CN112980271A - 一种纳米涂料组合物及其施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种纳米涂料组合物及其施工方法，涉及涂料领域。一种纳米涂料组合物，其包括主基料、固化剂和稀释剂，所述主基料包括以下质量分数的原料：丙烯酸树脂55～63％、钛白粉15～25％、乙醇8～12％、乙酸乙酯8～12％、惰性纳米材料1～3％和表面活性剂1～2％，施工方法为将基材表面进行清洁；将主基料、固化剂和稀释剂进行混合、搅拌和静置，均匀涂刷在基材上，进行烘烤和打磨；再刷上面漆进行烘烤；最后对涂覆了涂料和面漆的基材进行常温养护。本发明的涂料具有快干性，施工方法采用5次涂刷，可以满足涂料的厚度要求，每次涂刷后均进行烘烤，能够加快涂料的干燥速度，并且提高涂层的附着力。

Description

一种纳米涂料组合物及其施工方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体而言，涉及一种纳米涂料组合物及其施工方法。

背景技术

涂料是一种装饰材料，包括很多种，如内外墙建筑材料、地面涂层材料、钢结构防腐材料以及其他功能性涂料等，随着中国国民经济的快速增长，人们生活水平的不断提高，我国的涂料产量和涂料用量正以较快的速度增长，目前成为世界第二大涂料消费国，随着各工业的发展，随着全球气候的变化和资源、能源的日趋紧张，环保越来越受到关注，世界各国相继制定了严格的环保法规政策，鼓励和推广使用绿色环保、节能材料的新品种；而纳米材料具有表面效应、小尺寸效应、光学效应、量子尺寸效应、宏观量子尺寸效应等特殊性质，可以使涂料获得新的功能，一般来说，纳米涂料必须满足两个条件：首先，涂料中至少有一相的粒径尺寸在1～100nm的粒径范围；其次，纳米相的存在使涂料的性能要有明显的提高。但现有技术中的纳米涂料不容易分散、干燥慢、附着力不强且容易结块脱落，不能进行广泛应用。

针对现有技术中纳米涂料干燥慢、附着力不强的缺点，急需一种能解决上述问题的纳米涂料或者纳米涂料的施工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米涂料组合物，此纳米涂料组合物具有快干和附着力强的优点。

本发明的另一目的在于提供一种纳米涂料组合物的施工方法，可以使得涂料涂层满足附着力和涂层厚度要求。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：

一方面，本申请实施例提供一种纳米涂料组合物，其包括主基料、固化剂和稀释剂，所述主基料包括以下原料：丙烯酸树脂、钛白粉、乙醇、乙酸乙酯、惰性纳米材料和表面活性剂。

在本发明的一些实施例中，上述主基料中的原料比例具体为：丙烯酸树脂55～63％、钛白粉15～25％、乙醇8～12％、乙酸乙酯8～12％、惰性纳米材料1～3％和表面活性剂1～2％

在本发明的一些实施例中，上述主基料、固化剂和稀释剂的质量比为(8～8.2)：(1.8～2)：(1～1.2)。

在本发明的一些实施例中，上述惰性纳米材料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝和纳米氧化锆中的一种或多种。

另一方面，本申请实施例提供一种纳米涂料组合物的施工方法，包括以下步骤：

基材处理：将基材表面打磨光滑并进行清洁；

涂刷涂料：将主基料、固化剂和稀释剂进行混合、搅拌和静置，均匀涂刷在基材上，然后进行烘烤和打磨，本步骤重复操作4次，形成涂层；

涂刷面漆：在涂料中加入颜色漆，然后均匀涂刷在涂层上，进行烘烤；

常温养护：烘烤结束后对涂覆了涂料和面漆的基材进行常温养护；

所述主基料包括以下原料：丙烯酸树脂、钛白粉、乙醇、乙酸乙酯、惰性纳米材料和表面活性剂。

在本发明的一些实施例中，上述基材处理步骤中清洁的具体操作为：使用稀释剂涂抹在基材表面并反复擦拭；所述清洁的次数为1～3次，清洁后风干5～10min。

在本发明的一些实施例中，上述涂刷涂层步骤中搅拌至涂料表面产生气泡，静置时间为5～10min。

在本发明的一些实施例中，上述涂刷涂层步骤中烘烤的温度为55～65℃，烘烤时间为5～8h。

在本发明的一些实施例中，上述涂刷涂层步骤中打磨采用80～240目砂纸。

在本发明的一些实施例中，上述涂刷面漆步骤中烘烤的温度为55～70℃，烘烤时间为12～14h。

相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：

本发明中的纳米涂料组合物由主基料、固化剂和稀释剂组成，主基料为涂料的主要成分，固化剂起到固化作用，是成膜的主要物质，稀释剂起到稀释的作用，便于施工，同时使涂料具有一定的流平性；其中主基料中还加入惰性纳米材料，惰性纳米材料在涂料成膜过程中充分分散在液态涂料中，而在涂料干燥过程时，纳米材料会在基材表面顺序排列，最终提高提高涂膜与基材的附着力，主基料中加入乙酸乙酯和乙醇作为溶剂，同时两者具有优异的快干性能，可以缩短涂层的干燥时间。

本发明施工方法采用5次涂刷，可以满足涂料的厚度要求，每次涂刷后均进行烘烤，加快涂料的干燥速度，每次涂刷前对基体进行打磨可以提高涂层的附着力。因此，采用本发明涂料和施工方法，可以使涂层的附着力和涂层厚度达到标准，符合施工要求。

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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。

一种纳米涂料组合物，其包括主基料、固化剂和稀释剂，主基料包括以下质量分数的原料：丙烯酸树脂55～63％、钛白粉15～25％、乙醇8～12％、乙酸乙酯8～12％、惰性纳米材料1～3％和表面活性剂1～2％；优选为：丙烯酸树脂58％、钛白粉20％、乙醇10％、乙酸乙酯10％、惰性纳米材料1％和表面活性剂1％。固化剂为普通市场上可买到的涂料固化剂，本发明中优选为万华W6875A，稀释剂为工业乙醇；本发明中钛白粉的粒度为120～200目。丙烯酸树脂具有良好的曝光保色性、耐水耐化学性和干燥快的特点；钛白粉可以使涂料具有色彩鲜艳、遮盖力强和着色力强的优点；乙酸乙酯和乙醇具有优异的溶解性和快干性，而在此基础上加入惰性纳米材料和表面活性剂，可以显著提高涂料的防腐、耐磨、抗老化和附着力及其分散性。本发明中的惰性纳米材料为普通纳米材料经过分散、惰化和常温浸泡后的材料。

在本发明的一些实施例中，上述主基料、固化剂和稀释剂的质量比为(8～8.2)：(1.8～2)：(1～1.2)，优选为8：2：1，如果固化剂比例过低，涂层无法固化或固化时间很长，且附着力低；如果稀释剂比例过低，涂料太粘稠，无法施工，并且涂层干透后容易起皮和剥落。

在本发明的一些实施例中，上述惰性纳米材料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝和纳米氧化锆中的一种或多种。其中纳米级二氧化硅可改善涂料的悬浮稳定性差、触变性差、耐候性差、耐洗刷性差等，使涂膜与基材的结合强度大幅提高，涂膜硬度增加，表面自洁能力也获得改善。纳米级二氧化钛添加到涂料中，可提高其粘附力，抗老化、耐擦洗，纳米级氧化铝添加到涂料中，可减少静电荷的产生，提高涂料的流动性，避免潮气吸收，延长贮藏稳定性；纳米级氧化锆添加到涂料中，可提高涂料的韧性、耐磨和硬度等特性，同时在制备纳米防火涂料时，能提高涂料的耐火强度。

本发明还提供一种纳米涂料组合物的施工方法，包括以下步骤：

基材处理：采用角磨机将基材表面打磨至St2.5，即钢材表面无可见的油污和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。底材显露部分的表面具有金属光泽。并对基材进行清洁，清洁包括以下步骤：1)用干布蘸取涂料稀释剂，在基材表面完全涂抹，去除基材表面因打磨或其他物质残留的粉尘和其他液态物质；2)接着用清洁干布重复擦拭，直至干布上无明显污渍为止；3)用清洁干布蘸取稀释剂再次擦拭表面。注：可重复操作1)和2)步骤，直至用手擦拭没有明显粉尘才能继续第3)步骤。清洁完毕，基材自然风干5～10min。

涂刷涂料：将主基料、固化剂和稀释剂加入至同一容器进行混合，搅拌至涂料表面产生较多气泡为止，使其充分反应，静置5～10min；用滚筒或软毛刷蘸完涂料后，在基材表面上均匀地滚涂1遍为一道工序，注意涂刷过程一次成型，使基材表面完全覆盖，然后在55～65℃下烘烤为5～8h，利用红外测温枪实时检测涂层表面的温度，温度控制在45℃以内，使用80～240目砂纸打磨，打磨至超哑光，且带有一定的粗糙度，接着用干布擦拭打磨出的粉末状颗粒。注意：可用力打磨，务必将漆膜表面的橘皮纹、微小的空气鼓泡打磨干净，然后利用记号笔标记涂层薄的位置，本步骤重复操作4次；每次涂刷前进行打磨是为了增加涂层见的层间附着力，不打磨的话容易造成涂层分层现象。

涂刷面漆：在涂料中加入颜色漆配制成目标颜色的面漆，然后均匀涂刷在最外层涂层上，在55～70℃下烘烤12～14h，本步骤中的烘烤可在60℃下持续烘烤14h，也可先在60℃下烘烤6h，待漆膜表干后，再调高温度至60～70℃下烘烤6～8h。经过实验表明，如果采用持续烘烤，其烘烤温度不宜超过60℃，否则会造成涂层分层、起皮或气泡，如果采用分段烘烤(即先在60℃下烘烤，等漆膜表干后再调高温度烘烤)则可以避免上述涂层问题。

常温养护：烘烤结束后对涂覆了涂料和面漆的基材进行常温养护12～24h，养护期间保持通风，避免潮湿。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

一种纳米涂料组合物，其中涂料由主基料、固化剂和稀释剂按质量比为8：2:1组成，所述主基料包括以下质量分数的原料：丙烯酸树脂58％、钛白粉20％、乙醇10％、乙酸乙酯10％、惰性纳米材料1％和表面活性剂1％；所述固化剂万华W6875A，所述稀释剂为工业乙醇，所述惰性纳米材料为二氧化钛。

将上述纳米涂料组合物用于施工，施工方法为：

基材处理：采用角磨机将基材表面打磨至St2.5，即钢材表面无可见的油污和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物；底材显露部分的表面具有金属光泽。对基材进行清洁，清洁包括以下步骤：1)用干布蘸取涂料稀释剂，在基材表面完全涂抹，去除基材表面因打磨或其他物质残留的粉尘和其他液态物质；2)接着用清洁干布重复擦拭，直至干布上无明显污渍为止；3)用清洁干布蘸取工业乙醇再次擦拭表面。重复操作1)和2)步骤两遍，用手擦拭没有明显粉尘后继续第3)步骤。清洁完毕后基材自然风干5min。

涂刷涂料：将主基料、固化剂和稀释剂加入至同一容器进行混合，搅拌至涂料表面产生较多气泡，使其充分反应，静置5min；用滚筒蘸完涂料后，在基材表面上均匀地滚涂，涂刷过程一次成型，使基材表面完全覆盖，然后在60℃下烘烤为6h，利用红外测温枪实时检测涂层表面的温度，温度控制在45℃以内，使用120目砂纸打磨，打磨至超哑光，且带有一定的粗糙度，接着用干布擦拭打磨出的粉末状颗粒。本步骤重复操作4次。

涂刷面漆：在涂料中加入颜色漆配制成目标颜色的面漆，然后均匀涂刷在最外层涂层上，在60℃下烘烤12h。

常温养护：烘烤结束后对涂覆了涂料和面漆的基材进行常温养护12h。

将本实施例制备的纳米涂料于高湿高热环境下进行防腐施工，实验表明在48h内本实施例纳米涂料可以施工结束并干透沉桩，单管桩施工结束后进行了现场附着力和厚度的抽样检测，检测桩身的漆面拉拔实验的结果为8.08MPa、9.22MPa和9.81MPa(设计要求为8MPa)，检测桩身漆面实测厚度均匀且550μm以上。

实施例2

一种纳米涂料组合物，其中涂料由主基料、固化剂和稀释剂按质量比为8：1.8:1.2组成，所述主基料包括以下质量分数的原料：丙烯酸树脂63％、钛白粉15％、乙醇10％、乙酸乙酯8％、惰性纳米材料3％和表面活性剂1％；所述固化剂万华W6875A，所述稀释剂为工业乙醇，所述惰性纳米材料为二氧化钛。

将上述纳米涂料组合物用于施工，施工方法为：

基材处理：采用角磨机将基材表面打磨至St2.5，即钢材表面应无可见的油污和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。底材显露部分的表面应具有金属光泽。对基材进行清洁，清洁包括以下步骤：1)用干布蘸取涂料稀释剂，在基材表面完全涂抹，去除基材表面因打磨或其他物质残留的粉尘和其他液态物质；2)接着用清洁干布重复擦拭，直至干布上无明显污渍为止；3)用清洁干布蘸取工业乙醇再次擦拭表面。重复操作1)和2)步骤三遍，用手擦拭没有明显粉尘后继续第3)步骤。清洁完毕后基材自然风干10min。

涂刷涂料：将主基料、固化剂和稀释剂加入至同一容器进行混合，搅拌至涂料表面产生较多气泡为止，使其充分反应，静置10min；用滚筒蘸完涂料后，在基材表面上均匀地滚涂，涂刷过程一次成型，使基材表面完全覆盖，然后在65℃下烘烤为5h，利用红外测温枪实时检测涂层表面的温度，温度控制在45℃以内，使用240目砂纸打磨，打磨至超哑光，且带有一定的粗糙度，接着用干布擦拭打磨出的粉末状颗粒。本步骤重复操作4次。

涂刷面漆：在涂料中加入颜色漆配制成目标颜色的面漆，然后均匀涂刷在最外层涂层上，先在60℃下烘烤6h，待漆膜干燥到一定程度后，再调高温度至65℃下烘烤8h。

常温养护：烘烤结束后对涂覆了涂料和面漆的基材进行常温养护18h。

实施例3

一种纳米涂料组合物，其中涂料由主基料、固化剂和稀释剂按质量比为8.2：2:1.1组成，所述主基料包括以下质量分数的原料：丙烯酸树脂55％、钛白粉25％、乙醇8％、乙酸乙酯9％、惰性纳米材料1％和表面活性剂2％；所述固化剂万华W6875A，所述稀释剂为工业乙醇，所述惰性纳米材料为二氧化钛和二氧化硅的混合物。

将上述纳米涂料组合物用于施工，施工方法为：

基材处理：采用角磨机将基材表面打磨至St2.5，即钢材表面应无可见的油污和污垢，并且没有附着不牢的氧化皮、铁锈和油漆涂层等附着物。底材显露部分的表面应具有金属光泽。对基材进行清洁，清洁包括以下步骤：1)用干布蘸取涂料稀释剂，在基材表面完全涂抹，去除基材表面因打磨或其他物质残留的粉尘和其他液态物质；2)接着用清洁干布重复擦拭，直至干布上无明显污渍为止；3)用清洁干布蘸取工业乙醇再次擦拭表面。重复操作1)和2)步骤两遍，用手擦拭没有明显粉尘后继续第3)步骤。清洁完毕后基材自然风干8min。

涂刷涂料：将主基料、固化剂和稀释剂加入至同一容器进行混合，搅拌至涂料表面产生较多气泡为止，使其充分反应，静置7min；用滚筒蘸完涂料后，在基材表面上均匀地滚涂，涂刷过程一次成型，使基材表面完全覆盖，然后在60℃下烘烤为5h，利用红外测温枪实时检测涂层表面的温度，温度控制在45℃以内，使用220目砂纸打磨，打磨至超哑光，且带有一定的粗糙度，接着用干布擦拭打磨出的粉末状颗粒。本步骤重复操作4次。

涂刷面漆：在涂料中加入颜色漆配制成目标颜色的面漆，然后均匀涂刷在最外层涂层上，先在60℃下烘烤6h，待漆膜干燥到一定程度后，再调高温度至70℃下烘烤6h。

常温养护：烘烤结束后对涂覆了涂料和面漆的基材进行常温养护18h。

实施例4

本实施例探究惰性纳米材料的添加对涂料的影响。

本实施例的主基料设置5个实验组，其中实验组1中不添加惰性纳米材料(丙烯酸树脂59％)，实验组2中添加1％的惰性纳米材料(丙烯酸树脂58％)，实验组3中添加3％的惰性纳米材料(丙烯酸树脂56％)，实验组4中添加4％的惰性纳米材料(丙烯酸树脂55％)，实验组5中添加6％的惰性纳米材料(丙烯酸树脂53％)，其他原料的比例以及制备过程和涂刷过程均同实施例1，其中实验组4在涂层干燥过程中出现涂料起皮，并结块剥落，实验组5中的涂料发生团聚现象，无法分散，不能用于涂刷，实验组1～3可正常涂刷，将养护后的实验组1～3涂层进行检测，检测项目和检测结果如表1所示。

表1.本实施例不同实验组的检测结果

从表1中可以看出，实验组2和实验组3的涂层性能明显优于实验组1的涂层性能，说明在涂料中添加1～3％的惰性纳米材料效果更好。

实施例5

本实施例探究不同施工工艺对涂层的影响。

本实施例分为6个实验组，在涂刷涂层时分别对不同的烘烤温度、涂刷次数(加上面漆层)和涂料配比(主基料：固化剂：稀释剂)进行实验，最终的涂层进行拉开法附着力和涂层厚度进行检测，其实验组的具体情况和检测结果如表2所示。本实施例中的主基料由丙烯酸树脂58％、钛白粉20％、乙醇10％、乙酸乙酯10％、惰性纳米材料1％和表面活性剂1％组成，本实施例各实验组中的固化剂、稀释剂和惰性纳米材料相同，均同实施例1。

表2.不同实验组处理及检测结果

从表2中可以看出，实验组1中涂层未干透，并且其附着力和涂层厚度均未达到要求。实验组2中涂料未干透且附着力未达到要求，表明该实验组中的烘烤温度不够。实验组3中漆膜出现鼓包，说明烘烤温度过高。实验组4中烘烤的涂层确定干透，但其附着力结果不稳定。实验组5相比实验组4，虽然测试结果依然不稳定，但合格率较实验组4已有较大提高。实验组6中各检测结果均符合要求，因此烘烤温度为60℃，每层烘烤6h，涂刷5层涂料为最佳涂刷工艺，涂料中主基料：固化剂：稀释剂为8：2：1为最佳配料比例。

综上所述，本发明中的纳米涂料组合物由主基料、固化剂和稀释剂组成，主基料为涂料的主要成分，固化剂起到固化作用，是成膜的主要物质，稀释剂起到稀释的作用，便于施工，同时使涂料具有一定的流平性；三者结合最终使得涂层具有附着力大且快干的性能。本发明施工方法采用5次涂刷，可以满足涂料的厚度要求，每次涂刷后均进行烘烤，加快涂料的干燥速度，每次涂刷前对基体进行打磨可以提高涂层的附着力。因此，采用本发明涂料和施工方法，可以使涂层的附着力和涂层厚度达到标准，符合施工要求。

以上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。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

Claims (10)

1.一种纳米涂料组合物，其特征在于，其包括主基料、固化剂和稀释剂，所述主基料包括以下原料：丙烯酸树脂、钛白粉、乙醇、乙酸乙酯、惰性纳米材料和表面活性剂。

2.根据权利要求1所述的纳米涂料组合物，其特征在于，所述主基料中的原料比例具体为：丙烯酸树脂55～63％、钛白粉15～25％、乙醇8～12％、乙酸乙酯8～12％、惰性纳米材料1～3％和表面活性剂1～2％。

3.根据权利要求1所述的纳米涂料组合物，其特征在于，所述主基料、固化剂和稀释剂的质量比为(8～8.2)：(1.8～2)：(1～1.2)。

4.根据权利要求1所述的纳米涂料组合物，其特征在于，所述惰性纳米材料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝和纳米氧化锆中的一种或多种。

5.一种纳米涂料组合物的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

基材处理：将基材表面打磨光滑并进行清洁；

涂刷涂料：将主基料、固化剂和稀释剂进行混合、搅拌和静置，均匀涂刷在基材上，然后进行烘烤和打磨，本步骤重复操作4次，形成涂层；

涂刷面漆：在涂料中加入颜色漆，然后均匀涂刷在涂层上，进行烘烤；

常温养护：烘烤结束后对涂覆了涂料和面漆的基材进行常温养护；

所述主基料包括以下原料：丙烯酸树脂、钛白粉、乙醇、乙酸乙酯、惰性纳米材料和表面活性剂。

6.根据权利要求5所述的纳米涂料组合物的施工方法，其特征在于，所述基材处理步骤中清洁的具体操作为：使用稀释剂涂抹在基材表面并反复擦拭；所述清洁的次数为1～3次，清洁后风干5～10min。

7.根据权利要求5所述的纳米涂料组合物的施工方法，其特征在于，所述涂刷涂层步骤中搅拌至涂料表面产生气泡，静置时间为5～10min。

8.根据权利要求5所述的纳米涂料组合物的施工方法，其特征在于，所述涂刷涂层步骤中烘烤的温度为55～65℃，烘烤时间为5～8h。

9.根据权利要求5所述的纳米涂料组合物的施工方法，其特征在于，所述涂刷涂层步骤中打磨采用80～240目砂纸。

10.根据权利要求5所述的纳米涂料组合物的施工方法，其特征在于，所述涂刷面漆步骤中烘烤的温度为55～70℃，烘烤时间为12～14h。