脂和聚乙二醇，其中两者之间的重量比为1:0.3～0.5；将三分之一量的环氧树脂和全量的聚乙二醇加入到三颈瓶中，加热至120℃，保温并开始搅拌，搅拌过程中缓慢滴加2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚，滴加量为环氧树脂质量的0.05～0.1％，保温反应3～3.5小时，得环氧乳化剂A；
步骤二：将剩余的环氧树脂与环氧乙烯在1200～1400rpm转速下搅拌均匀，环氧乙烯的量为总环氧树脂质量的3～6％，在40℃下滴加三分之二环氧树脂质量的去离子水，滴加去离子水的过程中不断的加入纳米氧化锌颗粒，纳米氧化锌颗粒与环氧乙烯之间的重量比为2～3:1；继续搅拌20～30分钟，然后加入乳化剂A。升温至70℃，500～600rpm下继续滴加三分之一环氧树脂质量的去离子水，滴加完毕后提升搅拌速度至1200～1400rpm，搅拌分散半小时，过滤出料得环氧水性颗粒乳液；
步骤三：将一定量的脂肪胺加入到新的反应容器中，搅拌并加热至60℃，保温，滴加环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂的混合液，滴加过程中对混合液不断进行搅拌混合，滴加完毕后在60℃下继续保温1小时，加入去离子水，升温至80℃保温2小时，冷却，过滤出料得水性环氧颗粒固化剂。
步骤四：取一定量的环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂于洁净容器内，加入一定量的滑石粉、硫酸钡、防沉剂、颜料、钛白粉，混合均匀，再向混合料中加入纳米二氧化硅颗粒，升温至80℃，再加入去离子水调整固含量为18％，用分散机分散五分钟，得所述环保水性金属彩钢瓦涂布涂料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤二中所述脂肪胺为二乙烯三胺、三乙烯四胺、四乙烯五胺中的一种或树种的混合物。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤三种脂肪胺、环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂之间的重量比为1:1:0.02:0.3，步骤三中去离子水的加入量为脂肪胺重量的50～60％。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述醚类溶剂为聚乙二醇二缩水甘油醚。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤四中环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂之间的重量比为3:4，滑石粉、硫酸钡、防沉剂、颜料及钛白粉的加入量分别为环氧水性颗粒乳液和水性环氧颗粒固化剂总重量的3％、3％、0.5％、3％及7.5％，纳米二氧化硅的加入量与钛白粉的加入量相同。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤四中还加入有与防沉剂的量相同的消泡剂。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤一中纳米氧化锌以分散液的形式加入，其制备方法为先制备质量浓度为0.05～0.08％的ZnO-H2O纳米流体，然后向其中加入十六烷基三甲基溴化铵，加入量为纳米氧化锌质量的0.04～0.08％，超声分散一小时后备用；滴加此分散液时在所述去离子水的滴加量为环氧树脂质量的三分之一。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤三中所述环氧树脂E-51、纳米Al2O3颗粒及醚类溶剂的混合液的制备方法为：先将纳米Al2O3颗粒和醚类溶剂混合均匀，然后加入十二烷基苯磺酸钠，加入量为纳米Al2O3颗粒重量的0.1％，超声分散半小时，最后加入相应量的环氧树脂E-51，混合均匀。
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