CN113480902A - 一种超高耐醇水性单组份五金涂料及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料生产技术领域，具体为一种超高耐醇水性单组份五金涂料及其制备工艺，所述五金涂料由以下重量份的原料制成：70～90份羟基丙烯酸乳液、8～20份水性氨基树脂、5～8份Texanol醇酯、2～5份导电云母粉、0.2～0.5份聚氧丙烯甘油醚、0.6～3.2份羟乙基纤维素、5～8份硼酸锌、0.6～1.8份纳米氧化铈、0.5～1份三乙胺、1～5份水性聚丙烯蜡乳液、4～8份功能助剂、0.5～0.8份流平剂、12～25份流变助剂、0.2～0.6份润湿剂、10～20份颜料、0.8～2.5份附着促进剂及30～50份去离子水；本发明所制备的五金涂料不仅具有一定的抗菌性能、抗老化性能及抗静电性能，同时其还具有很好的抗划伤性能、阻燃性能、耐醇性及耐化学品性，提高了五金涂料的品质与质量。
Description
技术领域
本发明涉及涂料生产技术领域，具体为一种超高耐醇水性单组份五金涂料及其制备工艺。
背景技术
传统的五金制品，也称“小五金”。指金、银、铜、铁、锡五种金属。经人工加工可以制成刀、剑等艺术品或金属器件。现代社会的五金更为广泛，例如五金工具、五金零部件、日用五金、建筑五金以及安防用品等。
随着人们生活水平不断提高，对电子产品、消费品的外观审美观不断提高，一般是在五金产品的表面涂覆一层五金涂料，这样不仅能有效地减缓其被腐蚀的速率，也能保证五金产品具有很好的外观，以满足人们观赏要求。
现有的五金涂料虽然能对五金产品起到一定的保护作用，能在一定程度上减小五金产品被氧化及腐蚀的速率。但是，其本身也存在诸多不足之处需要改善或提高。如，其不仅耐醇性及耐化学性能相对较差，而且抗菌性能、抗老化性能及抗静电性能也相对不足，仍需进一步地改善或提高。
因此，提供一种超高耐醇水性单组份五金涂料及其制备工艺，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超高耐醇水性单组份五金涂料及其制备工艺，所制备的五金涂料不仅具有一定的抗菌性能、抗老化性能及抗静电性能，同时其还具有很好的抗划伤性能、阻燃性能、耐醇性及耐化学品性，有效地提高了所制备的五金涂料的品质与质量。
本发明通过以下技术方案予以实现：
一种超高耐醇水性单组份五金涂料，由以下重量份的原料制成：70～90份羟基丙烯酸乳液、8～20份水性氨基树脂、5～8份Texanol醇酯、2～5份导电云母粉、0.2～0.5份聚氧丙烯甘油醚、0.6～3.2份羟乙基纤维素、5～8份硼酸锌、0.6～1.8份纳米氧化铈、0.5～1份三乙胺、1～5份水性聚丙烯蜡乳液、4～8份功能助剂、0.5～0.8份流平剂、12～25份流变助剂、0.2～0.6份润湿剂、10～20份颜料、0.8～2.5份附着促进剂及30～50份去离子水。
作为优先地，所述功能助剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、将活化处理后的硅藻土微粉及混合溶液按照0.08～0.15g/mL的固液比一同投入反应设备中，经超声分散均匀后，向反应设备中加入质量为硅藻土微粉15～25％的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后将反应设备中的混合组分的温度升至90～110℃，并在此温度下保温搅拌反应20～30h；待反应完毕后，对混合组分进行过滤处理，所得硅藻土微粉经乙醇洗涤2～3次，再将之置于烘箱内进行干燥处理；保存，备用；
Ⅱ、将步骤Ⅰ所得的硅藻土微粉按照0.05～0.1g/mL的固液比分散在N，N-二甲基甲酰胺中，并向其中加入质量为硅藻土微粉0.8～1.2倍的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；然后边搅拌边向其中加入质量为硅藻土微粉0.4～0.6倍的乙醇钠；在惰性气体的保护下，将所得混合物的温度升至100～115℃，并在此温度下保温搅拌反应25～35h；待反应完毕后，用乙醇将所得固体物质洗涤2～3次，再对其进行烘干处理，所得固体物质即为功能助剂成品。
作为优先地，所述硅藻土微粉的活化处理方法为：
将硅藻土粉碎研磨后加水调制成浓度为20～30％的硅藻土溶液，然后边搅拌边用浓硫酸将其pH调节至1.8～2.5；机械搅拌20～30min后，将酸化处理后的硅藻土溶液放入水浴超声仪中，在温度为70～80℃的水浴条件下对其进行超声处理10～20min；自然冷却至室温后，将之过滤洗涤至中性，所得固体滤料置于马弗炉中，并在580～750℃的条件下煅烧3～5h；后再经粉碎并过300～400目筛，即得活化的硅藻土微粉。
作为优先地，所述步骤Ⅰ中，混合溶液由浓度为60～70％的乙醇水溶液及质量为其2.8～4.5％的十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐经超声分散均匀后制备而成。
作为优先地，流平剂选用BYK-306、EFKA3239或EFKA3777流平剂中的任意一种。
作为优先地，所述流变助剂选用BYK-420、BYK-D420流变助剂中的任意一种。
作为优先地，所述润湿剂选用DISPERBYK-161、BYK-3550、EFKA-4310润湿剂中的任意一种。
作为优先地，所述颜料选用钛白粉、珠光粉、酞菁蓝、棕铬黄中的任意一种。
作为优先地，所述附着力促进剂选用钛酸酯类偶联剂或硅氧烷类偶联剂中的任意一种。
一种超高耐醇水性单组份五金涂料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1、按上述配方量分别称取各原料，并将其中的固体原料粉碎研磨至300～400目；然后将羟基丙烯酸乳液及水性氨基树脂投入混料设备中；经机械搅拌均匀后，边搅拌边将三乙胺及消泡剂投入混料设备中，以800～1000r/min的速率高速分散5～10min，然后用玻璃板对所得混合物料进行测试，直至无油窝现象；
步骤2、以600～800r/min的速率，边搅拌边向混料设备中加入功能助剂及流变助剂；经机械搅拌均匀后，边搅拌边将Texanol醇酯及去离子水投入混料设备中；机械搅拌混匀；
步骤3、将搅拌机的转速调至400～600r/min，边搅拌边将剩余原料投入混料设备中；然后对其进行机械搅拌，搅拌过程中测试所得混合浆料的粘度进行测定；当其粘度为60～65KU时，再对其进行过滤处理，所得即为超高耐醇水性单组份五金涂料成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明中先通过酸洗及超声震荡处理，从而将硅藻土孔隙中附着的“杂物”有效地清理出来。增大了硅藻土的微孔结构及其比表面积。活化处理后的硅藻土浸没在含有十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐的混合溶液中经超声分散均匀后，使得十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐均匀地分布并附着在硅藻土的外表面及其孔隙内壁处。然后再通过加入γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，使其与硅藻土发生化学反应而成键，最终实现对十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐的“固定”。而后，在N，N-二甲基甲酰胺的液相中上述硅藻土微粉在乙醇钠的作用下与9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物之间发生化学反应而成键，从而在硅藻土微粉的表面及空隙的内壁处形成由γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷及9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物形成的双层三维网络结构，不仅实现了对硅藻土表面的有效包覆，使其在有机相中均匀分散，而且还能有效地对十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐进行进一步地“固定”。所制备的功能助剂用做涂料的原料不仅有效地增强了其抗菌性能及抗静电性能。同时其与硼酸锌相互配合，还使得涂料具有一定的阻燃性能。
2、本发明中以羟基丙烯酸乳液、水性氨基树脂、Texanol醇酯及附着促进剂作为制备涂料的原料；其中，水性氨基树脂作用于羟基丙烯酸乳液形成三维网络结构，有效地增强了涂料的附着性能。而且在Texanol醇酯及附着促进剂的协同配合下，不仅使得涂料的附着性能进一步增强，同时也有效地改善了涂料的耐醇性及耐化学品性。另外，颜料、纳米氧化铈及功能助剂之间相互协同，能有效地增强涂料的抗老化性能。而水性聚丙烯蜡乳液的使用在一定程度上改善了涂料的抗划伤性能，提高了涂料的品质与质量。
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做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：
一种超高耐醇水性单组份五金涂料，由以下重量份的原料制成：70份羟基丙烯酸乳液、8份水性氨基树脂、5份Texanol醇酯、2份导电云母粉、0.2份聚氧丙烯甘油醚、0.6份羟乙基纤维素、5份硼酸锌、0.6份纳米氧化铈、0.5份三乙胺、1份水性聚丙烯蜡乳液、4份功能助剂、0.5份BYK-306流平剂、12份BYK-420流变助剂、0.2份DISPERBYK-161润湿剂、10份钛白粉、0.8份钛酸酯类偶联剂及30份去离子水。
功能助剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、将活化处理后的硅藻土微粉及混合溶液按照0.08g/mL的固液比一同投入反应设备中，经超声分散均匀后，向反应设备中加入质量为硅藻土微粉15％的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后将反应设备中的混合组分的温度升至90℃，并在此温度下保温搅拌反应30h；待反应完毕后，对混合组分进行过滤处理，所得硅藻土微粉经乙醇洗涤2次，再将之置于烘箱内进行干燥处理；保存，备用；
Ⅱ、将步骤Ⅰ所得的硅藻土微粉按照0.05g/mL的固液比分散在N，N-二甲基甲酰胺中，并向其中加入质量为硅藻土微粉0.8倍的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；然后边搅拌边向其中加入质量为硅藻土微粉0.4倍的乙醇钠；在惰性气体的保护下，将所得混合物的温度升至100℃，并在此温度下保温搅拌反应35h；待反应完毕后，用乙醇将所得固体物质洗涤2次，再对其进行烘干处理，所得固体物质即为功能助剂成品。
硅藻土微粉的活化处理方法为：
将硅藻土粉碎研磨后加水调制成浓度为20％的硅藻土溶液，然后边搅拌边用浓硫酸将其pH调节至1.8；机械搅拌20min后，将酸化处理后的硅藻土溶液放入水浴超声仪中，在温度为70℃的水浴条件下对其进行超声处理20min；自然冷却至室温后，将之过滤洗涤至中性，所得固体滤料置于马弗炉中，并在580℃的条件下煅烧5h；后再经粉碎并过300目筛，即得活化的硅藻土微粉。
步骤Ⅰ中，混合溶液由浓度为60％的乙醇水溶液及质量为其2.8％的十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐经超声分散均匀后制备而成。
一种超高耐醇水性单组份五金涂料的制备工艺，包括以下步骤：
步骤1、按上述配方量分别称取各原料，并将其中的固体原料粉碎研磨至300目；然后将羟基丙烯酸乳液及水性氨基树脂投入混料设备中；经机械搅拌均匀后，边搅拌边将三乙胺及消泡剂投入混料设备中，以800r/min的速率高速分散5min，然后用玻璃板对所得混合物料进行测试，直至无油窝现象；
步骤2、以600r/min的速率，边搅拌边向混料设备中加入功能助剂及流变助剂；经机械搅拌均匀后，边搅拌边将Texanol醇酯及去离子水投入混料设备中；机械搅拌混匀；
步骤3、将搅拌机的转速调至400r/min，边搅拌边将剩余原料投入混料设备中；然后对其进行机械搅拌，搅拌过程中测试所得混合浆料的粘度进行测定；当其粘度为60KU时，再对其进行过滤处理，所得即为超高耐醇水性单组份五金涂料成品。
实施例2：
本实施例所提供的超高耐醇水性单组份五金涂料及其制备工艺大致和实施例1相同，其主要区别在于各原料配比不同，具体体现如下：
一种超高耐醇水性单组份五金涂料，由以下重量份的原料制成：80份羟基丙烯酸乳液、15份水性氨基树脂、6份Texanol醇酯、4份导电云母粉、0.3份聚氧丙烯甘油醚、2.0份羟乙基纤维素、7份硼酸锌、1.2份纳米氧化铈、0.8份三乙胺、3份水性聚丙烯蜡乳液、6份功能助剂、0.6份EFKA3239流平剂、20份BYK-D420流变助剂、0.4份BYK-3550润湿剂、15份珠光粉、1.5份硅氧烷类偶联剂及40份去离子水。
实施例3：
本实施例所提供的超高耐醇水性单组份五金涂料及其制备工艺大致和实施例1相同，其主要区别在于各原料配比不同，具体体现如下：
一种超高耐醇水性单组份五金涂料，由以下重量份的原料制成：90份羟基丙烯酸乳液、20份水性氨基树脂、8份Texanol醇酯、5份导电云母粉、0.5份聚氧丙烯甘油醚、3.2份羟乙基纤维素、8份硼酸锌、1.8份纳米氧化铈、1份三乙胺、5份水性聚丙烯蜡乳液、8份功能助剂、0.8份EFKA3777流平剂、25份BYK-420流变助剂、0.6份EFKA-4310润湿剂、20份酞菁蓝、2.5份钛酸酯类偶联剂及50份去离子水。
对比例1：通过本发明中实施例1提供的制备工艺制备的五金涂料，不同之处在于：其以粒径大小相近的硅藻土微粉代替功能助剂；
对比例2：通过本发明中实施例1提供的制备工艺制备的五金涂料，不同之处在于：其原料中不含水性聚丙烯蜡乳液；
性能测试：
分别将通过本发明中实施例1～3制备的五金涂料记作实验例1～3；通过对比例1～2制备的五金涂料分别记作对比例1～2；然后对实施例1～3和对比例1～2制备的五金涂料进行相关性能检测，所得数据记录于下表：
表1
表2
表3
表4
注：依据《GBT16906-1997石油罐导静电涂料电阻率测定法》对各组涂料样品进行检测。
通过对比及分析表1、表2、表3及表4中的相关数据可知，本发明所制备的五金涂料不仅具有一定的抗菌性能、抗老化性能及抗静电性能，同时其还具有很好的抗划伤性能、阻燃性能、耐醇性及耐化学品性，有效地提高了所制备的五金涂料的品质与质量。由此表明本发明制备的纤维织物具有更广阔的市场前景，更适宜推广。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于，由以下重量份的原料制成：70～90份羟基丙烯酸乳液、8～20份水性氨基树脂、5～8份Texanol醇酯、2～5份导电云母粉、0.2～0.5份聚氧丙烯甘油醚、0.6～3.2份羟乙基纤维素、5～8份硼酸锌、0.6～1.8份纳米氧化铈、0.5～1份三乙胺、1～5份水性聚丙烯蜡乳液、4～8份功能助剂、0.5～0.8份流平剂、12～25份流变助剂、0.2～0.6份润湿剂、10～20份颜料、0.8～2.5份附着促进剂及30～50份去离子水。
2.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于：所述功能助剂的制备方法包括以下步骤：
Ⅰ、将活化处理后的硅藻土微粉及混合溶液按照0.08～0.15g/mL的固液比一同投入反应设备中，经超声分散均匀后，向反应设备中加入质量为硅藻土微粉15～25％的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，然后将反应设备中的混合组分的温度升至90～110℃，并在此温度下保温搅拌反应20～30h；待反应完毕后，对混合组分进行过滤处理，所得硅藻土微粉经乙醇洗涤2～3次，再将之置于烘箱内进行干燥处理；保存，备用；
Ⅱ、将步骤Ⅰ所得的硅藻土微粉按照0.05～0.1g/mL的固液比分散在N，N-二甲基甲酰胺中，并向其中加入质量为硅藻土微粉0.8～1.2倍的9，10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物；然后边搅拌边向其中加入质量为硅藻土微粉0.4～0.6倍的乙醇钠；在惰性气体的保护下，将所得混合物的温度升至100～115℃，并在此温度下保温搅拌反应25～35h；待反应完毕后，用乙醇将所得固体物质洗涤2～3次，再对其进行烘干处理，所得固体物质即为功能助剂成品。
3.根据权利要求2所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于，所述硅藻土微粉的活化处理方法为：
将硅藻土粉碎研磨后加水调制成浓度为20～30％的硅藻土溶液，然后边搅拌边用浓硫酸将其pH调节至1.8～2.5；机械搅拌20～30min后，将酸化处理后的硅藻土溶液放入水浴超声仪中，在温度为70～80℃的水浴条件下对其进行超声处理10～20min；自然冷却至室温后，将之过滤洗涤至中性，所得固体滤料置于马弗炉中，并在580～750℃的条件下煅烧3～5h；后再经粉碎并过300～400目筛，即得活化的硅藻土微粉。
4.根据权利要求2所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于：所述步骤Ⅰ中，混合溶液由浓度为60～70％的乙醇水溶液及质量为其2.8～4.5％的十八烷基二甲基羟乙基季铵硝酸盐经超声分散均匀后制备而成。
5.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于：流平剂选用BYK-306、EFKA3239或EFKA3777流平剂中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于：所述流变助剂选用BYK-420、BYK-D420流变助剂中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于：所述润湿剂选用DISPERBYK-161、BYK-3550、EFKA-4310润湿剂中的任意一种。
8.根据权利要求2所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于：所述颜料选用钛白粉、珠光粉、酞菁蓝、棕铬黄中的任意一种。
9.根据权利要求1所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料，其特征在于：所述附着力促进剂选用钛酸酯类偶联剂或硅氧烷类偶联剂中的任意一种。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的一种超高耐醇水性单组份五金涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按上述配方量分别称取各原料，并将其中的固体原料粉碎研磨至300～400目；然后将羟基丙烯酸乳液及水性氨基树脂投入混料设备中；经机械搅拌均匀后，边搅拌边将三乙胺及消泡剂投入混料设备中，以800～1000r/min的速率高速分散5～10min，然后用玻璃板对所得混合物料进行测试，直至无油窝现象；
步骤2、以600～800r/min的速率，边搅拌边向混料设备中加入功能助剂及流变助剂；经机械搅拌均匀后，边搅拌边将Texanol醇酯及去离子水投入混料设备中；机械搅拌混匀；
步骤3、将搅拌机的转速调至400～600r/min，边搅拌边将剩余原料投入混料设备中；然后对其进行机械搅拌，搅拌过程中测试所得混合浆料的粘度进行测定；当其粘度为60～65KU时，再对其进行过滤处理，所得即为超高耐醇水性单组份五金涂料成品。
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