一種水性低太陽吸收比防靜電涂層制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種水性低太陽吸收比防靜電涂層制備方法，該方法包括：(1)將15-30份去離子水、0.1-0.8份中和劑、0.2-2份增稠劑、0.5-3份潤(rùn)濕分散劑、0.1-1份表面活性劑、0.1-2份消泡劑、0.1-0.5份抗菌劑和1-10份顏料配制成顏料漿，并以2000-3000r/min攪拌20-30min至分散均勻；(2)將30-50份水性羥基樹脂、25-50份導(dǎo)電填料、0.1-1份消泡劑和0.2-1.5份流變改性劑加入顏料漿攪拌均勻；(3)將漆漿進(jìn)行高速分散20-40min，分散速度為1500-2500r/min；(4)漆漿中加入10-20質(zhì)量份的脂肪族異氰酸酯或脂環(huán)族異氰酸酯；(5)進(jìn)行多次噴涂，每次噴涂的厚度為10-25μm，控制涂層總厚度為80-150μm；該方法提高了產(chǎn)品的環(huán)保性能，制得的涂層具有高紅外發(fā)射率和低太陽吸收比，并且具有優(yōu)異的防靜電、耐鹽霧、耐濕熱和耐老化性能。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水性低太陽吸收比防靜電涂料的制備方法及由該涂料形成的低 太陽吸收比防靜電涂層，屬于功能涂層【技術(shù)領(lǐng)域】。 -種水性低太陽吸收比防靜電涂層制備方法

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科技進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們的環(huán)保意識(shí)日趨增強(qiáng)，環(huán)保法規(guī)日益完善，節(jié)資節(jié) 能，保護(hù)環(huán)境，已成為全球涂料界面臨的主要問題，歐美發(fā)達(dá)國家相繼制定了一些環(huán)保法規(guī) 來限制涂料中揮發(fā)性有機(jī)化合物（V0C)的排放，如歐盟Directive. 99/13/CE法規(guī)、美國 CAAA(空氣潔凈法修正案，1990)，我國也出臺(tái)了一系列法規(guī)來限制涂料中有害物質(zhì)的排放。 與傳統(tǒng)溶劑型涂料相比，水性涂料以水為分散介質(zhì)，具有V0C (揮發(fā)性有機(jī)化合物）含量低、 價(jià)格低廉、不易粉化、干燥快、施工方便等優(yōu)點(diǎn)，因此，開發(fā)更為環(huán)保的水性涂料在世界范圍 內(nèi)受到重視。
[0003] 目前，水性涂料已占世界涂料總量的30%以上，在很多領(lǐng)域中，水性涂料的功能性 已經(jīng)能夠接近甚至超過傳統(tǒng)溶劑型涂料。防靜電涂料是近年來隨著涂料工業(yè)的高速發(fā)展而 出現(xiàn)的一種功能涂料，這類涂料多采用碳黑、石墨、銅粉、鎳粉作為填料，導(dǎo)電性良好，但顏 色單一，只能制備深色涂料，不適合應(yīng)用于有低太陽吸收比要求的熱控場(chǎng)合。因此，迫切需 求開發(fā)一種兼具防靜電性能和低太陽吸收比的水性防靜電涂料，不僅可以使涂層有效的消 除靜電引發(fā)的火災(zāi)、爆炸隱患，同時(shí)還能夠通過涂層自身較低的太陽吸收比或較高的紅外 發(fā)射率，減少熱量吸入和向外輻射內(nèi)部能量，從而達(dá)到降溫效果。
[0004] 我國在低太陽吸收比防靜電涂層領(lǐng)域的研究主要集中在溶劑型產(chǎn)品，目前已經(jīng)應(yīng) 用于航天器的多為有機(jī)硅類抗靜電熱控涂層，但是該類產(chǎn)品V0C含量高，對(duì)人體及環(huán)境有 較大危害。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種水性低太陽吸收比防靜電 涂層制備方法，該方法制備得到的水性防靜電涂層可替代溶劑型涂層，提高了產(chǎn)品的環(huán)保 性能，同時(shí)克服傳統(tǒng)防靜電涂料熱控性能差的問題，所制得的涂層具有高紅外發(fā)射率和低 太陽吸收比，并且具有優(yōu)異的防靜電、耐鹽霧、耐濕熱和耐老化性能。
[0006] 本發(fā)明的上述目的主要是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的：
[0007] -種水性低太陽吸收比防靜電涂層制備方法，包括以下步驟：
[0008] (1)、將去離子水、中和劑、增稠劑、潤(rùn)濕分散劑、表面活性劑、消泡劑、抗菌劑和顏 料加入到容器中，配制成顏料漿，并以2000-3000r/min高速攪拌20-30min至分散均勻，以 質(zhì)量份數(shù)計(jì)各組份配比如下：
[0009] 去離子水15-30份 中和劑0. 1-0. 8份 增稠劑0. 2_2份
[0010] 潤(rùn)濕分散劑〇. 5-3份 表面活性劑0. 1-1份 消泡劑〇. 1-2份
[0011] 抗菌劑0· 1-0. 5份 顏料1-10份；
[0012] (2)、將水性羥基樹脂、導(dǎo)電填料、消泡劑和流變改性劑加入步驟（1)得到的顏料 漿中并攪拌均勻，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)各組份配比如下：
[0013] 水性羥基樹脂30-50份導(dǎo)電填料25-50份 消泡劑0. 1_1份
[0014] 流變改性劑0· 2-1. 5份；
[0015] (3)、將步驟（2)中配制的漆漿進(jìn)行高速分散20-40min，分散速度為1500-2500r/ min ；
[0016] (4)、將步驟（3)中分散均勻的漆漿中加入10-20質(zhì)量份的脂肪族異氰酸酯或脂環(huán) 族異氰酸酯，攪拌均勻，得到涂料備用；
[0017] (5)、采用步驟⑷得到的涂料對(duì)被噴涂物表面進(jìn)行噴涂，采用空氣噴涂的方 式進(jìn)行多次噴涂，待每一次噴涂的漆膜表干時(shí)，再進(jìn)行下一次噴涂，每次噴涂的厚度為 10-25 μ m，控制涂層總厚度為80-150 μ m。
[0018] 在上述水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法中，步驟（1)加入的顏料為白色 顏料，白色顏料采用鈦白粉，粒徑為〇. 1-10 μ m ;上述鈦白粉優(yōu)選金紅石型鈦白粉。
[0019] 在上述水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法中，步驟（2)加入的水性羥基樹 脂包括陰離子型丙烯酸酯分散體或羥基丙烯酸酯分散體中的一種或兩種的組合。
[0020] 在上述水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法中，步驟（2)加入的導(dǎo)電填料為 淺色氧化物導(dǎo)電填料，選自導(dǎo)電鈦白粉、導(dǎo)電云母粉、導(dǎo)電氧化鋅或?qū)щ娾佀徕浿械囊环N或 組合，導(dǎo)電填料的形態(tài)為球狀、片狀或針狀；粒徑尺寸為〇. 1-15 μ m ;上述導(dǎo)電填料優(yōu)選粒 徑0. 1-10 μ m、粉體電阻〈100 Ω · cm的導(dǎo)電氧化鋅或?qū)щ娾佀徕浿械囊环N或組合。
[0021] 在上述水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法中，步驟（4)加入的脂肪族異氰 酸酯為六亞甲基異氰酸酯縮二脲或六亞甲基異氰酸酯三聚體；所述脂環(huán)族異氰酸酯為異佛 爾酮二異氰酸酯。
[0022] 在上述水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法中，步驟（3)中的分散方式采用 剪切乳化分散。
[0023] 在上述水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法中，步驟（5)中對(duì)被噴涂物表面 進(jìn)行噴涂之前，對(duì)被噴涂表面進(jìn)行打磨或吹沙處理，以增加表面粗糙度，增強(qiáng)涂層的附著 力。
[0024] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果：
[0025] (1)、本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有溶劑型涂料環(huán)保性能差的缺陷，設(shè)計(jì)一種新型的水性防靜電 涂料，采用水性羥基樹脂組分作為成膜物質(zhì)，含有異氰酸根的組分作為交聯(lián)固化劑，所形成 的涂層不僅具有良好的柔韌性和機(jī)械性能，優(yōu)異的耐化學(xué)品性和抗老化性能，而且具有低 的V0C排放，環(huán)保性能優(yōu)異；
[0026] (2)、本發(fā)明采用淺色氧化物導(dǎo)電填料，具有顏色淺，粉體電阻低的特點(diǎn)，同時(shí)選用 白色顏料（優(yōu)選粒徑在〇. 1-1〇μπι的鈦白粉），具有遮蓋力強(qiáng)，在水中分散性好等特點(diǎn)，并且 可以改善涂層的外觀，提高涂層的耐候性，二者協(xié)同作用，形成的涂層太陽吸收比低、防靜 電性能優(yōu)異；
[0027] (3)、本發(fā)明對(duì)采用的樹脂體系、填料、溶劑和助劑的組分和配比進(jìn)行了優(yōu)選和優(yōu) 化設(shè)計(jì)，得到了性能優(yōu)異的水性低太陽吸收比防靜電涂料，同時(shí)對(duì)制備工藝進(jìn)行了優(yōu)化設(shè) 計(jì)，在水性涂料的配制中，高速分散將填料和助劑在去離子水中分散均勻，分散均勻的導(dǎo)電 填料可以使顆粒之間產(chǎn)生更多的接觸，增強(qiáng)導(dǎo)電性，并且增加助劑在填料表面的吸附，使助 劑充分發(fā)揮效果；
[0028] (4)、本發(fā)明制備方法工藝簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)，具有較強(qiáng)的實(shí)用性，制備的水性低太陽 吸收比防靜電涂料，環(huán)境防護(hù)性能優(yōu)異，滿足了航天器和地面設(shè)備的防靜電及熱控需求，對(duì) 我國水性功能涂料的發(fā)展具有重要意義。

【具體實(shí)施方式】
[0029] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明：
[0030] 本發(fā)明水性低太陽吸收比防靜電涂層制備方法，包括以下步驟：
[0031] 步驟⑴、將去離子水、中和齊?、增稠齊?、潤(rùn)濕分散齊?、表面活性劑、消泡齊?、抗菌劑 和顏料加入到調(diào)漆罐中，配制成顏料漿，并以2000-3000r/min高速攪拌20-30min至分散均 勻，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)各組份配比如下：
[0032] 去離子水15-30份 中和劑0. 1-0. 8份 增稠劑0. 2_2份
[0033] 潤(rùn)濕分散劑0. 5-3份表面活性劑0. 1-1份 消泡劑〇. 1-2份
[0034] 抗菌劑0. 1-0. 5份 顏料1-10份；
[0035] 其中加入的顏料為白色顏料，本發(fā)明優(yōu)選粒徑在0. 1-10 μ m的鈦白粉，具有遮蓋 力強(qiáng)，在水中分散性好等特點(diǎn)，并且可以改善涂層的外觀，提高涂層的耐候性。鈦白粉優(yōu)選 金紅石型鈦白粉。
[0036] 步驟（2)、將水性羥基樹脂、導(dǎo)電填料、消泡劑和流變改性劑加入步驟（1)得到的 顏料漿中并攪拌均勻，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)各組份配比如下：
[0037] 水性羥基樹脂30-50份 導(dǎo)電填料25-50份 消泡劑0. 1_1份
[0038] 流變改性劑0· 2-1. 5份；
[0039] 其中加入的水性羥基樹脂包括陰離子型丙烯酸酯分散體或羥基丙烯酸酯分散體 中的一種或兩種的組合。
[0040] 加入的導(dǎo)電填料為淺色氧化物導(dǎo)電填料，可以選自導(dǎo)電鈦白粉、導(dǎo)電云母粉、導(dǎo)電 氧化鋅或?qū)щ娾佀徕浿械囊环N或幾種的組合，導(dǎo)電顆粒的形態(tài)可以為球狀、片狀或針狀，粒 徑尺寸優(yōu)選〇. 1-15μπι。本發(fā)明優(yōu)選粒徑0. l-ΙΟμ--，粉體電阻〈100Ω .cm的導(dǎo)電鈦酸鉀 和導(dǎo)電氧化鋅作為填料，導(dǎo)電鈦酸鉀和導(dǎo)電氧化鋅顏色淺，粉體電阻低，形成的涂層太陽吸 收比低、防靜電性能優(yōu)異。
[0041] 步驟（3)、將步驟（2)中配制的漆漿緩慢倒入攪拌罐，高速分散20-40min，分散速 度為1500-2500r/min ;分散方式宜采用剪切乳化分散，不宜采用研磨分散，以免破壞導(dǎo)電 填料結(jié)構(gòu)。
[0042] 步驟（4)、將步驟（3)中分散均勻的漆漿倒入廣口瓶，加入10-20質(zhì)量份的脂肪族 異氰酸酯或脂環(huán)族異氰酸酯，攪拌均勻，得到涂料備用；
[0043] 其中脂肪族異氰酸酯為六亞甲基異氰酸酯（HDI)縮二脲或六亞甲基異氰酸酯 (HDI)三聚體；脂環(huán)族異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯（iroi)。
[0044] 步驟（5)、采用步驟（4)得到的涂料對(duì)被噴涂物表面進(jìn)行噴涂，被噴涂物在噴涂 前應(yīng)進(jìn)行表面除油，必要時(shí)可進(jìn)行打磨或吹沙處理，以增強(qiáng)表面粗糙度，增強(qiáng)涂層的附著 力。選用適宜口徑的噴槍均勻的噴涂在器件的表面，采用空氣噴涂的方式進(jìn)行多次噴涂， 待每一道漆膜表干時(shí)，再進(jìn)行下一道噴涂，每次噴涂的厚度為10-25 μ m，控制涂層總厚度為 80-150 μ m。
[0045] 采用的助劑為常用的用于改善水性涂料體系各項(xiàng)性能的助劑，包括潤(rùn)濕分散劑、 表面活性劑、中和劑、消泡劑、增稠劑、流平劑或抗菌劑中。
[0046] 實(shí)施例1
[0047] 本實(shí)施例包括以下步驟：
[0048] (1)在調(diào)漆罐中加入去離子水240g、中和劑（50% DMEA水溶液）2.0g、增稠劑 (羥乙基纖維素）2. 4g、潤(rùn)濕分散劑（BYK-190)9. 0g、表面活性劑（BYK-348) 1. 0g、消泡劑 (BYK-022) 1. 5g、抗菌劑（Kathon LXE) 1. 0g，邊加入助劑邊攪拌，攪拌均勻后，加入金紅石型 鈦白粉 40g (粒徑 0. 3-2 μ m)，3000r/min 攪拌 25min，待用。
[0049] (2)在（1)中所得顏料漿中，加入水性羥基丙烯酸分散體450g，攪拌均勻，然后 加入導(dǎo)電氧化鋅300g (粒徑為0. 5-5 μ m)，再加入消泡劑（BYK-022) 3. 0g，流變改性劑 (BYK-381) 6. 0g，應(yīng)用剪切分散設(shè)備，2000r/min分散20min，制得水性涂料組分。
[0050] (3)將步驟（2)中的涂料組分倒入廣口瓶，加入HDI三聚體120g，攪拌均勻，待用。
[0051] (4)采用鋁板、紫銅片和馬口鐵（鍍錫量為E4,硬度等級(jí)為T52)，作為被噴涂物件， 用240#砂紙打磨，并用丙酮擦拭試樣表面除去油漬，用噴槍將步驟（3)中所得的涂料均勻 的噴涂在試樣表面，每次噴涂的厚度在15-20 μ m，涂層總厚度90 μ m，室溫干燥24h。
[0052] 試樣干燥7天后，測(cè)定涂層性能，達(dá)到指標(biāo)如下：
[0053] 表1實(shí)施例1中涂層測(cè)試結(jié)果
[0054]

【權(quán)利要求】
1. 一種水性低太陽吸收比防靜電涂層制備方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 、將去離子水、中和劑、增稠劑、潤(rùn)濕分散劑、表面活性劑、消泡劑、抗菌劑和顏料加 入到容器中，配制成顏料漿，并以2000-3000r/min高速攪拌20-30min至分散均勻，以質(zhì)量 份數(shù)計(jì)各組份配比如下： 去離子水15-30份 中和劑0. 1-0. 8份 增稠劑0. 2-2份 潤(rùn)濕分散劑〇. 5-3份 表面活性劑0. 1-1份 消泡劑〇. 1-2份 抗菌劑0. 1-0. 5份 顏料1-10份； (2) 、將水性羥基樹脂、導(dǎo)電填料、消泡劑和流變改性劑加入步驟（1)得到的顏料漿中 并攪拌均勻，以質(zhì)量份數(shù)計(jì)各組份配比如下： 水性羥基樹脂30-50份 導(dǎo)電填料25-50份 消泡劑〇. 1-1份 流變改性劑〇. 2-1. 5份； (3) 、將步驟（2)中配制的漆漿進(jìn)行高速分散20-40min，分散速度為1500-2500r/min; (4) 、將步驟（3)中分散均勻的漆漿中加入10-20質(zhì)量份的脂肪族異氰酸酯或脂環(huán)族異 氰酸酯，攪拌均勻，得到涂料備用； (5) 、采用步驟（4)得到的涂料對(duì)被噴涂物表面進(jìn)行噴涂，采用空氣噴涂的方式進(jìn)行多 次噴涂，待每一次噴涂的漆膜表干時(shí)，再進(jìn)行下一次噴涂，每次噴涂的厚度為10-25 μ m，控 制涂層總厚度為80-150 μ m。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述步驟⑴加入的顏料為白色顏料，白色顏料采用鈦白粉，粒徑為〇. 1-10 μ m。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述鈦白粉選用金紅石型鈦白粉。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述步驟（2)加入的水性羥基樹脂包括陰離子型丙烯酸酯分散體或羥基丙烯酸酯分散 體中的一種或兩種的組合。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述步驟（2)加入的導(dǎo)電填料為淺色氧化物導(dǎo)電填料，選自導(dǎo)電鈦白粉、導(dǎo)電云母粉、 導(dǎo)電氧化鋅或?qū)щ娾佀徕浿械囊环N或組合，導(dǎo)電填料的形態(tài)為球狀、片狀或針狀。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述導(dǎo)電填料的粒徑尺寸為〇. 1-15 μ m。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征 在于：所述導(dǎo)電填料為粒徑〇. 1-10 μ m、粉體電阻〈100 Ω · cm的導(dǎo)電氧化鋅或?qū)щ娾佀徕?中的一種或組合。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述步驟（4)加入的脂肪族異氰酸酯為六亞甲基異氰酸酯縮二脲或六亞甲基異氰酸酯 三聚體；所述脂環(huán)族異氰酸酯為異佛爾酮二異氰酸酯。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述步驟（3)中的分散方式采用剪切乳化分散。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水性低太陽吸收比防靜電涂層的制備方法，其特征在 于：所述步驟（5)中對(duì)被噴涂物表面進(jìn)行噴涂之前，對(duì)被噴涂表面進(jìn)行打磨或吹沙處理，以
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK104087092SQ201410240368
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】尹雨晨, 劉劍鋒, 郭家勝, 雷輝, 曾一兵, 盧鵡, 李穎, 羅正平 申請(qǐng)人:航天材料及工藝研究所, 中國運(yùn)載火箭技術(shù)研究院