CN115073950B - 一种水性环保高耐候的防腐涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性环保高耐候的防腐涂料，按质量份其包括：35～45份水、10～15份硅改性环氧树脂、10～15份硅改性丙烯酸乳液、5～10份硅灰石、5～10份填料、10～15份钛白粉、5～10份聚氨酯树脂和1～3份羧甲基纤维素钠；所述硅改性环氧树脂包括含钇的纳米二氧化硅和环氧树脂；所述硅改性丙烯酸乳液包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和丙烯酸乳液。本发明的水性环保高耐候的防腐涂料，具有环保，不含苯系，如苯、甲苯等挥发性有机物，而且附着力、干燥速度和耐腐蚀性能优异的优点。

Description

一种水性环保高耐候的防腐涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体而言，涉及一种水性环保高耐候的防腐涂料。
背景技术
目前的油性防腐涂料存在严重的挥发性有机物(VOC)排放问题，其含有的大量挥发性有机物，如苯系物、有机氯化物、氟里昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯等，不仅污染空气环境，也会给人类的身体健康带来威胁。此外，油性防腐涂料由于含有大量可燃的有机物，也会带来一定的安全隐患。加之目前我国对涂料的VOC限制越来越严格，因此，水性环保的防腐涂料成为未来一大趋势。但是由于水性环保的防腐涂料以水为主要溶剂，导致该涂料附着力、干燥速度及耐腐蚀性能不够优秀。
综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在水性环保的防腐涂料附着力、干燥速度及耐腐蚀性能较差的问题，因此，需要开发或者改进一种水性环保高耐候的防腐涂料。
发明内容
基于此，为了解决水性环保的防腐涂料附着力、干燥速度及耐腐蚀性能较差的问题，本发明提供了一种水性环保高耐候的防腐涂料，具体技术方案如下：
一种水性环保高耐候的防腐涂料，按质量份其包括：35～45份水、10～15份硅改性环氧树脂、10～15份硅改性丙烯酸乳液、5～10份硅灰石、5～10份填料、10～15份钛白粉、5～10份聚氨酯树脂和1～3份羧甲基纤维素钠；
所述硅改性环氧树脂包括含钇的纳米二氧化硅和环氧树脂；
所述硅改性丙烯酸乳液包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和丙烯酸乳液。
进一步地，所述含钇的纳米二氧化硅与所述环氧树脂的质量比为1：18～22。
进一步地，所述含钇的纳米二氧化硅中钇和二氧化硅的质量比为1：38～42。
进一步地，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液的质量比为1：13～18。
进一步地，所述填料为氧化铝粉、云母粉、石英粉以及玻璃粉中的一种或多种。
进一步地，所述含钇的纳米二氧化硅的粒径为35～135nm。
本技术方案还提供了一种水性环保高耐候的防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：
将钇的无机盐和硅的无机盐分别溶解于溶剂中，加入柠檬酸的乙二醇溶液，混合均匀，升温至150～180℃反应6～8h，煅烧，得到含钇的纳米二氧化硅；
将含钇的纳米二氧化硅与环氧树脂按质量比1：18～22混合均匀，在150～180℃反应150～180min得到硅改性环氧树脂；
将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液按质量比1：13～18混合均匀，在115～130℃反应240～280min得到硅改性丙烯酸乳液；
按质量份将35～45份水、10～15份硅改性环氧树脂、10～15份硅改性丙烯酸乳液、5～10份硅灰石、5～10份填料、10～15份钛白粉、5～10份聚氨酯树脂和1～3份羧甲基纤维素钠加入反应釜中，开启搅拌器，搅拌均匀，进行目筛过筛，得到水性环保高耐候的防腐涂料。
进一步地，所述煅烧的温度为600～800℃，所述煅烧的时间为120～160min。
进一步地，所述搅拌的转速为250～280r/min，所述搅拌的时间为60～80min。
进一步地，所述目筛的目数为160～200目。
上述技术方案制备的水性环保高耐候的防腐涂料，不仅环保，不含苯系，如苯、甲苯等挥发性有机物，而且附着力、干燥速度和耐腐蚀性能优异。其中，由于硅改性环氧树脂包括含钇的纳米二氧化硅和环氧树脂，钇颗粒附着在纳米二氧化硅表面，与环氧树脂反应后，可以改善环氧树脂与其他成分的相容性，同时也可以形成均匀的内部分子间孔道，改善水在树脂中的均匀分布。另一方面，硅改性丙烯酸乳液在经过甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对丙烯酸乳液改性后，其与硅改性环氧树脂能够更流畅地相融合，且均匀平衡；硅改性丙烯酸乳液中因为硅改性而改善了对水中氢氧基亲和性，从而能促进水在硅改性丙烯酸乳液中的均匀分布。因此，特定比例的包括含钇的纳米二氧化硅和环氧树脂的硅改性环氧树脂和特定比例的包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和丙烯酸乳液的硅改性丙烯酸乳液相互混合，环氧树脂经过表面附着的钇颗粒纳米二氧化硅的改性，能够促进其与包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和丙烯酸乳液的硅改性丙烯酸乳液深度渗透融合，从而使得硅改性环氧树脂与硅改性丙烯酸乳液相互混合得非常均匀。进一步地，与特定比例的水、硅灰石、填料、钛白粉、聚氨酯树脂和羧甲基纤维素钠发生协同作用，可以显著改善水性防腐涂料的附着力、干燥速度和耐盐雾性能，从而得到本发明提供的环保、附着力、干燥速度和耐腐蚀性能优异的水性环保高耐候的防腐涂料。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明一实施例中的一种水性环保高耐候的防腐涂料，按质量份其包括：35～45份水、10～15份硅改性环氧树脂、10～15份硅改性丙烯酸乳液、5～10份硅灰石、5～10份填料、10～15份钛白粉、5～10份聚氨酯树脂和1～3份羧甲基纤维素钠；
所述硅改性环氧树脂包括含钇的纳米二氧化硅和环氧树脂；
所述硅改性丙烯酸乳液包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和丙烯酸乳液。
优选地，所述硅改性环氧树脂的质量份为11～14份。进一步优选地，所述硅改性环氧树脂的质量份为12～13份。
优选地，所述硅改性丙烯酸乳液的质量份为11～14份。进一步优选地，所述硅改性丙烯酸乳液的质量份为12～13份。
在其中一个实施例中，所述含钇的纳米二氧化硅与所述环氧树脂的质量比为1：18～22。优选地，所述含钇的纳米二氧化硅与所述环氧树脂的质量比为1：19～21。进一步优选地，所述含钇的纳米二氧化硅与所述环氧树脂的质量比为1：20。
在其中一个实施例中，所述含钇的纳米二氧化硅中钇和二氧化硅的质量比为1：38～42。优选地，所述含钇的纳米二氧化硅中钇和二氧化硅的质量比为1：39～41。进一步优选地，所述含钇的纳米二氧化硅中钇和二氧化硅的质量比为1：40。
在其中一个实施例中，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液的质量比为1：13～18。优选地，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液的质量比为1：14～17。进一步优选地，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液的质量比为1：15～16。
在其中一个实施例中，所述填料为氧化铝粉、云母粉、石英粉以及玻璃粉中的一种或多种。优选地，所述填料为云母粉。
在其中一个实施例中，所述含钇的纳米二氧化硅的粒径为35～135nm。优选地，所述含钇的纳米二氧化硅的粒径为40～130nm。
在其中一个实施例中，本技术方案提供了一种水性环保高耐候的防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：
将钇的无机盐和硅的无机盐分别溶解于溶剂中，加入柠檬酸的乙二醇溶液，混合均匀，升温至150～180℃，反应6～8h，煅烧，得到含钇的纳米二氧化硅；
将含钇的纳米二氧化硅与环氧树脂按质量比1：18～22混合均匀，在150～180℃下反应150～180min，得到硅改性环氧树脂；
将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液按质量比1：13～18混合均匀，在115～130℃下反应240～280min，得到硅改性丙烯酸乳液；
按质量份将35～45份水、10～15份硅改性环氧树脂、10～15份硅改性丙烯酸乳液、5～10份硅灰石、5～10份填料、10～15份钛白粉、5～10份聚氨酯树脂和1～3份羧甲基纤维素钠加入反应釜中，开启搅拌器，搅拌均匀，进行目筛过筛，得到水性环保高耐候的防腐涂料。
在其中一个实施例中，所述煅烧的温度为600～800℃，所述煅烧的时间为120～160min。优选地，所述煅烧的温度为650～750℃，所述煅烧的时间为130～150min。进一步优选地，所述煅烧的温度为680～720℃，所述煅烧的时间为135～145min。更进一步优选地，所述煅烧的温度为690～710℃，所述煅烧的时间为138～142min。
在其中一个实施例中，所述搅拌的转速为250～280r/min，所述搅拌的时间为60～80min。优选地，所述搅拌的转速为255～275r/min，所述搅拌的时间为65～75min。进一步优选地，所述搅拌的转速为260～270r/min，所述搅拌的时间为68～72min。
在其中一个实施例中，所述目筛的目数为160～200目。优选地，所述目筛的目数为170～190目。进一步优选地，所述目筛的目数为180目。
下面将结合具体实施例对本发明的实施方案进行详细描述。
实施例1：
按摩尔比1：59.5将六水合硝酸钇和醋酸硅分别溶解于乙醇中，加入15wt％柠檬酸的乙二醇溶液，混合均匀，升温至165℃反应7h，在700℃下煅烧140min，得到钇和二氧化硅的质量比为1：40的粒径为45nm的含钇的纳米二氧化硅；
将含钇的纳米二氧化硅与环氧树脂按质量比1：20混合均匀，在160℃反应165min得到硅改性环氧树脂；
将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液按质量比1：16混合均匀，在122℃反应260min得到硅改性丙烯酸乳液；
按质量份将40份水、12份硅改性环氧树脂、12份硅改性丙烯酸乳液、7份硅灰石、7份云母粉、12份钛白粉、8份聚氨酯树脂和2份羧甲基纤维素钠加入反应釜中，开启搅拌器，设置转速为270r/min，搅拌70min，搅拌均匀，进行180目筛过筛，得到水性环保高耐候的防腐涂料。
实施例2：
本实施例与实施例1的区别在于硅改性环氧树脂的质量份为11份。
实施例3：
本实施例与实施例1的区别在于硅改性环氧树脂的质量份为14份。
实施例4：
本实施例与实施例1的区别在于硅改性丙烯酸乳液的质量份为11份。
实施例5：
本实施例与实施例1的区别在于硅改性丙烯酸乳液的质量份为14份。
实施例6：
本实施例与实施例1的区别在于煅烧的温度为600℃，煅烧的时间为120min。
实施例7：
本实施例与实施例1的区别在于煅烧的温度为800℃，煅烧的时间为160min。
对比例1：
将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液按质量比1：16混合均匀，在122℃反应260min得到硅改性丙烯酸乳液；
按质量份将40份水、12份硅改性丙烯酸乳液、7份硅灰石、7份云母粉、12份钛白粉、8份聚氨酯树脂和2份羧甲基纤维素钠加入反应釜中，开启搅拌器，设置转速为260～270r/min，搅拌70min，搅拌均匀，进行180目筛过筛，得到水性环保高耐候的防腐涂料。
对比例2：
按摩尔比1：59.5将六水合硝酸钇和醋酸硅分别溶解于乙醇中，加入15wt％柠檬酸的乙二醇溶液，混合均匀，升温至165℃反应7h，在700℃下煅烧140min，得到钇和二氧化硅的质量比为1：40的粒径为45nm的含钇的纳米二氧化硅；
将含钇的纳米二氧化硅与环氧树脂按质量比1：20混合均匀，在160℃反应165min得到硅改性环氧树脂；
按质量份将40份水、12份硅改性环氧树脂、7份硅灰石、7份云母粉、12份钛白粉、8份聚氨酯树脂和2份羧甲基纤维素钠加入反应釜中，开启搅拌器，设置转速为260～270r/min，搅拌70min，搅拌均匀，进行180目筛过筛，得到水性环保高耐候的防腐涂料。
对比例3：
市售油性防腐涂料。
测试方法：
附着力测试：取相同大小和材质的试片，以相同的涂覆方法在各个试片上分别涂覆实施例1～7及对比例1～3中的涂料。烘干后，在试片涂层上均匀切割出25个方格，用软毛刷沿方格的两对角线方向轻轻刷掉切屑，然后检查并评价涂层附着：
0级：切割边缘完全平滑，无一格脱落；
1级：在切口交叉处涂层有少许薄片分离，但划格区受影响明显不大于5％；
2级：切口边缘或交叉处涂层明显脱落大于5％，但受影响明显不大于15％；
3级：涂层沿切割边缘，部分或全部以大碎片脱落，或在格子不同部位上，部分或全部脱落，明显大于15％，但受影响明显不大于35％；
4级：涂层沿切割边缘，大碎片剥落，或一些方格部分或全部脱落，明显大于35％，但受影响明显不大于65％；
5级：大于4级的严重剥落。
干燥速度测试：使用自动干燥时间测定器测定。
耐盐酸性能测试：将涂料涂覆于铝板上，烘干，干膜厚度控制在10±2μm，将上述涂覆涂料的铝板的2/3浸入5wt％盐酸溶液中40min后，用滤纸吸干表面，观察表面情况。
耐盐雾性能测试：按照GB/T1771测定。
结果如下表1所示。
表1：
从表1中数据可以看出，由于采用了本发明提供的水性环保高耐候的防腐涂料，实施例1～7的附着力达到0级，且不含苯、甲苯挥发性物质；其实干时间达到6～9h，耐盐酸、耐盐雾性能优异。而对比例1～3，附着力只有2级，对比例3中含苯、甲苯挥发性物质；实干时间高达11～15h，耐盐酸、耐盐雾性能不佳。实施例1～7的各项性能明显优于对比例1～3，说明本发明制备的水性环保高耐候的防腐涂料环保、附着力、干燥速度和耐腐蚀性能优异。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种水性环保高耐候的防腐涂料，其特征在于，按质量份其包括：35～45份水、10～15份硅改性环氧树脂、10～15份硅改性丙烯酸乳液、5～10份硅灰石、5～10份填料、10～15份钛白粉、5～10份聚氨酯树脂和1～3份羧甲基纤维素钠；
所述硅改性环氧树脂包括含钇的纳米二氧化硅和环氧树脂；
所述硅改性丙烯酸乳液包括甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷和丙烯酸乳液；
所述的防腐涂料的制备方法，其包括以下步骤：
将钇的无机盐和硅的无机盐分别溶解于溶剂中，加入柠檬酸的乙二醇溶液，混合均匀，升温至150～180℃反应6～8h，煅烧，得到含钇的纳米二氧化硅；
将含钇的纳米二氧化硅与环氧树脂按质量比1：18～22混合均匀，在150～180℃反应150～180min得到硅改性环氧树脂；
将甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液按质量比1：13～18混合均匀，在115～130℃反应240～280min得到硅改性丙烯酸乳液；
按质量份将35～45份水、10～15份硅改性环氧树脂、10～15份硅改性丙烯酸乳液、5～10份硅灰石、5～10份填料、10～15份钛白粉、5～10份聚氨酯树脂和1～3份羧甲基纤维素钠加入反应釜中，开启搅拌器，搅拌均匀，进行目筛过筛，得到水性环保高耐候的防腐涂料。
2.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述含钇的纳米二氧化硅与所述环氧树脂的质量比为1：18～22。
3.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述含钇的纳米二氧化硅中钇和二氧化硅的质量比为1：38～42。
4.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷与丙烯酸乳液的质量比为1：13～18。
5.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述填料为氧化铝粉、云母粉、石英粉以及玻璃粉中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述含钇的纳米二氧化硅的粒径为35～135nm。
7.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述煅烧的温度为600～800℃，所述煅烧的时间为120～160min。
8.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述搅拌的转速为250～280r/min，所述搅拌的时间为60～80min。
9.根据权利要求1所述的防腐涂料，其特征在于，所述目筛的目数为160～200目。
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