本發(fā)明涉及水性涂料制備的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種水性環(huán)保涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著環(huán)保意識的不斷提高和環(huán)保法規(guī)的不斷完善，國外涂料行業(yè)對揮發(fā)性有機化合物含量和有害物質(zhì)含量的控制進一步嚴格，涂料的水性化和粉末化的趨勢愈來愈明顯。而以環(huán)氧樹脂等原料為基料的水性涂料是一個富含營養(yǎng)的體系，從開始生產(chǎn)到形成漆膜的每個環(huán)節(jié)都面對細菌的腐蝕，尤其在環(huán)境溫度升高特別是濕度和營養(yǎng)源豐富的環(huán)境下，水性涂料面臨著大量霉菌和細菌繁殖與生長的嚴峻挑戰(zhàn)。因此，需要開發(fā)一款具有抗菌作用的水性環(huán)保涂料。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種水性環(huán)保涂料的制備方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)問題中的一個或者多個。本發(fā)明提供的一種水性環(huán)保涂料的制備方法，包含以下步驟：a1、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹脂、固化劑，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度60-68℃分散1-2h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化30-50min后減壓蒸餾除去乳液中的有機溶劑，得到固含量為30-60％的乳液；a2、將質(zhì)量份數(shù)為100份的a1得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為200-500份的去離子水混合，得到水性環(huán)保涂料。在一些實施方式中，改性環(huán)氧樹脂的制備方法為：將質(zhì)量份數(shù)為100份的酚醛環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為20-50份環(huán)氧樹脂和質(zhì)量份數(shù)為1-10份的擴鏈劑混合，加入催化劑，在反應(yīng)溫度在150℃-180℃進行反應(yīng)，當環(huán)氧當量達到1000-2200g/mol，將溫度降至至60-80℃，隨后加入有機胺化合物，在90℃-110℃之間進行胺化及擴鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹脂。在一些實施方式中，酚醛環(huán)氧樹脂包括苯酚型酚醛環(huán)氧樹脂、鄰甲酚型酚醛環(huán)氧樹脂、雙酚a型酚醛環(huán)氧樹脂的任意一種或多種；其中，環(huán)氧樹脂包括雙酚a型環(huán)氧樹脂、雙酚s型環(huán)氧樹脂、雙酚f型環(huán)氧樹脂、聚乙二醇二縮水甘油醚和聚丙二醇二縮水甘油醚的任意一種或多種；其中，擴鏈劑包括單酚、雙酚類化合物、雙酚a型聚醚多元醇、二元羧酸、聚醚多元醇、二元巰醇中的任意一種或多種；其中，催化劑包括三乙醇胺、三乙胺、二乙胺、三苯基磷、三苯基溴化磷、二甲基芐胺、咪唑、二甲基咪唑、2-乙基4-甲基咪唑中的任意一種或多種；其中，有機胺化合物包括丁胺、二乙胺、甲基丁基胺、單乙醇胺、二乙醇胺、n-甲基乙醇胺、1，3-二甲基丙胺、n,n-二甲基乙醇胺酸鹽或酮亞胺類有機胺中的任意一種或多種。在一些實施方式中，固化劑包括乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、間苯二胺、二氨基二苯基加完中的任意一種或多種。在一些實施方式中，改性硅溶膠的制備方法包括以下步驟：b1、以粒徑均勻，大小20-40nm，比重為1.10-1.15的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，10-15倍去離子水進行稀釋，通過質(zhì)量分數(shù)4-6％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為10-12；所得混合液進行加熱，溫度控制在100-105℃，加熱過程中持續(xù)加入比重為1.00-1.04，ph值為2.0-3.0的硅酸，以維持液面恒定；b2、將摩爾分數(shù)為0.1-1％偏鋁酸，通過攪拌分散至質(zhì)量分數(shù)為5-10％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過程中，每隔1-3小時加入50-100ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在9.0-10.0之間；b3、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時間為50-60h，使二氧化硅溶膠比重達到1.250-1.300時，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.0-9.8，粒徑為100-120nm的改性硅溶膠。在一些實施方式中，色漿料的制備方法為：反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為10-20份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)20-25份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為1-5份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為200-300份的去離子水，混合均勻后用球磨機砂磨10-15h后，得到固含量為40-60％的色漿料。有益效果：制備的水性涂料在各種金屬基材上具有優(yōu)異的電沉積涂裝適應(yīng)性，并且提供優(yōu)異的邊緣耐腐蝕性、良好耐候性、耐刮擦性和抗石擊性能的涂膜，其在工業(yè)上具有良好的應(yīng)用價值。本發(fā)明中的摻鋁的鋁元素具有較強的氧化能力，能破壞細菌細胞的代謝作用，從而阻礙細菌生長繁殖，且金屬離子接觸細菌后，由于靜電引力作用使兩者緊密結(jié)合，導(dǎo)致金屬離子能穿透細胞膜進入細菌胞內(nèi)，再與胞內(nèi)蛋白的疏基發(fā)生反應(yīng)，使得蛋白質(zhì)凝固，導(dǎo)致細菌無法分裂繁殖，從而使其死亡。另一方面，氧化硅被光照射后能產(chǎn)生電子-空穴對，它是一個催化活性中心，能吸收環(huán)境中的能量，激活材料表面空氣或水中的氧氣，生成羥基自由基和超氧化物陰離子自由基，二者都具有很強的氧化還原能力，能氧化還原細菌的有機物，從而破壞細菌的繁殖能力，達到抗菌效果。因此，該水性環(huán)保涂料涂裝成膜以后，具有優(yōu)異的抗菌作用。具體實施方式下面通過實施方式對本發(fā)明進行進一步詳細的說明。實施案例1：a1、將質(zhì)量份數(shù)為100份的苯酚型酚醛環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為20份雙酚a型環(huán)氧樹脂和質(zhì)量份數(shù)為1份的雙酚a型聚醚多元醇混合，加入催化劑三乙醇胺，在反應(yīng)溫度在150℃進行反應(yīng)，當環(huán)氧當量達到1000g/mol，將溫度降至至60℃，隨后加入二乙胺，在90℃℃之間進行胺化及擴鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹脂；a2、以粒徑均勻，大小20nm，比重為1.10的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，10倍去離子水進行稀釋，通過質(zhì)量分數(shù)4％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為10；所得混合液進行加熱，溫度控制在100℃，加熱過程中持續(xù)加入比重為1.00，ph值為2.0的硅酸，以維持液面恒定；a3、將摩爾分數(shù)為0.1％偏鋁酸，通過攪拌分散至質(zhì)量分數(shù)為5％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過程中，每隔1小時加入50ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在9.0；a4、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時間為50h，使二氧化硅溶膠比重達到1.250時，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.0，粒徑為100nm的改性硅溶膠；a5、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹脂、乙烯基三胺，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度60℃分散1h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化30min后減壓蒸餾除去乳液中的有機溶劑，得到固含量為30％的乳液；a6、在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為10份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)20份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為1份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為200份的去離子水，混合均勻后用球磨機砂磨10h后，得到固含量為40％的色漿料；a7、將質(zhì)量份數(shù)為100份的a5得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為200份的去離子水混合，得到環(huán)保型水性涂料a。實施案例2：b1、將質(zhì)量份數(shù)為100份的雙酚a型酚醛環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為30份雙酚f型環(huán)氧樹脂和質(zhì)量份數(shù)為5份的雙酚a型聚醚多元醇混合，加入催化劑二甲基咪唑，在反應(yīng)溫度在160℃進行反應(yīng)，當環(huán)氧當量達到1800g/mol，將溫度降至至70℃，隨后加入n,n-二甲基乙醇胺酸鹽，在100℃進行胺化及擴鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹脂；b2、以粒徑均勻，大小30nm，比重為1.12的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，12倍去離子水進行稀釋，通過質(zhì)量分數(shù)5％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為11；所得混合液進行加熱，溫度控制在102℃，加熱過程中持續(xù)加入比重為1.02，ph值為2.5的硅酸，以維持液面恒定；b3、將摩爾分數(shù)為0.5％偏鋁酸，通過攪拌分散至質(zhì)量分數(shù)為8％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過程中，每隔2小時加入50-100ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在9.5；b4、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時間為55h，使二氧化硅溶膠比重達到1.258時，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.5，粒徑為110nm的改性硅溶膠；b5、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹脂、間苯二胺，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度65℃分散1.5h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化40min后減壓蒸餾除去乳液中的有機溶劑，得到固含量為50％的乳液；b6、在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為15份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)22份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為2份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為250份的去離子水，混合均勻后用球磨機砂磨12h后，得到固含量為50％的色漿料；b7、將質(zhì)量份數(shù)為100份的b5得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為300份的去離子水混合，得到環(huán)保型水性涂料b。實施案例3：c1、將質(zhì)量份數(shù)為100份的鄰甲酚型酚醛環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為50份雙酚s型環(huán)氧樹脂和質(zhì)量份數(shù)為10份的單酚混合，加入二乙胺，在反應(yīng)溫度在180℃進行反應(yīng)，當環(huán)氧當量達到2200g/mol，將溫度降至80℃，隨后加入單乙醇胺，在110℃之間進行胺化及擴鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹脂；c2、以粒徑均勻，大小40nm，比重為1.15的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，15倍去離子水進行稀釋，通過質(zhì)量分數(shù)6％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為12；所得混合液進行加熱，溫度控制在105℃，加熱過程中持續(xù)加入比重為1.04，ph值為3.0的硅酸，以維持液面恒定；c3、將摩爾分數(shù)為1％偏鋁酸，通過攪拌分散至質(zhì)量分數(shù)為10％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過程中，每隔3小時加入100ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在10.0；c4、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時間為60h，使二氧化硅溶膠比重達到1.300時，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.8，粒徑為120nm的改性硅溶膠；c5、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹脂、氨乙基哌嗪，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度68℃分散2h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化50min后減壓蒸餾除去乳液中的有機溶劑，得到固含量為60％的乳液；c6、在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹脂、質(zhì)量份數(shù)為20份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)25份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為5份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為300份的去離子水，混合均勻后用球磨機砂磨15h后，得到固含量為60％的色漿料；c7、將質(zhì)量份數(shù)為100份的b5得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為500份的去離子水混合，得到環(huán)保型水性涂料c。將實施案例得到的環(huán)保型水性涂料a，b，c進行性能測試。一、邊緣耐腐蝕性將冷軋板(0.8mm*150mm*70mm)經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理(日本帕卡瀨精公司制，商品名，磷酸鋅處理劑)，作為作為待涂裝件，用實施例得到的水性涂料對其進行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根據(jù)國標nss測試1000h鹽霧測試，評價測試樣板的板面及邊緣銹點數(shù)量。ⅰ級：板面及邊緣銹點數(shù)量小于等于2個。ⅱ級：板面及邊緣銹點數(shù)量3-5個，ⅲ級：板面及邊緣銹點數(shù)量5-10個，ⅳ級：板面及邊緣銹點數(shù)量大于10個。二、耐候性將冷軋板(0.8mm*150mm*70mm)經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理(日本帕卡瀨精公司制，商品名，磷酸鋅處理劑)，作為作為待涂裝件，用實施例得到的水性涂料對其進行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根據(jù)國標quva測試300h，評價漆膜色差值。ⅰ級：色差值小于2ⅱ級：色差值大于2但小于4ⅲ級：色差值大于4小于6ⅳ級：色差值大于6三、基材附著力將冷軋板(0.8mm*150mm*70mm)經(jīng)過化學(xué)轉(zhuǎn)化處理(日本帕卡瀨精公司制，商品名，磷酸鋅處理劑)，作為作為待涂裝件，用實施例得到的水性涂料對其進行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，在40℃純水中浸泡240h后，評價漆膜劃百格做膠粘后漆膜的剝落比例。ⅰ級：膠粘后漆膜無任何剝落ⅱ級：膠粘后漆膜剝落比例≤2％ⅲ級：膠粘后漆膜剝落比例3％～5％ⅳ級：膠粘后漆膜剝落比例＞5％。四、耐摩擦性將馬口鐵(0.5mm*80mm*40mm)作為待涂裝件，用實施例得到的水性涂料對其進行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在10-12微米，用紙帶摩擦試驗機測試漆膜耐摩擦性，測試時荷重為175g，評價漆膜被磨穿時的最大rca次數(shù)。ⅰ級：rca＞200ⅱ級：150＜rca≤200ⅲ級：100＜rca≤150ⅳ級：rca＜100。測試結(jié)果如下表所示：樣品實施例1實施例2實施例3膜厚(um)202121邊緣耐腐蝕性ⅰ級ⅰ級ⅰ級耐候性ⅰ級ⅱ級ⅰ級基材附著力ⅰ級ⅰ級ⅱ級耐磨擦性ⅰ級ⅰ級ⅰ級五、抗菌性能測試將營養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基以蒸餾水配置為質(zhì)量分數(shù)3.5％的水溶液，高壓滅菌，灌注于平板培養(yǎng)皿中制備固體培養(yǎng)基，將活化后的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌分別接種于平板培養(yǎng)基，接種細菌的濃度為200個/板。將水性環(huán)保涂料涂布成膜以后，將涂布成膜的樣品a，b，c裁剪一部分，放在含菌平板的表面，37℃培養(yǎng)24h，觀察抑菌效果，測量抑菌圈的直徑。得到的結(jié)果是：實施案例中的a，b，c涂料涂布成膜以后，對上述四種菌的抑菌圈直徑都明顯大于15mm，根據(jù)標準抑菌圈直徑大于15mm時，說明此時材料對細菌高度敏感，即說明了本發(fā)明制備的水性環(huán)保涂料發(fā)揮了其抗菌性。本發(fā)明提供的實施方案中的一種水性環(huán)保涂料的制備方法，制備的水性涂料在各種金屬基材上具有優(yōu)異的電沉積涂裝適應(yīng)性，并且提供優(yōu)異的邊緣耐腐蝕性、良好耐候性、耐刮擦性和抗石擊性能的涂膜，其在工業(yè)上具有良好的應(yīng)用價值。且該水性環(huán)保涂料具有優(yōu)異的抗菌性。以上表述僅為本發(fā)明的優(yōu)選方式，應(yīng)當指出，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些也應(yīng)視為發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。當前第1頁12