本發(fā)明涉及金屬水漆技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
電機(jī)主要是由金屬材料組成，已被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國(guó)防建設(shè)及人民生活進(jìn)行的重要保證，因而確保電機(jī)的正常運(yùn)行就顯得十分重要。而電機(jī)外殼主要是由鋼制材料組成，存在較多散熱片，使暴露的面積較大，又由于其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，所接觸環(huán)境相對(duì)較復(fù)雜，所以電機(jī)外殼更容易因受到腐蝕而遭到破壞。這就要求電機(jī)涂料不但具有優(yōu)異的附著力、柔韌性、抗沖擊性能及良好的硬度，而且具有良好的防腐性能，及良好的耐化學(xué)品性。
我國(guó)電機(jī)行業(yè)對(duì)工業(yè)涂料的需求量巨大。但目前絕大部分電機(jī)企業(yè)主要使用的工業(yè)涂料，是可常溫干燥的溶劑型醇酸涂料、丙烯酸涂料以及雙組份的聚氨酯涂料。隨著我國(guó)環(huán)保法律法規(guī)的不斷完善和健全，強(qiáng)制性使用環(huán)保型工業(yè)涂料已經(jīng)成為大勢(shì)所趨。而水性工業(yè)涂料作為環(huán)保型涂料的重點(diǎn)發(fā)展方向，在電機(jī)行業(yè)中的應(yīng)用具有非常廣闊的市場(chǎng)。但是由于電機(jī)生產(chǎn)廠家生產(chǎn)工藝等因素限制，電機(jī)用水性涂料又必須具備優(yōu)異的干燥性能，以保證電機(jī)下涂裝線即可進(jìn)入下一工序進(jìn)行生產(chǎn)操作。為響應(yīng)國(guó)家的環(huán)保法令以及節(jié)能減排的政策規(guī)定，針對(duì)電機(jī)外殼的涂裝要求，開(kāi)發(fā)一款低有機(jī)揮發(fā)物(VolatileOrganic Compounds，VOC)排放、快干并且性能優(yōu)良的水性工業(yè)涂料意義重大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種電機(jī)外殼用丙烯酸水漆及其制備方法，該水漆解決了閃銹和早銹問(wèn)題，防銹效果好，附著力強(qiáng)、硬度高，并且以水為稀釋劑，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、有毒重金屬，無(wú)毒無(wú)刺激氣味，符合環(huán)保要求，對(duì)人體無(wú)害；自干快，可以保證電機(jī)下涂裝線即可進(jìn)入下一工序進(jìn)行生產(chǎn)操作。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種電機(jī)外殼用丙烯酸水漆，包括以下重量份數(shù)的原料：
水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液45-50份、pH調(diào)節(jié)劑0.4-0.8份、分散劑0.6-1.5份、消泡劑0.3-0.5份、氧化石墨烯0.01-0.5、炭黑0.05-3份、金紅石型鈦白粉10-20份、防銹顏料2-10份、消光粉0.5-4份、重質(zhì)碳酸鈣0.5-8份、硫酸鋇3-8份、防沉劑0.05-0.15份、成膜助劑2-3份、潤(rùn)濕劑0.1-0.5份、流平劑0.1-0.5份、防閃銹劑0.1-0.5份、增稠劑0.1-1.2份、去離子水6-16份。
優(yōu)選的，防銹顏料為復(fù)合磷酸鋅、氧化鐵黃和復(fù)合鈦鐵粉。
進(jìn)一步優(yōu)選的，復(fù)合磷酸鋅、氧化鐵黃和復(fù)合鈦鐵粉的重量比為：復(fù)合磷酸鋅：氧化鐵黃：復(fù)合鈦鐵粉=2.5-3.5:0.1-0.3:3.5-4.5。
優(yōu)選的，分散劑為改性聚丙烯酸酯聚合物類(lèi)分散劑、脂肪酸改性聚酯類(lèi)分散劑和聚丙烯酸鈉鹽類(lèi)分散劑。
進(jìn)一步優(yōu)選的，改性聚丙烯酸酯聚合物類(lèi)分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA4560、脂肪酸改性聚酯類(lèi)分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA6220、聚丙烯酸鈉鹽類(lèi)分散劑為法國(guó)高泰公司的P30，AFCONA4560：AFCONA6220：P30的重量比為1：1：1.25。
優(yōu)選的，防閃銹劑為長(zhǎng)沙市科諾化工材料有限公司的A366。
優(yōu)選的，潤(rùn)濕劑為聚醚改性有機(jī)硅化合物；消泡劑為有機(jī)硅類(lèi)消泡劑。
進(jìn)一步優(yōu)選的，潤(rùn)濕劑為德國(guó)比克公司的BYK346；消泡劑為德國(guó)比克公司的BYK028。
優(yōu)選的，防沉劑為膨潤(rùn)土；成膜助劑為醇酯12、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一種或者幾種；pH調(diào)節(jié)劑為二甲基乙醇胺、氨水、多功能胺AMP-95中的一種或幾種；增稠劑為纖維素類(lèi)增稠劑、堿溶脹型增稠劑或締合型增稠劑中的一種或幾種。
電機(jī)外殼用丙烯酸水漆的制備方法，包括如下步驟：
步驟a，首先將氧化石墨烯溶解在去離子水中，配制成氧化石墨烯含量為4wt%的氧化石墨烯水溶液，并經(jīng)過(guò)攪拌分散、超聲波分散；
步驟b，按照上述原料配比將剩余去離子水、pH調(diào)節(jié)劑、分散劑、部分消泡劑、氧化石墨烯水溶液加入備料鍋中；
步驟c，將加入到備料鍋中的原料進(jìn)行攪拌，直至攪拌均勻后，按照上述原料配比加入炭黑、金紅石型鈦白粉、消光粉、重質(zhì)碳酸鈣、硫酸鋇、防銹顏料、防沉劑，攪拌分散，形成均勻漆漿；
步驟d，將均勻漆漿進(jìn)行研磨，研磨至細(xì)度小于等于25微米；
步驟e，將研磨合格的漆漿加入到調(diào)漆罐中，在攪拌下，加入水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液，攪拌均勻后加入成膜助劑、剩余部分消泡劑、防閃銹劑、潤(rùn)濕劑、流平劑，最后用增稠劑調(diào)節(jié)漆漿的粘度，制得半成品；將半成品經(jīng)200目紗網(wǎng)過(guò)濾，得到電機(jī)外殼用丙烯酸水漆。
本發(fā)明所使用的氧化石墨烯為按照Hummers方法制備而成，經(jīng)過(guò)分離提純后使用。
采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：
（1）本發(fā)明通過(guò)引入適量納米片層材料氧化石墨烯（GO），制備出納米復(fù)合水性涂料。使涂料具有表面清潔、美觀，防銹能力突出，并且具有室溫速干性能，不需要增加額外設(shè)備。氧化石墨烯(GO)作為新型的納米材料，具有良好的柔韌性和親水性能，能夠很好應(yīng)用在水性涂料中。它質(zhì)量輕，少量的添加量，就能夠使涂層獲得良好的致密涂層。氧化石墨烯是片層結(jié)構(gòu)，厚度達(dá)到幾十納米左右，直徑（或者稱做寬度）在幾百微米（零點(diǎn)幾毫米）。而納米級(jí)尺度會(huì)具有納米效應(yīng)，片層結(jié)構(gòu)有利于在涂料中覆蓋在基材表面，并且由于其粒徑較大和較多的極性官能團(tuán)使其與基材或者樹(shù)脂有很好的相互作用，從而提高抗流掛性能和防沉降性能，較膨潤(rùn)土等靠絡(luò)合作用的效果更明顯。并且由于其納米級(jí)別的厚度，使氧化石墨烯具有極好的韌性和彈性，從而提高涂層的韌性和抗開(kāi)裂性能。
（2）本發(fā)明所用基料為水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液，其具丙烯酸乳液和環(huán)氧乳液的優(yōu)點(diǎn)，使該發(fā)明產(chǎn)品具有優(yōu)異的防腐性能、快干性和優(yōu)良的成膜性能，能夠牢固的附著在金屬表面，使漆膜致密、且透氣率低，大大提高了漆膜的耐水性和防腐性能。
（3）埃夫科納助劑有限公司的AFCONA4560為改性聚丙烯酸酯聚合物類(lèi)的分散劑，AFCONA6220為脂肪酸改性聚酯類(lèi)的功能性助劑（分散劑），兩者1:1搭配使用，對(duì)無(wú)機(jī)顏料、有機(jī)顏料和炭黑都有優(yōu)異的穩(wěn)定性（即達(dá)到，防絮凝、防止浮色發(fā)花的效果），搭配使用，既能降低成本，又不損失分散特性。高泰P30為聚丙烯酸鈉鹽類(lèi)分散劑，能夠?qū)μ亢诘念伭线_(dá)到較好的分散效果，降低浮色發(fā)花的發(fā)生，并且能改善涂膜的遮蓋力及手感。
（4）配方中根據(jù)顏基比(P/B)、臨界顏料體積分?jǐn)?shù)(CPVC)合理的搭配了金紅石型鈦白粉、復(fù)合鈦鐵粉、重質(zhì)碳酸鈣、硫酸鋇等體質(zhì)顏料，借助其細(xì)微顆粒填充膜結(jié)構(gòu)來(lái)提高漆膜的致密度，降低漆膜可滲透性。并且通過(guò)添加少量的氧化石墨烯，提高了水漆的柔韌性和抗流掛等性能。
（5）配方中添加復(fù)合磷酸鋅、復(fù)合鈦鐵粉、氧化鐵黃和抗閃銹劑，在防閃銹劑的作用下，與Fe2+形成穩(wěn)定的絡(luò)合物，阻止銹的形成與發(fā)展；在化學(xué)防銹顏料復(fù)合磷酸鋅的作用下，與鐵離子結(jié)合，生成硬度高、附著力優(yōu)異、難溶于水的螯合物，在鋼鐵表面形成致密的保護(hù)膜，大大提高了漆膜的初期抗閃銹性和防腐蝕性。氧化鐵黃(主要成分為Fe2O3·H2O)除了作為黃色顏料外，還具有一定的防銹能力。
（6）本發(fā)明制備的電機(jī)外殼專(zhuān)用水漆通過(guò)水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液、氧化石墨烯、成膜物質(zhì)、體質(zhì)顏料、防銹顏料和抗閃銹劑共同作用，使漆膜的耐水性500h、耐鹽霧性300h、耐人工老化800小時(shí)，對(duì)電機(jī)外殼起到很好的保護(hù)作用。與國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品相比，本發(fā)明的水漆解決了閃銹和早銹問(wèn)題，防銹效果好，自干快，附著力強(qiáng)、硬度高，并且以水為稀釋劑，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、有毒重金屬，無(wú)毒無(wú)刺激氣味，符合環(huán)保要求，對(duì)人體無(wú)害。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合具體實(shí)施方式作對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
本發(fā)明的實(shí)施例所用原料商品名稱、型號(hào)和生產(chǎn)廠家如下：
實(shí)施例
一種電機(jī)外殼用丙烯酸水漆，包括以下重量份數(shù)的原料：
水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液45-50份、pH調(diào)節(jié)劑0.4-0.8份、分散劑0.6-1.5份、消泡劑0.3-0.5份、氧化石墨烯0.01-0.5、炭黑0.05-3份、金紅石型鈦白粉10-20份、防銹顏料2-10份、消光粉0.5-4份、重質(zhì)碳酸鈣0.5-8份、硫酸鋇3-8份、防沉劑0.05-0.15份、成膜助劑2-3份、潤(rùn)濕劑0.1-0.5份、流平劑0.1-0.5份、防閃銹劑0.1-0.5份、增稠劑0.1-1.2份、去離子水6-16份。
防銹顏料為復(fù)合磷酸鋅、氧化鐵黃和復(fù)合鈦鐵粉，復(fù)合磷酸鋅、氧化鐵黃和復(fù)合鈦鐵粉的重量比為：復(fù)合磷酸鋅：氧化鐵黃：復(fù)合鈦鐵粉=2.5-3.5:0.1-0.3:3.5-4.5。
分散劑為改性聚丙烯酸酯聚合物類(lèi)分散劑、脂肪酸改性聚酯類(lèi)分散劑和聚丙烯酸鈉鹽類(lèi)分散劑。改性聚丙烯酸酯聚合物類(lèi)分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA4560、脂肪酸改性聚酯類(lèi)分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA6220和聚丙烯酸鈉鹽類(lèi)分散劑為法國(guó)高泰公司的P30，AFCONA4560：AFCONA6220：P30的重量比為1：1：1.25。
潤(rùn)濕劑為聚醚改性有機(jī)硅化合物；選用德國(guó)比克公司的BYK346。
消泡劑為有機(jī)硅類(lèi)消泡劑，選用德國(guó)比克公司的BYK028。
防沉劑為膨潤(rùn)土；成膜助劑為醇酯12、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一種或者幾種；pH調(diào)節(jié)劑為二甲基乙醇胺、氨水、多功能胺AMP-95中的一種或幾種；增稠劑為纖維素類(lèi)增稠劑、堿溶脹型增稠劑或締合型增稠劑中的一種或幾種。
實(shí)施例1-4具體原料種類(lèi)和配比見(jiàn)下表表1和表2所示：
表1
表2
電機(jī)外殼用丙烯酸水漆的制備方法，包括如下步驟：
步驟a，首先將氧化石墨烯溶解在去離子水中，配制成氧化石墨烯含量為4wt%的氧化石墨烯水溶液，并經(jīng)過(guò)高速分散、超聲波分散；
步驟b，按照上述原料配比將剩余去離子水、pH調(diào)節(jié)劑、分散劑、部分消泡劑、氧化石墨烯水溶液加入備料鍋中；
步驟c，將加入到備料鍋中的原料進(jìn)行低速攪拌，直至攪拌均勻后，按照上述原料配比加入炭黑、金紅石型鈦白粉、消光粉、重質(zhì)碳酸鈣、硫酸鋇、防銹顏料、防沉劑，高速分散，形成均勻漆漿；
步驟d，將均勻漆漿進(jìn)行研磨，研磨至細(xì)度小于等于25微米；
步驟e，將研磨合格的漆漿加入到調(diào)漆罐中，在中速攪拌下，加入水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液，攪拌均勻后加入成膜助劑、剩余部分消泡劑、防閃銹劑、潤(rùn)濕劑、流平劑，最后用增稠劑將漆漿的粘度調(diào)到規(guī)定粘度，制得半成品；將半成品經(jīng)200目紗網(wǎng)過(guò)濾，得到電機(jī)外殼用丙烯酸水漆。
直徑2米的反應(yīng)釜（容器）內(nèi)制備的話，低速攪拌400-600轉(zhuǎn)/分鐘，中速攪拌為600-800轉(zhuǎn)/分鐘，高速攪拌為800-1000轉(zhuǎn)/分鐘。
粘度根據(jù)客戶與具體使用產(chǎn)品要求的不同來(lái)調(diào)節(jié)，可以為90S左右(涂-四杯，25℃)，也可以為90ku左右(KU粘度計(jì)，25℃)，此粘度大大高于90S(涂-四杯，25℃)。
防銹，抗沖擊性能，附著力，硬度，防腐性等性能檢測(cè)，行業(yè)內(nèi)主要采用通用標(biāo)準(zhǔn)，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級(jí)，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞50cm,防腐性能主要體現(xiàn)在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測(cè)試可以達(dá)到5天不起泡，不生銹。
實(shí)施例1：成本相對(duì)低，性能良好，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級(jí)，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞50cm,防腐性能主要體現(xiàn)在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測(cè)試可以達(dá)到5天不起泡，不生銹。
實(shí)施例2：成本相對(duì)低，性能良好，防銹性能較例1提高，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級(jí)，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞50cm,防腐性能主要體現(xiàn)在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測(cè)試可以達(dá)到6天不起泡，不生銹。
實(shí)施例3：性能良好，防銹性能較例2提高，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級(jí)，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞55cm,防腐性能主要體現(xiàn)在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測(cè)試可以達(dá)到8天不起泡，不生銹。
實(shí)施例4：性能良好，防銹性能較例2提高，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級(jí)，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞55cm,防腐性能主要體現(xiàn)在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測(cè)試可以達(dá)到9天不起泡，不生銹。