CN115627092A - 一种水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性涂料及其制备方法，所述水性涂料包括水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂；所述调节剂包括有机表面活性剂、丙烯酸、乙二醇甲醚、异丙醇和聚乙烯醇的组合；所述有机表面活性剂为能够溶于水且带有负电的短链化合物。本发明所述的水性涂料制备过程简单，成本较低，体系的稳定性高，调节剂和十八面体钛酸锶的加入几乎不影响体系的粘稠度、透明度与涂敷特性等指标。

Description

一种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，尤其涉及一种水性涂料及其制备方法。

背景技术

水性涂料是用水作溶剂或者作分散介质的涂料。目前，水性涂料已成为绿色环保型涂料的一个重要发展方向。其中水性防腐涂料在钢结构、集装箱、工程机械、轨道交通、汽车零部件、机械设备、表面处理等领域发展迅速，但也遇到诸多问题。水性涂料往往需要添加功能助剂，以实现其在不同材料表面的特定防护功能。其中，为了提高其抗腐蚀与抗紫外线能力，作为新兴的助剂，可添加适量的SrTiO₃，TiO₂，ZnO等半导体型金属氧化物颗粒。该金属氧化物颗粒的主要特点是具有半导体的光电特性，可以大幅度提高水性涂料对于基体的紫外线防护能力，同时也可以延长水性涂料的使用寿命。其中，钛酸锶（SrTiO₃，STO）是一种典型的ABO₃钙钛矿型复合氧化物，在光催化领域得到了广泛的研究。它的间接带隙值为3.25eV，能吸收大部分的紫外光，因此可以消除紫外光对水性涂料及其防护基体的损伤。而十八面体钛酸锶微纳米颗粒是一种优异的光电转化与光催化晶体颗粒，可大幅提高水性涂料的耐老化性能。

CN109762094A公开了一种ZnO纳米材料杂化丙烯酸类乳液、聚丙烯酸共聚物乳液水性涂料和防水卷材及其制备方法。其公开的ZnO纳米材料杂化丙烯酸类乳液由包括以下重量份的原料制备而成：丙烯酸1～8重量份、丙烯酸丁酯12～18重量份、甲基丙烯酸甲酯20～25重量份、引发剂0.10～0.30重量份、分散剂0.1～1重量份、纳米ZnO 1.5～3.0重量份、水45～65重量份、乳化剂1~2重量份、苯乙烯0～10重量份、丙烯腈0～10重量份。纳米氧化锌为n型半导体化合物，能够吸收高于其禁带宽度的短波光辐射的能量，产生电子跃迁及相应的空穴，并将能量传递给周围的介质，从而保护了防水卷材长期暴露于紫外环境下在浇筑混凝土的粘接性能。

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目前，在水性涂料中，使用的金属氧化物颗粒颗粒尺寸较小，往往是微纳米颗粒，而金属氧化物比重较水性涂料基体大，因此，金属氧化物颗粒在水性涂料基体中容易发生沉降。尤其是在涂料长时间使用过程中，如果不作分散性处理的话，金属氧化物颗粒会沉积到水性涂料底部，严重制约其对涂料本体和防护基材的保护作用。

综上，开发一种含有十八面体钛酸锶，特别是十八面体钛酸锶微纳米颗粒，但是稳定性优异的水性涂料是至关重要的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性涂料及其制备方法和应用，所述的水性涂料制备过程简单，成本较低，体系的稳定性高，调节剂和十八面体钛酸锶的加入几乎不影响体系的粘稠度、透明度与涂敷特性等指标。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种水性涂料，所述水性涂料包括水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂；

所述调节剂包括有机表面活性剂、丙烯酸、乙二醇甲醚、异丙醇和聚乙烯醇的组合；

所述有机表面活性剂为能够溶于水且带有负电的短链化合物。

现有技术中，提高十八面体钛酸锶颗粒分散性与稳定性的现有技术主要包括以下几个方面：1、对微纳米颗粒进行表面改性；2、体系中添加分散剂与增稠剂；3、减小十八面体钛酸锶颗粒用量；4、减小十八面体钛酸锶颗粒尺寸。但这些技术不仅没有有效改善微纳米颗粒沉降严重的缺陷，还大幅增加了水性涂料的制备成本，改变了水性涂料产品粘稠度以及减弱并限制了十八面体钛酸锶微纳米颗粒的作用。

本发明中，以调节体系的Zeta电位为手段，通过特定的有机表面活性剂和丙烯酸、乙二醇甲醚、异丙醇和聚乙烯醇形成调节剂，改变整个悬浮体系的Zeta电位，使十八面体钛酸锶实现微纳米级别分散，减少沉降现象发生，使其在水体涂料基体中呈长时间稳定悬浮状态。

具体地，有机表面活性剂在溶液中带负电，主要调节体系的Zeta电位向负电位移动；聚乙烯醇（PVA）为十八面体钛酸锶颗粒辅助分散剂，利用PVA长链分子对微纳米颗粒进行缠绕，减弱颗粒在溶剂中的运动，使整体体系的电位值更稳定；丙烯酸作为粘度调节剂，能够使体系粘度稳定；乙二醇甲醚作为水性涂料溶剂与分子渗透剂，能够使体系粘度与分子分布均匀；异丙醇作为粘度与电位调节配合剂，能够使体系粘度与电位稳定。本发明中，整个体系可以仅包括调节剂，十八面体钛酸锶与水性涂料基体，结构简单，不改变体系的粘稠度、透明度与涂敷特性等指标；有效提高了微纳米十八面体钛酸锶颗粒的分散粒径与稳定悬浮时间。与传统方案相比，本发明具有制备过程简易、原理清晰、性能突出与成本较低等优点。

本发明中，所述有机表面活性剂中，“短链”指的是：饱和烷烃分子链，主链碳原子个数为10-15个，例如11个、12个、13个、14个等。

优选地，所述十八面体钛酸锶的Zeta值为-10~0mV时，以所述水性涂料基体的总质量为100%计，所述有机表面活性剂的质量百分数为0.6%-1.0%，例如0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%等；

所述丙烯酸的质量百分数为0.01%-0.1%，例如0.02%、0.04%、0.06%、0.08%等；

所述乙二醇甲醚的质量百分数为0.05%-0.2%，例如0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%等；

所述异丙醇的质量百分数为0.05%-0.1%，例如0.06%、0.07%、0.08%、0.09%等；

所述聚乙烯醇的质量百分数为0.05%-0.1%，例如0.06%、0.07%、0.08%、0.09%等。

本发明中，所述十八面体钛酸锶的Zeta值为-10~0mV时，控制所述水性涂料中有机表面活性剂和丙烯酸，乙二醇甲醚，异丙醇与聚乙烯醇在所述范围内，原因在于合适的调节剂产生对十八面体钛酸锶的螯合与电荷平衡作用；有机表面活性剂的质量百分数偏高，会导致体系粘度增大，颗粒团聚；有机表面活性剂的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；丙烯酸的质量百分数偏高，会导致分子交联；丙烯酸的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；乙二醇甲醚的质量百分数偏高，会导致体系分子形成网络结构，颗粒团聚；乙二醇甲醚的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；异丙醇的质量百分数偏高，会导致体系内的颗粒团聚；异丙醇的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；聚乙烯醇的质量百分数偏高，会导致体系粘度增大；聚乙烯醇的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降。

优选地，所述十八面体钛酸锶的Zeta值为-50~-11mV时，以所述水性涂料的总质量为100%计，所述有机表面活性剂的质量百分数为0.05%-0.5%，例如0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%等；

所述丙烯酸的质量百分数为0.01%-0.1%，例如0.02%、0.04%、0.06%、0.08%等；

所述乙二醇甲醚的质量百分数为0.05%-0.2%，例如0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%等；

所述异丙醇的质量百分数为0.05%-0.1%，例如0.06%、0.07%、0.08%、0.09%等；

所述聚乙烯醇的质量百分数为0.05%-0.1%，例如0.06%、0.07%、0.08%、0.09%等。

本发明中，所述十八面体钛酸锶的Zeta值为-50~-11mV时，控制所述水性涂料中有机表面活性剂和聚乙烯醇在所述范围内，原因在于合适的调节剂产生对十八面体钛酸锶的螯合与电荷平衡作用；有机表面活性剂的质量百分数偏高，会导致体系粘度增大，颗粒团聚；有机表面活性剂的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；丙烯酸的质量百分数偏高，会导致分子交联；丙烯酸的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；乙二醇甲醚的质量百分数偏高，会导致体系分子形成网络结构，颗粒团聚；乙二醇甲醚的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；异丙醇的质量百分数偏高，会导致体系内的颗粒团聚；异丙醇的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；聚乙烯醇的质量百分数偏高，会导致体系粘度增大；聚乙烯醇的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降。

优选地，所述十八面体钛酸锶的Zeta值＜-50mV时，以所述水性涂料基体的总质量为100%计，所述有机表面活性剂的质量百分数为0.01%-0.05%，例如0.02%、0.03%、0.04%等；

所述丙烯酸的质量百分数为0.01%-0.1%，例如0.02%、0.04%、0.06%、0.08%等；

所述乙二醇甲醚的质量百分数为0.05%-0.2%，例如0.06%、0.08%、0.1%、0.12%、0.14%、0.16%、0.18%等；

所述异丙醇的质量百分数为0.05%-0.1%，例如0.06%、0.07%、0.08%、0.09%等；

所述聚乙烯醇的质量百分数为0.15%-0.2%，例如0.16%、0.17%、0.18%、0.19%等。

本发明中，所述十八面体钛酸锶的Zeta值为＜-50mV时，控制所述水性涂料中有机表面活性剂和聚乙烯醇在所述范围内，原因在于合适的调节剂产生对十八面体钛酸锶的螯合与电荷平衡作用；有机表面活性剂的质量百分数偏高，会导致体系粘度增大，颗粒团聚；有机表面活性剂的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；丙烯酸的质量百分数偏高，会导致分子交联；丙烯酸的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；乙二醇甲醚的质量百分数偏高，会导致体系分子形成网络结构，颗粒团聚；乙二醇甲醚的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；异丙醇的质量百分数偏高，会导致体系内的颗粒团聚；异丙醇的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降；聚乙烯醇的质量百分数偏高，会导致体系粘度增大；聚乙烯醇的质量百分数偏低，会导致体系内的颗粒沉降。

优选地，以所述水性涂料的总质量为100%计，所述十八面体钛酸锶的质量百分数为0.1%-0.5%，例如0.2%、0.3%、0.4%等。

本发明中，所述水性涂料中，所述十八面体钛酸锶的质量百分数可以根据需要调整，无需为了保证体系的稳定性降低十八面体钛酸锶的用量，进而影响水性涂料的性能，现有技术中，十八面体钛酸锶的质量百分数一般为0.01%-5%，不超过5%。

优选地，所述十八面体钛酸锶包括半导体型十八面体钛酸锶。

本发明中，所述十八面体钛酸锶无需进行具体的限制，也无需进行表面改性，比重较大、表面带负电的水性涂料微纳米颗粒添加物也可适用。

优选地，所述十八面体钛酸锶的粒径为50-1000 nm，例如100 nm、200 nm、300 nm、400 nm、500 nm、600 nm、700 nm、800 nm、900 nm等。

本发明中，所述十八面体钛酸锶的粒径可以在较高的水平即能实现体系的稳定分散，降低了生产成本，现有技术中，十八面体钛酸锶的粒径一般在50-1000 nm范围内，甚至越小越好。

优选地，所述水性涂料基体包括水性防腐防锈涂料和/或水性环氧防腐涂料。

优选地，所述有机表面活性剂包括十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基磺酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合，其中典型但非限制性的组合包括：十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠的组合，十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的组合，十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠和十二烷基苯磺酸钠的组合等。

优选地，所述Zeta值的测试方法包括如下步骤：

将十八面体钛酸锶与水混合分散，取中间部分稳定的分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试，得到Zeta值。

本发明中，Zeta值的测试方法无需特别限定，满足条件的测试方法均可以。

优选地，所述混合分散的温度为25-40℃，例如26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃等。

优选地，所述混合分散的时间为20-30 min，例如22 min、24 min、26 min、28 min等。

优选地，所述混合分散的方式包括超声分散。

优选地，所述超声分散的超声波功率为100-200 W，例如120 W、140 W、160 W、180W等。

优选地，所述超声分散的频率为30-40 kHz，例如32 kHz、34 kHz、36 kHz、38 kHz等。

优选地，所述分散液的浓度为0.5-1.0 g/L，例如0.6 g/L、0.7 g/L、0.8 g/L、0.9g/L等。

第二方面，本发明提供一种第一方面所述的水性涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂混合，得到所述水性涂料。

本发明所述方法原理清晰，过程简易，原料易得，成本较低，并且对于大部分十八面体钛酸锶颗粒在水性涂料中的分散性的改善具有普适性。

优选地，所述混合的温度为25-40℃，例如26℃、28℃、30℃、32℃、34℃、36℃、38℃等。

优选地，所述混合的方式包括超声分散。

优选地，所述超声分散的时间内为30-50 min，例如32 min、34 min、36 min、38min、40 min、42 min、44 min、46 min、48 min等。

优选地，所述超声分散的超声波功率为100-200 W，例如120 W、140 W、160 W、180W等。

优选地，所述超声分散的频率为30-40 kHz，例如32 kHz、34 kHz、36 kHz、38 kHz等。

作为优选的技术方案，所述制备方法包括如下步骤：

将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在25-40℃下，以100-200 W的超声波功率和30-40 kHz的频率，超声分散30-50 min，得到所述水性涂料。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明所述的水性涂料制备过程简单，成本较低，体系的稳定性高，调节剂和十八面体钛酸锶的加入几乎不影响体系的粘稠度、透明度与涂敷特性等指标。

（2）本发明所述的水性涂料无需对十八面体钛酸锶进行表面处理，也无需降低十八面体钛酸锶的粒径和添加量，适用于所有的针对水性涂料的十八面体钛酸锶半导体添加剂，也无需在体系中加入分散剂和增稠剂，所述水性涂料成分简单，成本较低，稳定性能优异。

（3）本发明所述的水性涂料沉降时间在54天以上，粘稠度在78.1-82 KU之间，涂覆性无明显颗粒团聚。

附图说明

图1是实施例1所述的水性涂料静置2个月的状态图；

图2是对比例1所述的水性涂料静置2个月的状态图；

图3是实施例7所述的水性涂料中十八面体钛酸锶的电位值和粒径值。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

实施例1

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.3%十八面体钛酸锶（十八面体钛酸锶，Zeta值为-4 mV，平均粒径为100 nm），1.08%调节剂以及水性涂料基体（名称为纳米改性水性防腐防锈涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为AC-1011B）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.8%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度30℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为0.8 g/L。将分散液超声分散，时间25分钟，超声波功率为150 W，频率35 kHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在30℃下，以150W的超声波功率和35 kHz的频率，超声分散40 min，得到所述水性涂料。

实施例2

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.1%十八面体钛酸锶（Zeta值为-8 mV，平均粒径为100nm），0.88%调节剂以及水性涂料基体（名称为纳米改性水性防腐防锈涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为AC-1011B）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.6%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度40℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为0.5 g/L。将分散液超声分散，时间20分钟，超声波功率为100W，频率30 kHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在25℃下，以100W的超声波功率和30 kHz的频率，超声分散350 min，得到所述水性涂料。

实施例3

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.5%十八面体钛酸锶（Zeta值为-2 mV，平均粒径为100nm），0.28%调节剂以及水性涂料基体（名称为纳米改性水性防腐防锈涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为AC-1011B）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂1.0%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度25℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为1.0 g/L。将分散液超声分散，时间30分钟，超声波功率为200 W，频率40 KHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在40℃下，以200W的超声波功率和40 kHz的频率，超声分散30 min，得到所述水性涂料。

实施例4

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.4%十八面体钛酸锶（Zeta值为-20 mV，平均粒径为500 nm），-0.58%调节剂以及水性涂料基体（名称为纳米改性水性防腐防锈涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为AC-1011B）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.3%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度30℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为0.8 g/L。将分散液超声分散，时间25分钟，超声波功率为150 W，频率35 kHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在30℃下，以150W的超声波功率和35 kHz的频率，超声分散40 min，得到所述水性涂料。

实施例5

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.1%十八面体钛酸锶（Zeta值为-10 mV，平均粒径为500 nm），0.78%调节剂以及水性涂料基体（名称为纳米改性水性防腐防锈涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为AC-1011B）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.5%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度40℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为0.5 g/L。将分散液超声分散，时间20分钟，超声波功率为100W，频率30 kHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在25℃下，以100W的超声波功率和30 kHz的频率，超声分散350 min，得到所述水性涂料。

实施例6

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.5%十八面体钛酸锶（Zeta值为-50 mV，平均粒径为500 nm），0.43%调节剂以及水性涂料基体（名称为水性环氧防腐涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为YMT-CD186）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.05%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度25℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为1.0 g/L。将分散液超声分散，时间30分钟，超声波功率为200 W，频率40 KHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在40℃下，以200W的超声波功率和40 kHz的频率，超声分散30 min，得到所述水性涂料。

实施例7

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.2%十八面体钛酸锶（Zeta值为-46.9 mV，粒径为229 nm），0.31%调节剂以及水性涂料基体（名称为水性环氧防腐涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为YMT-CD186）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.03%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度30℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为0.8 g/L。将分散液超声分散，时间25分钟，超声波功率为150 W，频率35 kHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在30℃下，以150W的超声波功率和35 kHz的频率，超声分散40 min，得到所述水性涂料。

实施例8

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.1%十八面体钛酸锶（Zeta值为-46.9 mV，粒径为229 nm），0.29%调节剂以及水性涂料基体（名称为水性环氧防腐涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为YMT-CD186）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.01%（十二烷基硫酸钠，购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度40℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为0.5 g/L。将分散液超声分散，时间20分钟，超声波功率为100W，频率30 kHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在25℃下，以100W的超声波功率和30 kHz的频率，超声分散350 min，得到所述水性涂料。

实施例9

本实施例提供一种水性涂料，所述水性涂料按照质量百分数包括如下组分：0.5%十八面体钛酸锶（Zeta值为-46.9 mV，粒径为229 nm），0.33%调节剂以及水性涂料基体（名称为水性环氧防腐涂料，选自优美特(北京)环境材料科技股份公司，牌号为YMT-CD186）至100%；

所述调节剂包括有机表面活性剂0.05%（十二烷基硫酸钠（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为S817788）），0.05%异丙醇（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为I811925），0.05%丙烯酸（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为A800293），0.1%乙二醇甲醚（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为M814051）和0.08%聚乙烯醇（（购于上海麦克林生化科技股份有限公司，牌号为P816865）的组合；

所述水性涂料由如下制备方法得到，所述制备方法包括如下步骤：

（1）Zeta值的测试：温度25℃，分散介质为去离子水，十八面体钛酸锶颗粒的分散液浓度为1.0 g/L。将分散液超声分散，时间30分钟，超声波功率为200 W，频率40 KHz，得到悬浮液，取中间部分稳定分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试。

（2）调节剂的配制：将有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇混合，得到调节剂；

（3）水性涂料的制备：将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在40℃下，以200W的超声波功率和40 kHz的频率，超声分散30 min，得到所述水性涂料。

实施例10-11

实施例10-11与实施例1的区别在于有机表面活性剂的质量百分数不同，具体如下：

实施例10：有机表面活性剂的质量百分数为0.5%，异丙醇的质量百分数为0.05%，丙烯酸的质量百分数为0.05%，乙二醇甲醚的质量百分数为0.1%，聚乙烯醇的质量百分数为0.08%，调节剂的质量百分数为0.78%，其余均与实施例1相同；

实施例11：有机表面活性剂的质量百分数为1.1%，异丙醇的质量百分数为0.05%，丙烯酸的质量百分数为0.05%，乙二醇甲醚的质量百分数为0.1%，聚乙烯醇的质量百分数为0.08%，调节剂的质量百分数为1.38%，其余均与实施例1相同。

实施例12-13

实施例12-13与实施例1的区别在于聚乙烯醇的质量百分数不同，具体如下：

实施例12：聚乙烯醇的质量百分数为0.03%，异丙醇的质量百分数为0.05%，丙烯酸的质量百分数为0.05%，乙二醇甲醚的质量百分数为0.1%，有机表面活性剂的质量百分数为0.8%，调节剂的质量百分数为1.03%，其余均与实施例1相同；

实施例13：聚乙烯醇的质量百分数为0.12%，异丙醇的质量百分数为0.05%，丙烯酸的质量百分数为0.05%，乙二醇甲醚的质量百分数为0.1%，有机表面活性剂的质量百分数为0.8%，调节剂的质量百分数为1.12%，其余均与实施例1相同。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于不包括有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸，乙二醇甲醚，聚乙烯醇，其余均与实施例1相同。

对比例2

本对比例与实施例1的区别在于不包括有机表面活性剂，异丙醇的质量百分数为0.05%，丙烯酸的质量百分数为0.05%，乙二醇甲醚的质量百分数为0.1%，聚乙烯醇的质量百分数为0.88 %，其余均与实施例1相同。

对比例3

本对比例与实施例1的区别在于不包括聚乙烯醇，异丙醇，丙烯酸和乙二醇甲醚，有机表面活性剂的质量百分数为0.88%，其余均与实施例1相同。

对比例4

本对比例与实施例1的区别在于仅包括水性涂料基体，其余均与实施例1相同。

性能测试

将实施例1-13和对比例1-4所述的水性涂料进行如下测试：

（1）悬浮性：将所述水性涂料在环境中静置2个月，观察体系的悬浮性。

（2）沉降时间：将所述水性涂料混合物在密闭烧瓶中静置，观察体系的稳定性，记录添加的十八面体钛酸锶颗粒完全沉降到烧瓶底部的时间。

（3）粘稠度：利用粘度计对水体涂料样品进行室温下的粘度测定。采用斯托默黏度计（STM-2T，上海方瑞仪器有限公司）进行测试。

（4）涂覆性：将涂料涂覆于钢板基体，观察平整度，观察有没有明显团聚结块颗粒。

测试结果汇总于表1和图1-3中。

表1

分析表1的数据可知，本发明所述的水性涂料在本所述调节剂条件下沉降时间在54天以上，粘稠度在78.1-82 KU之间，涂覆性无明显颗粒团聚；本发明所述的水性涂料制备过程简单，成本较低，体系的稳定性高，调节剂和十八面体钛酸锶的加入几乎不影响体系的粘稠度、透明度与涂敷特性等指标。

分析对比例1-3可知，对比例1-3性能不如实施例1，证明添加所述调节剂形成的水性涂料性能更佳。其中，对比例1和实施例1所述的水性涂料静置2个月的悬浮状态分别如图1和图2所示。

图3中，给出了实施例7中十八面体钛酸锶在水中的平均粒径与Zeta电位值。表明，在负电位条件下，水中分散的十八面体钛酸锶颗粒平均粒径接近于真实颗粒尺寸。

分析对比例4与实施例1可知，对比例4的沉降时间更短，实施例1的粘稠度和涂覆性等指标相对于对比例4几乎未改变，证明本发明所述水性涂料性能更佳。

分析实施例10-13与实施例1可知，实施例10-13性能不如实施例1，证明在十八面体钛酸锶在特定的Zeta值下，需要控制有机表面活性剂和异丙醇，丙烯酸和乙二醇甲醚，聚乙烯醇的质量百分数需要控制在相应的范围内，所形成的水性涂料性能更佳。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种水性涂料，其特征在于，所述水性涂料包括水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂；

所述调节剂包括有机表面活性剂、丙烯酸、乙二醇甲醚、异丙醇和聚乙烯醇的组合；

所述有机表面活性剂为能够溶于水且带有负电的短链化合物。

2.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述十八面体钛酸锶的Zeta值为-10~0 mV时，以所述水性涂料基体的总质量为100%计，所述有机表面活性剂的质量百分数为0.6%-1.0%；

所述丙烯酸的质量百分数为0.01%-0.1%；

所述乙二醇甲醚的质量百分数为0.05%-0.2%；

所述异丙醇的质量百分数为0.05%-0.1%；

所述聚乙烯醇的质量百分数为0.05%-0.1%。

3.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述十八面体钛酸锶的Zeta值为-50~-11 mV时，以所述水性涂料基体的总质量为100%计，所述有机表面活性剂的质量百分数为0.05%-0.5%；

所述丙烯酸的质量百分数为0.01%-0.1%；

所述乙二醇甲醚的质量百分数为0.05%-0.2%；

所述异丙醇的质量百分数为0.05%-0.1%；

所述聚乙烯醇的质量百分数为0.05%-0.1%。

4.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述十八面体钛酸锶的Zeta值＜-50mV时，以所述水性涂料基体的总质量为100%计，所述有机表面活性剂的质量百分数为0.01%-0.05%；

所述丙烯酸的质量百分数为0.01%-0.1%；

所述乙二醇甲醚的质量百分数为0.05%-0.2%；

所述异丙醇的质量百分数为0.05%-0.1%；

所述聚乙烯醇的质量百分数为0.15%-0.2%。

5.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，以所述水性涂料的总质量为100%计，所述十八面体钛酸锶的质量百分数为0.1%-0.5%；

所述十八面体钛酸锶包括半导体型十八面体钛酸锶；

所述十八面体钛酸锶的粒径为50-1000 nm。

6.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述水性涂料基体包括水性防腐防锈涂料和/或水性环氧防腐涂料；

所述有机表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠，或十二烷基苯磺酸钠中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求2-4任一项所述的水性涂料，其特征在于，所述Zeta值的测试方法包括如下步骤：

将十八面体钛酸锶与水混合分散，取中间部分稳定的分散液，利用Zeta电位仪进行Zeta电位测试，得到Zeta值；

所述混合分散的温度为25-40℃；

所述混合分散的时间为20-30 min；

所述混合分散的方式包括超声分散；

所述超声分散的超声波功率为100-200 W；

所述超声分散的频率为30-40 kHz；

所述分散液的浓度为0.5-1.0 g/L。

8.一种权利要求1-7任一项所述的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂混合，得到所述水性涂料。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述混合的温度为25-40℃；

所述混合的方式包括超声分散；

所述超声分散的时间内为30-50 min；

所述超声分散的超声波功率为100-200 W；

所述超声分散的频率为30-40 kHz。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

将水性涂料基体、十八面体钛酸锶和调节剂在25-40℃下，以100-200 W的超声波功率和30-40 kHz的频率，超声分散30-50 min，得到所述水性涂料。

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