一种用于门窗的环保绝缘涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于涂料制备领域，具体涉及一种用于门窗的环保绝缘涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着经济的发展，人们生活水平的提高，人们对生活的品质要求越来越高，对生活中的用品要求越来越高，门窗在人们生活中给人们以温暖、安静的环境，因而更重视门窗的密封性、使用寿命及外观，实际生活中的门窗以合金门窗居多，还有塑料门窗等一系列其他门窗，但是这些门窗的使用寿命短、易腐蚀、外观也不是很优美，而最单间的抗腐蚀、延长寿命的方法就是在I?窗的表面涂覆一层涂层。
[0003]涂层主要包括无机涂层、有机涂层和有机无机复合涂层3中类型，有机涂层的附着性、冲压性优秀，耐热性、焊接性差；无机涂层性能大致相反；固有机无机复合涂层由于综合了各中性能的要求，故而得到了广泛的应用，但是目前的涂料的附着性不够、耐腐蚀性不够强，使用寿命不能满足人们的需求，不具有耐火性及绝缘性。
[0004]进入21世纪，随着人类对环境保护的日益重视，对绿色环保的呼声也越来越高，世界各国都出台了相应的绿色产品的标准和认证。对涂料的要求也是如此，不仅要求具有优良必要的应用性能，同时要求具有绿色环保性，从环保角度出发，总的发展趋势是有机涂层逐渐被淘汰，无机涂层逐步代替有机无机复合涂层，在有机无机涂层中大都含有铬酸盐，在涂液的生产，涂敷以及加工、使用和废涂液的处理过程中，会对操作人员身体健康和环境造成一定的损害，特别是六价铬被认为具有高毒性和高致癌性，所以研发一种能满足人们需求的，绿色环保的用于门窗的涂料成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种用于门窗的环保绝缘涂料及其制备方法，该环保绝缘涂料具有良好的附着性，耐腐蚀性还具有良好的耐火性及绝缘性，且绿色环保，提高了安全性，延长了门窗的使用寿命，该环保绝缘涂料的制备方法简单易行，制备过程无污染。
[0006]本发明解决以上技术问题的技术方案是:
一种用于门窗的环保绝缘涂料，该环保绝缘涂料以质量份数计包含以下组分:
自制磷酸二氢铝5-10份
有机树脂40-55份填料20-25份助剂13-24份溶剂20-30份
其中，有机树脂为环氧树脂和水性聚氨酯改性环氧树脂的混合物，并且环氧树脂与水性聚氨酯改性环氧树脂的质量比为1:5-1:2 ; 填料为硫酸钡、滑石粉、磷酸锌、磷酸铝和二氧化钛中的一种或几种混合物；
助剂以质量份数计包括以下组分:
螯合剂2-4份
分散剂1-3份
消泡剂4-6份
固化剂4-6份
硅烷偶联剂2-5份；
溶剂为去离子水或正丁醇。
[0007]本发明进一步的技术方案为:
前述用于门窗的环保绝缘涂料中，螯合剂为酒石酸，分散剂为纳米二氧化硅，固化剂为氟硅酸镁、氟硅酸锌、氟硅酸钠、氟硅酸钾、硼酸镁、硼酸锌或硼酸钠中的一种或几种混合物；硅烷偶联剂为KH-560 ；
前述用于门窗的环保绝缘涂料中，填料的粒径为0.3-2 μ mo
[0008]前述用于门窗的环保绝缘涂料中，自制磷酸二氢铝的制备方法如下:
a.将85%的磷酸进行稀释作为基料，稀释加水使得磷酸含量为50%，将稀释好的磷酸溶液置于恒温加热磁力搅拌器上，边搅拌边加热到85-90°C ；
b.再以5-7g/min的速度缓慢向上述磷酸溶液中加入氢氧化铝，同时升温到110-120°C，保持此温度加热1-1.5h制得澄清透明粘稠液，过程中应及时补水，以保证各物质量浓度一定，加去离子水并不断搅拌直至透明，调整溶液的PH值，使得溶液的pH值为
1.5-2.0，冷却，调整溶液比重，即得到自制液体状磷酸二氢铝；
c.将自制液体状磷酸二氢铝置于真空干燥箱中烘干4-5h，真空干燥箱温度为60-65°C，最后的到自制固体状磷酸二氢销。
[0009]前述用于门窗的环保绝缘涂料中，水性聚氨酯改性环氧树脂的制备方法如下: 将聚丙二醇，异氟尔酮二异氰酸酯和环氧树脂混合均匀加入装有冷凝管，温度计和恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，启动搅拌器调至转速为300-350r/min，有油浴加热至85 V恒温反应1.5-2h，反应过程中加入丙酮降低预聚物的黏度，然后降温至75°C，加入催化剂二月桂酸丁基锡，然后缓慢滴加二羟甲基丙酸和1，4_ 丁二醇的混合物，维持反应3-4h，然后在降低温度至50°C，加入三乙胺中和，再加入去离子水，高速搅拌使其乳化，搅拌速度为700-800r/min，乳化0.5h后加入乙二胺进行扩链，后经减压蒸馏出去丙酮，得到水性聚氨酯改性环氧树脂；
其中聚丙二醇，异氟尔酮二异氰酸酯和环氧树脂的质量比为7:3:20o
[0010]本发明还设计了一种用于门窗的环保绝缘涂料的制备方法，该涂料的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将磷酸二氢铝、填料、环氧树脂和水性聚氨酯改性环氧树脂按权利要求1中的比例混合并调匀，使无机和有机成分充分混合，用高速分散机以800-900r/min的转速对涂料进行分散50-60min，以确保涂层液混合均匀，得到涂料的固体含量为20_25%，比重为
1.2-1.4g/cm3，黏度为 ll-13s ；
(2)向步骤(I)中依次加入螯合剂、消泡剂、分散剂、硅烷偶联剂和固化剂，用高速分散机以200-300r/min的转速对涂料进行分散l_2h，即得到一种用于门窗的环保绝缘涂料。
[0011]本发明的有益效果是:
(I)本发明中采用自制磷酸二氢铝的方法工艺简单，设备要求低，制备过程无污染物排放，环保清洁，制得的磷酸二氢铝均匀、纯净。
[0012](2)本发明中加入的纳米二氧化硅尺寸小，表面能高，使其具有很强的吸附性，在磷酸二氢铝表面均匀分布，可以改善磷酸二氢铝的分散性，当纳米二氧化硅水溶液与磷酸二氢铝混合时，二氧化硅表面分布的硅醇基会与溶液中P-OH基发生键合，形成更大粒子的网状结构，从而进一步提尚涂料的稳定性。
[0013](3)本发明中加入的螯合剂酒石酸可以和铝离子形成螯合物，可以有效避免沉淀的生成，延长涂料的保存时间，并且在以后使用中不影响涂料的效果。
[0014](4)本发明中加入填料硫酸钡，化学性质稳定，耐酸、耐碱，可以提高漆膜的厚度、耐磨性、耐水性、耐热性、表面硬度、耐冲击性等，另外，硫酸钡在波长300-400 μm范围内具有很高的反射性，可以保护漆膜免遭光老化。
[0015](5)本发明中加入的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定，涂层具有极强的附着力、耐候性、耐水性、耐久性等性能。
[0016](6)本发明中使用的硅烷偶联剂，可以使环氧树脂、水性聚氨酯改性环氧树脂与填料连接在一起达到提高涂层的性能和增强附着力的目的。
【具体实施方式】
[0017]实施例1
本实施例提供一种用于门窗的环保绝缘涂料，该环保绝缘涂料以质量份数计包含以下组分:
自制磷酸二氢铝:5份，环氧树脂:17份，水性聚氨酯改性环氧树脂份:35份，粒径为
0.3 μ m的硫酸钡:20-25份，助剂:13-24份，离子水:20-30份；
助剂以质量份数计包括以下组分:
酒石酸:2-4份，纳米二氧化硅:1-3份，消泡剂:4-6份，氟硅酸钠:4-6份，KH-560:2-5
份；
自制磷酸二氢铝的制备方法如下:
a.将85%的磷酸进行稀释作为基料，稀释加水使得磷酸含量为50%，将稀释好的磷酸溶液置于恒温加热磁力搅拌器上，边搅拌边加热到88°C ；
b.再以6g/min的速度缓慢向上述磷酸溶液中加入氢氧化铝，同时升温到115°C，保持此温度加热1.5h制得澄清透明粘稠液，过程中应及时补水，以保证各物质量浓度一定，加去离子水并不断搅拌直至透明，调整溶液的PH值，使得溶液的pH值为1.8，冷却，调整溶液比重，即得到自制液体状磷酸二氢铝；
c.将自制液体状磷酸二氢铝置于真空干燥箱中烘干4h，真空干燥箱温度为60°C，最后的到自制固体状磷酸二氢铝。
[0018]水性聚氨酯改性环氧树脂的制备方法如下:
将聚丙二醇，异氟尔酮二异氰酸酯和环氧树脂混合均匀加入装有冷凝管，温度计和恒压滴液漏斗的四口烧瓶中，启动搅拌器调至转速为320r/min，有油浴加热至85°C恒温反应2h，反应过程中加入丙酮降低预聚物的黏度，然后降温至75°C，加入催化剂二月桂酸丁基锡，然后缓慢滴加二羟甲基丙酸和1，4_ 丁二醇的混合物，维持反应3h，然后在降低温度至50°C，加入三乙胺中和，再加入去离子水，高速搅拌使其乳化，搅拌速度为750r/min，乳化
0.5h后加入乙二胺进行扩链，后经减压蒸馏出去丙酮，得到水性聚氨酯改性环氧树脂；
其中聚丙二醇，异氟尔酮二异氰酸酯和环氧树脂的质量比为7:3:20o
[0019]上述用于门窗的环保绝缘涂料的制备方法，该涂料的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将磷酸二氢铝、填料硫酸钡、环氧树脂和水性聚氨酯改性环氧树脂在溶剂离子水中混合并调匀，使无机和有机成分充分混合，用高速分散机以850r/min的转速对涂料进行分散50min，以确保涂层液混合均匀，得到涂料的固体含量为22%，比重为1.2g/cm3，黏度为Ils ；
(2)向步骤(I)中依次加入螯合剂酒石酸、消泡剂、分散剂纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH-560和固化剂氟硅酸钠，用高速分散机以200r/min的转速对涂料进行分散2h，即得到一种用于门窗的环保绝缘涂料。
[0020]实施例2
本实施例提供一种用于门窗的环保绝缘涂料，该环保绝缘涂料以质量份数计包含以下组分:
自制磷酸二氢铝:10份，环氧树脂:17份，水性聚氨酯改性环氧树脂份:34份