一種環(huán)保水性納米清漆及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種環(huán)保水性納米清漆及其制備方法，將水性納米活化基料10～30重量份置于反應(yīng)釜中，緩慢依次添加偶聯(lián)劑1～5重量份，助劑1～5重量份靜置8～48h熟化，將所得熟化料與乳液50～70重量份，水10～30重量份置于活化釜中進(jìn)行基團(tuán)活化交聯(lián)接枝，活化釜的溫度范圍控制在30～80℃，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，壓力0.1～3Mpa，活化時(shí)間8～48小時(shí)即得產(chǎn)品。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有完全水性環(huán)保體系、不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染、完全水性低溫自干體系，無燃爆安全危險(xiǎn)、對(duì)金屬材質(zhì)附著力高，硬度好，抗劃傷能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】一種環(huán)保水性納米清漆及制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及涂料，尤其是涉及一種環(huán)保水性納米清漆及制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]全球金屬工業(yè)發(fā)展迅猛，同時(shí)帶動(dòng)金屬漆市場(chǎng)的飛速發(fā)展，金屬漆在不同行業(yè)和不同領(lǐng)域有著廣泛的用途。金屬漆分為兩大類，溶劑型金屬漆和水性金屬漆，其中由于溶劑型金屬漆存在著環(huán)境污染，生產(chǎn)安全隱患，人體健康威脅等等諸多問題，未來將逐步被環(huán)保水性金屬漆所取代。目前市場(chǎng)上工業(yè)水性金屬漆產(chǎn)品包括水性金屬烤漆和自干性金屬漆兩類。
[0003]其中水性金屬烤漆主要是采用氨基樹脂，醇酸樹脂，環(huán)氧樹脂，丙烯酸樹脂等主體材料，以溶劑和水作為稀釋劑，同其他助劑混合制成的一類涂料，在實(shí)際生產(chǎn)使用過程中，依然有揮發(fā)性物質(zhì)釋放，并未完全解決環(huán)境污染，安全生產(chǎn)，健康威脅等問題，而且其需要高溫烘烤，烘烤溫度一般超過120°C不僅能耗過高.而且增加了燃爆等安全隱患。
[0004]低溫自干型水性金屬漆主要用于工業(yè)金屬制品的外觀和保護(hù)，應(yīng)用領(lǐng)域如汽車金屬外殼，電動(dòng)車金屬外殼，金屬裝飾外件等等。目前市場(chǎng)產(chǎn)品存在干燥時(shí)間慢，硬度低于2H，附著力差，耐候性差，光澤低等缺點(diǎn)。
[0005]由于上述兩種產(chǎn)品的技術(shù)缺陷及產(chǎn)品品質(zhì)的限制，以及它們相對(duì)較高的生產(chǎn)配方成本，極大的制約了工業(yè)水性金屬漆的推廣和發(fā)展。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種環(huán)保水性納米清漆。
[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，包括以下重量份配方:水性納米活化基料10~30，乳液50~70，水10~30，助劑I~5，偶聯(lián)劑I~5。
[0008]所述的涂料優(yōu)選以下重量份配方:水性納米活化基料15~20，乳液55~60，水15~20，助劑I~2，偶聯(lián)劑I~2。
[0009]所述的水性納米活化基料為自制透明納米基料，其制備方法包括以下步驟:
[0010](I)納米材料團(tuán)聚體解聚處理:將納米材料置于分散釜中，添加去離子水和表面活性劑，高速分散30~60分鐘；以納米材料、去離子水和表面活性劑的總重量為100%計(jì)，納米材料占30~70%，去離子水占25~65%，表面活性劑占I~5% ;
[0011](2)納米材料化學(xué)鍵高能活化處理:將步驟(1)處理后的物料置于超聲反應(yīng)釜中，超聲處理30~60分鐘，超聲能量范圍800~3000w，所得產(chǎn)物即為水性納米活化基料。
[0012]所述的納米材料選自納米二氧化硅，納米氧化鋅，納米磷酸鋅，納米二氧化鈦，納米三氧化二鋁，納米膨潤(rùn)土，納米碳酸鈣中的一種或幾種。
[0013]所述的乳液為透明乳液，選自丙烯酸乳液，硅丙乳液，聚氨酯乳液，環(huán)氧乳液，氟硅乳液中的一種或幾種。
[0014]所述的助劑選自分散劑，潤(rùn)濕劑，消泡劑，殺菌劑，流平劑，pH調(diào)節(jié)劑，成膜助劑中的一種或幾種。
[0015]所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
[0016]一種環(huán)保水性納米清漆的制備方法，其特征在于，該方法為包括以下步驟:將水性納米活化基料10~30重量份置于反應(yīng)釜中，緩慢依次添加偶聯(lián)劑I~5重量份，助劑I~5重量份靜置8~48h熟化,將所得熟化料與乳液50~70重量份,水10~30重量份置于活化釜中進(jìn)行基團(tuán)活化交聯(lián)接枝，活化釜的溫度范圍控制在30~80°C，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，壓力0.1~3Mpa，活化時(shí)間8~48小時(shí)即得產(chǎn)品。
[0017]本發(fā)明采用特殊的方法預(yù)制出水性納米活化基料，使其具有高納米活性，在涂料中突出納米活性顆粒的物化性能，如耐磨性，高硬度，耐候性。同時(shí)具有與基礎(chǔ)涂料原料高度的親和性，使納米活性材料與基礎(chǔ)涂料高強(qiáng)度結(jié)合，形成牢固的有機(jī)整體，其中首選采用納米材料團(tuán)聚體解聚處理使納米材料從普遍的團(tuán)聚體解聚成普遍的單分散顆粒，并長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定，以游離態(tài)形式存在于體系中，然后采用納米材料化學(xué)鍵高能活化處理步驟，在800~3000?的超聲能量范圍內(nèi)進(jìn)行超聲處理，使其以離子態(tài)存在的表面化學(xué)鍵，增強(qiáng)納米顆粒與涂料體系的相容性和親和度，使納米顆粒牢固的吸附在涂料基礎(chǔ)原料中，超聲能力不能太高，如果超過3000w會(huì)使納米材料顆粒過度活化,在短時(shí)間內(nèi)重新聚集,形成凝聚態(tài)，降低納米顆?；钚砸约凹{米材料與基礎(chǔ)涂料，顏料的相容性，也不能太低，低于800w則無法普遍活化納米材料，無法使納米材料產(chǎn)生活性的離子化學(xué)鍵；
[0018]在制備金屬涂料時(shí)，將上述特殊方法制得的水性納米活化基料與偶聯(lián)劑、助劑等先進(jìn)行熟化，使其進(jìn)一步增強(qiáng)鞏固納米顆粒的表面活性和游離離子態(tài)的穩(wěn)定性，然后與乳液、去離子水在特殊環(huán)境下進(jìn)行活化。納米顆粒在特定環(huán)境中與乳液進(jìn)行分子間錨固，成核，交聯(lián)，形成有機(jī)與無機(jī)共聚的多層乳液活化體系，既具備了無機(jī)納米材料的物化性能，又具備有機(jī)乳液體系的特征，從而形成具有高硬度，耐磨，耐候，防腐，華麗外觀等特點(diǎn)的水性環(huán)保涂料。
[0019]上述方法制得的氫氣還可以添加不同色漿及鋁銀漿后，將形成不同顏色金屬質(zhì)感強(qiáng)烈的華麗水性金屬漆。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0021]1、完全水性環(huán)保體系，不對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染。
[0022]2、完全水性綠色體系，無氣味，不對(duì)人體健康產(chǎn)生威脅。
[0023]3、完全水性低溫自干體系，無燃爆安全危險(xiǎn)。
[0024]4、對(duì)金屬材質(zhì)附著力高，硬度好，抗劃傷能力強(qiáng)。
[0025]5、防腐耐候耐鹽霧效果好。
[0026]6、不流掛，不飛濺，施工效果好。
[0027]7、低溫自干，降低能耗，降低成本。

【具體實(shí)施方式】
[0028]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0029]實(shí)施例1
[0030]一種環(huán)保水性納米清漆的制備方法，該方法為包括以下步驟:
[0031](I)納米材料團(tuán)聚體解聚處理:將透明納米材料(具有極強(qiáng)的吸收紫外線、反射紅外線特征，能提高涂料的抗老化性能的納米二氧化硅)置于分散釜中，添加去離子水和表面活性劑，高速分散60分鐘；以納米材料、去離子水和表面活性劑的總重量為100%計(jì)，納米材料占50 %，去離子水占45 %，表面活性劑占5 % ;
[0032](2)納米材料化學(xué)鍵高能活化處理:將步驟(1)處理后的物料置于超聲反應(yīng)釜中，超聲處理60分鐘，超聲能量范圍3000w，所得產(chǎn)物即為水性納米活化基料；
[0033](3)將步驟(2)制得的水性納米活化基料20重量份置于反應(yīng)釜中，緩慢依次添加硅烷偶聯(lián)劑2重量份，成膜助劑2重量份靜置12h熟化；
[0034](4)將步驟(3)所得熟化料與透明聚氨酯乳液60重量份，水20重量份置于活化釜中進(jìn)行基團(tuán)活化交聯(lián)接枝，活化釜的溫度范圍控制在60°C，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，壓力IMpa，活化時(shí)間12小時(shí)即得產(chǎn)品。
[0035]實(shí)施例2
[0036]一種環(huán)保水性納米清漆的制備方法，該方法為包括以下步驟:
[0037](I)納米材料團(tuán)聚體解聚處理:將透明納米材料(具有極強(qiáng)的吸收紫外線、反射紅外線特征，能提高涂料的抗老化性能的納米二氧化硅)置于分散釜中，添加去離子水和表面活性劑，高速分散30分鐘；以納米材料、去離子水和表面活性劑的總重量為100%計(jì)，納米材料占70 %，去離子水占25 %，表面活性劑占5 % ;
[0038](2)納米材料化學(xué)鍵高能活化處理:將步驟(1)處理后的物料置于超聲反應(yīng)釜中，超聲處理30分鐘，超聲能量范圍3000?，所得產(chǎn)物即為水性納米活化基料；
[0039](3)將步驟(2)制得的水性納米活化基料10重量份置于反應(yīng)釜中，緩慢依次添加鈦酸酯偶聯(lián)劑5重量份，成膜助劑5重量份靜置8h熟化；
[0040](4)將步驟(3)所得熟化料與透明丙烯酸乳液70重量份，水10重量份置于活化釜中進(jìn)行基團(tuán)活化交聯(lián)接枝，活化釜的溫度范圍控制在30°C，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，壓力
0.1Mpa，活化時(shí)間48小時(shí)即得產(chǎn)品。
[0041]實(shí)施例3
[0042]一種環(huán)保水性納米清漆的制備方法，該方法為包括以下步驟:
[0043](I)納米材料團(tuán)聚體解聚處理:將透明納米磷酸鋅置于分散釜中，添加去離子水和表面活性劑，高速分散6 0分鐘；以納米材料、去離子水和表面活性劑的總重量為100%計(jì)，納米材料占30%，去離子水占65%，表面活性劑占1% ；
[0044](2)納米材料化學(xué)鍵高能活化處理:將步驟(1)處理后的物料置于超聲反應(yīng)釜中，超聲處理60分鐘，超聲能量范圍800w，所得產(chǎn)物即為水性納米活化基料；
[0045](3)將步驟(2)制得的水性納米活化基料30重量份置于反應(yīng)釜中，緩慢依次添加鋁酸酯偶聯(lián)劑I重量份，潤(rùn)濕劑I重量份、消泡劑I重量份，靜置48h熟化；
[0046](4)將步驟(3)所得熟化料與透明硅丙乳液50重量份，水30重量份置于活化釜中進(jìn)行基團(tuán)活化交聯(lián)接枝，活化釜的溫度范圍控制在80°C，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，壓力3Mpa，活化時(shí)間8小時(shí)即得產(chǎn)品。
[0047]實(shí)施例4
[0048]一種環(huán)保水性納米清漆的制備方法，該方法為包括以下步驟:
[0049](I)納米材料團(tuán)聚體解聚處理:將透明納米氧化鋅置于分散釜中，添加去離子水和表面活性劑，高速分散60分鐘；以納米材料、去離子水和表面活性劑的總重量為100%
計(jì)，納米材料占30%，去離子水占65%，表面活性劑占1% ；
[0050](2)納米材料化學(xué)鍵高能活化處理:將步驟(1)處理后的物料置于超聲反應(yīng)釜中，
超聲處理60分鐘，超聲能量范圍800w，所得產(chǎn)物即為水性納米活化基料；
[0051](3)將步驟(2)制得的水性納米活化基料15重量份置于反應(yīng)釜中，緩慢依次添加鋁酸酯偶聯(lián)劑2重量份，成膜助劑1，靜置24h熟化；
[0052](4)將步驟(3)所得熟化料與透明硅丙乳液55重量份，水20重量份置于活化釜中進(jìn)行基團(tuán)活化交聯(lián)接枝，活化釜的溫度范圍控制在60°C，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，壓力2Mpa，活化時(shí)間12小時(shí)即得產(chǎn)品。
[0053]表1:上述實(shí)施例所得金屬涂料的性能:檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)按
[0054]國(guó)家水性環(huán)保涂料檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求水性涂料HJ/T201-2005
[0055]

【權(quán)利要求】
1.一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，包括以下重量份配方:水性納米活化基料10~30，乳液50~70，水10~30，助劑I~5，偶聯(lián)劑I~5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，所述的涂料優(yōu)選以下重量份配方:水性納米活化基料15~20，乳液55~60，水15~20，助劑I~2，偶聯(lián)劑I~2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，所述的水性納米活化基料為自制透明納米基料，其制備方法包括以下步驟: (1)納米材料團(tuán)聚體解聚處理:將納米材料置于分散釜中，添加去離子水和表面活性劑，高速分散30~60分鐘；以納米材料、去離子水和表面活性劑的總重量為100%計(jì)，納米材料占30~70%，去離子水占25~65%，表面活性劑占I~5% ; (2)納米材料化學(xué)鍵高能活化處理；將步驟(1)處理后的物料置于超聲反應(yīng)釜中，超聲處理30~60分鐘，超聲能量范圍800~3000w，所得產(chǎn)物即為水性納米活化基料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，所述的納米材料選自納米二氧化娃,納米氧化鋅,納米磷酸鋅,納米二氧化鈦，納米三氧化二招，納米膨潤(rùn)土，納米碳酸鈣中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，所述的乳液為透明乳液，選自丙烯酸乳液，硅丙乳液，聚氨酯乳液，環(huán)氧乳液，氟硅乳液中的一種或幾種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，所述的助劑選自分散劑，潤(rùn)濕劑，消泡劑，殺菌劑，流平劑，PH調(diào)節(jié)劑，成膜助劑中的一種或幾種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種環(huán)保水性納米清漆，其特征在于，所述的偶聯(lián)劑選自硅烷偶聯(lián)劑，鈦酸酯偶聯(lián)劑，鋁酸酯偶聯(lián)劑中的一種或幾種。
8.—種如權(quán)利要求1所述的環(huán)保水性納米清漆的制備方法，其特征在于，該方法為包括以下步驟:將水性納米活化基料10~30重量份置于反應(yīng)釜中，緩慢依次添加偶聯(lián)劑I~5重量份，助劑I~5重量份靜置8~48h熟化，將所得熟化料與乳液50~70重量份，水10~30重量份置于活化釜中進(jìn)行基團(tuán)活化交聯(lián)接枝，活化釜的溫度范圍控制在30~80°C，在氮?dú)饣驓鍤獗Ｗo(hù)，壓力0.1~3Mpa，活化時(shí)間8~48小時(shí)即得產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK104178013SQ201410456669
【公開日】2014年12月3日 申請(qǐng)日期:2014年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月9日
【發(fā)明者】吳曉暉, 李卓宸 申請(qǐng)人:江蘇美億晨新材料科技有限公司