CN109897522A - 一种改性水性聚氨酯重防腐涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种改性水性聚氨酯重防腐涂料及其制备方法。一种改性水性聚氨酯重防腐涂料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯60～85份，改性二氧化钛2～6份，环氧树脂8～16份，丙三醇0.2～3份，三羟甲基丙烷0.2～2份，邻苯二甲酸二丁酯2～10份，901消泡剂0.5～5份，硫酸钡2～10份，流平剂0.1～2.5份，水30～60份。本发明通过改性后的二氧化钛改性合成了一种固体含量适宜、耐刷涂、耐酸耐碱性、力学性能、耐候性能优越的改性水性聚氨酯重防腐涂料。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种采用二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是一种涂装工艺，对物体起到某些特定作用的一类材料的总称。现有的涂料主要是合成树脂，而防腐涂料在涂料的组成中占很大比重；防腐涂料分为常规防腐涂料和重防腐涂料：常规防腐涂料能够对有色金属起保护作用，延长其使用年限；重防腐涂料更能在恶劣的环境下使用，其使用年限更长。
聚氨酯材料具有优良的耐候性、耐碱性以及耐冲击性等特点，因此在涂料和胶黏剂等领域都得到了广泛的应用，但是单组分的水性聚氨酯也存在一些问题。如干燥时间、耐盐水性等问题，不能很好的满足人们的生活所需，因此研究者将眼光放在了对水性聚氨酯的改性上。
目前改性的方法大致分为：化学改性和物理改性。而化学改性的方法有很多，其中包括丙烯酸改性、有机硅改性和环氧树脂改性等，以及纳米二氧化硅，纳米碳酸钙，蒙脱土等无机复合改性。其中，环氧树脂改性所得聚氨酯乳液存在稳定性差的问题，而丙烯酸改性聚氨酯涂料存在涂膜耐水性和耐溶剂性较差、涂膜干燥时间较长等问题。近年来，利用纳米材料改性已成为聚合物改性的主要手段之一，对水性聚氨酯的改性研究也取得了重要进展。
另一方面，纳米技术已经渗透到很多领域，为改造传统产业、提高科技含量提供了新的机遇。纳米技术在外墙涂料中的应用，为开发新型外墙涂料开辟了一条新的途径。当前较多采用了氧化硅、氧化钛、碳酸钙、氧化锌等无机纳米粒子改性涂料，赋予涂料优异的性能和功能。然而，无机纳米粒子具有较高的活性，易于团聚，难以长期稳定分散。这是纳米改性水性聚氨酯涂料合成需解决的问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种改性水性聚氨酯重防腐涂料及其制备方法，使得该重防腐涂料的固含量与铅笔硬度均得到提高，且其耐刷涂性能也得到了改善。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯60～85份，改性二氧化钛2～6份，环氧树脂8～16份，丙三醇0.2～3份，三羟甲基丙烷0.2～2份，邻苯二甲酸二丁酯2～10份，901消泡剂0.5～5份，硫酸钡2～10份，流平剂0.1～2.5份，水30～60份。
作为本发明的一种优选技术方案，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯60～75份，改性二氧化钛2～4份，环氧树脂10～13份，丙三醇0.8～2份，三羟甲基丙烷0.5～1.5份，邻苯二甲酸二丁酯4～8份，901消泡剂2～4份，硫酸钡3～7份，流平剂0.1～1.5份，水35～55份。
作为本发明的一种优选技术方案，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯70份，改性二氧化钛3份，环氧树脂11份，丙三醇1.2份，三羟甲基丙烷0.8份，邻苯二甲酸二丁酯5份，901消泡剂2.5份，硫酸钡5份，流平剂0.5份，水40份。
优选地，流平剂为聚二甲基硅氧烷。
一种如权利要求1所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛
①量取95％无水乙醇置于烧杯中，然后向烧杯中缓慢滴加钛酸丁酯和三乙醇胺，制得S1溶液；
②将所述S1溶液升温至50℃，60min后，再向所述S1溶液中加入乙醇和去离子水并混合均匀，制得S2溶液；
③将所述S2溶液的温度升至60℃，反应30min，即得二氧化钛胶体；
④将所述二氧化钛胶体置于电窑中烧制，即得二氧化钛；
(2)改性二氧化钛
①将步骤(1)制得的二氧化钛和十二烷基磺酸钠加入到40mL草酸溶液中，40℃温度下搅拌30min，制得S3溶液；
②将20％的硅烷偶联剂KH-550和十二烷基磺酸钠在40℃温度下，混合搅拌至澄清，制得S4溶液；
③将所述S4溶液加入S3溶液中，升温至80℃，反应4h，即得改性二氧化钛；
(3)改性水性聚氨酯
①按照上述重量份，分别称量水性聚氨酯，改性二氧化钛，环氧树脂，丙三醇，三羟甲基丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，901消泡剂，硫酸钡和流平剂；
②安装分散砂磨两用机，并将电动搅拌器固定，然后在电动搅拌器下方固定500ml的塑料杯；
③将水性聚氨酯置于塑料杯中，然后依次加入改性二氧化钛、环氧树脂、丙三醇、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸二丁酯，在700r/min的转速下反应，制得S5溶液；
④将硫酸钡加入所述S5溶液中，将转速调整至1600r/min反应；待反应将要结束时，加入901消泡剂，流平剂和自来水，即得二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料。
优选地，步骤(1)中，所述钛酸丁酯和三乙醇胺的配比为(4～8)：1；所述二氧化钛的平均粒径为0.811μm。
优选地，步骤(1)中，所述二氧化钛胶体在电窑中的烧制过程包括五个阶段：第一阶段，烧制温度为100～320℃时，烧制时间为30min；第二阶段，烧制温度为320～5000℃时，烧制时间为30min；第三阶段，烧制温度为500～700℃时，烧制时间为30min；第四阶段，烧制温度为700～1000℃时，烧制时间为30min；第五阶段，烧制温度为1000℃时，烧制时间为60min。
优选地，步骤(2)中，经硅烷偶联剂KH-550改性后制得的改性二氧化钛的平均粒径为0.379μm。
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料的应用，将步骤(3)中制得的二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料静置，然后将重防腐涂料在马口铁上至少刷涂两遍，且任意两遍刷涂的间隔时间均大于0。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)经硅烷偶联剂改性的二氧化钛粉末的粒径更为均匀、微小，二氧化钛表面的接枝改性有利于其在涂料中分散，有助于提高涂料的性能。
(2)本发明通过将二氧化钛改性合成了一种固体含量适宜、耐刷涂、耐酸耐碱性、力学性能、耐候性能优越的改性水性聚氨酯重防腐涂料。
附图说明
图1为实施例1中改性前后二氧化钛的红外光谱图；
图2为实施例1中改性前二氧化钛的粒径测试图；
图3为实施例1中改性后二氧化钛的粒径测试图；
图4为实施例1中改性前二氧化钛的XRD图谱；
图5为实施例1中改性后二氧化钛的XRD图谱；
图6为实施例1、对比例1和对比例2冲击强度的结果示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯70份，改性二氧化钛3份，环氧树脂11份，丙三醇1.2份，三羟甲基丙烷0.8份，邻苯二甲酸二丁酯5份，901消泡剂2.5份，硫酸钡5份，流平剂0.5份，水40份。
一种上述改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛
①量取95％无水乙醇置于烧杯中，然后向烧杯中缓慢滴加钛酸丁酯和三乙醇胺，制得S1溶液；
②将S1溶液升温至50℃，60min后，再向S1溶液中加入95％无水乙醇和去离子水并混合均匀，制得S2溶液；其中，钛酸丁酯和三乙醇胺的配比为4：1；
③将S2溶液的温度升至60℃，反应30min，即得二氧化钛胶体；
④将二氧化钛胶体置于电窑中烧制，分为连续、不间断的五个阶段：第一阶段，烧制温度为100～320℃，烧制时间为30min；第二阶段，烧制温度为320～5000℃，烧制时间为30min；第三阶段，烧制温度为500～700℃，烧制时间为30min；第四阶段，烧制温度为700～1000℃，烧制时间为30min；第五阶段，烧制温度为1000℃，烧制时间为60min；最后即得平均粒径为0.811μm的二氧化钛粉末；
(2)改性二氧化钛
①将步骤(1)制得的二氧化钛和十二烷基磺酸钠加入到40mL草酸溶液中，40℃温度下搅拌30min，制得S3溶液；
②将20％的硅烷偶联剂KH-550和十二烷基磺酸钠在40℃温度下，混合搅拌至澄清，制得S4溶液；
③将S4溶液加入S3溶液中，升温至80℃，反应4h，即得平均粒径为0.379μm的改性二氧化钛；
(3)改性水性聚氨酯
①按照上述配比分别称量水性聚氨酯，改性二氧化钛，环氧树脂，丙三醇，三羟甲基丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，901消泡剂，硫酸钡和流平剂；
②安装分散砂磨两用机，并将电动搅拌器固定，然后在电动搅拌器下方固定500ml的塑料杯；
③将水性聚氨酯置于塑料杯中，然后依次加入改性二氧化钛、环氧树脂、丙三醇、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸二丁酯，在700r/min的转速下反应，制得S5溶液；
④将硫酸钡加入S5溶液中，将转速调整至1600r/min反应；待反应将要结束时，加入901消泡剂，流平剂和自来水，即得二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料。
采用上述配方和上述制备方法制得的改性水性聚氨酯重防腐涂料的应用，首先将步骤(3)中制得的二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料静置，然后其在马口铁上间隔的刷涂两遍，且任意两遍刷涂的间隔时间均大于0。
实施例2
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯75份，改性二氧化钛3.5份，环氧树脂12份，丙三醇1.5份，三羟甲基丙烷1.1份，邻苯二甲酸二丁酯5.5份，901消泡剂3份，硫酸钡5.8份，流平剂0.5份，水45份。
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛
①量取95％无水乙醇置于烧杯中，然后向烧杯中缓慢滴加钛酸丁酯和三乙醇胺，制得S1溶液；
②将S1溶液升温至50℃，60min后，再向S1溶液中加入95％无水乙醇和去离子水并混合均匀，制得S2溶液；其中，钛酸丁酯和三乙醇胺的配比为6：1；
③将S2溶液的温度升至60℃，反应30min，即得二氧化钛胶体；
④将二氧化钛胶体置于电窑中烧制，分为连续、不间断的五个阶段：第一阶段，烧制温度为100～320℃，烧制时间为30min；第二阶段，烧制温度为320～5000℃，烧制时间为30min；第三阶段，烧制温度为500～700℃，烧制时间为30min；第四阶段，烧制温度为700～1000℃，烧制时间为30min；第五阶段，烧制温度为1000℃，烧制时间为60min；最后即得平均粒径为0.811μm的二氧化钛粉末；
(2)改性二氧化钛
①将步骤(1)制得的二氧化钛和十二烷基磺酸钠加入到40mL草酸溶液中，40℃温度下搅拌30min，制得S3溶液；
②将20％的硅烷偶联剂KH-550和十二烷基磺酸钠在40℃温度下，混合搅拌至澄清，制得S4溶液；
③将S4溶液加入S3溶液中，升温至80℃，反应4h，即得平均粒径为0.379μm的改性二氧化钛；
(3)改性水性聚氨酯
①按照上述配比分别称量水性聚氨酯，改性二氧化钛，环氧树脂，丙三醇，三羟甲基丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，901消泡剂，硫酸钡和流平剂；
②安装分散砂磨两用机，并将电动搅拌器固定，然后在电动搅拌器下方固定500ml的塑料杯；
③将水性聚氨酯置于塑料杯中，然后依次加入改性二氧化钛、环氧树脂、丙三醇、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸二丁酯，在700r/min的转速下反应，制得S5溶液；
④将硫酸钡加入S5溶液中，将转速调整至1600r/min反应；待反应将要结束时，加入901消泡剂，流平剂和自来水，即得二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料。
采用上述配方和上述制备方法制得的改性水性聚氨酯重防腐涂料的应用，首先将步骤(3)中制得的二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料静置，然后其在马口铁上间隔的刷涂两遍，且任意两遍刷涂的间隔时间均大于0。
实施例3
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯65份，改性二氧化钛2.5份，环氧树脂10份，丙三醇1.0份，三羟甲基丙烷0.6份，邻苯二甲酸二丁酯4.5份，901消泡剂2.5份，硫酸钡5份，流平剂0.5份，水37份。
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛
①量取95％无水乙醇置于烧杯中，然后向烧杯中缓慢滴加钛酸丁酯和三乙醇胺，制得S1溶液；
②将S1溶液升温至50℃，60min后，再向S1溶液中加入95％无水乙醇和去离子水并混合均匀，制得S2溶液；其中，钛酸丁酯和三乙醇胺的配比为7.5：1；
③将S2溶液的温度升至60℃，反应30min，即得二氧化钛胶体；
④将二氧化钛胶体置于电窑中烧制，分为连续、不间断的五个阶段：第一阶段，烧制温度为100～320℃，烧制时间为30min；第二阶段，烧制温度为320～5000℃，烧制时间为30min；第三阶段，烧制温度为500～700℃，烧制时间为30min；第四阶段，烧制温度为700～1000℃，烧制时间为30min；第五阶段，烧制温度为1000℃，烧制时间为60min；最后即得平均粒径为0.811μm的二氧化钛粉末；
(2)改性二氧化钛
①将步骤(1)制得的二氧化钛和十二烷基磺酸钠加入到40mL草酸溶液中，40℃温度下搅拌30min，制得S3溶液；
②将20％的硅烷偶联剂KH-550和十二烷基磺酸钠在40℃温度下，混合搅拌至澄清，制得S4溶液；
③将S4溶液加入S3溶液中，升温至80℃，反应4h，即得平均粒径为0.379μm的改性二氧化钛；
(3)改性水性聚氨酯
①按照上述配比分别称量水性聚氨酯，改性二氧化钛，环氧树脂，丙三醇，三羟甲基丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，901消泡剂，硫酸钡和流平剂；
②安装分散砂磨两用机，并将电动搅拌器固定，然后在电动搅拌器下方固定500ml的塑料杯；
③将水性聚氨酯置于塑料杯中，然后依次加入改性二氧化钛、环氧树脂、丙三醇、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸二丁酯，在700r/min的转速下反应，制得S5溶液；
④将硫酸钡加入S5溶液中，将转速调整至1600r/min反应；待反应将要结束时，加入901消泡剂，流平剂和自来水，即得二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料。
采用上述配方和上述制备方法制得的改性水性聚氨酯重防腐涂料的应用，首先将步骤(3)中制得的二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料静置，然后其在马口铁上间隔的刷涂三遍，且任意两遍刷涂的间隔时间均大于0。
对比例1
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯70份，二氧化钛3份，环氧树脂11份，丙三醇1.2份，三羟甲基丙烷0.8份，邻苯二甲酸二丁酯5份，901消泡剂2.5份，硫酸钡5份，流平剂0.5份，水40份。
一种改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛
①量取95％无水乙醇置于烧杯中，然后向烧杯中缓慢滴加钛酸丁酯和三乙醇胺，制得S1溶液；
②将S1溶液升温至50℃，60min后，再向S1溶液中加入95％无水乙醇和去离子水并混合均匀，制得S2溶液；其中，钛酸丁酯和三乙醇胺的配比为5：1；
④将二氧化钛胶体置于电窑中烧制，分为连续、不间断的五个阶段：第一阶段，烧制温度为100～320℃，烧制时间为30min；第二阶段，烧制温度为320～5000℃，烧制时间为30min；第三阶段，烧制温度为500～700℃，烧制时间为30min；第四阶段，烧制温度为700～1000℃，烧制时间为30min；第五阶段，烧制温度为1000℃，烧制时间为60min；最后即得平均粒径为0.811μm的二氧化钛粉末；
(2)改性水性聚氨酯
①按照上述配比分别称量水性聚氨酯，二氧化钛，环氧树脂，丙三醇，三羟甲基丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，901消泡剂，硫酸钡和流平剂；
②安装分散砂磨两用机，并将电动搅拌器固定，然后在电动搅拌器下方固定500ml的塑料杯；
③将水性聚氨酯置于塑料杯中，然后依次加入二氧化钛、环氧树脂、丙三醇、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸二丁酯，在700r/min的转速下反应，制得S5溶液；
④将硫酸钡加入S5溶液中，将转速调整至1600r/min反应；待反应将要结束时，加入901消泡剂，流平剂和自来水，即得二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料。
采用上述配方和上述制备方法制得的改性水性聚氨酯重防腐涂料的应用，首先将步骤(3)中制得的二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料静置，然后其在马口铁上间隔的刷涂两遍，且任意两遍刷涂的间隔时间均大于0。
对比例2
一种水性聚氨酯重防腐涂料，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯70份，环氧树脂11份，丙三醇1.2份，三羟甲基丙烷0.8份，邻苯二甲酸二丁酯5份，901消泡剂2.5份，硫酸钡5份，流平剂0.5份，水40份。
一种水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
①按照上述配比分别称量水性聚氨酯，环氧树脂，丙三醇，三羟甲基丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，901消泡剂，硫酸钡和流平剂；
②安装分散砂磨两用机，并将电动搅拌器固定，然后在电动搅拌器下方固定500ml的塑料杯；
③将水性聚氨酯置于塑料杯中，然后依次加入环氧树脂、丙三醇、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸二丁酯，在700r/min的转速下反应，制得S5溶液；
④将硫酸钡加入S5溶液中，将转速调整至1600r/min反应；待反应将要结束时，加入901消泡剂，流平剂和自来水，即得水性聚氨酯的重防腐涂料。
采用上述配方和上述制备方法制得的水性聚氨酯重防腐涂料的应用，首先将步骤(3)中制得的水性聚氨酯的重防腐涂料静置，然后其在马口铁上间隔的刷涂两遍，且任意两遍刷涂的间隔时间均大于0。
结果与分析
(1)红外吸收光谱结果与分析
利用红外光谱对物质分子进行的分析和鉴定，将实施例1中采用步骤(1)和步骤(2)分别制得的二氧化钛和改性二氧化钛分别经KBr充分研磨后，压片后用红外吸收光谱仪测试；如图1所示：
其中，上方曲线为未改性二氧化钛粉末，下方曲线为改性二氧化钛粉末；由图1可知，未改性二氧化钛粉末主要有645cm-1和523cm-1处的振动吸收峰；而改性二氧化钛粉末在2940cm-1和2850cm-1出现了甲基、亚甲基的吸收峰，而在3440cm-1吸收峰为-NH和-OH的吸收峰的重叠，改性二氧化钛粉末出现了特殊的峰值；由图可知，硅烷偶联剂KH-550成功的对二氧化钛进行了修饰。
(2)激光粒度测试结果与分析
用激光做光源，对颗粒群进行衍射。将实施例1制得的二氧化钛和改性二氧化钛分别用激光粒度分析仪测试其粒径；结果如图2和图3所示：
由图2可知，未改性前二氧化钛放入平均粒径为0.811μm，由图3可知，而经硅烷偶联剂KH-550改性后的二氧化钛的平均粒径为0.379μm；由图可知，经硅烷偶联剂改性的二氧化钛粉末的粒径更为均匀，微小，进一步验证了二氧化钛表面接枝改性成功，也有利于其在涂料中分散，从而提高涂料的性能。
(3)XRD图谱结果与分析
溶胶样品在85℃真空干燥箱干燥后，分别在高温下进行电窑烧结。将烧结后的样品待其冷却到室温时在研钵中研磨，并对其进行XRD分析，如图4和图5所示；
在电窑之中不同的烧结温度情况下二氧化钛呈现不同的晶型，而经硅烷偶联剂改性后二氧化钛与烧结的XRD值完全一致，说明硅烷偶联剂的加入并没有对纳米二氧化钛的晶型产生影响，进而说明二氧化钛具有很好的结晶性。
(4)涂料固含量的测定与分析
将合成后的涂料静置一定时间后，用钥匙取一定的量放入锡纸中(先将锡纸的质量去除)，用电子天平称取其质量，将去放入烘箱中，每隔一定时间称其质量，并记录好数据：
表1对比例2制得的涂料的固含量
表2对比例1制得的未改性二氧化钛涂料的固含量
表3实施例1制得的改性二氧化钛涂料的固含量
由表1可知，对比例2制得的涂料的平均固含量为44.7％；由表2可知，对比例1制得的未改性二氧化钛涂料的平均固含量为46.7％；由表3可知，实施例1制得的改性二氧化钛涂料的平均固含量为48.3％；由此可知，经改性二氧化钛改性后的涂料的固含量最高。
(5)涂料耐冲击性能结果与分析
冲击强度：QCJ漆膜冲击器砸在定制的冲击头上，冲击头再冲击漆膜正面，来检验漆膜的耐冲击性，用涂好涂料的马口铁来进行性能测试；分别采用实施例1、对比例1和对比例2中的涂料进行测试，如图6所示；
1Kg的砝码从50cm的高度落下砸在定制的冲击头上，然后分别砸在原涂料(对比例2)、未改性二氧化钛涂料(对比例1)、改性二氧化钛涂料(实施例1)的马口铁上，如上图所示，三块马口铁上的涂料均未出现裂纹、缺损，这符合国家涂料的耐冲击强度性能测试的标准，符合要求。
(6)涂料耐刷涂性能测试与分析
使用JTX-Ⅱ建筑涂料耐洗刷仪使刷子在试验样板的涂层表面作往复直线运动、对其进行洗刷，洗刷介质；将洗衣粉溶于蒸馏水中，配成0.5％的溶液，其pH值为9.5～10.0。
对比例2中涂料的刷涂次数为48000次，对比例1中涂料的刷涂次数为60000次，而实施例1中涂料的刷涂次数为70000次；经检测，随着刷涂次数的增加，涂装的板并未出现破损、露底等现象，耐洗刷性合格，符合要求。
(7)涂料耐酸耐碱性能测试与分析
耐酸性测试按GB/T1766-1995规定进行。试板测试前除封边外，背面也需要封边，将样品试快至于规定的介质中，溶液不要超过试样的三分之二不低于三分之一，观察。同理耐碱性测试要用饱和的氢氧化钠溶液，方法同上。判定的标准是；试样中每组中两块马口铁未出现气泡，无明显失光，变色等现象，可评定为“无异常”。
对比例2中的涂料、对比例1中的未改性二氧化钛涂料和实施例1中改性二氧化钛改性的涂料，在酸碱的溶液中浸泡四天后，均未出现气泡、为明显失色的显现，均符合国标范围。
(8)铅笔硬度测试与分析
表4铅笔硬度的测试
由表4可知，对比例2中涂料的铅笔硬度为3H，对比例1中未改性二氧化钛涂料的铅笔硬度为4H，实施例1中改性二氧化钛涂料的铅笔硬度为5H，均超过国家标准符合要求，且改性二氧化钛改性后的涂料比未改性涂料的铅笔硬度要大的多，使涂料的力学性能大大改善。
综上所述，本发明通过将二氧化钛改性合成了一种固体含量适宜、耐刷涂、耐酸耐碱性、力学性能、耐候性能优越的改性水性聚氨酯重防腐涂料。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (9)
1.一种改性水性聚氨酯重防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯60～85份，改性二氧化钛2～6份，环氧树脂8～16份，丙三醇0.2～3份，三羟甲基丙烷0.2～2份，邻苯二甲酸二丁酯2～10份，901消泡剂0.5～5份，硫酸钡2～10份，流平剂0.1～2.5份，水30～60份。
2.根据权利要求1所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯60～75份，改性二氧化钛2～4份，环氧树脂10～13份，丙三醇0.8～2份，三羟甲基丙烷0.5～1.5份，邻苯二甲酸二丁酯4～8份，901消泡剂2～4份，硫酸钡3～7份，流平剂0.1～1.5份，水35～55份。
3.根据权利要求2所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：水性聚氨酯70份，改性二氧化钛3份，环氧树脂11份，丙三醇1.2份，三羟甲基丙烷0.8份，邻苯二甲酸二丁酯5份，901消泡剂2.5份，硫酸钡5份，流平剂0.5份，水40份。
4.根据权利要求1所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料，其特征在于，所述流平剂为聚二甲基硅氧烷。
5.一种如权利要求1所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制备二氧化钛
①量取95％无水乙醇置于烧杯中，然后向烧杯中缓慢滴加钛酸丁酯和三乙醇胺，制得S1溶液；
②将所述S1溶液升温至50℃，60min后，再向所述S1溶液中加入乙醇和去离子水并混合均匀，制得S2溶液；
③将所述S2溶液的温度升至60℃，反应30min，即得二氧化钛胶体；
④将所述二氧化钛胶体置于电窑中烧制，即得二氧化钛；
(2)改性二氧化钛
①将步骤(1)制得的二氧化钛和十二烷基磺酸钠加入到40mL草酸溶液中，40℃温度下搅拌30min，制得S3溶液；
②将20％的硅烷偶联剂KH-550和十二烷基磺酸钠在40℃温度下，混合搅拌至澄清，制得S4溶液；
③将所述S4溶液加入S3溶液中，升温至80℃，反应4h，即得改性二氧化钛；
(3)改性水性聚氨酯
①按照上述重量份，分别称量水性聚氨酯，改性二氧化钛，环氧树脂，丙三醇，三羟甲基丙烷，邻苯二甲酸二丁酯，901消泡剂，硫酸钡和流平剂；
②安装分散砂磨两用机，并将电动搅拌器固定，然后在电动搅拌器下方固定500ml的塑料杯；
③将水性聚氨酯置于塑料杯中，然后依次加入改性二氧化钛、环氧树脂、丙三醇、三羟甲基丙烷、邻苯二甲酸二丁酯，在700r/min的转速下反应，制得S5溶液；
④将硫酸钡加入所述S5溶液中，将转速调整至1600r/min反应；待反应将要结束时，加入901消泡剂，流平剂和自来水，即得二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料。
6.根据权利要求5所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述钛酸丁酯和三乙醇胺的配比为(4～8)：1；所述二氧化钛的平均粒径为0.811μm。
7.根据权利要求5或6所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述二氧化钛胶体在电窑中的烧制过程包括五个阶段：第一阶段，烧制温度为100～320℃时，烧制时间为30min；第二阶段，烧制温度为320～5000℃时，烧制时间为30min；第三阶段，烧制温度为500～700℃时，烧制时间为30min；第四阶段，烧制温度为700～1000℃时，烧制时间为30min；第五阶段，烧制温度为1000℃时，烧制时间为60min。
8.根据权利要求7所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，经硅烷偶联剂KH-550改性后制得的改性二氧化钛的平均粒径为0.379μm。
9.根据权利要求1～6任一项所述的改性水性聚氨酯重防腐涂料的应用，其特征在于，将步骤(3)中制得的二氧化钛改性水性聚氨酯的重防腐涂料静置，然后将所述重防腐涂料在马口铁上至少刷涂两遍，且任意两遍刷涂的间隔时间均大于0。
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