CN116769392B - 一种金属彩钢板表面用的水性涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种金属彩钢板表面用的水性涂料及其制备方法，属于水性涂料技术领域。该制备方法包括以下步骤：S01，制备改性填料；S02，制备水性聚氨酯；S03，制备金属彩钢板表面用的水性涂料。本发明的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，通过对复合填料的组分优化和铝包覆改性，显著提高了水性聚氨酯涂料的硬度，适宜在金属彩钢板表面应用。本发明的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，在含有改性填料的体系中，原位制备水性聚氨酯，显著提高了得到的水性聚氨酯涂料的硬度。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料技术领域，特别是涉及一种金属彩钢板表面用的水性涂料及其制备方法。
背景技术
钢铁制品在运输、贮存和使用过程中容易产生锈蚀、腐蚀和氧化，影响美观、耐久性和使用寿命。而使用涂料能起到保护金属彩钢板的作用，提高其耐腐蚀性和美观度。
传统的涂料往往采用有机溶剂作为稀释剂，存在挥发性有机化合物的排放。因此，开发环保型涂料，采用低挥发性的水性涂料，以替代传统的溶剂型涂料，已成为涂料研究领域的热点，也是环保、可持续发展的重要追求。
CN109280473A公开了一种水性聚氨酯涂料，由水性聚氨酯树脂、银纳米胶体粒子、助剂组成。具体采用SMA为聚合物基质，加入AgNO3，借助紫外光还原纳米银，通过SMA酸酐酐环上羰基和银之间的络合作用，从而将具有抑菌性能的纳米银稳定地负载在SMA胶体粒子上，进一步将得到的银纳米胶体粒子加入到水性聚氨酯涂料体系中，可替代水性聚氨酯涂料中传统使用的异噻唑啉酮等杀菌剂。该涂料不太适用于金属彩钢板表面，硬度有待提高。
发明内容
本发明旨在提出一种硬度适合金属彩钢板表面用的水性涂料。本发明通过对水性涂料中的填料组分优化和改性来实现上述目的。本发明还通过改性复合填料参与的聚氨酯原位聚合来进一步提高得到的水性涂料的硬度。
本发明的第一方面在于公开金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
S01，制备改性填料；
S02，制备水性聚氨酯；
S03，制备金属彩钢板表面用的水性涂料。
在本发明的一些实施方式中，S01中，通过铝包覆对复合填料进行改性。
在本发明的一些实施方式中，S01中，所述复合填料包括钛白粉、水滑石和二氧化硅，优选重量比为(1-3)：(1-3)：(1-2)，进一步优选为(1-2)：1：(1-2)，更进一步优选为1：1：1。
在本发明的一些实施方式中，S01中，pH为10.5-11.5，所述铝包覆的原料为偏铝酸钠。
在本发明的一些实施方式中，S01中，所述偏铝酸钠与改性的复合填料的重量比为(0.5-2.5)：(95-105)，优选为(2-2.5)：100，更进一步优选为2：100。
在本发明的一些实施方式中，S02和S03中，在含有所述改性的填料的体系中原位制备水性聚氨酯，得到所述金属彩钢板表面用的水性涂料。
在本发明的一些实施方式中，所述改性的复合填料在水性聚氨酯体系中的重量含量为5-15％。
在本发明的一些实施方式中，所述水性聚氨酯的制备原料为聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇、二羟甲基丙酸和三乙胺。
在本发明的一些实施方式中，所述二羟甲基丙酸溶解于N-甲基吡咯烷酮。
本发明的第二方面在于公开根据第一方面的制备方法得到的金属彩钢板表面用的水性涂料。
有益效果：
本发明的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，通过对复合填料的组分优化和铝包覆改性，显著提高了水性聚氨酯涂料的硬度，适宜在金属彩钢板表面应用。
本发明的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，在含有改性填料的体系中，原位制备水性聚氨酯，显著提高了得到的水性聚氨酯涂料的硬度。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
若非特别指出，实施例和对比例为组分、组分含量、制备步骤、制备参数相同的平行试验。若无特别指出，所述钛白粉、水滑石和二氧化硅的粒径为800目。
实施例1
一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法
(1)制备改性填料
按1：1：1的重量比，取钛白粉、水滑石和二氧化硅，加入去离子水，在2000r/min转速下对其进行预分散，得到均匀稳定的矿物浆料(200g/L)；
调节pH至11，缓慢滴加占复合填料重量2％的偏铝酸钠，其间，搅拌速度为500r/min，然后继续搅拌10min，然后2000r/min搅拌10min，得到包膜的复合填料；
(2)原位制备金属彩钢板表面用的水性涂料
取二羟甲基丙酸、聚四氢呋喃和1，4-丁二醇真空干燥预处理；
取二羟甲基丙酸溶解于N-甲基吡咯烷酮，浓度为20g/100mL；
取聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇和溶解于N-甲基吡咯烷酮的二羟甲基丙酸，氮气气氛下，75℃反应2h，然后温度降至40℃，加三乙胺中和反应30min；
500r/min，下加入制备的改性填料，搅拌20min；加入乙二胺，继续搅拌1.5h，得到金属彩钢板表面用的水性涂料。其中，水性聚氨酯体系中，聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三乙胺和乙二胺均为为计量量。其中，包膜的复合填料在水性聚氨酯体系中的重量含量为10％。
实施例2
一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法
(1)制备改性填料
按1：1：2的重量比，取钛白粉、水滑石和二氧化硅，加入去离子水，在2000r/min转速下对其进行预分散，得到均匀稳定的矿物浆料(200g/L)；
调节pH至10.5，缓慢滴加占复合填料重量2.5％的偏铝酸钠，其间，搅拌速度为500r/min，然后继续搅拌10min，然后2000r/min搅拌10min，得到包膜的复合填料；
(2)原位制备金属彩钢板表面用的水性涂料
取二羟甲基丙酸、聚四氢呋喃和1，4-丁二醇真空干燥预处理；
取二羟甲基丙酸溶解于N-甲基吡咯烷酮，浓度为20g/100mL；
取聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇和溶解于N-甲基吡咯烷酮的二羟甲基丙酸，氮气气氛下，75℃反应2h，然后温度降至40℃，加三乙胺中和反应30min；
500r/min，下加入制备的改性填料，搅拌20min；加入乙二胺，继续搅拌1.5h，得到金属彩钢板表面用的水性涂料。其中，水性聚氨酯体系中，聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三乙胺和乙二胺均为为计量量。其中，包膜的复合填料在水性聚氨酯体系中的重量含量为10％。
实施例3
一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法
(1)制备改性填料
按2：1：1的重量比，取钛白粉、水滑石和二氧化硅，加入去离子水，在2000r/min转速下对其进行预分散，得到均匀稳定的矿物浆料(200g/L)；
调节pH至11.5，缓慢滴加占复合填料重量2％的偏铝酸钠，其间，搅拌速度为500r/min，然后继续搅拌10min，然后2000r/min搅拌10min，得到包膜的复合填料；
(2)原位制备金属彩钢板表面用的水性涂料
取二羟甲基丙酸、聚四氢呋喃和1，4-丁二醇真空干燥预处理；
取二羟甲基丙酸溶解于N-甲基吡咯烷酮，浓度为20g/100mL；
取聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇和溶解于N-甲基吡咯烷酮的二羟甲基丙酸，氮气气氛下，75℃反应2h，然后温度降至40℃，加三乙胺中和反应30min；
500r/min，下加入制备的改性填料，搅拌20min；加入乙二胺，继续搅拌1.5h，得到金属彩钢板表面用的水性涂料。其中，水性聚氨酯体系中，聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三乙胺和乙二胺均为为计量量。其中，包膜的复合填料在水性聚氨酯体系中的重量含量为10％。
实施例4
一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法
(1)制备改性填料
按3：3：1的重量比，取钛白粉、水滑石和二氧化硅，加入去离子水，在2000r/min转速下对其进行预分散，得到均匀稳定的矿物浆料(200g/L)；
调节pH至11，缓慢滴加占复合填料重量0.5％的偏铝酸钠，其间，搅拌速度为500r/min，然后继续搅拌10min，然后2000r/min搅拌10min，得到包膜的复合填料；
(2)原位制备金属彩钢板表面用的水性涂料
取二羟甲基丙酸、聚四氢呋喃和1，4-丁二醇真空干燥预处理；
取二羟甲基丙酸溶解于N-甲基吡咯烷酮，浓度为20g/100mL；
取聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇和溶解于N-甲基吡咯烷酮的二羟甲基丙酸，氮气气氛下，75℃反应2h，然后温度降至40℃，加三乙胺中和反应30min；
500r/min，下加入制备的改性填料，搅拌20min；加入乙二胺，继续搅拌1.5h，得到金属彩钢板表面用的水性涂料。其中，水性聚氨酯体系中，聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、二羟甲基丙酸和三乙胺和乙二胺均为为计量量。其中，包膜的复合填料在水性聚氨酯体系中的重量含量为10％。
对比例1
一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法
与实施例1的区别在于，步骤(1)中，矿物浆料为400g/L。步骤(2)中，加三乙胺中和反应后，先加入原改性填料的一半体积的去离子水，加入乙二胺，继续搅拌1.5h后，再加入原改性填料的一半体积的改性填料。
对比例2
一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法
与实施例1的区别在于，复合填料不经包膜改性。
对比例3
一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法
与实施例1的区别在于，复合填料只包括1：1重量比的钛白粉和水滑石。
硬度测试
将实施例和对比例得到的涂料在金属彩钢板上制备成涂膜，采用QHQ-A铅笔硬度计测试涂膜硬度，具体参考GBT 6739-2006执行。结果见表1。
表1硬度
| 硬度 | |
| 实施例1 | 2H |
| 实施例2 | H |
| 实施例3 | H |
| 实施例4 | HB |
| 对比例1 | B |
| 对比例2 | 2B |
| 对比例3 | B |
结果发现，实施例1-4均显著优于对比例2和3，表明复合填料的组分、含量以及包膜改性均显著影响得到的涂料的硬度。另外，原位制备水性聚氨酯中，改性填料的分布更好，硬度显著优于对比例1的水性聚氨酯制备好后的混合。
以上对本发明优选的具体实施方式和实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式和实施例，在本领域技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明构思的前提下作出各种变化。
Claims (8)
1.一种金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S01，制备改性填料；
S02，制备水性聚氨酯；
S03，制备金属彩钢板表面用的水性涂料；
S01中，通过铝包覆对复合填料进行改性；所述复合填料包括钛白粉、水滑石和二氧化硅，所述钛白粉、水滑石和二氧化硅重量比为（1-3）：（1-3）：（1-2）；
S01中，pH为10.5-11.5下滴加铝包覆的原料，所述铝包覆的原料为偏铝酸钠；
S02和S03中，在含有所述改性的填料的体系中原位制备水性聚氨酯，得到所述金属彩钢板表面用的水性涂料；
取聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯、1，4-丁二醇和溶解于N-甲基吡咯烷酮的二羟甲基丙酸，氮气气氛下，75℃反应2h，然后温度降至40℃，加三乙胺中和反应30min；
500 r/min下加入制备的改性填料，搅拌20min；加入乙二胺，继续搅拌1.5h，得到金属彩钢板表面用的水性涂料。
2.根据权利要求1所述的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，其特征在于，S01中，钛白粉、水滑石和二氧化硅重量比为（1-2）：1：（1-2）。
3.根据权利要求1所述的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，其特征在于，S01中，钛白粉、水滑石和二氧化硅重量比为1：1：1。
4.根据权利要求1或2所述的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，其特征在于，S01中，所述偏铝酸钠与复合填料的重量比为（0.5-2.5）：（95-105）。
5.根据权利要求1或2所述的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，其特征在于，S01中，所述偏铝酸钠与复合填料的重量比为（2-2.5）：100。
6.根据权利要求1或2所述的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，其特征在于，S01中，所述偏铝酸钠与复合填料的重量比为2：100。
7.根据权利要求1或2所述的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法，其特征在于，所述改性填料在水性聚氨酯体系中的重量含量为5-15%。
8.根据权利要求1-7任一所述的金属彩钢板表面用的水性涂料的制备方法得到的金属彩钢板表面用的水性涂料。
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| Publication Number | Publication Date |
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| CN116769392A CN116769392A (zh) | 2023-09-19 |
| CN116769392B true CN116769392B (zh) | 2024-07-12 |
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Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101831236A (zh) * | 2009-03-12 | 2010-09-15 | 汤汉良 | 一种水性金属闪光底色漆及其制备方法 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101831236A (zh) * | 2009-03-12 | 2010-09-15 | 汤汉良 | 一种水性金属闪光底色漆及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 纳米氧化铝对水性聚氨酯硬度和耐磨性能的影响;罗振扬, 沈吉静, 赵石林;化学建材;20050720(04);35-40 * |
| 钛白粉铝包膜的结构特性及对水分散性的影响;张茹慧;周大利;蒋凤舟;梁彩虹;周加贝;吕波;杜剑桥;;钢铁钒钛;20160615(03);35-40 * |
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| GR01 | Patent grant |