本發(fā)明屬于水性清漆制造領(lǐng)域，具體涉及一種含納米鉆石烯的新型水性清漆及其制備方法。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)的快速發(fā)展，人們對于物質(zhì)品質(zhì)的要求不斷提高，清漆作為汽車、家具等涂層中最外一層，對于物品的美觀、使用壽命等都具有至關(guān)重要的作用，水性清漆是一種不含著色物質(zhì)的涂料，傳統(tǒng)的水性清漆是由樹脂為主要成膜物質(zhì)再加上溶劑制成的涂料，可以讓物品保持原有的紋路，干燥后形成光滑的薄膜。目前水性清漆主要有溶劑型、水溶型和粉末型，溶劑型清漆雖然使用效果較好，但其中含有大量的VOC（揮發(fā)性有機物），污染環(huán)境；粉末型墻漆分散均勻性差，很少被使用；水溶性清漆環(huán)保性能好，因此受到廣大消費者的喜愛。然而，現(xiàn)有的水性清漆耐候性、抗劃傷性、鮮映性、耐老化性較差，需要進一步改進。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種含納米鉆石烯的新型水性清漆及其制備方法。

基于上述目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

一種含納米鉆石烯的新型水性清漆，由以下重量份數(shù)的原料制成：

第一組分：羥基丙烯酸酯乳液50-70份，納米鉆石烯0.5-7份，去離子水5-15份，分散劑0.1-0.6份，防沉劑0.01-0.1份，消泡劑0.01-0.1份，流平劑0.2-1份，成膜助劑2-4份，增稠劑0.3-2份，PH調(diào)節(jié)劑0.1-0.3份；

第二組分：固化劑15-25份，助溶劑1-3份。

進一步的，所述的納米鉆石烯由以下方法制得：

a.超聲波堿洗：將原料中的納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，堿液濃度為8%-12%的NaOH溶液，堿液溫度控制在50-60℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為25-30rpm，清洗25-30min；

b.超聲波水洗：將堿洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為25-30rpm，攪拌20-30min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：將清洗后的納米鉆石烯放入裝有酸洗液的超聲波清洗機中，酸洗液為濃度為25%-30%的硫酸溶液，酸洗液溫度控制在50-60℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為15-20rpm，攪拌20-30min；

d.超聲波水洗：將酸洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機，超聲波水洗溫度為28-30℃，超聲波頻率為30-40KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在20-25rpm，攪拌8-10min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

e.烘干：將d.超聲波水洗后的納米鉆石烯以3℃/min的速率逐步升溫到180-200℃，保溫3h后隨爐溫冷卻，然后密封儲存待用。

進一步的，所述的納米鉆石烯的粒度配比為50nm︰100nm︰200nm=(1-2) ︰(2-3) ︰(4-5)。

進一步的，所述的分散劑為親水性共聚物類分散劑；所述的防沉劑為膨潤土。

進一步的，所述的消泡劑為聚醚改性有機硅類消泡劑。

進一步的，所述的流平劑為丙烯酸類流平劑和有機硅類流平劑按照1︰1的比例混合的流平劑；所述的成膜助劑為十二醇酯。

進一步的，所述的固化劑為脂肪族或脂環(huán)族水性異氰酸酯類固化劑；所述的助溶劑為丙二醇甲醚。

進一步的，所述的增稠劑為聚氨酯型增稠劑，所述的pH調(diào)節(jié)劑為氨水。

進一步的，所述的含納米鉆石烯的新型水性清漆的制備方法，由以下步驟組成：

（1）第一組分的配制：將納米鉆石烯和分散劑加入到5份的去離子水中，邊攪拌邊用35-40KHz的超聲波分散10-15min，然后依次加入20-30份的羥基丙烯酸酯乳液、消泡劑和防沉劑，在1500-2000 rpm的速度下分散20-30min，接著將攪拌速度降到400-500rpm，把剩余的去離子水、羥基丙烯酸酯乳液與流平劑、成膜助劑、增稠劑以及pH調(diào)節(jié)劑加入到攪拌器中，在1500-2000 rpm的速度下攪拌30min，得第一組分；

（2）第二組分的制備：將固化劑和助溶劑在100-200 rpm的速度下攪拌30min，得第二組分；

（3）雙組份配制：將第二組分加入到第一組分中，在400-500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌20-30min，制得成品。

進一步的，所述的第一組分、第二組分制成后密封包裝；所述的水性清漆成品在配制完成后4小時內(nèi)使用完畢。

含納米鉆石烯的新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)效果為：

（1）本發(fā)明中加入的納米鉆石烯活性強，能與有機高分子形成化學(xué)鍵結(jié)合，提高漆膜強度和柔韌性；

（2）本發(fā)明加入的納米鉆石烯化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高，能有效提高漆膜的耐候性和抗劃傷性；

（3）本發(fā)明中添加的納米鉆石烯導(dǎo)熱率高，能延緩漆膜的老化；

（4）納米鉆石烯改性后與有機材料能夠更好地結(jié)合，提高材料強度硬度的同時不會降低塑韌性，并且納米鉆石烯本身穩(wěn)定性好，散熱性好，抗紫外線能力強，它的加入能很好地提高水性汽車面漆的性能；

（5）本發(fā)明以水為主要溶劑，VOC含量極低，環(huán)保性好；

（6）本發(fā)明適用范圍廣，除了水性清漆，還可以用在家具、設(shè)備等的裝飾和防腐上。

附圖說明

圖1為本發(fā)明含納米鉆石烯的新型水性清漆粘度隨混料時間的變化關(guān)系圖。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和實驗例詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但保護范圍不限于此。

實施例1：

一種含納米鉆石烯的新型水性清漆及其制備方法，由以下重量份數(shù)制成：

第一組分：羥基丙烯酸酯乳液50份，納米鉆石烯3.99份 ，去離子水15份，分散劑0.6份，防沉劑0.1份，消泡劑0.01份，流平劑0.2份，成膜助劑4份，增稠劑2份，PH調(diào)節(jié)劑0.1份；

第二組分：固化劑21份，助溶劑3份；

上述中納米鉆石烯由以下步驟制得：

a.超聲波堿洗：將原料中的納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，堿液濃度為8%的NaOH溶液，堿液溫度控制在50℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為25rpm，清洗25min；

b.超聲波水洗：將堿洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為25rpm，攪拌20min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：將清洗后的納米鉆石烯放入裝有酸洗液的超聲波清洗機中，酸洗液為濃度為25%的硫酸溶液，酸洗液溫度控制在50℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為15rpm，攪拌20min；

d.超聲波水洗：將酸洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機，超聲波水洗溫度為28℃，超聲波頻率為30KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在20rpm，攪拌8min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

e.烘干：將d.超聲波水洗后的納米鉆石烯以3℃/min的速率逐步升溫到180℃，保溫3h后隨爐溫冷卻，然后密封儲存待用。

所述的含納米鉆石烯的新型水性清漆的制備方法，由以下步驟制成：

（1）第一組分的配制：將上述處理過納米鉆石烯和分散劑加入到5份的去離子水中，邊攪拌邊用35KHz的超聲波分散10min，然后依次加入20份的羥基丙烯酸酯乳液、消泡劑和防沉劑，在1500 rpm下分散20min，接著將攪拌速度降到400rpm，把剩余的去離子水、羥基丙烯酸酯乳液與流平劑、成膜助劑、增稠劑以及pH調(diào)節(jié)劑加入到攪拌器中，在1500rpm下攪拌30min，得第一組分；

（2）第二組分的制備：將固化劑和助溶劑在100rpm的速度下攪拌30min，，得第二組分；

（3）雙組份配制：將第二組分加入到第一組分中，在400rpm轉(zhuǎn)速下攪拌20min，制得成品。

實施例2

一種含納米鉆石烯的新型水性清漆及其制備方法，由以下重量份數(shù)制成：

第一組分：羥基丙烯酸酯乳液60份，納米鉆石烯7份 ，去離子水10份，分散劑0.39份，防沉劑0.01份，消泡劑0.1份，流平劑1份，成膜助劑3份，增稠劑1.2份，PH調(diào)節(jié)劑0.3份；

第二組分固化劑：15份，助溶劑2份；

上述中納米鉆石烯由以下步驟制得：

a.超聲波堿洗：將原料中的納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，堿液濃度為10%的NaOH溶液，堿液溫度控制在55℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為27rpm，清洗27min；

b.超聲波水洗：將堿洗后的納米鉆石烯放入裝有離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為27rpm，攪拌25min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：將清洗后的納米鉆石烯放入裝有酸洗液的超聲波清洗機中，酸洗液為濃度為27%的硫酸溶液，酸洗液溫度控制在55℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為17rpm，攪拌25min；

d.超聲波水洗：將酸洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機，超聲波水洗溫度為29℃，超聲波頻率為35KHz，水洗液為去離子水，旋轉(zhuǎn)攪拌，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在22rpm，攪拌9min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

e.烘干：將d.超聲波水洗后的納米鉆石烯以3℃/min的速率逐步升溫到190℃，保溫3h后隨爐溫冷卻，然后密封儲存待用。

所述的含納米鉆石烯的新型水性清漆的制備方法，由以下步驟制成：

（1）第一組分的配制：將上述處理過納米鉆石烯和分散劑加入到5份的去離子水中，邊攪拌邊用37KHz的超聲波分散12min，然后依次加入25份的羥基丙烯酸酯乳液、消泡劑和防沉劑，在1750 rpm下分散25min，接著將攪拌速度降到450rpm，把剩余的去離子水、羥基丙烯酸酯乳液與流平劑、成膜助劑、增稠劑以及pH調(diào)節(jié)劑加入到攪拌器中，在1700 rpm下攪拌30min，然后密封包裝，即制得第一組分；

（2）第二組分的制備：將固化劑和助溶劑在150 rpm的速度下攪拌30min，密封包裝即制得第二組分；

（3）雙組份配制：將第二組分加入到第一組分中，在450rpm轉(zhuǎn)速下攪拌25min，制得成品。

實施例3

一種含納米鉆石烯的新型水性清漆及其制備方法，由以下重量份數(shù)制成：

第一組分：羥基丙烯酸酯乳液65.4份，納米鉆石烯0.5份 ，去離子水5份，分散劑0.1份，防沉劑0.05份，消泡劑0.05份，流平劑0.4份，成膜助劑2份，增稠劑0.3，PH調(diào)節(jié)劑0.2；

第二組分：固化劑25份，助溶劑1份；

上述中納米鉆石烯由以下步驟制得：

a.超聲波堿洗：將原料中的納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，堿液濃度為11%的NaOH溶液，堿液溫度控制在57℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為28rpm，清洗29min；

b.超聲波水洗：將堿洗后的納米鉆石烯放入裝有清洗液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，清洗液為去離子水，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為28rpm，攪拌27min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：將清洗后的納米鉆石烯放入裝有酸洗液的超聲波清洗機中，酸洗液為濃度為28%的硫酸溶液，酸洗液溫度控制在58℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為18rpm，攪拌時間控制在27min；

d.超聲波水洗：將酸洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機，超聲波水洗溫度為26℃，超聲波頻率為36KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在23rpm，攪拌9min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

e.烘干：將d.超聲波水洗后的納米鉆石烯以3℃/min的速率逐步升溫到185℃，保溫3h后隨爐溫冷卻，然后密封儲存待用。

所述的含納米鉆石烯的新型水性清漆的制備方法，由以下步驟制成：

（1）第一組分的配制：將上述處理過納米鉆石烯和分散劑加入到5份的去離子水中，邊攪拌邊用38KHz的超聲波分散13min，然后依次加入28份的羥基丙烯酸酯乳液、消泡劑和防沉劑，在1600 rpm下分散27min，接著將攪拌速度降到460rpm，把剩余的去離子水、羥基丙烯酸酯乳液與流平劑、成膜助劑、增稠劑以及pH調(diào)節(jié)劑加入到攪拌器中，在1600 rpm下攪拌30min，得第一組分；

（2）第二組分的制備：將固化劑和助溶劑在160 rpm的速度下攪拌30min，得第二組分；

（3）雙組份配制：將第二組分加入到第一組分中，在460rpm轉(zhuǎn)速下攪拌27min，制得成品。

實施例4

一種含納米鉆石烯的新型水性清漆及其制備方法，由以下重量份數(shù)制成：

第一組分：羥基丙烯酸酯乳液70份，納米鉆石烯1份 ，去離子水5份，分散劑0.4份，防沉劑0.08份，消泡劑0.02份，流平劑0.8份，成膜助劑3份，增稠劑0.5,PH調(diào)節(jié)劑0.2；

第二組分：固化劑17份，助溶劑2份；

上述中納米鉆石烯由以下步驟制得：

a.超聲波堿洗：將原料中的納米鉆石烯放入裝有堿液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，堿液濃度為12%的NaOH溶液，堿液溫度控制在60℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為30rpm，清洗30min；

b.超聲波水洗：將堿洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為30rpm，攪拌30min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

c.酸洗活化：將清洗后的納米鉆石烯放入裝有酸洗液的超聲波清洗機中，酸洗液為濃度為30%的硫酸溶液，酸洗液溫度控制在60℃，旋轉(zhuǎn)攪拌，攪拌速度為20rpm，攪拌時間控制在30min；

d.超聲波水洗：將酸洗后的納米鉆石烯放入裝有去離子水的超聲波清洗機，超聲波水洗溫度為30℃，超聲波頻率為40KHz，旋轉(zhuǎn)攪拌，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速控制在25rpm，攪拌10min，取上層清液測量pH值，反復(fù)清洗直至pH=7；

e.烘干：將d.超聲波水洗后的納米鉆石烯以3℃/min的速率逐步升溫到200℃，保溫3h后隨爐溫冷卻，然后密封儲存待用。

所述的含納米鉆石烯的新型水性清漆的制備方法，由以下步驟制成：

（1）第一組分的配制：將上述處理過納米鉆石烯和分散劑加入到5份的去離子水中，邊攪拌邊用40KHz的超聲波分散15min，然后依次加入30份的羥基丙烯酸酯乳液、消泡劑和防沉劑，在2000 rpm下分散30min，接著將攪拌速度降到500rpm，把剩余的去離子水、羥基丙烯酸酯乳液與流平劑、成膜助劑、增稠劑以及pH調(diào)節(jié)劑加入到攪拌器中，在2000 rpm下攪拌30min，得第一組分；

（2）第二組分的制備：將固化劑和助溶劑在200 rpm的速度下攪拌30min，得第二組分；

（3）雙組份配制：將第二組分加入到第一組分中，在500rpm轉(zhuǎn)速下攪拌30min，制得成品。

試驗例1：

由于納米鉆石烯是本發(fā)明的一個主要強化劑，其含量會對漆膜性能產(chǎn)生重大影響，因此本發(fā)明將實施例1中納米鉆石烯的含量作為變量，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對使用本發(fā)明的方法制得的含納米鉆石烯的新型水性清漆的以下性能作出檢測， 以下為水性清漆的漆膜主要性能隨納米鉆石烯的含量變化關(guān)系，如下表1所示：表1漆膜性能隨納米鉆石烯含量變化關(guān)系

由上表1可知，加入納米鉆石烯的水性清漆相對于沒有加入納米鉆石烯，漆膜的硬度、耐沖擊性、附著力、機械性的性能得到了明顯的提高，耐候性、抗老化性得到了很好的改善，并且其光澤度，耐沖擊性、附著力強。

試驗例2

由于樹脂和固化劑交聯(lián)反應(yīng)產(chǎn)物是漆膜的主要成分，對漆膜性能起到?jīng)Q定性的作用，因此本發(fā)明將實施例2中固化劑含量作為變量，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對使用本發(fā)明的方法制得的含納米鉆石烯的新型水性清漆的以下性能作出檢測，本發(fā)明漆膜主要性能隨固化劑含量的變化關(guān)系如下表2所示：

表2 漆膜性能隨固化劑含量的變化關(guān)系

由上表可知，固化劑含量在15-25份之間時，光澤度，硬度，耐沖擊性，柔韌性的等性能都大大優(yōu)于現(xiàn)有乳膠漆的性能。

試驗例3

由于混合后涂料中的樹脂與固化劑會發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進行，成膜物質(zhì)不斷生成，涂料粘度不斷增加，最終無法噴涂，所以必須對可使用時間進行確切的掌握，以實施例3進行試驗，檢測本涂料混合后粘度隨時間的變化關(guān)系，如圖1所示，固化劑加入4h內(nèi)，涂料粘度變化不大，4h后涂料的粘度急劇增加，說明交聯(lián)反應(yīng)已大量進行，涂料已不能使用，所以配料后要在4h以內(nèi)使用完畢。

試驗例4

使用實施例4試驗，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對使用本發(fā)明的方法制得的含納米鉆石烯的新型水性清漆的以下性能作出檢測，并將其與市場現(xiàn)有的水性和溶劑型水性清漆進行對比，結(jié)果如下表3所示：

表3 不同產(chǎn)品性能對比試驗

從表3中可以本發(fā)明含納米鉆石烯的新型水性清漆的光澤，硬度，耐沖擊性，柔韌性，耐候性均大大優(yōu)于現(xiàn)有的水溶性清漆，其光澤，耐沖擊性，柔韌性，耐候性的性能都與現(xiàn)有的溶劑型清漆相同，并且其有害物質(zhì)（VOC）的含量相對于現(xiàn)有的水溶性清漆和溶劑型清漆的含量少，環(huán)保，以及其綜合特性均更優(yōu)于現(xiàn)有的清漆。