專利名稱：水溶性防銹納米復合涂料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種涂料，更具體地說是一種水溶性防銹納米復合涂料及其制備方法。
背景技術：
21世紀是中國經濟迅速發(fā)展的時期，也是資源短缺和環(huán)保面臨巨大挑戰(zhàn)的關鍵時期，我國涂料的年使用量在幾百萬噸以上，并以年均15%的用量增長。當前我國水性環(huán)保功能復合涂料的產量少，質量較低，且多集中在建筑涂料方面，難以滿足市場上其他產品對涂料的需要。目前鋼鐵卷材、鋼管、大型鋼結構、車輛等行業(yè)大量使用的主要是溶劑性涂料。這些溶劑性涂料多為醇酸類、丙烯酸樹脂類、聚氨酯類、氯化橡膠類油漆。在使用溶劑性涂料的過程中，由于涂料中使用了大量的溶劑，因此在使用過程中浪費了大量的溶劑，污染環(huán)境。

發(fā)明內容
為解決目前涂料使用大量溶劑而造成的浪費和環(huán)境污染，本發(fā)明研制一種溶劑含量少，可常溫施工的涂料，即節(jié)約有機溶劑、減少空氣污染，節(jié)省能源，又具有防腐、防銹性能的環(huán)保涂料。本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性防銹納米復合涂料。本發(fā)明的目的在于提供一種水溶性防銹納米復合涂料的制備方法。本發(fā)明的水溶性防銹納米復合涂料以重量份數計，其原料由以下成分組成:
植物油5 10
酸類單體1 10
丙烯酸酯類單體30 40
交聯單體1 10
引發(fā)劑0.5 2
納米二氧化硅分散體I 5
復合紫外線吸收劑0.1 0.5
緩蝕、防銹劑I 4
流平劑I 4
pH調節(jié)劑I 6加去離子水至100%。所述的植物油為大豆油、蓖麻油、椰子油、花生油和葵花子油中的至少一種；優(yōu)選為:大豆油、蓖麻油。所述的酸類單體為不飽和脂肪酸、亞麻油酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、鄰苯二甲酸中的至少一種；優(yōu)選為:甲基丙烯酸、衣康酸。所述的丙烯酸酯類單體為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一種。所述的交聯單體為(甲基)丙烯酰胺，羥甲基丙烯酰胺基、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、雙丙酮丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸二烯丙基醚和己二酰肼中的至少一種；優(yōu)選為:丙烯酰胺，丙烯酸縮水甘油酯、雙丙酮丙烯酰胺。交聯單體中含有羥基、環(huán)氧基、酰胺基等具有交聯特征的功能單體，使涂料具有超強耐水、耐溶劑、耐磨和耐老化特性。所述的引發(fā)劑為叔丁基過氧化氫、偶氮二異丁晴、過氧化苯甲酰、硫醇中的至少一種；優(yōu)選為:叔丁基過氧化氫。所述的緩蝕、防銹劑為咪唑啉，碳酸鹽季銨鹽、苯三唑、多聚磷酸銨中的至少一種；優(yōu)選為:咪唑啉，提高涂料的防腐、防銹性能。所述的流平劑為丙烯酸酯流平劑。所述的pH調節(jié)劑為AMP-95，三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、三乙胺、氨水中的一種或兩種；優(yōu)選為: AMP-95。所述的助溶劑為乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、正丁醇、乙醇、仲丁醇、異丙醇中的至少一種；優(yōu)選為:乙醇和丙二醇丁醚的混合物。本發(fā)明所述的復合紫外線吸收劑為紫外線吸收劑和位阻胺光穩(wěn)定劑的復合物，用以提聞涂料的抗紫外線能力。一種水溶性防銹納米復合涂料的制備方法，包括如下步驟:(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入一定量的助溶劑；(2)在反應釜中同時加入10 15%稱量好的混合反應單體和30 50%引發(fā)劑，加熱到回流溫度，先滴加反應單體0.5h后再滴加引發(fā)劑，I 2h滴加完反應單體，1.5
2.5h滴加完引發(fā)劑；(3)在回流溫度下反應I 3h，再補加氧化還原引發(fā)劑去除殘余反應單體(如叔丁基過氧化氫-吊白塊氧化還原劑)，繼續(xù)反應2h后，使反應單體的轉化率達到99.9%，然后降溫至40 50°C ；(4)減壓蒸餾出助溶劑后，滴加pH調節(jié)劑，使體系的pH值為7.5 8.5，然后加入計量的去離子水、流平劑、緩蝕劑、防銹劑、復合紫外線吸收劑和納米二氧化硅分散體，制得水溶性防銹納米復合涂料。本發(fā)明通過合成水溶性丙烯酸樹脂，減少了有機溶劑，利于環(huán)保。本發(fā)明的有益作用:本發(fā)明制備的水溶性防銹納米復合涂料，其突出優(yōu)點在于無毒、附著力強、耐老化、防腐、防銹性能好，節(jié)約能源、無空氣污染，符合環(huán)保要求；該涂料施工性能好，無需機械攪拌裝置，施工工具可用水直接清洗，易于重復使用，降低施工成本；該涂料中加入納米二氧化娃制成納米改性環(huán)保復合涂料，提高涂料的交聯性能，明顯提高涂料的封閉性、強度和力學性能；涂膜即可可室溫固化，也可低溫烘烤，固化速度快。涂膜交聯密度和硬度高、耐水、耐磨性能優(yōu)異。
具體實施例方式實施例1水溶性防銹納米復合涂料的組成按質量百分比為:
大豆油9
甲基丙烯酸6
(甲基)丙烯酸甲酯16
(甲基)丙烯酸丁酯14
羥甲基丙烯酰胺基6
叔丁基過氧化氫2
納米二氧化硅分散體3`
復合紫外線吸收劑0.3
咪唑啉3
丙烯酸酯流平劑2
AMP-953加去離子水至100%制備方法:(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入一定量乙二醇丁醚；(2)取10 15%已經稱量好的混合反應單體，如大豆油、甲基丙烯酸、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸丁酯、羥甲基丙烯酰胺基和40%的引發(fā)劑叔丁基過氧化氫加入到反應爸中，加熱到回流溫度,開始滴加余下的反應單體，I 2h滴完；反應單體滴加0.5h后再滴加引發(fā)劑，1.5 2.5h滴完；(3)在回流溫度下反應I 3h，再補加少量的引發(fā)劑，繼續(xù)反應2h后，使反應單體的轉化率達到99.9%，然后降溫至40 50°C ;(4)減壓蒸餾出溶劑后，滴加AMP-95，使體系的pH值為7.5 8.5，然后加入計量的去離子水、丙烯酸酯流平劑、咪唑啉、復合紫外線吸收劑和納米二氧化硅分散體，制得水溶性防銹納米復合涂料。實施例2水溶性防銹納米復合涂料的組成按質量百分比為:`花生油6
衣康酸8
(甲基)丙烯酸甲酯20
(甲基)丙烯酸丁酯22
(甲基)丙烯酸縮水甘油酯3
偶氮二異丁晴I
納米二氧化硅分散體4
復合紫外線吸收劑0.4
苯三唑4
二乙醇胺4
丙烯酸酯流平劑2加去離子水至100%制備方法:(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入一定量的丙二醇丁醚；(2)取10 15%已經稱量好的混合反應單體，如花生油、衣康酸、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯和40%的引發(fā)劑叔丁基過氧化氫加入到反應爸中，加熱到回流溫度，開始滴加余下的反應單體，I 2h滴完；反應單體滴加
0.5h后再滴加引發(fā)劑，1.5 2.5h滴完；(3)在回流溫度下反應I 3h，再補加少量的引發(fā)劑，繼續(xù)反應2h后，使反應單體的轉化率達到99.9%，然后降溫至40 50°C ;(4)減壓蒸餾出溶劑后，滴加36%的氨水，使體系的pH值為7.5 8.5，然后加入計量的去離子水、丙烯酸酯流平劑、苯三唑、復合紫外線吸收劑和納米二氧化硅分散體，制得水溶性防銹納米復合涂料。實施例3 水溶性防銹納米復合涂料的組成按質量百分比為:蓖麻油7
甲基丙烯酸7
甲基丙烯酸甲酯20
丙烯酸-2-乙基己酯16
(甲基)丙烯酸羥丙酯4
過氧化苯甲酰I
納米二氧化硅分散體3·
復合紫外線吸收劑0.3
碳酸鹽季銨鹽4
丙烯酸酯流平劑4
氨水3加去離子水至100%制備方法:(I)在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入一定量的乙醇和異丙醇；(2)取10 15%已經稱量好的混合反應單體，如蓖麻油、甲基丙烯酸、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯和40%引發(fā)劑叔丁基過氧化氫加入到反應爸中，加熱到回流溫度，開始滴加余下的反應單體，I 2h滴完；反應單體滴加0.5h后再滴加引發(fā)劑，1.5 2.5h滴完；(3)在回流溫度下反應I 3h，再補加少量的引發(fā)劑，繼續(xù)反應2h后，使反應單體的轉化率達到99.9%，然后降溫至40 50°C ;(4)減壓蒸懼出溶劑后,滴加氨水,使體系的pH值為7.5 8.5,然后加入計量的去離子水、丙烯酸酯流平劑、碳酸鹽季銨鹽、復合紫外線吸收劑和納米二氧化硅分散體，制得水溶性防銹納米復合涂料。本發(fā)明所述的水溶性防銹納米復合涂料的測試結果如表I。表I水溶性防銹納米復合涂料的性能
權利要求
1.一種水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:組分和重量百分比是:植物油5 10酸類單體1 10丙烯酸酯類單體30 40交聯單體1 10引發(fā)劑0.5 2 納米二氧化硅分散體1 5復合紫外線吸收劑0.1 0.5 緩蝕、防銹劑1 4 流平劑1 4 pH調節(jié)劑1 6 加去離子水至100%。
2.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的植物油為大豆油、蓖麻油、椰子油、花生油和葵花子油中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的酸類單體為不飽和脂肪酸、亞麻油酸、丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸、鄰苯二甲酸中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的丙烯酸酯類單體為(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸-2-乙基己酯中的三種或多種組合。
5.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的交聯單體為(甲基)丙烯酰胺，羥甲基丙烯酰胺基、(甲基)丙烯酸縮水甘油酯、雙丙酮丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸羥乙酯、(甲基)丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸二烯丙基醚和己二酰肼中的至少一種。
6.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的引發(fā)劑為叔丁基過氧化氫、偶氮二異丁晴、過氧化苯甲酰、硫醇中的至少一種。
7.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的酸類單體與交聯單體總的重量百分比為10 20。
8.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的緩蝕、防銹劑為咪唑啉，碳酸鹽季銨鹽、苯三唑、多聚磷酸銨中的至少一種。
9.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的流平劑為丙烯酸酯流平劑。
10.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的pH調節(jié)劑為AMP-95，三乙醇胺、二乙醇胺、乙醇胺、三乙胺、氨水中的一種或兩種。
11.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的助溶劑為乙二醇丁醚、丙二醇丁醚、正丁醇、乙醇、仲丁醇、異丙醇中的至少一種。
12.根據權利要求1所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的復合紫外線吸收劑為紫外線吸收劑和位阻胺光穩(wěn)定劑的復合物。
13.根據權利要求5所述的水溶性防銹納米復合涂料，其特征在于:所述的交聯單體中含有羥基、環(huán)氧基、酰胺基。
14.一種水溶性防銹納米復合涂料的制備方法，其特征在于:在裝有溫度計、攪拌器、回流冷凝器和滴液漏斗的反應釜中加入一定量助溶劑，加入10 15%稱量好的混合反應單體(植物油、酸類單體、丙烯酸酯類單體、交聯單體)和單體量0.2%的引發(fā)劑，加熱到回流溫度后，開始滴加余下的反應單體的引發(fā)劑，I 2h滴加完單體；反應單體滴加0.5h后，滴加引發(fā)劑，1.5 2.5h滴完；在回流溫度下繼續(xù)反應I 3h，再補加少量的引發(fā)劑，繼續(xù)反應2h后，使反應單體的轉化率達到99.9%，然后降溫至40 50°C ;減壓蒸餾出溶劑后，滴加pH調節(jié)劑，使體系的PH值為7.5 8.5，然后加入計量的去離子水、流平劑、緩蝕劑、防銹劑、復合紫外線吸收劑和納米二氧化硅分散體， 制得水溶性防銹納米復合涂料。
全文摘要
本發(fā)明是一種水溶性防銹納米復合涂料及其制備方法，在反應釜中加入單體量40～50％的助溶劑，再加入部分稱量好的植物油5～10％、酸類單體1～10％、丙烯酸酯類單體30～40％、交聯單體1～10％和引發(fā)劑0.5～2％，加熱到回流溫度，滴加余下的反應單體的引發(fā)劑。反應完成后，抽真空脫除助溶劑，然后滴加pH調節(jié)劑1～6％，然后加入計量的去離子水、流平劑1～4％、緩蝕劑、防銹劑1～4％、復合紫外線吸收劑0.1～0.5％和納米二氧化硅分散體1～5％。本發(fā)明涂料的突出優(yōu)點在于無毒、附著力強、耐老化、防腐、防銹性能好、節(jié)約能源、無空氣污染，加入納米二氧化硅組分制成納米改性環(huán)保復合涂料，涂料易交聯，可在室溫固化。
文檔編號C08F220/14GK103146280SQ20121034742
公開日2013年6月12日 申請日期2012年9月8日 優(yōu)先權日2012年9月8日
發(fā)明者孫道興, 于健, 陳希磊, 王犇 申請人:青島科技大學