CN109266122A - 纳米改性水性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米改性水性涂料及其制备方法，该制备方法包括：1)将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐于水中进行球磨以制得缓蚀剂；2)将环己基乙烯基醚、4‑羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐和水进行接触反应以制得粘结剂；3)将水、C1‑C4的醇、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂进行混合以制得纳米改性水性涂料。该水性涂料具有优异的耐候性，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。

Description

纳米改性水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料，具体地，涉及一种纳米改性水性涂料及其制备方法。
背景技术
凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。依据涂料中粘合剂类别，水性涂料被分为两大类：天然物质或矿物质(如硅酸钾)的天然水性涂料和人工合成树脂(如丙烯酸树脂)的石油化工水性涂料。
水性涂料是涂料市场上一种比较新型的涂料，很多人对于水性涂料并没有正确的认识，水性涂料相对于溶剂性油漆涂料，具有以下特点：1)水性涂料以水作溶剂，节省大量资源；水性涂料消除了施工时火灾危险性；降低了对大气污染；水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂(占涂料)在10-15重量％之间，对降低污染节省资源效果显著。2)水性涂料在湿表面和潮湿环境中可以直接涂覆施工；水性涂料对材质表面适应性好，涂层附着力强。3)水性涂料涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。4)水性涂料电泳涂膜均匀、平整、展平性好；内腔、焊缝、棱角、棱边部位都能涂上一定厚度的涂膜，有很好的防护性；泳涂膜有最好的耐腐蚀性，厚膜阴极电泳涂层的耐盐雾性最高可达1200h。但是，水性涂料在使用过程中对于温度较为敏感，在温度过高或者过低的情形下，水性涂料与载体之间的附着力较差，进而限制了水性涂料的发展。
发明内容
本发明的目的是提供一种纳米改性水性涂料及其制备方法，该水性涂料具有优异的耐候性，同时该制备方法具有工序简单和原料易得的优点。
为了实现上述目的，本发明提供了一种纳米改性水性涂料的制备方法，包括：
1)将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐于水中进行球磨以制得缓蚀剂；
2)将环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐和水进行接触反应以制得粘结剂；
3)将水、C1-C4的醇、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂进行混合以制得纳米改性水性涂料。
本发明还提供了一种纳米改性水性涂料，该纳米改性水性涂料通过上述的制备方法制备而得。
在上述技术方案中，本发明首先将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐于水中进行球磨以制得缓蚀剂，接着通过双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯等进行聚合形成粘结剂，最后将缓蚀剂、粘结剂、水、C1-C4的醇等原料进行混合便可制得纳米改性水性涂料。该纳米改性水性涂料既耐高温又耐低温，进而使得具有优异的耐候性。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供了一种纳米改性水性涂料的制备方法，包括：
1)将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐于水中进行球磨以制得缓蚀剂；
2)将环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐和水进行接触反应以制得粘结剂；
3)将水、C1-C4的醇、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂进行混合以制得纳米改性水性涂料。
在本发明的步骤1)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤1)中，锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐、水的重量比为20：6-9：6-8：12-16：17-20：2000-3000。
在本发明的步骤1)中，球磨的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤1)中，球磨满足以下条件：磨球与物料的质量比为20：0.8-1.2，转速为1000-1300rpm，球磨时间为40-50min。
在本发明的步骤1)中，磷酸盐的种类以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤1)中，磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸二氢钾、磷酸三钾和磷酸一氢钾中的至少一者。
在本发明的步骤2)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤2)中，环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐和水的重量比为30：5-10：4-7：45-50：4-8：300-500。
在本发明的步骤2)中，接触反应的条件可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤2)中，接触反应满足以下条件：反应温度为35-45℃，反应时间为10-16h。
在本发明的步骤2)中，过硫酸盐的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤2)中，过硫酸盐选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一者。
在本发明的步骤3)中，各物料的用量可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤3)中，水、C1-C4的醇、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂的重量比为60：10-15：0.9-1.2：1-1.9：0.2-0.7：0.08-0.16：1-2：4-6：1.8-2.2。
在本发明的步骤3)中，醇的种类可以在宽的范围内选择，但是为了进一步提高该涂料的耐候性，优选地，在步骤3)中，C1-C4的醇选自乙醇、丙醇和丁二醇中的至少一者。
本发明还提供了一种纳米改性水性涂料，该纳米改性水性涂料通过上述的制备方法制备而得。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例1
1)将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐(磷酸三钠)、水按照20：7：7：14：18：2500的重量比进行球磨(磨球与物料的质量比为20：1，转速为1200rpm，球磨时间为45min)以制得缓蚀剂；
2)将环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐(过硫酸钾)和水按照30：8：5：48：6：400的重量比进行接触反应(反应温度为40℃，反应时间为13h)以制得粘结剂；
3)将水、C1-C4的醇(乙醇)、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂按照60：13：1：1.5：0.5：0.1：1.5：5：2的重量比进行混合30min以制得纳米改性水性涂料A1。
实施例2
1)将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐(磷酸二氢钾)、水按照20：6：6：12：17：2000的重量比进行球磨(磨球与物料的质量比为20：0.8，转速为1000rpm，球磨时间为50min)以制得缓蚀剂；
2)将环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐(过硫酸钠)和水按照30：5：4：45：4：300的重量比进行接触反应(反应温度为35℃，反应时间为16h)以制得粘结剂；
3)将水、C1-C4的醇(丙醇)、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂按照60：10：0.9：1：0.2：0.08：1：4：1.8的重量比进行混合30min以制得纳米改性水性涂料A2。
实施例3
1)将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐(磷酸一氢钾)、水按照20：9：8：16：20：3000的重量比进行球磨(磨球与物料的质量比为20：1.2，转速为1300rpm，球磨时间为50min)以制得缓蚀剂；
2)将环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐(过硫酸铵)和水按照30：10：7：50：8：500的重量比进行接触反应(反应温度为45℃，反应时间为10h)以制得粘结剂；
3)将水、C1-C4的醇(丁二醇)、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂按照60：15：1.2：1.9：0.7：0.16：2：6：2.2的重量比进行混合30min以制得纳米改性水性涂料A3。
检测例1
将上述涂料作为面漆涂覆于钢板的表面，然后置于25℃下自然固化，涂层的厚度为0.2mm；然后通过XH-M拉开法附着力测试仪检测涂层的附着力，记为F1。
按照相同的方法进行检测，所不同的是将25℃固化温度分别换为230℃以及-5℃，其中，230℃下检测的附着力记载F2，-5℃下检测的附着力记载F3；最后计算附着力变化率，Δ1＝(F1-F2)/F1×100％，Δ2＝(F1-F3)/F1×100％；具体结果见表1。
表1
Δ1/％ Δ2/％
A1 0.92 0.87
A2 0.96 0.89
A3 0.89 0.85
通过上述检测例可知，本发明提供的水性涂料具有优异的耐候性。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种纳米改性水性涂料的制备方法，其特征在于，包括：
1)将锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐于水中进行球磨以制得缓蚀剂；
2)将环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐和水进行接触反应以制得粘结剂；
3)将水、C1-C4的醇、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、所述缓蚀剂、粘结剂进行混合以制得所述纳米改性水性涂料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述锌粉、白炭黑、氧化铈、硫酸锌、磷酸盐、水的重量比为20：6-9：6-8：12-16：17-20：2000-3000。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述球磨满足以下条件：磨球与物料的质量比为20：0.8-1.2，转速为1000-1300rpm，球磨时间为40-50min。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤1)中，所述磷酸盐选自磷酸三钠、磷酸二氢钾、磷酸三钾和磷酸一氢钾中的至少一者。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述环己基乙烯基醚、4-羟丁基乙烯基醚、双丙酮丙烯酰胺、三氟氯乙烯、过硫酸盐和水的重量比为30：5-10：4-7：45-50：4-8：300-500。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述接触反应满足以下条件：反应温度为35-45℃，反应时间为10-16h。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在步骤2)中，所述过硫酸盐选自过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的至少一者。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述水、C1-C4的醇、纳米二氧化硅、环糊精、硅酸钠、纳米氧化铈、壬基苯酚聚乙二醇醚、缓蚀剂、粘结剂的重量比为60：10-15：0.9-1.2：1-1.9：0.2-0.7：0.08-0.16：1-2：4-6：1.8-2.2。
9.根据权利要求1-7中任意一项所述的制备方法，其中，在步骤3)中，所述C1-C4的醇选自乙醇、丙醇和丁二醇中的至少一者。
10.一种纳米改性水性涂料，其特征在于，所述纳米改性水性涂料通过权利要求1-9中任意一项的制备方法制备而得。
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