專利名稱：納米復(fù)合防護(hù)涂料及制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及苛刻腐蝕環(huán)境下金屬的防護(hù)涂料，具體說是納米復(fù)合防護(hù)涂料。
背景技術(shù)：
目前，我國是世界上高速鐵路系統(tǒng)技術(shù)最全、集成能力最強(qiáng)、運營里程最長、運行速度最高、在建規(guī)模最大的國家。已投入運營的高速鐵路總里程達(dá)到7531公里，局世界第一位。而正在建設(shè)之中的高速鐵路有I萬多公里。高速鐵路的發(fā)展帶給人們便捷的同時，也帶來了噪聲的影響。目前主要靠聲屏障來降低或消除高鐵的噪聲危害。列車高速行駛對聲屏障會產(chǎn)生巨大的沖擊的震動；甚至能動搖其與基礎(chǔ)的聯(lián)接。聲屏障在使用過程中，還要承受各種極端的環(huán)境因素的侵襲，包括:嚴(yán)寒、酷暑，狂風(fēng)暴雨，沙塵沖蝕，紫外線輻照；氧氣、水、電解質(zhì)、酸雨、鹽霧等多種引起金屬腐蝕的因素的聯(lián)合作用；微生物及其代謝產(chǎn)物對聲屏障的腐蝕和污染；而且高速列車本身還是有可能接觸各種腐蝕介質(zhì)的儲運設(shè)備，會處于十分嚴(yán)酷的腐蝕環(huán)境中，經(jīng)常處于被侵蝕的狀態(tài)。因此，防護(hù)涂層對聲屏障就十分必要。很明顯聲屏障對防腐涂料的性能要求比普通的防護(hù)涂層要高很多。要求防腐涂層必須具有:
1.良好的防護(hù)功能，包括耐水性、耐油性、耐化學(xué)介質(zhì)性、耐鹽霧性、耐濕熱性、耐人工的大氣老化性。2.裝飾作用，涂料能充分改變腐材的外觀，賦予聲屏障絢麗燦爛的色彩，美麗的光澤，豐滿的質(zhì)感，給人們沒的享受。3.良好的物理機(jī)械性能，包括:良好的強(qiáng)度，柔韌性、耐沖擊性、高的硬度、耐磨性、耐劃傷性、耐高低溫循環(huán)性，這是涂層能發(fā)揮其保護(hù)作用的裝飾作用的基礎(chǔ)。4.良好的施工工藝性，包括:涂層對基材的滲透性；涂層與基材及涂層之間的結(jié)合力，可重涂性，干燥時間；涂料的流變性；涂料對施工環(huán)境的適應(yīng)性等。這些因素都對涂料的成膜有重要影響，而涂料必須通過涂裝成膜才能發(fā)揮其應(yīng)有的功能。5.特種功能:要求聲屏障防污自潔；防紫外線輻照；抗老化長壽命；反射太陽光中的紅外輻照，具有隔熱功能，高硬度、抗磨、抗劃傷。現(xiàn)用的防護(hù)涂料已經(jīng)不能滿足上述要求，主要存在問題:
1.耐污性質(zhì):涂裝后不久就面目全非，甚至臟不忍睹；
2.保色性差:實際上包含兩個問題，一是成膜物耐老化性差。二是顏色易變色，即光穩(wěn)定性差，在陽光中紫外線作用下自身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)造成的；
3.流平性差:不能形成高平整度、高裝飾性的膜；
4.不耐磨、易劃傷；
5.大多是有機(jī)涂料，對環(huán)境有污染，還可能影響操作人員健康。因此，盡快研制一種除具有常規(guī)的涂料性能外，還應(yīng)具有防污自潔，防紫外線輻照，抗老化長壽命；能反射紅外線，具有隔熱功能，高硬度抗磨、抗劃傷的聲屏障防護(hù)涂料已成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服以上問題，本發(fā)明提供了一種納米復(fù)合防護(hù)涂料及制作方法。本發(fā)明的高鐵聲屏障納米復(fù)合防護(hù)涂料及制備方法如下:
1、置以下組份備用:
有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂50% 55%
改性納米漿1% 5%
納米氧化鋅0.4% 0.8%
納米二氧化硅0.3% 0.6%
紫外線吸收劑3% 6%
顏料5% 7%
分散劑2% 5%
去離子水30% 38% 以上組份總量為100%。以上述組份按如下方法制得納米復(fù)合防護(hù)涂料:
a、向反應(yīng)容器中，加入有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂；
b、將分散劑加入到去離子水中，攪拌均勻后投入到反應(yīng)容器中；
C、將改性納米漿、納米氧化鋅、納米二氧化硅加入到反應(yīng)容器中，將反應(yīng)容器設(shè)定2000 3000r/min轉(zhuǎn)速，并分散反應(yīng)I 2h ;
d、將顏料、紫外線吸收劑加入到反應(yīng)容器中，攪拌混合均勻；
e、成品。2、以上所述的有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂由以下方法制得:
置以下組份備用，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計:
異丙醇20 40%
去離子水10 30%
催化劑0.1 4%
二甲苯0.1 25%
正娃酸乙酯0.1 25%
含環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑10 40%
苯基三乙氧化硅烷10 40%
甲基三乙氧化硅烷0.1 25%
含長氟碳鏈段的硅烷偶聯(lián)劑0.1 25%以上組份總量為100%。所述的催化劑是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨水和四甲基氫氧化銨等中的一種或幾種混合；
所述的含環(huán)氧基團(tuán)的娃燒偶聯(lián)劑是Y- (2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒,和β- (3，4-環(huán)氧環(huán)乙基)乙基三甲氧基硅烷中的一種或其中兩種；
含長氟碳鏈段的硅烷偶聯(lián)劑是十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，十三氟辛基三乙氧基硅燒和十七氣奏基二甲氧基娃燒等中的一種或幾種； 3、將以上組份按如下方法制得有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂:向反應(yīng)裝置中投入上述計量的催化劑、異丙醇、二甲苯、去離子水、正硅酸乙酯、苯基三乙氧化硅烷、甲基三乙氧化硅烷、長氟碳鏈段的硅烷偶聯(lián)劑，開動攪拌機(jī)并升溫到55 65°C;開始滴入含環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，保持較均勻的加料速度，在5 IOh內(nèi)滴入，并升溫，維持反應(yīng)溫度在75 80°C反應(yīng)4h。之后，改用分水裝置脫水，并減壓蒸餾濃縮，即得有機(jī)-無機(jī)復(fù)合聚合物；
4、所述的納米漿液的制備:將2 5%的的分散劑溶解于去離子水中，加入I 5%的經(jīng)過改性的納米二氧化鈦，反應(yīng)容器設(shè)置轉(zhuǎn)速2000 3000r/min，分散I 2h ;制得改性納米漿液；
5、改性過的納米二氧化鈦,其顆粒粒徑為10-80nm;其改性過程如下:
a、將納米二氧化鈦粉末加入乙醇溶液中，配置成質(zhì)量濃度為4%的乙醇溶液，超聲震蕩使納米二氧化鈦粉末在乙醇溶液 中混合均勻；
b、按二氧化鈦質(zhì)量的1%取硅烷偶聯(lián)劑加入離子水中，配制成質(zhì)量濃度在2%的水溶液，調(diào)節(jié)PH值至9，超聲震蕩使得硅烷偶聯(lián)劑在去離子水中預(yù)水解；
C、將步驟b所得的水溶液加入步驟a所得的乙醇溶液中，攪拌均勻，在80°C下超聲震蕩4小時；
d、將步驟c中所得混合漿料按常規(guī)進(jìn)行乙醇洗、水洗、抽濾、烘干、研磨后得到表面改性的納米二氧化鈦顆粒。本發(fā)明的有益效果:
1、本專利以有機(jī)一無機(jī)復(fù)合的三維結(jié)構(gòu)的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物作基料。該聚合物的主體結(jié)構(gòu)先以無機(jī)~■氧化娃為核心，周圍被甲基、苯基、環(huán)氧基、含氣碳的基因等有機(jī)基因包圍的三維結(jié)構(gòu)。無機(jī)結(jié)構(gòu)提供耐侯，耐老化、耐溫、耐腐蝕、耐磨損性能。有機(jī)結(jié)構(gòu)提供空間位阻，保護(hù)聚合物的主體不被腐蝕介質(zhì)損壞。環(huán)氧基因提供交聯(lián)點，提高粘著力。所以本品既有無機(jī)材料的耐熱性、耐侯性、耐介質(zhì)性，同時兼有有機(jī)材料的柔韌性、裝飾性及優(yōu)良的涂料工藝性。2、引入納米二氧化硅、納米二氧化鈦，等納米材料作為涂料的改性劑。納米二氧化鈦、納米二氧化硅是三維結(jié)構(gòu)、比表面積大、表面能高，具有較高活性，納米尺度的超微粒子填充于涂層中，較大粒子的空隙中，形成吸附中心和物理交聯(lián)點，可大大提高涂膜的致密性、拉伸強(qiáng)度和斷裂韌性。同時納米二氧化鈦、納米二氧化硅還具有極強(qiáng)的紫外線屏蔽作用。因此，添加納米二氧化鈦、納米二氧化硅還可顯著提高涂膜的抗紫外線老化性。3、添加由多種金屬氧化物混合燒結(jié)而成的具有反光晶石的納米復(fù)合材料，作為紅外線反射材料，可比同種顏色的普通顏料的紅外反射能力大大提高，有明顯的隔熱作用，可明顯改善高速鐵路的熱環(huán)境，還能延長涂層的使用壽命。4、以水為分散介質(zhì)，可完全避免涂料在制造的涂裝過程中，對環(huán)境的污染及對操作人員健康的影響。以上述材料為基礎(chǔ)，添加顏料、助劑即可制成除具有常規(guī)涂料性能外，還具有防污自潔，防紫外線輻照，抗老化、長壽命；能反射紅外線，具有隔熱功能；高硬度、抗磨、抗劃傷的功能。
具體實施方式
本發(fā)明用于的高鐵聲屏障納米復(fù)合防護(hù)涂料及制備方法如下:
置以下組份備用:
有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂50% 55%
改性納米漿1% 5%
納米氧化鋅0.4% 0.8%
納米二氧化硅0.3% 0.6%
紫外線吸收劑3% 6%
顏料5% 7%
分散劑2% 5%
去離子水30% 38% 以上組份總量為100%。以上述組份按如下方法制得納米復(fù)合防護(hù)涂料:
1、向反應(yīng)容器中，加入有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂51%；
2、將分散劑加入到去離子水中，攪拌均勻后投入到反應(yīng)容器中；
3、將改性納米漿、納米氧化鋅0.6%、納米二氧化硅0.4%加入到反應(yīng)容器中，將反應(yīng)容器設(shè)定2500r/min轉(zhuǎn)速，并 分散反應(yīng)1.5h ；
4、將顏料6%、紫外線吸收劑4%加入到反應(yīng)容器中，攪拌混合均勻；并經(jīng)超聲處理；
5、成品。實施例還提供了幾種制備配方如下:
權(quán)利要求
1.納米復(fù)合防護(hù)涂料及制備方法，其特征在于，置以下組份備用: 有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂50% 55% 改性納米漿1% 5% 納米氧化鋅0.4% 0.8% 納米二氧化硅0.3% 0.6% 紫外線吸收劑3% 6% 顏料5% 7% 分散劑2% 5% 去離子水30% 38% 以上組份總量為100% ； 1.1、以上述組份按如下方法制得納米復(fù)合防護(hù)涂料: a、向反應(yīng)容器中，加入有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂； b、將分散劑加入到去離子水中，攪拌均勻后投入到反應(yīng)容器中； C、將改性納米漿、納米氧化鋅、納米二氧化硅加入到反應(yīng)容器中，將反應(yīng)容器設(shè)定2000 3000r/min轉(zhuǎn)速，并分散反應(yīng)I 2h ; d、將顏料、紫外線吸收劑加入到反應(yīng)容器中，攪拌混合均勻； e、成品； 1.2、如上所述的有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂由以下方法制得: 置以下組份備用，按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計: 異丙醇20 40% 去離子水10 30% 催化劑0.1 4% 二甲苯0.1 25% 正娃酸乙酯0.1 25% 含環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑10 40% 苯基三乙氧化硅烷10 40% 甲基三乙氧化硅烷0.1 25% 含長氟碳鏈段的硅烷偶聯(lián)劑0.1 25% 以上組份總量為100% ； 所述的催化劑是氫氧化鈉、氫氧化鉀、碳酸鈉、氨水和四甲基氫氧化銨等中的一種或幾種混合； 所述的含環(huán)氧基團(tuán)的娃燒偶聯(lián)劑是Y- (2，3-環(huán)氧丙氧基)丙基二甲氧基娃燒,和β- (3，4-環(huán)氧環(huán)乙基)乙基三甲氧基硅烷中的一種或其中兩種； 含長氟碳鏈段的硅烷偶聯(lián)劑是十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，十三氟辛基三乙氧基硅燒和十七氣奏基二甲氧基娃燒等中的一種或幾種； 1.3、將以上組份按如下方法制得有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂: 向反應(yīng)裝置中投入上述計量的催化劑、異丙醇、二甲苯、去離子水、正硅酸乙酯、苯基三乙氧化硅烷、甲基三乙氧化硅烷、長氟碳鏈段的硅烷偶聯(lián)劑，開動攪拌機(jī)并升溫到55 65°C;開始滴入含環(huán)氧基團(tuán)的硅烷偶聯(lián)劑，保持較均勻的加料速度，在5 IOh內(nèi)滴入，并升溫，維持反應(yīng)溫度在75 80°C反應(yīng)4h，之后，改用分水裝置脫水，并減壓蒸餾濃縮，即得有機(jī)-無機(jī)復(fù)合聚合物。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高鐵聲屏障納米復(fù)合防護(hù)涂料及制備方法，其特征在于，所述的納米漿液的制備:將2 5%的的分散劑溶解于去離子水中，加入I 5%的經(jīng)過改性的納米二氧化鈦，反應(yīng)容器設(shè)置轉(zhuǎn)速2000 3000r/min，分散I 2h ;制得改性納米漿液； 改性過的納米二氧化鈦，其顆粒粒徑為10-80nm ;其改性過程如下: a、將納米二氧化鈦粉末加入乙醇溶液中，配置成質(zhì)量濃度為4%的乙醇溶液，超聲震蕩使納米二氧化鈦粉末在乙醇溶液中混合均勻； b、按二氧化鈦質(zhì)量的1%取硅烷偶聯(lián)劑加入離子水中，配制成質(zhì)量濃度在2%的水溶液，調(diào)節(jié)PH值至9，超聲震蕩使得硅烷偶聯(lián)劑在去離子水中預(yù)水解； C、將步驟b所得的水溶液加入步驟a 所得的乙醇溶液中，攪拌均勻，在80°C下超聲震蕩4小時； d、將步驟c中所得混合漿料按常規(guī)進(jìn)行乙醇洗、水洗、抽濾、烘干、研磨后得到表面改性的納米二氧化鈦顆粒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種納米復(fù)合防護(hù)涂料及制作方法，其配料包括有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂、改性納米漿、納米氧化鋅、納米二氧化硅、紫外線吸收劑、顏料、分散劑、去離子水。制備方法包括向反應(yīng)容器中，加入有機(jī)-無機(jī)聚合物樹脂；將分散劑加入到去離子水中，攪拌均勻后投入到反應(yīng)容器中；將改性納米漿、納米氧化鋅、納米二氧化硅加入到反應(yīng)容器中，將反應(yīng)容器設(shè)定2000～3000r/min轉(zhuǎn)速，并分散反應(yīng)1～2h，再將顏料、紫外線吸收劑加入到反應(yīng)容器中，攪拌混合均勻即成品。本發(fā)明具有防污自潔，防紫外線輻照，抗老化、長壽命；能反射紅外線，具有隔熱功能；高硬度、抗磨、抗劃傷功能。
文檔編號C09D5/33GK103113825SQ201310086700
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月19日
發(fā)明者崔悅, 陳松, 吳曉冬 申請人:成都中弘軌道交通環(huán)保產(chǎn)業(yè)股份有限公司