CN106590085A - 一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法 - Google Patents

一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及涂料领域，公开了一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，由以下重量份的原料制得：改性二氧化硅溶胶30‑40份，碳酸钙5‑15份，氧化铁红3‑7份，颜料3‑7份，酚氧树脂1‑3份，分散剂0.5‑1.5份，消泡剂0.5‑1.5份，水35‑45份。本发明的涂料结合了无机和有机涂料的优点，使涂料在金属表面的附着性、耐老化性好，成膜膜层硬度更高，韧性、耐磨性更好，并且还具有抗菌功能，能够抵御微生物的侵蚀。

Description

一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法。
背景技术
金属制品用途广泛，但是金属制品在潮湿环境下其表面容易遭受腐蚀和生锈，不仅影响外观，而且其性能也会大幅降低。
因此为了防止金属发生氧化而生锈，通常会在金属表面涂覆一层防锈涂料，如公开号为CN105368169A的中国发明专利公开了一种金属防锈涂料及其制备方法，该金属防锈涂料包括以下按照重量份数计的原料：铁红5-10份、聚苯乙烯树脂10-20份、甲苯30-40份、二甲苯10-20份、邻苯二甲酸二丁酯5-10份、乙酸乙酯10-20份、环烷酸铅1-5份、石油磺酸钙8-15份、汽油5-12份、松香3-5份、流平剂3-5份、催干剂1-3份、防沉淀剂5-8份。该发明以聚苯乙烯为原料，以铁红为颜料，以甲苯、二甲苯、乙酸乙醌为混合溶剂，配合环烷酸铅和石油磺酸钙，添加松香、防沉淀剂、流平剂、催干剂制备了多功能防锈漆，具有比其他采用聚苯乙烯材料的铁红防锈涂料更加优越的防锈性能，可有效替代铁红防锈涂料。
虽然上述涂料的防锈性能较好，但是其选用了大量的有机溶剂，不够环保；而且涂料的主要成膜物质为聚苯乙烯树脂，在金属表面的粘结力相对较差，容易脱落，同时聚苯乙烯树脂成膜后为有机树脂膜，其硬度、耐磨性和耐老化性不够出色。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法。本发明的涂料结合了无机和有机涂料的优点，使涂料在金属表面的附着性、耐老化性好，成膜膜层硬度更高，韧性、耐磨性更好，并且还具有抗菌功能，能够抵御微生物的侵蚀。
本发明的具体技术方案为：一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以1-烯丙基-3-咪唑氯盐离子液体为溶剂，配制浓度为10-20wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液加热至50-60℃，先后向纤维素溶液中滴加10-20wt％的硝酸银溶液和10-20wt％的硝酸锌溶液进行反应，滴加完毕后静置20-40min，备用。
(2)将100重量份步骤(1)反应后的液体添加到200-400重量份的正硅酸乙酯中，然后再添加60-80重量份硅烷偶联剂、120-180重量份的水性丙烯酸树脂，搅拌均匀后得到混合溶液，向混合溶液中滴加酸液，在40-60℃下搅拌反应3-5h，过滤后得到有机无机杂化树脂。
(3)将步骤(2)制得的有机无机杂化树脂与25-35重量份氧化铁红，25-35重量份颜料，10-15重量份酚氧树脂，4-8重量份分散剂，4-8重量份消泡剂和200-400份水混合均匀，最后进行研磨，制得金属防氧化有机无机复合涂料。
本发明以聚丙烯以及二氧化硅溶胶作为涂料成膜后的基材，与氧化铁红复配固化成膜后，能够在金属表面够形成一层致密度高、强度高、硬度高、韧性好的保护膜，能够使金属表面与外界的水、空气以及其他腐蚀性物质隔绝，避免金属生锈。并且该膜层与纯有机涂层相比更为耐磨，耐老化；与纯无机涂料相比，韧性又更为出色。其中酚氧树脂作为粘合剂，其与金属表面的粘结力强，能够提高涂料与金属表面的附着力，使涂料成膜后不易脱落，此外酚氧树脂自身的耐收缩性以及耐磨性也很好。
在制备过程中，本发明先将纤维素与硝酸银和硝酸锌进行反应，使得纤维素接枝、吸附有两种金属离子，然后将其添加到正硅酸乙酯中，接着添加水性聚丙烯树脂，然后添加酸液，如此顺序的好处是，在添加酸液后，正硅酸乙酯中发生水解，生成具有网络状结构的溶胶，纤维素在溶胶生成过程中，参与了部分交联，水性聚丙烯和纤维素作为有机物，穿插在无机网络中，与溶胶成为一体，形成高度融合的有机无机杂化体系。因此该方法生成的有机无机杂化树脂中纤维素、二氧化硅溶胶的分散性好。此外，接枝有金属离子的纤维素具有出色的抗菌性，并且两种金属离子能够产生一定的微磁场，在微磁场的作用下，其自身的离子抗菌活性也得到加强。而且金属离子抗菌成分与有机抗菌剂相比，对人体、环境无害，更为安全环保，且其与直接添加抗菌性相比，分散性、稳定性更好，从而具有更强的抗菌活性。
进一步的，所述水性丙烯酸树脂的固含量为40-60wt％。
进一步的，所述氧化铁红的粒径为1-10微米。粒径较小的氧化铁红不仅在涂料中分散性更好，而且固化后更容易形成致密的膜层。
进一步的，所述酚氧树脂的分子质量为10-15万。上述分子质量下的酚氧树脂其粘结力较好。
进一步的，所述分散剂为羧甲基纤维素钠。
进一步的，所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷。
进一步的，所述硝酸银溶液质量分别为纤维素溶液的6-10％，所述硝酸锌溶液质量分别为纤维素溶液的4-6％。
进一步的，所述硝酸银溶液和硝酸锌溶液的滴加速度为5-15mL/min。
进一步的，所述酸液为5-15wt％的盐酸溶液或10-30wt％的冰醋酸溶液，酸液的质量为正硅酸乙酯的5-10％。
与现有技术对比，本发明的涂料结合了无机和有机涂料的优点，使涂料在金属表面的附着性、耐老化性好，成膜膜层硬度更高，韧性、耐磨性更好，并且还具有抗菌功能，能够抵御微生物的侵蚀。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以1-烯丙基-3-咪唑氯盐离子液体为溶剂，配制浓度为10wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液加热至50℃，先后向纤维素溶液中以5mL/min的速度滴加20wt％的硝酸银溶液和10wt％的硝酸锌溶液进行反应，滴加完毕后静置20min，备用。其中所述硝酸银溶液质量分别为纤维素溶液的6％，所述硝酸锌溶液质量分别为纤维素溶液的4％。
(2)将100重量份步骤(1)反应后的液体添加到200重量份的正硅酸乙酯中，然后再添加60重量份硅烷偶联剂、120重量份固含量为60wt％的水性丙烯酸树脂，搅拌均匀后得到混合溶液，向混合溶液中滴加10重量份5wt％的盐酸溶液，在40℃下搅拌反应5h，过滤后得到有机无机杂化树脂。
(3)将步骤(2)制得的有机无机杂化树脂与25重量份粒径为1-10微米的氧化铁红，25重量份颜料，10重量份分子质量为10-15万的酚氧树脂，4重量份羧甲基纤维素钠，4重量份乳化硅油和200份水混合均匀，最后进行研磨，制得金属防氧化有机无机复合涂料。
实施例2
一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以1-烯丙基-3-咪唑氯盐离子液体为溶剂，配制浓度为20wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液加热至60℃，先后向纤维素溶液中以15mL/min的速度滴加10wt％的硝酸银溶液和10wt％的硝酸锌溶液进行反应，滴加完毕后静置40min，备用。其中所述硝酸银溶液质量分别为纤维素溶液的10％，所述硝酸锌溶液质量分别为纤维素溶液的6％。
(2)将100重量份步骤(1)反应后的液体添加到400重量份的正硅酸乙酯中，然后再添加80重量份硅烷偶联剂、180重量份固含量为40wt％的水性丙烯酸树脂，搅拌均匀后得到混合溶液，向混合溶液中滴加40重量份10wt％的冰醋酸溶液，在60℃下搅拌反应3h，过滤后得到有机无机杂化树脂。
(3)将步骤(2)制得的有机无机杂化树脂与35重量份粒径为1-10微米的氧化铁红，35重量份颜料，15重量份分子质量为10-15万的酚氧树脂，8重量份羧甲基纤维素钠，8重量份聚氧丙烯甘油醚和400份水混合均匀，最后进行研磨，制得金属防氧化有机无机复合涂料。
实施例3
一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)以1-烯丙基-3-咪唑氯盐离子液体为溶剂，配制浓度为15wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液加热至55℃，先后向纤维素溶液中以10mL/min的速度滴加15wt％的硝酸银溶液和15wt％的硝酸锌溶液进行反应，滴加完毕后静置30min，备用。其中所述硝酸银溶液质量分别为纤维素溶液的8％，所述硝酸锌溶液质量分别为纤维素溶液的5％。
(2)将100重量份步骤(1)反应后的液体添加到300重量份的正硅酸乙酯中，然后再添加70重量份硅烷偶联剂、150重量份固含量为50wt％的水性丙烯酸树脂，搅拌均匀后得到混合溶液，向混合溶液中滴加25重量份10wt％的盐酸溶液，在50℃下搅拌反应4h，过滤后得到有机无机杂化树脂。
(3)将步骤(2)制得的有机无机杂化树脂与30重量份粒径为1-10微米的氧化铁红，30重量份颜料，12重量份分子质量为10-15万的酚氧树脂，6重量份羧甲基纤维素钠，6重量份聚二甲基硅氧烷和300份水混合均匀，最后进行研磨，制得金属防氧化有机无机复合涂料。
将本实施例的金属防氧化有机无机复合涂料涂覆于铁表面后进行测试：

Claims (9)

1.一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)以1-烯丙基-3-咪唑氯盐离子液体为溶剂，配制浓度为10-20wt％的纤维素溶液，将纤维素溶液加热至50-60℃，先后向纤维素溶液中滴加10-20wt％的硝酸银溶液和10-20wt％的硝酸锌溶液进行反应，滴加完毕后静置20-40min，备用；
(2)将100重量份步骤(1)反应后的液体添加到200-400重量份的正硅酸乙酯中，然后再添加60-80重量份硅烷偶联剂、120-180重量份的水性丙烯酸树脂，搅拌均匀后得到混合溶液，向混合溶液中滴加酸液，在40-60℃下搅拌反应3-5h，过滤后得到有机无机杂化树脂；
(3)将步骤(2)制得的有机无机杂化树脂与25-35重量份氧化铁红，25-35重量份颜料，10-15重量份酚氧树脂，4-8重量份分散剂，4-8重量份消泡剂和200-400份水混合均匀，最后进行研磨，制得金属防氧化有机无机复合涂料。
2.如权利要求1所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述水性丙烯酸树脂的固含量为40-60wt％。
3.如权利要求1所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述氧化铁红的粒径为1-10微米。
4.如权利要求1所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述酚氧树脂的分子质量为10-15万。
5.如权利要求1所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为羧甲基纤维素钠。
6.如权利要求1所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述消泡剂为乳化硅油、聚氧丙烯甘油醚或聚二甲基硅氧烷。
7.如权利要求1所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述硝酸银溶液质量分别为纤维素溶液的6-10％，所述硝酸锌溶液质量分别为纤维素溶液的4-6％。
8.如权利要求1或7所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述硝酸银溶液和硝酸锌溶液的滴加速度为5-15mL/min。
9.如权利要求1所述的一种金属防氧化有机无机复合涂料的制备方法，其特征在于：所述酸液为5-15wt％的盐酸溶液或10-30wt％的冰醋酸溶液，酸液的质量为正硅酸乙酯的5-10％。
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