CN109439145A - 耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，包括如下组分：环氧树脂乳液30‑48份、聚氨酯乳液15‑35份、流平剂1‑3份、消泡剂1‑3份、防闪锈助剂1‑3粉、改性填料5‑10份；改性填料的制备方法如下：将20‑40份陶瓷粉料和3‑5份表面活性剂投入混料机中，加入1‑3份水，搅拌，静置5‑10小时，研磨2‑6小时，得到混合料；将混合料投入到容器中，加水分散，向分散液中加入海藻酸钠和壳聚糖，40‑60℃的条件下搅拌1‑4小时，静置12‑36h，使得海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，将陶瓷粉料包裹于凝胶中，得到复合水凝胶；将得到复合水凝胶干燥形成干凝胶，然后将所述干凝胶加入到球磨机中，碾磨0.5‑2小时，即得到改性填料。本发明的水性环氧树脂涂料，具有绿色环保、耐磨性和耐腐蚀性能好的特点。

Description

耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性环氧树脂涂料技术领域，具体涉及一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是重要的金属防护措施。一般的涂料由树脂，填料，助剂，溶剂组成。由于溶剂的存在，在施工和生产的过程中，容易造成溶剂挥发而污染环境。因此开发无挥发性溶剂，以水为溶剂的环保型涂料成为当前和今后的重点。
在诸种水性涂料中，环氧水性涂料以耐腐蚀性好而引起人们的关注。目前使用的水性环氧涂料一般是以环氧酯或环氧树脂为骨架，将环氧树脂改性为可以自乳化，并进一步乳化其它结构的环氧树脂显得尤为重要。
在向环氧树脂引入乳化剂的方法中，一种是通过环氧基反应引入，这种方法以损失和牺牲大量的环氧基为代价，环氧树脂也丧失了良好的防腐性能；另外一种就是利用环氧树脂骨发明架上的羟基，通过形成环氧酯再进一步引入极性基团而水化，这种方式由于引入了可溶于水的基团，使环氧树脂耐水性降低，因此耐腐蚀性和对金属的保护性能大幅降低。
在一些场合，除了要求涂层具有环保、防腐功能外，还有一些特殊的要求，例如涂层耐磨，但是水性环氧树脂本身的耐磨性能有限，难以达到人们希望的性能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，该水性环氧树脂涂料具有绿色环保、耐磨性和耐腐蚀性能好的特点。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，包括按重量份计的如下组分：水性环氧树脂乳液30-48份、水性聚氨酯乳液15-35份、流平剂1-3份、消泡剂1-3份、防闪锈助剂1-3粉、改性填料5-10份；
所述改性填料的制备方法如下：
S1:将20-40份陶瓷粉料和3-5份表面活性剂投入混料机中，加入1-3份水，搅拌，静置5-10小时，再研磨2-6小时，得到混合料；
S2:将得到的混合料投入到容器中，加水分散，然后向得到的分散液中加入海藻酸钠和壳聚糖，在40-60℃的条件下搅拌1-4小时，然后静置12-36h，使得海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，将陶瓷粉料包裹于所述凝胶中，得到复合水凝胶；
S3:将得到复合水凝胶干燥形成干凝胶，然后将所述干凝胶加入到球磨机中，碾磨0.5-2小时，即得到所述的改性填料。
本发明中，通过将陶瓷粉料与表面活性剂一起加水湿混，使得表面活性剂均匀地附着于陶瓷粉料表面，提高了陶瓷粉料在水中的分散性和稳定性。
海藻酸钠和壳聚糖均是天然高分子材料，来源广，成本低，且无毒无污染，绿色环保。海藻酸钠在溶液中易形成凝胶状态，而壳聚糖分子中具有氨基、羟基等活性基团，具有优异的吸附能力，是高效的螯合物介质。本发明中，将改性后的陶瓷粉料分散于水中，加入海藻酸钠和壳聚糖，在搅拌的过程中，陶瓷粉料被壳聚糖分子所吸附，并且海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，从而将陶瓷粉料包裹于水凝胶中，且陶瓷粉料粉体在水凝胶中分散均匀；最后将得到的水凝胶干燥，得到的干凝胶在进行球磨粉碎，从而得到了表面包裹有海藻酸钠和壳聚糖的改性复合填料。
本发明中，得到的改性填料，在水性涂料中具有优异的分散性能，不添加任何偶联剂，就能实现与树脂基体良好的结合，有利于提升涂料的耐磨和耐老化性能。
本发明中优选的方案为，所述陶瓷粉料为氧化铝粉和滑石粉，两者的质量比为3-5:1。氧化铝粉是一种优异的耐磨填料，可添加到各种水性树脂、油性树脂内、环氧树脂、丙烯酸树脂、聚胺酯树脂中，能够显著地提高涂料漆膜的硬度，提高耐刮擦能力和耐用性。而滑石粉的主要成分为含水的硅酸镁，其具有片层状结构，质地较软，具有强吸附性能，能够吸附颗粒较小的氧化铝粉至片层状结构表面。在形成凝胶的过程中，片状滑石分子穿插于水凝胶网络结构中，提高了滑石粉的柔韧性和分散性，有利于改善涂料漆膜的硬度，防止漆膜开裂。
本发明中优选的方案为，所述氧化铝粉的粒径为50-500nm，所述滑石粉的目数为2000-4000目。
本发明中优选的方案为，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸钠中的至少一种。
本发明中优选的方案为，所述海藻酸钠的添加量为混合料重量50-100％，所述壳聚糖的添加量为混合料重量的25-40％。更优选地，所述海藻酸钠的添加量为混合料重量80-90％，所述壳聚糖的添加量为混合料重量的30-40％。
本发明中优选的方案为，所述干燥的方法为加热干燥或冷冻干燥；当选用加热干燥的方式时，干燥的温度不宜过高，以防破坏粉体表面；优选地，所述加热干燥的干燥温度为50-80℃，干燥时间3-5h；当选用冷冻干燥的方式时，所述冷冻干燥的时间优选为12-24h。
本发明中优选地方案为，还包括对得到的改性填料进行筛分的步骤，经过筛分后，得到粒径分布为0.5-5μm的改性填料。
本发明另一方面提供了所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料的一种制备方法，包括以下步骤：
将环氧树脂乳液、聚氨酯乳液、流平剂、消泡剂和防闪锈助剂混合，搅拌均匀，得到均一的分散液；
将改性填料加入所述分散液中，搅拌，得到所述耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料。
本发明的有益效果：
1.本发明的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，通过将陶瓷粉料与表面活性剂一起加水湿混，使得表面活性剂均匀地附着于陶瓷粉料表面，提高了陶瓷粉体在水中的分散性和稳定性。
2.海藻酸钠和壳聚糖均是天然高分子材料，来源广，成本低，且无毒无污染。海藻酸钠在溶液中易形成凝胶状态，而壳聚糖分子中具有氨基、羟基等活性基团，具有优异的吸附能力，是高效的螯合物介质。本发明中，将改性后的陶瓷粉料分散于水中，加入海藻酸钠和壳聚糖，在搅拌的过程中，陶瓷粉料被壳聚糖分子所吸附，并且海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，从而将陶瓷粉料包裹于水凝胶中，且陶瓷粉料粉体在水凝胶中分散均匀；最后将得到的水凝胶干燥，得到的干凝胶在进行球磨粉碎，从而得到了表面包裹有海藻酸钠和壳聚糖的海藻酸钠/壳聚糖/陶瓷粉料的复合填料。得到的改性填料，在水性涂料中具有优异的分散性能和稳定性，不添加任何偶联剂，就能实现与树脂基体良好的结合能力，有利于涂料的耐磨和耐老化性能。
3.改性填料表面的海藻酸钠在溶液中易形成交联网络结构，能够提高涂料的粘度，并且具有良好的润湿性，能够代替部分树脂、增稠剂或增塑剂，绿色环保，且有利于降低涂料成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例1
一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，包括按重量份计的如下组分：水性环氧树脂乳液45份、水性聚氨酯乳液30份、流平剂2份、消泡剂2份、防闪锈助剂2粉、改性填料8份；其中，流平剂为羟甲基纤维素，消泡剂为聚醚类消泡剂，防闪锈助剂为FA179防闪锈助剂。
上述耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料的制备方法如下：
按照配比将水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯乳液、流平剂、消泡剂和防闪锈助剂加入到搅拌桶中，启动搅拌桨，搅拌30分钟，得到均一的分散液。然后将改性填料加入到分散液中，边加边搅拌，得到耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料。
其中，改性填料的制备方法如下：
S1:将25份纳米氧化铝粉、5份滑石粉和5份硬脂酸钠投入混料机中，加入3份水，搅拌，静置10小时，再研磨5小时，得到混合料；
S2:将得到的混合料投入到容器中，加水分散，然后向得到的分散液中加入30份海藻酸钠和12份壳聚糖，在50℃的条件下搅拌4小时，然后静置24h，使得海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，将陶瓷粉料包裹于凝胶中，得到复合水凝胶；
S3:将复合水凝胶放入冷冻干燥机中，冷冻24h后取出，将得到的干凝胶粉碎，加入到高速球磨机中，以直径3mm的玛瑙球为碾磨介质，碾磨30min，再经过筛分，即得到所述的改性填料。
实施例2
一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，包括按重量份计的如下组分：水性环氧树脂乳液35份、水性聚氨酯乳液20份、流平剂1份、消泡剂1份、防闪锈助剂2粉、改性填料6份；其中，流平剂为聚丙烯酸，消泡剂为聚醚类消泡剂，防闪锈助剂为FA179防闪锈助剂。
上述耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料的制备方法如下：
按照配比将水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯乳液、流平剂、消泡剂和防闪锈助剂加入到搅拌桶中，启动搅拌桨，搅拌30分钟，得到均一的分散液。然后将改性填料加入到分散液中，边加边搅拌，得到耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料。
其中，改性填料的制备方法如下：
S1:将30份纳米氧化铝粉、8份滑石粉和4份十二烷基硫酸钠投入混料机中，加入2份水，搅拌，静置8小时，再研磨3小时，得到混合料；
S2:将得到的混合料投入到容器中，加水分散，然后向得到的分散液中加入22份海藻酸钠和11份壳聚糖，在40℃的条件下搅拌2小时，然后静置12h，使得海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，将陶瓷粉料包裹于凝胶中，得到复合水凝胶；
S3:将复合水凝胶放入鼓风干燥机中，设定干燥温度为80℃，干燥3h。然后取出，将得到的干凝胶粉碎，加入到高速球磨机中，以直径1mm的玛瑙球为碾磨介质，碾磨50min，再经过筛分，即得到所述的改性填料。
实施例3
一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，包括按重量份计的如下组分：水性环氧树脂乳液40份、水性聚氨酯乳液25份、流平剂3份、消泡剂3份、防闪锈助剂1粉、改性填料6份；其中，流平剂为羟乙基纤维素，消泡剂为有机硅消泡剂，防闪锈助剂为FA179防闪锈助剂。
上述耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料的制备方法如下：
按照配比将水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯乳液、流平剂、消泡剂和防闪锈助剂加入到搅拌桶中，启动搅拌桨，搅拌30分钟，得到均一的分散液。然后将改性填料加入到分散液中，边加边搅拌，得到耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料。
其中，改性填料的制备方法如下：
S1:将32份纳米氧化铝粉、8份滑石粉和3份十二烷基苯磺酸钠投入混料机中，加入2份水，搅拌，静置6小时，再研磨2小时，得到混合料；
S2:将得到的混合料投入到容器中，加水分散，然后向得到的分散液中加入40份海藻酸钠和15份壳聚糖，在60℃的条件下搅拌4小时，然后静置36h，使得海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，将陶瓷粉料包裹于凝胶中，得到复合水凝胶；
S3:将复合水凝胶放入冷冻干燥机中，冷冻24h后取出，将得到的干凝胶粉碎，加入到高速球磨机中，以直径3mm的玛瑙球为碾磨介质，碾磨30min，再经过筛分，即得到所述的改性填料。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，包括按重量份计的如下组分：水性环氧树脂乳液30-48份、水性聚氨酯乳液15-35份、流平剂1-3份、消泡剂1-3份、防闪锈助剂1-3粉、改性填料5-10份；
所述改性填料的制备方法如下：
S1:将20-40份陶瓷粉料和3-5份表面活性剂投入混料机中，加入1-3份水，搅拌，静置5-10小时，再研磨2-6小时，得到混合料；
S2:将得到的混合料投入到容器中，加水分散，然后向得到的分散液中加入海藻酸钠和壳聚糖，在40-60℃的条件下搅拌1-4小时，然后静置12-36h，使得海藻酸钠和壳聚糖形成凝胶，将陶瓷粉料包裹于所述凝胶中，得到复合水凝胶；
S3:将得到复合水凝胶干燥形成干凝胶，然后将所述干凝胶加入到球磨机中，碾磨0.5-2小时，即得到所述的改性填料。
2.如权利要求1所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，所述陶瓷粉料为氧化铝粉和滑石粉，两者的质量比为3-5:1。
3.如权利要求2所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，所述氧化铝粉的粒径为50-500nm，所述滑石粉的目数为2000-4000目。
4.如权利要求1所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸钠中的至少一种。
5.如权利要求1所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，所述海藻酸钠的添加量为混合料重量50-100％，所述壳聚糖的添加量为混合料重量的25-40％。
6.如权利要求5所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，所述海藻酸钠的添加量为混合料重量80-90％，所述壳聚糖的添加量为混合料重量的30-40％。
7.如权利要求1所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，所述干燥的方法为加热干燥或冷冻干燥；所述加热干燥的干燥温度为50-80℃，干燥时间3-5h；所述冷冻干燥的时间为12-24h。
8.如权利要求1所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料，其特征在于，还包括对得到的改性填料进行筛分的步骤，经过筛分后，得到粒径分布为0.5～5μm的改性填料。
9.根据权利要求1-8任一项所述的耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将水性环氧树脂乳液、水性聚氨酯乳液、流平剂、消泡剂和防闪锈助剂混合，搅拌均匀，得到均一的分散液；
将改性填料加入所述分散液中，搅拌均匀，得到所述耐磨耐腐蚀水性环氧树脂涂料。
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