專利名稱：水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑用材料，尤其涉及一種水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆及制備工藝。
工業(yè)用水性漆要求高，開發(fā)難度大。西方發(fā)達國家經(jīng)過60年代起步，跨越70年代、80年代，直到90年代初，才有性能較好的水性工業(yè)漆的專利報導。如奧地利維若華公司開發(fā)的水性丙烯酸改性醇酸面漆，專利號為AT9400711和日本新日鐵化學公司開發(fā)出水性丙烯酸改性醇酸防銹底漆，專利號為JP92359970。這類水性工業(yè)漆雖然減少了一些VOC的排放，減輕了大氣污染，但是由于聚合物乳液粒徑大(230nm～1500nm)，漆膜致密性差，耐水性不好，防護裝飾性與傳統(tǒng)油漆相距甚遠。目前，市場上還沒有性能與傳統(tǒng)油漆相當?shù)乃怨I(yè)漆出現(xiàn)。
為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是，所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，包括如下組分乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液、軟化水、顏料、惰性防銹顏料、活性防銹顏料、填料、催干劑和助劑。
上述的乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液，由疏水型聚合物、親水型(甲基)丙烯酸酯類共聚物、卓先液和軟化水組成。乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液制備方法如下將疏水型聚合物與親水型(甲基)丙烯酸酯類共聚物按1∶1～2混合均勻；在真空和100～200℃下脫除有機溶劑，至混合物固體含量大于等于80％；然后與含有PH值調(diào)節(jié)劑和1～5％卓先液的軟化水，在高剪切乳化釜中攪拌制成水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液，其中的疏水型聚合物可以是聚脂、不飽和脂肪酸或干性油改性聚脂、環(huán)氧聚脂、不飽和脂肪酸或干性油改性環(huán)氧聚脂、聚氨脂、不飽和脂肪酸或干性油改性聚氨脂、有機硅改性聚脂和不飽和脂肪酸或干性油改性有機硅聚脂中的一種，其中的親水型(甲基)丙烯酸酯類共聚物可以是乙烯基類單體自由基加成聚合所得的聚合物；反應條件為溫度50～90℃，轉(zhuǎn)速1000～1800rpm，反應時間40～60分鐘。
上述乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液可以是水分散環(huán)境友好型(甲基)丙烯酸聚酯納米聚合物乳液，其固含量為30～45％，該乳液在涂料中的用量為30～70％，最好是50～70％。
上述乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液可以是水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚酯納米聚合物乳液，固含量為35～45％，該乳液在涂料中的用量為30～70％，最好是50～70％。
上述乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液可以是水分散環(huán)境友好型(甲基)丙烯酸環(huán)氧聚酯納米聚合物乳液，固含量為35～50％；該乳液在涂料中的用量為30～70％，最好是30～50％。
上述乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液可以是水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸環(huán)氧聚酯納米聚合物乳液，固含量為35～50％，該乳液在涂料中用量為30～70％，最好是30～50％。
上述的軟化水可以是去離子水或蒸餾水，其水中可溶性離子總量小于100ppm，電導率小于20μm/cm。
上述顏料可以是金紅石型鈦白粉，碳黑，酞菁藍等，在涂料中的用量為1-25％，最好是3-20％。
上述惰性防銹顏料可以是氧化鐵紅、氧化鐵棕、氧化鐵黑、氧化鐵黃、云母氧化鐵等，在涂料中的用量為5-30％，最好是10-20％。
上述活性防銹顏料可以是磷酸鋅、鉬酸鋅、三聚磷酸鋁、堿式硅鋁酸鋁、偏硼酸鈉等，在涂料中用的用量為1-10％，最好是2-6％。
適用的填料有滑石粉、云母粉、碳酸鈣、沉淀硫酸鋇、高嶺土，在涂料中的用量為5-25％，最好是5-20％。
上述的催干劑是鈷、錳、鋯、鈣鹽為有效成份的水乳液。例如奧地利維諾華公司的VXW催干劑，在涂料中的用量為2-8％，最好是4-6％。
上述占漆量0.5-5％的助劑可以包括(1)分散劑；是乙烯基單體共聚物的鹽類。例如漢高公司的5040分散劑，羅門哈斯公司的T-731分散劑。
(2)潤濕劑；是聚氧乙烯烷基酚醚。例如國產(chǎn)的OP-10。
(3)消泡劑；是聚醚改性有機硅。例如汗高公司的SN313、NXZ，畢克公司的BYK020、024。
(4)增稠劑；是堿溶性丙烯酸乳液類增稠劑。例如維樂斯公司的R430，漢高公司的1550。
(5)防腐劑，可以是羅門哈斯公司的LXE。
(6)防霉劑；可以是羅門哈斯公司的M-8，國產(chǎn)的75#防霉劑，百菌清。
(7)PH值調(diào)節(jié)劑；可以是揮發(fā)性胺，例如單乙醇胺，N-乙基嗎啉，N、N-二甲基乙醇胺，2、氨基-1-丙醇，三乙胺。
本發(fā)明的制備方法可通過如下步驟實現(xiàn)(1)在制漿容器中加入配方量的軟化水、潤濕劑、分散劑、消泡劑、防腐劑、防霉劑、PH值調(diào)節(jié)劑，用調(diào)速分散機(下同)攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為400-500轉(zhuǎn)/分；(2)加入配方量過半量的水分散納米聚合物乳液，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為600-700轉(zhuǎn)/分；(3)加入配方量的顏填料，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為800-1000轉(zhuǎn)/分；(4)砂磨機等研磨設備研磨至細度小于50μm；(5)漆容器中加入配方量的色漿，剩余納米聚合物乳液，攪拌8-10分鐘，轉(zhuǎn)速為600-800轉(zhuǎn)/分；(6)攪拌下均勻加入催干劑，加完繼續(xù)攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為600-800轉(zhuǎn)/分；
(7)攪拌下均勻加入增稠劑，加完攪拌8-10分鐘至分散均勻，轉(zhuǎn)速為800-1000轉(zhuǎn)/分；(8)用80目篩網(wǎng)過濾，包裝得成品。
本發(fā)明針對大粒徑聚合物乳液基料耐水性差、防護裝飾性能不佳的缺點，選擇一種粒徑在100nm以下的納米聚合物乳液作為基料，以解決水性工業(yè)漆存在的問題。由于這類納米聚合物乳液乳膠粒直徑非常小，形成的漆膜非常致密，所以耐水性及防護裝飾性可以達到或超過傳統(tǒng)油漆。由于這類納米聚合物乳液乳膠粒直徑極小，表面張力非常低，故它們有極好的滲透性、潤濕性、流平性和流變性。用它制成的涂料，可對金屬部件進行高質(zhì)量的、高光澤、高性能的涂裝，可以替代相應的傳統(tǒng)油漆產(chǎn)品。而且，本發(fā)明無毒，對環(huán)境無污染，對施工人員身體健康無害，使用安全方便。本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)水性工業(yè)漆可廣泛用于汽車、火車、船舶等交通工具，橋梁、鐵塔、欄桿等鋼結(jié)構(gòu)，石化貯罐、管道等設施中鋼鐵材料的防護。
乳液1，是乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型(甲基)丙烯酸聚酯納米聚合物乳液，其由疏水型聚脂樹脂、親水型(甲基)丙烯酸酯類共聚物、卓先液和軟化水組成。所述的卓先液為卓先國際(香港)有限公司(Tnu-seal Zntem national(HK)ltd.)的產(chǎn)品或類似產(chǎn)品。(以下同)乳液2，是乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚酯納米聚合物乳液，其由疏水型干性油改性聚酯、親水型(甲基)丙烯酸酯類共聚物、卓先液和軟化水組成。
乳液3，是乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型(甲基)丙烯酸改性環(huán)氧聚酯氨基納米聚合物乳液，其由疏水型環(huán)氧聚酯樹脂、親水型(甲基)丙烯酸酯類共聚物、卓先液和軟化水組成。
乳液4，是乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸環(huán)氧聚酯納米聚合物乳液，其由疏水型不飽和脂肪酸改性環(huán)氧聚酯樹脂、親水型(甲基)丙烯酸酯類共聚物、卓先液和軟化水組成。
對比例中1是羅門哈斯的AC261乳液；2是羅門哈斯的BC-01乳液。
表1本發(fā)明組分組成實施例1～6

按表1配方制備的水性工業(yè)漆其性能列于表2
表2水性工業(yè)漆性能

權(quán)利要求
1.一種水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其包括如下組分乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液、軟化水、顏料、惰性防銹顏料、活性防銹顏料、填料、催干劑和助劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液選自固體分為30～45％的水分散環(huán)境友好型(甲基)丙烯酸改性聚酯納米聚合物乳液、固體分為35～45％的水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚酯納米聚合物乳液、固體分為35～50％的水分散環(huán)境友好型(甲基)丙烯酸環(huán)氧聚酯納米聚合物乳液和固體分為35～50％的水分散環(huán)境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸環(huán)氧聚酯納米聚合物乳液，其重量百分比含量為30～70％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，軟化水是去離子水或蒸餾水，水中可溶性離子總量小于100ppm，電導率小于20μm/cm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，顏料選自金紅石型鈦白粉，碳黑和酞菁藍，重量百分比含量為1～25％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，惰性防銹顏料選自氧化鐵紅、氧化鐵棕、氧化鐵黑、氧化鐵黃和云母氧化鐵，其重量百分比含量為5～30％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，活性防銹顏料選自磷酸鋅、鉬酸鋅、三聚磷酸鋁、堿式硅鋁酸鋁和偏硼酸鈉，其重量百分比含量為1～10％。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，填料選自滑石粉、云母粉、碳酸鈣、沉淀硫酸鋇和高嶺土，其重量百分比含量為5～25％。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，催干劑是鈷、錳、鋯、鈣鹽為有效成份的水乳液，其重量百分比含量為2～8％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，其特征在于，助劑包括分散劑、潤濕劑、消泡劑、增稠劑、防腐劑、防霉劑和PH值調(diào)節(jié)劑，其重量百分比含量為0.5-5％。
10.一種如權(quán)利要求1所述的水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆的制備工藝，其特征在于包括如下步驟(1)在制漿容器中加入配方量的軟化水、潤濕劑、分散劑、消泡劑、防腐劑、防霉劑、PH值調(diào)節(jié)劑，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為400-500轉(zhuǎn)/分；(2)加入配方量過半量的水分散納米聚合物乳液，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為600-700轉(zhuǎn)/分；(3)加入配方量的顏填料，攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為800-1000轉(zhuǎn)/分；(4)研磨至細度小于50μm；(5)漆容器中加入配方量的色漿，剩余納米聚合物乳液，攪拌8-10分鐘，轉(zhuǎn)速為600-800轉(zhuǎn)/分；(6)攪拌下均勻加入催干劑，加完繼續(xù)攪拌5-10分鐘，轉(zhuǎn)速為600-800轉(zhuǎn)/分；(7)攪拌下均勻加入增稠劑，加完攪拌8-10分鐘至分散均勻，轉(zhuǎn)速為800-1000轉(zhuǎn)/分；(8)用80目篩網(wǎng)過濾，包裝制得成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及水分散環(huán)境友好型納米結(jié)構(gòu)工業(yè)漆，包括如下組分乳膠粒徑小于100nm的水分散環(huán)境友好型納米聚合物乳液、軟化水、顏料、惰性防銹顏料、活性防銹顏料、填料、催干劑和助劑；其中制備方法。包括如下步驟(1)在制漿容器中加入配方量的軟化水、潤濕劑、分散劑、消泡劑、防腐劑、防霉劑、pH值調(diào)節(jié)劑，攪拌；(2)加入配方量過半量的水分散納米聚合物乳液，攪拌；(3)加入配方量的顏填料，攪拌(4)研磨至細度小于50μm；(5)漆容器中加入配方量的色漿及剩余納米聚合物乳液，攪拌；(6)攪拌下均勻加入催干劑，加完繼續(xù)攪拌；(7)攪拌下均勻加入增稠劑，后攪拌至分散均勻；(8)用80目篩網(wǎng)過濾。本發(fā)明無毒，對環(huán)境無污染，對施工人員身體健康無害，使用安全方便?？刹捎盟⑼?、滾涂、浸涂、噴涂等方法施工，漆膜干燥快、與基材料附著牢固，漆膜機械性能優(yōu)異，耐化學藥品性好，耐水，耐鹽霧性好，防護性能優(yōu)異，可廣泛用于鋼結(jié)構(gòu)，交通運輸工具，石化貯罐、管道，五金交電等工業(yè)設施及設備的防護。
文檔編號C09D167/07GK1431264SQ0311362
公開日2003年7月23日 申請日期2003年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月21日
發(fā)明者張萬喜, 劉福長, 李賢意 申請人:張萬喜, 劉福長, 李賢意