本发明涉及水性涂料制备的
技术领域：
，特别涉及一种水性环保涂料的制备方法。
背景技术：
：随着环保意识的不断提高和环保法规的不断完善，国外涂料行业对挥发性有机化合物含量和有害物质含量的控制进一步严格，涂料的水性化和粉末化的趋势愈来愈明显。而以环氧树脂等原料为基料的水性涂料是一个富含营养的体系，从开始生产到形成漆膜的每个环节都面对细菌的腐蚀，尤其在环境温度升高特别是湿度和营养源丰富的环境下，水性涂料面临着大量霉菌和细菌繁殖与生长的严峻挑战。因此，需要开发一款具有抗菌作用的水性环保涂料。技术实现要素：本发明的目的是提供一种水性环保涂料的制备方法，解决上述现有技术问题中的一个或者多个。本发明提供的一种水性环保涂料的制备方法，包含以下步骤：a1、在反应釜中加入改性环氧树脂、固化剂，搅拌1h后再加入氨基磺酸，温度60-68℃分散1-2h，再加入改性硅溶胶，最后加入去离子水，乳化30-50min后减压蒸馏除去乳液中的有机溶剂，得到固含量为30-60％的乳液；a2、将质量份数为100份的a1得到的乳液、质量份数为50份的色浆料、质量份数为200-500份的去离子水混合，得到水性环保涂料。在一些实施方式中，改性环氧树脂的制备方法为：将质量份数为100份的酚醛环氧树脂、质量份数为20-50份环氧树脂和质量份数为1-10份的扩链剂混合，加入催化剂，在反应温度在150℃-180℃进行反应，当环氧当量达到1000-2200g/mol，将温度降至至60-80℃，随后加入有机胺化合物，在90℃-110℃之间进行胺化及扩链反应，得到所述改性环氧树脂。在一些实施方式中，酚醛环氧树脂包括苯酚型酚醛环氧树脂、邻甲酚型酚醛环氧树脂、双酚a型酚醛环氧树脂的任意一种或多种；其中，环氧树脂包括双酚a型环氧树脂、双酚s型环氧树脂、双酚f型环氧树脂、聚乙二醇二缩水甘油醚和聚丙二醇二缩水甘油醚的任意一种或多种；其中，扩链剂包括单酚、双酚类化合物、双酚a型聚醚多元醇、二元羧酸、聚醚多元醇、二元巯醇中的任意一种或多种；其中，催化剂包括三乙醇胺、三乙胺、二乙胺、三苯基磷、三苯基溴化磷、二甲基苄胺、咪唑、二甲基咪唑、2-乙基4-甲基咪唑中的任意一种或多种；其中，有机胺化合物包括丁胺、二乙胺、甲基丁基胺、单乙醇胺、二乙醇胺、n-甲基乙醇胺、1，3-二甲基丙胺、n,n-二甲基乙醇胺酸盐或酮亚胺类有机胺中的任意一种或多种。在一些实施方式中，固化剂包括乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、间苯二胺、二氨基二苯基加完中的任意一种或多种。在一些实施方式中，改性硅溶胶的制备方法包括以下步骤：b1、以粒径均匀，大小20-40nm，比重为1.10-1.15的碱性二氧化硅溶胶作为晶种，10-15倍去离子水进行稀释，通过质量分数4-6％氢氧化钾溶液调节ph值为10-12；所得混合液进行加热，温度控制在100-105℃，加热过程中持续加入比重为1.00-1.04，ph值为2.0-3.0的硅酸，以维持液面恒定；b2、将摩尔分数为0.1-1％偏铝酸，通过搅拌分散至质量分数为5-10％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反应过程中，每隔1-3小时加入50-100ml所述含铝的混合溶液，以维持反应液的ph在9.0-10.0之间；b3、将反应液持续加热时间为50-60h，使二氧化硅溶胶比重达到1.250-1.300时，停止加热，反应结束，最后得到ph为9.0-9.8，粒径为100-120nm的改性硅溶胶。在一些实施方式中，色浆料的制备方法为：反应釜中加入质量份数为100份的环氧树脂、质量份数为10-20份的氧化钛、质量份数20-25份的高岭土、质量份数为1-5份的炭黑和质量份数为200-300份的去离子水，混合均匀后用球磨机砂磨10-15h后，得到固含量为40-60％的色浆料。有益效果：制备的水性涂料在各种金属基材上具有优异的电沉积涂装适应性，并且提供优异的边缘耐腐蚀性、良好耐候性、耐刮擦性和抗石击性能的涂膜，其在工业上具有良好的应用价值。本发明中的掺铝的铝元素具有较强的氧化能力，能破坏细菌细胞的代谢作用，从而阻碍细菌生长繁殖，且金属离子接触细菌后，由于静电引力作用使两者紧密结合，导致金属离子能穿透细胞膜进入细菌胞内，再与胞内蛋白的疏基发生反应，使得蛋白质凝固，导致细菌无法分裂繁殖，从而使其死亡。另一方面，氧化硅被光照射后能产生电子-空穴对，它是一个催化活性中心，能吸收环境中的能量，激活材料表面空气或水中的氧气，生成羟基自由基和超氧化物阴离子自由基，二者都具有很强的氧化还原能力，能氧化还原细菌的有机物，从而破坏细菌的繁殖能力，达到抗菌效果。因此，该水性环保涂料涂装成膜以后，具有优异的抗菌作用。具体实施方式下面通过实施方式对本发明进行进一步详细的说明。实施案例1：a1、将质量份数为100份的苯酚型酚醛环氧树脂、质量份数为20份双酚a型环氧树脂和质量份数为1份的双酚a型聚醚多元醇混合，加入催化剂三乙醇胺，在反应温度在150℃进行反应，当环氧当量达到1000g/mol，将温度降至至60℃，随后加入二乙胺，在90℃℃之间进行胺化及扩链反应，得到所述改性环氧树脂；a2、以粒径均匀，大小20nm，比重为1.10的碱性二氧化硅溶胶作为晶种，10倍去离子水进行稀释，通过质量分数4％氢氧化钾溶液调节ph值为10；所得混合液进行加热，温度控制在100℃，加热过程中持续加入比重为1.00，ph值为2.0的硅酸，以维持液面恒定；a3、将摩尔分数为0.1％偏铝酸，通过搅拌分散至质量分数为5％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反应过程中，每隔1小时加入50ml所述含铝的混合溶液，以维持反应液的ph在9.0；a4、将反应液持续加热时间为50h，使二氧化硅溶胶比重达到1.250时，停止加热，反应结束，最后得到ph为9.0，粒径为100nm的改性硅溶胶；a5、在反应釜中加入改性环氧树脂、乙烯基三胺，搅拌1h后再加入氨基磺酸，温度60℃分散1h，再加入改性硅溶胶，最后加入去离子水，乳化30min后减压蒸馏除去乳液中的有机溶剂，得到固含量为30％的乳液；a6、在反应釜中加入质量份数为100份的环氧树脂、质量份数为10份的氧化钛、质量份数20份的高岭土、质量份数为1份的炭黑和质量份数为200份的去离子水，混合均匀后用球磨机砂磨10h后，得到固含量为40％的色浆料；a7、将质量份数为100份的a5得到的乳液、质量份数为50份的色浆料、质量份数为200份的去离子水混合，得到环保型水性涂料a。实施案例2：b1、将质量份数为100份的双酚a型酚醛环氧树脂、质量份数为30份双酚f型环氧树脂和质量份数为5份的双酚a型聚醚多元醇混合，加入催化剂二甲基咪唑，在反应温度在160℃进行反应，当环氧当量达到1800g/mol，将温度降至至70℃，随后加入n,n-二甲基乙醇胺酸盐，在100℃进行胺化及扩链反应，得到所述改性环氧树脂；b2、以粒径均匀，大小30nm，比重为1.12的碱性二氧化硅溶胶作为晶种，12倍去离子水进行稀释，通过质量分数5％氢氧化钾溶液调节ph值为11；所得混合液进行加热，温度控制在102℃，加热过程中持续加入比重为1.02，ph值为2.5的硅酸，以维持液面恒定；b3、将摩尔分数为0.5％偏铝酸，通过搅拌分散至质量分数为8％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反应过程中，每隔2小时加入50-100ml所述含铝的混合溶液，以维持反应液的ph在9.5；b4、将反应液持续加热时间为55h，使二氧化硅溶胶比重达到1.258时，停止加热，反应结束，最后得到ph为9.5，粒径为110nm的改性硅溶胶；b5、在反应釜中加入改性环氧树脂、间苯二胺，搅拌1h后再加入氨基磺酸，温度65℃分散1.5h，再加入改性硅溶胶，最后加入去离子水，乳化40min后减压蒸馏除去乳液中的有机溶剂，得到固含量为50％的乳液；b6、在反应釜中加入质量份数为100份的环氧树脂、质量份数为15份的氧化钛、质量份数22份的高岭土、质量份数为2份的炭黑和质量份数为250份的去离子水，混合均匀后用球磨机砂磨12h后，得到固含量为50％的色浆料；b7、将质量份数为100份的b5得到的乳液、质量份数为50份的色浆料、质量份数为300份的去离子水混合，得到环保型水性涂料b。实施案例3：c1、将质量份数为100份的邻甲酚型酚醛环氧树脂、质量份数为50份双酚s型环氧树脂和质量份数为10份的单酚混合，加入二乙胺，在反应温度在180℃进行反应，当环氧当量达到2200g/mol，将温度降至80℃，随后加入单乙醇胺，在110℃之间进行胺化及扩链反应，得到所述改性环氧树脂；c2、以粒径均匀，大小40nm，比重为1.15的碱性二氧化硅溶胶作为晶种，15倍去离子水进行稀释，通过质量分数6％氢氧化钾溶液调节ph值为12；所得混合液进行加热，温度控制在105℃，加热过程中持续加入比重为1.04，ph值为3.0的硅酸，以维持液面恒定；c3、将摩尔分数为1％偏铝酸，通过搅拌分散至质量分数为10％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反应过程中，每隔3小时加入100ml所述含铝的混合溶液，以维持反应液的ph在10.0；c4、将反应液持续加热时间为60h，使二氧化硅溶胶比重达到1.300时，停止加热，反应结束，最后得到ph为9.8，粒径为120nm的改性硅溶胶；c5、在反应釜中加入改性环氧树脂、氨乙基哌嗪，搅拌1h后再加入氨基磺酸，温度68℃分散2h，再加入改性硅溶胶，最后加入去离子水，乳化50min后减压蒸馏除去乳液中的有机溶剂，得到固含量为60％的乳液；c6、在反应釜中加入质量份数为100份的环氧树脂、质量份数为20份的氧化钛、质量份数25份的高岭土、质量份数为5份的炭黑和质量份数为300份的去离子水，混合均匀后用球磨机砂磨15h后，得到固含量为60％的色浆料；c7、将质量份数为100份的b5得到的乳液、质量份数为50份的色浆料、质量份数为500份的去离子水混合，得到环保型水性涂料c。将实施案例得到的环保型水性涂料a，b，c进行性能测试。一、边缘耐腐蚀性将冷轧板(0.8mm*150mm*70mm)经过化学转化处理(日本帕卡濑精公司制，商品名，磷酸锌处理剂)，作为作为待涂装件，用实施例得到的水性涂料对其进行涂装，涂装后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根据国标nss测试1000h盐雾测试，评价测试样板的板面及边缘锈点数量。ⅰ级：板面及边缘锈点数量小于等于2个。ⅱ级：板面及边缘锈点数量3-5个，ⅲ级：板面及边缘锈点数量5-10个，ⅳ级：板面及边缘锈点数量大于10个。二、耐候性将冷轧板(0.8mm*150mm*70mm)经过化学转化处理(日本帕卡濑精公司制，商品名，磷酸锌处理剂)，作为作为待涂装件，用实施例得到的水性涂料对其进行涂装，涂装后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根据国标quva测试300h，评价漆膜色差值。ⅰ级：色差值小于2ⅱ级：色差值大于2但小于4ⅲ级：色差值大于4小于6ⅳ级：色差值大于6三、基材附着力将冷轧板(0.8mm*150mm*70mm)经过化学转化处理(日本帕卡濑精公司制，商品名，磷酸锌处理剂)，作为作为待涂装件，用实施例得到的水性涂料对其进行涂装，涂装后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，在40℃纯水中浸泡240h后，评价漆膜划百格做胶粘后漆膜的剥落比例。ⅰ级：胶粘后漆膜无任何剥落ⅱ级：胶粘后漆膜剥落比例≤2％ⅲ级：胶粘后漆膜剥落比例3％～5％ⅳ级：胶粘后漆膜剥落比例＞5％。四、耐摩擦性将马口铁(0.5mm*80mm*40mm)作为待涂装件，用实施例得到的水性涂料对其进行涂装，涂装后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在10-12微米，用纸带摩擦试验机测试漆膜耐摩擦性，测试时荷重为175g，评价漆膜被磨穿时的最大rca次数。ⅰ级：rca＞200ⅱ级：150＜rca≤200ⅲ级：100＜rca≤150ⅳ级：rca＜100。测试结果如下表所示：样品实施例1实施例2实施例3膜厚(um)202121边缘耐腐蚀性ⅰ级ⅰ级ⅰ级耐候性ⅰ级ⅱ级ⅰ级基材附着力ⅰ级ⅰ级ⅱ级耐磨擦性ⅰ级ⅰ级ⅰ级五、抗菌性能测试将营养琼脂培养基以蒸馏水配置为质量分数3.5％的水溶液，高压灭菌，灌注于平板培养皿中制备固体培养基，将活化后的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌分别接种于平板培养基，接种细菌的浓度为200个/板。将水性环保涂料涂布成膜以后，将涂布成膜的样品a，b，c裁剪一部分，放在含菌平板的表面，37℃培养24h，观察抑菌效果，测量抑菌圈的直径。得到的结果是：实施案例中的a，b，c涂料涂布成膜以后，对上述四种菌的抑菌圈直径都明显大于15mm，根据标准抑菌圈直径大于15mm时，说明此时材料对细菌高度敏感，即说明了本发明制备的水性环保涂料发挥了其抗菌性。本发明提供的实施方案中的一种水性环保涂料的制备方法，制备的水性涂料在各种金属基材上具有优异的电沉积涂装适应性，并且提供优异的边缘耐腐蚀性、良好耐候性、耐刮擦性和抗石击性能的涂膜，其在工业上具有良好的应用价值。且该水性环保涂料具有优异的抗菌性。以上表述仅为本发明的优选方式，应当指出，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些也应视为发明的保护范围之内。当前第1页12