CN112646432A - 一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物及其制备方法 - Google Patents

一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及水性无机涂料技术领域，具体来说是一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物及其制备方法。所述组合物包括按重量百分比的如下组分：35.0~45.0%水性无机聚合物、1.8~5.5%功能性助剂、12.0~20.0%填料组合物、0.02~0.05%石墨烯、10.0~12.0%颜料组合物、2.5~8.5%硅溶胶、0.8~3.0%成膜助剂，余量为去离子水。本发明采用偏氟乙烯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸，苯乙烯为主要单体，过硫酸铵为引发剂，AEO与MES为主乳化剂体系，此外乳化体系中加入一种含双键的非离子表面活性剂，提高了钢结构的防腐作用，同时该低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物所用助剂更为绿色环保。

Description

一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性无机涂料技术领域，具体来说是一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物及其制备方法。
背景技术
随着社会的发展，人们对环保化与家装健康化深入影响下，国内有机涂料发展的同时，由于无机涂料本身具有对人体无害，无污染，健康环保的优点，同时还有其他更多的功能特性，逐渐受到公众与市场的关注，在整个涂料市场的比重也得到了提升。
但是无机涂料也存在一些问题，如很多无机涂料的储存时间不长,也就是说出厂或打开后需要尽快使用,否则会影响效果；而且无机涂料的着色性不高，不能很好的反应颜料的颜色。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种由无机聚合物和经过分散活化的金属、金属氧化物纳米材料、稀土超微粉体组成的无机聚合物涂料，能与钢结构表面铁原子快速反应，生成具有物理、化学双重保护作用，通过化学键与基体牢固结合的无机聚合物防腐涂层。
为了实现上述目的，设计一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物及其制备方法。
本发明的第一方面，提供了一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，所述组合物包括如下质量百分比的组分：
水性无机聚合物：35.0～45.0％；
功能性助剂：1.8～5.5％；
填料组合物：12.0～20.0％；
石墨烯：0.02～0.05％；
颜料组合物：10.0～12.0％；
硅溶胶：2.5～8.5％；
成膜助剂：0.8～3.0％；
余量为去离子水。
进一步的，所述水性无机聚合物的分子式为：
Figure BDA0002857303760000021
其中，m、n、y均为5～30的整数，X为H、Na+、K+或NH4+。
进一步的，所述水性无机聚合物的制备方法包括如下步骤：
用偏氟乙烯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸，苯乙烯为主要单体，过硫酸铵为引发剂，AEO与MES为主乳化剂体系，此外乳化体系中加入一种非离子表面活性剂，其化学式为：
Figure BDA0002857303760000031
反应温度80～85℃，滴加时间3～5小时，采用半连续乳液聚合工艺合成得到单组份自交联高耐性氟丙乳液。
进一步的，所述功能性助剂包含防霉灭菌剂、pH值调节剂、消泡剂。
进一步的，所述防霉灭菌剂的加量为所述组合物总重量的0.1～0.3％，pH值调节剂加量为所述组合物总重量的0.1～0.5％，消泡剂加量为所述组合物总重量的0.1～0.5％。
进一步的，所述填料组合物选自硅微粉、重钙、滑石粉、绢云母中的至少一种。
进一步的，所述硅微粉为800目硅微粉、重钙为1250目重钙、滑石粉为1250目滑石粉、绢云母为2000目湿法绢云母。
进一步的，所述颜料组合物为钛白粉，氧化铁，碳黑中的至少一种。
进一步的，所述硅溶胶包括纳米二氧化硅组成的水性增强助剂。
进一步的，所述成膜助剂为丙二醇。
本发明的另一方面，还包括一种制备上述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：
S1.预混合：在分散缸中加入水，再加入水性无机聚合物，功能性助剂，硅溶胶，300～500r/min搅拌混合形成胶状的物质；
S2.研磨分散：在分散缸中加入颜料、填料、石墨烯，2000～3000r/min转速下打浆研磨20～25min至细度少于60μm；
S3.在分散缸中加入成膜助剂，800～1200r/min混合均匀；
S4.在分散缸中依次加入剩余的水，800～1200r/min混合均匀，即得所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物。
发明的有益效果
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用偏氟乙烯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸，苯乙烯为主要单体，过硫酸铵为引发剂，AEO与MES为主乳化剂体系，此外乳化体系中加入一种含双键的非离子表面活性剂，反应温度80～85℃，滴加时间3～5小时，采用半连续乳液聚合工艺合成得到单组份自交联高耐性氟丙乳液，提高了钢结构的防腐作用；
2、同时该低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物的性能与使用纯丙乳液，苯丙乳液等传统助剂制备的水性无机涂料组合物相当，但所用助剂绿色环保。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1～8通过本发明所述方法制备一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其中所用的水性无机聚合物为钛酸酯进行改性合成的阴离子聚合物，具有如下结构：
聚合物F-a：
Figure BDA0002857303760000051
其中，m＝9、n＝18、y＝21、x为NH4+。
聚合物F-b：
Figure BDA0002857303760000052
其中，m＝10、n＝16、y＝21、x为Na+。
对比例1～8所用常见聚合物具有如下结构：
聚合物F-c：
Figure BDA0002857303760000053
其中，m＝16、n＝29。
聚合物F-d：
Figure BDA0002857303760000061
其中，m＝31、n＝10。
实施例1～8和对比例1～8的具体制备步骤如下：
一、预留去离子水总量的20wt.％，将去离子水总量的80wt.％、全部的钛酸酯改性阴离子聚合物、全部的聚乙烯醚润湿剂及全部的水溶性有机溶剂在分散机中以500～800r/min转速分散15～20min，得到预混合液；
二、将分散机转速调至300～400r/min，将全部的水性无机聚合物加入步骤一中所得的预混合液中，搅拌均匀后加入全部的功能性助剂，调节水性无机聚合物组合物混合液的pH至8.0～9.0之间，得到水性无机聚合物混合液；
三、将步骤二中所得水性无机聚合物组合物混合液在2000～3000r/min的转速下进行分散30min，并于分散过程中加入步骤一中预留的20wt.％去离子水，得到预研磨水性无机聚合物组合物；
四、将步骤三所得预研磨水性无机聚合物组合物在卧式研磨机中进行研磨，研磨介质为粒径0.3～0.5mm的氧化锆珠，连续研磨，以纳米粒径仪进行测试，当水性无机聚合物的平均粒径≤100nm时结束研磨，得到水性无机聚合物组合物；
五、对步骤四所得水性无机聚合物组合物进行过滤、脱泡，得所需的低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物。
实施例1～8组分组成如表一所示。其中水性有机溶剂用丙二醇、防霉杀菌剂选用浓度为1.0wt.％的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、pH调节剂用三乙醇胺。
Figure BDA0002857303760000071
表一
对比例1～8主要针对实施例1和实施例8进行对比，表二为对比例1～8中各组分占水性无机聚合物组合物总量的质量百分比。其中水性有机溶剂用丙二醇、防霉杀菌剂选用浓度为1.0wt.％的1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、pH调节剂用三乙醇胺。
Figure BDA0002857303760000072
表二
实施例1～8和对比例1～8制备的水性无机聚合物组合物组合物的测试方法如下：以英国马尔文仪器有限公司的ZetasizerNanoZs90型纳米粒度测试该分散体粒径分布，测试结果中D50表示所测颗粒中50％的粒子都能通过的最小粒径，以D50表示平均粒径；根据GB/T9269-2009用斯托默粘度计法测试制备7天后的水性无机聚合物组合物于25℃下的粘度和该水性无机聚合物组合物于25℃下密闭放置90天后的粘度；通过目测，观察水性无机聚合物组合物在25℃下密闭放置90天后，有无出现明显颜料颗粒沉淀、絮凝等严重影响稳定性的情况；采用单组分自干丙烯酸清漆，按m(色浆):m(清漆)＝3:100进行混合均匀，用10微米湿膜制备器制膜均匀涂布于PE薄膜上，待漆膜干燥后，将PE膜片放置于标准黑白卡上，用双光束分光测色仪SP62测定黑卡部分L值，通过L值来衡量水性无机聚合物组合物的通透性，L值越低，表明涂膜的通透性越好。表三和表四分别为实施例1～8和对比例1～8制备的水性无机聚合物组合物根据上述方法测试的结果。LW、SW、DOI表明漆膜外观，LW、SW值越低表明外观效果越好，DOI值越高，表明外观效果越好，用BYK4840桔皮仪测量；FI值越低表明闪烁度越低；G表明光泽，数值越低，光泽越低。表五和表六分别为实施例1～8和对比例1～8制备的水性无机聚合物组合物根据上述方法测试漆膜外观的结果。
Figure BDA0002857303760000081
注：“√”表示无异常。
表三
Figure BDA0002857303760000091
注：“√”表示无异常，“×”表示状态较差。
表四
Figure BDA0002857303760000092
表五
Figure BDA0002857303760000093
表六
由上述表中的数据可知，本发明所提供的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物相较于现有技术，明显具有更好的粘度保持性和储存稳定性，且在外观表现上也比现有技术表现得更好。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，包括按重量百分比计的如下组分：
Figure FDA0002857303750000011
余量为去离子水，所述水性无机聚合物的分子式为：
Figure FDA0002857303750000012
其中，m、n、y均为5～30的整数，X为H、Na+、K+或NH4+。
2.如权利要求1所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，
所述水性无机聚合物的制备方法包括如下步骤：
用偏氟乙烯，甲基丙烯酸丁酯，丙烯酸，苯乙烯为主要单体，过硫酸铵为引发剂，AEO与MES为主乳化剂体系，此外乳化体系中加入一种非离子表面活性剂，其化学式为：
Figure FDA0002857303750000021
反应温度80～85℃，滴加时间3～5小时，采用半连续乳液聚合工艺合成得到单组份自交联高耐性氟丙乳液。
3.如权利要求1所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，所述功能性助剂包含防霉灭菌剂、pH值调节剂、消泡剂。
4.如权利要求3所述的低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，所述防霉灭菌剂的加量为所述组合物总重量的0.1～0.3％，pH值调节剂加量为所述组合物总重量的0.1～0.5％，消泡剂加量为所述组合物总重量的0.1～0.5％。
5.如权利要求1所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，所述填料组合物选自硅微粉、重钙、滑石粉、绢云母中的至少一种。
6.如权利要求5所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，所述硅微粉为800目硅微粉、重钙为1250目重钙、滑石粉为1250目滑石粉、绢云母为2000目湿法绢云母。
7.如权利要求1所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，所述颜料组合物为钛白粉，氧化铁，碳黑中的至少一种。
8.如权利要求1所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，所述硅溶胶包括纳米二氧化硅组成的水性增强助剂。
9.如权利要求1所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物，其特征在于，所述成膜助剂为丙二醇。
10.一种制备如权利要求1～9任一所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.预混合：在分散缸中加入水，再加入水性无机聚合物，功能性助剂，硅溶胶，300～500r/min搅拌混合形成胶状的物质；
S2.研磨分散：在分散缸中加入颜料、填料、石墨烯，2000～3000r/min转速下打浆研磨20～25min至细度少于60μm；
S3.在分散缸中加入成膜助剂，800～1200r/min混合均匀；
S4.在分散缸中依次加入剩余的水，800～1200r/min混合均匀，即得所述的一种低膜厚高防腐性水性无机涂料组合物。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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