CN110003706A - 一种纳米成膜促进剂及其成膜方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纳米成膜促进剂及其成膜方法，由以下质量份材料组成：2,2,4‑三甲基‑1,3‑戊二醇单异丁酸酯2‑10质量份、二丙二醇丁醚10‑20质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液1‑10质量份、云母粉1‑3质量份、硅酸钠1‑2质量份、滑石粉2.5‑3.0质量份、消泡剂1‑2质量份、防腐剂0.5‑0.7质量份和增稠剂0.3‑0.5质量份，本发明涉及金属防腐蚀涂料和水性高分子合成技术领域。该纳米成膜促进剂，达到了大大地改善涂膜的致密性和大幅度提高涂层对基材的附着力和层间附着力的目的。

Description

一种纳米成膜促进剂及其成膜方法

技术领域

本发明涉及金属防腐蚀涂料和水性高分子合成技术领域，具体为一种纳米成膜促进剂及其成膜方法。

背景技术

出于对降低VOCs(可挥发性有机物)排放的要求，金属钢结构涂装领域逐渐开始使用低VOCs的涂料来进行腐蚀防护，其中水性涂料由于不使用有机溶剂而以水作为分散介质，其VOCs含量远远低于溶剂型油漆的排放量，而且水性涂料可以适应包括静电喷涂在内的各种常规和特殊涂装工艺要求。近些年来，水性涂料日益受到工业领域的重视，基本上可以适应大气环境中低腐蚀强度的场合使用，特别是一些民用金属设施、市政工程的一般金属结构、建筑钢结构、内陆非化工环境的钢结构的腐蚀防护等，现在基本上已经开始使用水性涂料进行涂装了。但是由于水性涂料使用的水性树脂以乳液类和亲水基团改性的水分散体为主，乳化剂(表面活性剂)的存在使漆膜的耐水性、耐酸碱盐性能降低，很难在钢铁厂、火力发电、有色金属冶炼、海洋工程、港口机械、船舶等重防腐环境下使用。近些年来，使用无机超细材料对水性树脂进行改性成为开发水性重防腐涂料的趋势，其中pickering乳液合成技术就是采用无机纳米材料来代替表面活性剂在水相中合成高分子聚合物，国内外已有数家企业使用pickering技术开发出了相应的水性树脂，有的厂家使用pickering乳液开发出了可以在重腐蚀环境下使用的防护涂料。但是这类树脂在实际调漆过程中不容易使用，很难控制好乳液成膜过程中以及成膜以后的后交联问题，往往理论设计的树脂结构在实际调漆过程中难以发挥有效的功效，造成漆膜的防腐性能不稳定。很多pickring乳液使用表面经高分子改性的无机纳米材料作为替代传统表面活性剂的单体稳定剂，乳液聚合完成后，由于表面张力的作用，乳胶颗粒的外围为亲水性基团，内核则是HLB值低的亲油性基团，在水的高表面张力作用下，整个聚合物长链被紧紧地卷曲包裹成一个致密的核体。如果在聚合物成膜过程中这个核体不能有效地被舒展开来，则漆膜表面会有大量的疏松缺陷点，从而降低了漆膜的致密性，同时也不利于乳胶颗粒的后交联。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种纳米成膜促进剂，解决了在聚合物成膜过程中这个核体不能有效地被舒展开来，则漆膜表面会有大量的疏松缺陷点，从而降低了漆膜的致密性，同时也不利于乳胶颗粒的后交联的问题。

(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：一种纳米成膜促进剂，由以下质量份材料组成：2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2-10质量份、二丙二醇丁醚10-20质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液1-10质量份、云母粉1-3质量份、硅酸钠1-2质量份、滑石粉2.5-3.0质量份、消泡剂1-2质量份、防腐剂0.5-0.7质量份和增稠剂0.3-0.5质量份。

一种纳米成膜促进剂，由以下质量份材料组成：2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯5质量份、二丙二醇丁醚15质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液5.5质量份、云母粉2质量份、硅酸钠1.5质量份、滑石粉2.75质量份、消泡剂1.5质量份、防腐剂0.6质量份和增稠剂0.4质量份。

一种纳米成膜促进剂的合成方法，将2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯5质量份、二丙二醇丁醚15质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液5.5质量份、云母粉2质量份、硅酸钠1.5质量份、滑石粉2.75质量份、消泡剂1.5质量份、防腐剂0.6质量份和增稠剂0.4质量份全部添加入专用搅拌器内，在室温环境下搅拌20min，直至充分混合。

一种纳米成膜促进剂的成膜方法，由以下步骤组成：

步骤一、将纳米成膜促进剂添加入水性pickering树脂涂料中，纳米成膜促进剂所含的多羟基物质深入到pickering树脂聚合物的内核，将其充分舒展开来，形成多支化、超支化树枝状态，多叉不规则的树枝状聚合物支链相互穿插、结节、缠绕、编织在一起，形成互穿网络结构；

步骤二、漆膜中残余的微量自由水和无定型板钛矿型纳米二氧化钛纳米材料可以和聚合物中少量的自由水产生光生自由基，使树枝状聚合物支链上负载的各种基团，如羟基、羧基、氨基、羰基等发生后交联从而键合在一起，进一步增强了高分子聚合物的物理性能和漆膜的致密性。

优选的，所述无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液粒径为5-100nm。

优选的，所述步骤一中纳米成膜促进剂添加质量为2％-12％。

(三)有益效果

本发明提供了一种纳米成膜促进剂。具备以下有益效果：

该纳米成膜促进剂，通过本发明提供的纳米成膜促进剂可使得水性pickering纳米树脂颗粒可以很好地形成致密的立体网状结构并能和其他组分结合，更好的渗透入建材的基质的表面；干燥后的涂料形成坚固的漆膜，并且和基材牢固结合；使用云母粉、硅酸钠和滑石粉代替传统成膜促进剂中的锌离子成分，本纳米成膜促进剂不含有锌离子和含锌络离子，降低锌对土地和水资源的污染，保护环境，同时促进纳米成膜促进剂与pickering乳液融合，达到了大大地改善涂膜的致密性和大幅度提高涂层对基材的附着力和层间附着力的目的。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

实施例一

一种纳米成膜促进剂的合成方法，将2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯5质量份、二丙二醇丁醚15质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液5.5质量份、云母粉2质量份、硅酸钠1.5质量份、滑石粉2.75质量份、消泡剂1.5质量份、防腐剂0.6质量份和增稠剂0.4质量份全部添加入专用搅拌器内，在室温环境下搅拌20min，直至充分混合。无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液粒径为5-100nm。

实施例二

一种纳米成膜促进剂的成膜方法，由以下步骤组成：

步骤一、将纳米成膜促进剂添加入水性pickering树脂涂料中，纳米成膜促进剂所含的多羟基物质深入到pickering树脂聚合物的内核，将其充分舒展开来，形成多支化、超支化树枝状态，多叉不规则的树枝状聚合物支链相互穿插、结节、缠绕、编织在一起，形成互穿网络结构；

步骤二、漆膜中残余的微量自由水和无定型板钛矿型纳米二氧化钛纳米材料可以和聚合物中少量的自由水产生光生自由基，使树枝状聚合物支链上负载的各种基团，如羟基、羧基、氨基、羰基等发生后交联从而键合在一起，进一步增强了高分子聚合物的物理性能和漆膜的致密性。

水性pickering树脂乳胶漆因添加纳米成膜促进剂，大大加快成膜速度，减少成膜过程中对施工时的温度和湿度的敏感性，使涂料适应性大为增强。经过试验室试验、车间扩大试验和投产试验，生产工艺稳定，操作简便，工艺重复性好；扩大试验样品配漆检验，性能达到预定要求，平行性强。试验样品送国家建筑材料测试中心检测，VOC≤30、甲醛、重金属等未检出，人工老化达3000h(优级品耐人工老化600h)，耐中性盐雾超过1500小时，耐10％盐酸1900小时，耐10％氢氧化钠1000小时，完全符合国标中对C5-M重防腐环境下的涂装要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种纳米成膜促进剂，其特征在于，由以下质量份材料组成：2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯2-10质量份、二丙二醇丁醚10-20质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液1-10质量份、云母粉1-3质量份、硅酸钠1-2质量份、滑石粉2.5-3.0质量份、消泡剂1-2质量份、防腐剂0.5-0.7质量份和增稠剂0.3-0.5质量份。

2.根据权利要求1所述的一种纳米成膜促进剂，其特征在于，由以下质量份材料组成：2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯5质量份、二丙二醇丁醚15质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液5.5质量份、云母粉2质量份、硅酸钠1.5质量份、滑石粉2.75质量份、消泡剂1.5质量份、防腐剂0.6质量份和增稠剂0.4质量份。

3.根据权利要求1所述的一种纳米成膜促进剂的合成方法，其特征在于：将2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯5质量份、二丙二醇丁醚15质量份、无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液5.5质量份、云母粉2质量份、硅酸钠1.5质量份、滑石粉2.75质量份、消泡剂1.5质量份、防腐剂0.6质量份和增稠剂0.4质量份全部添加入专用搅拌器内，在室温环境下搅拌20min，直至充分混合。

4.根据权利要求1所述的一种纳米成膜促进剂的成膜方法，其特征在于：由以下步骤组成：

步骤一、将纳米成膜促进剂添加入水性pickering树脂涂料中，纳米成膜促进剂所含的多羟基物质深入到pickering树脂聚合物的内核，将其充分舒展开来，形成多支化、超支化树枝状态，多叉不规则的树枝状聚合物支链相互穿插、结节、缠绕、编织在一起，形成互穿网络结构；

步骤二、漆膜中残余的微量自由水和无定型板钛矿型纳米二氧化钛纳米材料可以和聚合物中少量的自由水产生光生自由基，使树枝状聚合物支链上负载的各种基团，如羟基、羧基、氨基、羰基等发生后交联从而键合在一起，进一步增强了高分子聚合物的物理性能和漆膜的致密性。

5.根据权利要求1所述的一种纳米成膜促进剂，其特征在于：所述无定型板钛矿纳米二氧化钛分散液粒径为5-100nm。

6.根据权利要求4所述的一种纳米成膜促进剂的成膜方法，其特征在于：所述步骤一中纳米成膜促进剂添加质量为2％-12％。