CN112694814A - 一种彩钢板水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，尤其是一种彩钢板水性涂料及其制备方法，解决了现有技术存在的彩钢板水性涂料耐紫外线性差、硬度不够强、附着性差的的问题，所述一种彩钢板水性涂料包括各原料重量百分比为：环氧树脂45‑55％，氨基树脂3‑7％，纳米ATO粉体12‑18％，成膜剂2‑4％，消泡剂2‑4％，超分散剂5‑10％，纳米二氧化硅8‑12％，去离子水40‑50％；所述一种彩钢板水性涂料制备方法包括以下步骤：S1、改性纳米二氧化硅的制备；S2、纳米ATO水浆料的制备；S3、彩钢板水性涂料的制备；本发明提出的一种彩钢板水性涂料及其制备方法，提高了其耐腐蚀性、耐有机溶液擦拭性、耐紫外线性、隔热性、耐磨性、硬度和附着性，节省人力资源，能够实现规模性生产。

Description

一种彩钢板水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种彩钢板水性涂料及其制备方法。

背景技术

彩钢板，是指彩涂钢板，彩涂钢板是一种带有有机涂层的钢板。彩钢板分为单板、彩钢复合板、楼承板等。因其具有良好的装饰性、节能环保、易于成形、成本低等优点，近年来的应用逐渐由建筑领域向家电领域扩展，常用于电视机、电冰箱后背板等。

传统涂料的硬度、柔韧性、耐磨性均不能完全满足需求，并且涂料挥发性物质多，气味重，对环境污染大。随着人们环保意识的日益增强，在使用涂料的同时，对涂料是否影响生活环境更为关注。水性涂料以水作溶剂或分散介质，除具一般涂料的特点外，还具有无毒、无味、不易燃烧等特点,符合环保要求而越来越受到用户欢迎"。目前，欧美等国家已经全面禁止生产、销售溶剂型涂料，而改用水性涂料。但涂料的研制与生产必将走向水性化、多功能化和高性能化，而水性涂料也必将成为今后发展的主流。

在高湿、高温的地区，特别是室外高强度阳光照射下，一些彩涂钢板涂层因吸收紫外线引发自我氧化，导致聚合物降解，涂层经紫外线照射后均会出现褪色，严重老化的彩涂板涂层开始出现开裂、起包最后脱落，这样金属板就会裸露出来，腐蚀生锈，使用寿命大大降低，裸露的金属板还有可能连电，带来严重的安全隐患。基于上述陈述，本发明提出了一种彩钢板水性涂料及其制备方法。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的彩钢板水性涂料耐紫外线性差、硬度不够强、附着性差的问题，而提出的一种彩钢板水性涂料及其制备方法。

一种彩钢板水性涂料，包括各原料重量百分比为：环氧树脂 45-55％，氨基树脂3-7％，纳米ATO粉体12-18％，成膜剂2-4％，消泡剂2-4％，超分散剂5-10％，纳米二氧化硅8-12％，去离子水40-50％。

优选的，各原料重量百分比为：环氧树脂45％，氨基树脂3％，纳米ATO粉体12％，成膜剂2％，消泡剂2％，超分散剂5％，纳米二氧化硅8％，去离子水40％。

优选的，各原料重量百分比为：环氧树脂50％，氨基树脂5％，纳米ATO粉体116％，成膜剂3％，消泡剂3％，超分散剂7％，纳米二氧化硅10％，去离子水50％。

优选的，各原料重量百分比为：环氧树脂55％，氨基树脂6％，纳米ATO粉体16％，成膜剂3％，消泡剂4％，超分散剂8％，纳米二氧化硅12％，去离子水45％。

优选的，所述环氧树脂选取E44-环氧树脂。

优选的，所述偶联剂选用KH560硅烷偶联剂。

优选的，所述成膜助剂选用有机硅与月桂酰肌氨酸钠的混合物，所述机硅与月桂酰肌氨酸钠的重量比为1:3。

本发明还提出了一种彩钢板水性涂料制备方法，包括以下步骤：

S1、改性纳米二氧化硅的制备：将纳米二氧化硅与溶剂放入超声波清洗机超声分散30min得到均匀悬浮液，接着按照一定比例加入 KH560硅烷偶联剂和超分散剂，继续超声3-4min，转移到70℃的油浴锅中搅拌反应3h，将反应结束后的浆液用高速离心机在离心分离，将分离后的浆液倒出，留下沉淀物，在真空干燥箱向常温干燥8-12h 后，得到改性纳米二氧化硅白色粉末，备用；

S2、纳米ATO水浆料的制备：将纳米ATO粉体与去离子水混合，放入磁力搅拌器中进行搅拌，并在搅拌下依次加入KH560硅烷偶联剂、超分散剂使其混合均匀，并且调节溶液pH值为7-9，然后转移至电子恒速搅拌器内进行高速剪切1h，接着用超声分散机进行超声分散30min后，得到纳米ATO水浆料，备用；

S3、彩钢板水性涂料的制备：将E44-环氧树脂和氨基树脂与去离子水混合后用磁力搅拌器进行搅拌，在搅拌下加入所述改性纳米二氧化硅白色粉末和纳米ATO水浆料混合均匀，接着依次加入超分散剂、成膜助剂，并调节pH值为7-9，如若搅拌过程中产生大量气泡，则需要加入消泡剂，等待无气泡产生后，用电子恒速搅拌器内进行高速剪切2h，接着用超声分散机进行超声分散25min后，得到彩钢板水性涂料。

优选的，所述步骤S1中高速离心机的转速为 1200r/min-1500r/min。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1、本发明提出的一种彩钢板水性涂料及其制备方法，通过改性纳米二氧化硅与环氧树脂的复合，能够提高其耐腐蚀性、耐有机溶液擦拭性和硬度；

2、本发明提出的一种彩钢板水性涂料及其制备方法，通过将纳米ATO水性浆料与环氧树脂、氨基树脂的复合，不仅使涂料具有良好的成膜性能，还提高了彩钢板水性涂料的耐紫外线性能、隔热性能、耐磨性能和耐水性能；

3、本发明提出的一种彩钢板水性涂料制备方法简单，通过超声波清洗机进行分散处理，高速离心机分离，电机恒速搅拌机进行搅拌和高速剪切，均采用现有成熟机器，降低了生产成本，节省人力资源，能够实现规模性生产，提高了实用性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例一

本发明提出的一种彩钢板水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂45％，氨基树脂3％，纳米ATO粉体12％，成膜剂2％，消泡剂 2％，超分散剂5％，纳米二氧化硅8％，去离子水40％。

其生产工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米二氧化硅的制备：将纳米二氧化硅与溶剂放入超声波清洗机超声分散30min得到均匀悬浮液，接着按照一定比例加入 KH560硅烷偶联剂和超分散剂，继续超声3-4min，转移到70℃的油浴锅中搅拌反应3h，将反应结束后的浆液用高速离心机在离心分离，将分离后的浆液倒出，留下沉淀物，在真空干燥箱向常温干燥8-12h 后，得到改性纳米二氧化硅白色粉末，备用；

S2、纳米ATO水浆料的制备：将纳米ATO粉体与去离子水混合，放入磁力搅拌器中进行搅拌，并在搅拌下依次加入KH560硅烷偶联剂、超分散剂使其混合均匀，并且调节溶液pH值为7-9，然后转移至电子恒速搅拌器内进行高速剪切1h，接着用超声分散机进行超声分散30min后，得到纳米ATO水浆料，备用；

S3、彩钢板水性涂料的制备：将E44-环氧树脂和氨基树脂与去离子水混合后用磁力搅拌器进行搅拌，在搅拌下加入所述改性纳米二氧化硅白色粉末和纳米ATO水浆料混合均匀，接着依次加入超分散剂、成膜助剂，并调节pH值为7-9，如若搅拌过程中产生大量气泡，则需要加入消泡剂，等待无气泡产生后，用电子恒速搅拌器内进行高速剪切2h，接着用超声分散机进行超声分散25min后，得到彩钢板水性涂料。

本发明中，所述环氧树脂选取E44-环氧树脂，所述偶联剂选用 KH560硅烷偶联剂，所述成膜助剂选用有机硅与月桂酰肌氨酸钠的混合物，所述机硅与月桂酰肌氨酸钠的重量比为1:3，所述步骤S1中高速离心机的转速为1200r/min-1500r/min。

实施例二

本发明提出的一种彩钢板水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂50％，氨基树脂5％，纳米ATO粉体116％，成膜剂3％，消泡剂 3％，超分散剂7％，纳米二氧化硅10％，去离子水50％。

其生产工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米二氧化硅的制备：将纳米二氧化硅与溶剂放入超声波清洗机超声分散30min得到均匀悬浮液，接着按照一定比例加入 KH560硅烷偶联剂和超分散剂，继续超声3-4min，转移到70℃的油浴锅中搅拌反应3h，将反应结束后的浆液用高速离心机在离心分离，将分离后的浆液倒出，留下沉淀物，在真空干燥箱向常温干燥8-12h 后，得到改性纳米二氧化硅白色粉末，备用；

S2、纳米ATO水浆料的制备：将纳米ATO粉体与去离子水混合，放入磁力搅拌器中进行搅拌，并在搅拌下依次加入KH560硅烷偶联剂、超分散剂使其混合均匀，并且调节溶液pH值为7-9，然后转移至电子恒速搅拌器内进行高速剪切1h，接着用超声分散机进行超声分散30min后，得到纳米ATO水浆料，备用；

S3、彩钢板水性涂料的制备：将E44-环氧树脂和氨基树脂与去离子水混合后用磁力搅拌器进行搅拌，在搅拌下加入所述改性纳米二氧化硅白色粉末和纳米ATO水浆料混合均匀，接着依次加入超分散剂、成膜助剂，并调节pH值为7-9，如若搅拌过程中产生大量气泡，则需要加入消泡剂，等待无气泡产生后，用电子恒速搅拌器内进行高速剪切2h，接着用超声分散机进行超声分散25min后，得到彩钢板水性涂料。

本发明中，所述环氧树脂选取E44-环氧树脂，所述偶联剂选用 KH560硅烷偶联剂，所述成膜助剂选用有机硅与月桂酰肌氨酸钠的混合物，所述机硅与月桂酰肌氨酸钠的重量比为1:3，所述步骤S1中高速离心机的转速为1200r/min-1500r/min。

实施例三

本发明提出的一种彩钢板水性涂料，包括以下重量份的原料：环氧树脂55％，氨基树脂6％，纳米ATO粉体16％，成膜剂3％，消泡剂 4％，超分散剂8％，纳米二氧化硅12％，去离子水45％。

其生产工艺，包括以下步骤：

S1、改性纳米二氧化硅的制备：将纳米二氧化硅与溶剂放入超声波清洗机超声分散30min得到均匀悬浮液，接着按照一定比例加入 KH560硅烷偶联剂和超分散剂，继续超声3-4min，转移到70℃的油浴锅中搅拌反应3h，将反应结束后的浆液用高速离心机在离心分离，将分离后的浆液倒出，留下沉淀物，在真空干燥箱向常温干燥8-12h 后，得到改性纳米二氧化硅白色粉末，备用；

S2、纳米ATO水浆料的制备：将纳米ATO粉体与去离子水混合，放入磁力搅拌器中进行搅拌，并在搅拌下依次加入KH560硅烷偶联剂、超分散剂使其混合均匀，并且调节溶液pH值为7-9，然后转移至电子恒速搅拌器内进行高速剪切1h，接着用超声分散机进行超声分散30min后，得到纳米ATO水浆料，备用；

S3、彩钢板水性涂料的制备：将E44-环氧树脂和氨基树脂与去离子水混合后用磁力搅拌器进行搅拌，在搅拌下加入所述改性纳米二氧化硅白色粉末和纳米ATO水浆料混合均匀，接着依次加入超分散剂、成膜助剂，并调节pH值为7-9，如若搅拌过程中产生大量气泡，则需要加入消泡剂，等待无气泡产生后，用电子恒速搅拌器内进行高速剪切2h，接着用超声分散机进行超声分散25min后，得到彩钢板水性涂料。

本发明中，所述环氧树脂选取E44-环氧树脂，所述偶联剂选用 KH560硅烷偶联剂，所述成膜助剂选用有机硅与月桂酰肌氨酸钠的混合物，所述机硅与月桂酰肌氨酸钠的重量比为1:3，所述步骤S1中高速离心机的转速为1200r/min-1500r/min。

实验

1)本发明制备的彩钢板水性涂料各性能检测

将本发明制备的彩钢板水性涂料根据彩钢涂层钢板及钢带标准的多项指标进行检测，包括冲击试验、方格试验、铅笔硬度试验、弯曲试验、光泽度试验、耐有机溶剂性试验(MEK试验)、RCA耐磨性试验、色差试验、盐雾试验、紫外线照射试验，各组试验结果见表1。

表1：

表1结果显示，本发明制备的彩钢板水性涂料应用在彩钢上具有良好的附着性，且涂层丰满度好，涂面平整均匀，无气泡，单层涂层厚度能够达到8μm左右，具有良好的成膜性和反光性能，同时彩钢板水性涂料能够较好地耐干热和耐酸碱，并且具有较好地耐有机溶剂擦拭性能，通过纳米材料的复合，提高了彩钢板水性涂料的耐腐蚀性和耐紫外线照射性能。

综上所述，本发明提出的一种彩钢板水性涂料及其制备方法，通过改性纳米二氧化硅与环氧树脂的复合，能够提高其耐腐蚀性、耐有机溶液擦拭性和硬度；通过将纳米ATO水性浆料与环氧树脂、氨基树脂的复合，不仅使涂料具有良好的成膜性能，还提高了彩钢板水性涂料的耐紫外线性能、隔热性能、耐磨性能和耐水性能；本发明提出的彩钢板水性涂料及其制备方法的生产工艺简单，通过超声波清洗机进行分散处理，高速离心机分离，电机恒速搅拌机进行搅拌和高速剪切，均采用现有成熟机器，降低了生产成本，节省人力资源，能够实现规模性生产，提高了实用性。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种彩钢板水性涂料，其特征在于，包括各原料重量百分比为：环氧树脂45-55％，氨基树脂3-7％，纳米ATO粉体12-18％，成膜剂2-4％，消泡剂2-4％，超分散剂5-10％，纳米二氧化硅8-12％，去离子水40-50％。

2.根据权利要求1所述的一种彩钢板水性涂料，其特征在于，各原料重量百分比为：环氧树脂45％，氨基树脂3％，纳米ATO粉体12％，成膜剂2％，消泡剂2％，超分散剂5％，纳米二氧化硅8％，去离子水40％。

3.根据权利要求1所述的一种彩钢板水性涂料，其特征在于，各原料重量百分比为：环氧树脂50％，氨基树脂5％，纳米ATO粉体116％，成膜剂3％，消泡剂3％，超分散剂7％，纳米二氧化硅10％，去离子水50％。

4.根据权利要求1所述的一种彩钢板水性涂料，其特征在于，各原料重量百分比为：环氧树脂55％，氨基树脂6％，纳米ATO粉体16％，成膜剂3％，消泡剂4％，超分散剂8％，纳米二氧化硅12％，去离子水45％。

5.根据权利要求1所述的一种彩钢板水性涂料，其特征在于，所述环氧树脂选取E44-环氧树脂。

6.根据权利要求5所述的一种彩钢板水性涂料，其特征在于，所述偶联剂选用KH560硅烷偶联剂。

7.根据权利要求1所述的一种彩钢板水性涂料，其特征在于，所述成膜助剂选用有机硅与月桂酰肌氨酸钠的混合物，所述机硅与月桂酰肌氨酸钠的重量比为1:3。

8.一种彩钢板水性涂料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、改性纳米二氧化硅的制备：将纳米二氧化硅与溶剂放入超声波清洗机超声分散30min得到均匀悬浮液，接着按照一定比例加入KH560硅烷偶联剂和超分散剂，继续超声3-4min，转移到70℃的油浴锅中搅拌反应3h，将反应结束后的浆液用高速离心机在离心分离，将分离后的浆液倒出，留下沉淀物，在真空干燥箱向常温干燥8-12h后，得到改性纳米二氧化硅白色粉末，备用；

S2、纳米ATO水浆料的制备：将纳米ATO粉体与去离子水混合，放入磁力搅拌器中进行搅拌，并在搅拌下依次加入KH560硅烷偶联剂、超分散剂使其混合均匀，并且调节溶液pH值为7-9，然后转移至电子恒速搅拌器内进行高速剪切1h，接着用超声分散机进行超声分散30min后，得到纳米ATO水浆料，备用；

S3、彩钢板水性涂料的制备：将E44-环氧树脂和氨基树脂与去离子水混合后用磁力搅拌器进行搅拌，在搅拌下加入所述改性纳米二氧化硅白色粉末和纳米ATO水浆料混合均匀，接着依次加入超分散剂、成膜助剂，并调节pH值为7-9，如若搅拌过程中产生大量气泡，则需要加入消泡剂，等待无气泡产生后，用电子恒速搅拌器内进行高速剪切2h，接着用超声分散机进行超声分散25min后，得到彩钢板水性涂料。

9.根据权利要求8所述的一种彩钢板水性涂料制备方法，其特征在于，所述步骤S1中高速离心机的转速为1200r/min-1500r/min。