专利名称：水分散环境友好型纳米结构工业漆及制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑用材料，尤其涉及一种水分散环境友好型纳米结构工业漆及制备工艺。
工业用水性漆要求高，开发难度大。西方发达国家经过60年代起步，跨越70年代、80年代，直到90年代初，才有性能较好的水性工业漆的专利报导。如奥地利维若华公司开发的水性丙烯酸改性醇酸面漆，专利号为AT9400711和日本新日铁化学公司开发出水性丙烯酸改性醇酸防锈底漆，专利号为JP92359970。这类水性工业漆虽然减少了一些VOC的排放，减轻了大气污染，但是由于聚合物乳液粒径大(230nm～1500nm)，漆膜致密性差，耐水性不好，防护装饰性与传统油漆相距甚远。目前，市场上还没有性能与传统油漆相当的水性工业漆出现。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是，所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，包括如下组分乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液、软化水、颜料、惰性防锈颜料、活性防锈颜料、填料、催干剂和助剂。
上述的乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液，由疏水型聚合物、亲水型(甲基)丙烯酸酯类共聚物、卓先液和软化水组成。乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液制备方法如下将疏水型聚合物与亲水型(甲基)丙烯酸酯类共聚物按1∶1～2混合均匀；在真空和100～200℃下脱除有机溶剂，至混合物固体含量大于等于80％；然后与含有PH值调节剂和1～5％卓先液的软化水，在高剪切乳化釜中搅拌制成水分散环境友好型纳米聚合物乳液，其中的疏水型聚合物可以是聚脂、不饱和脂肪酸或干性油改性聚脂、环氧聚脂、不饱和脂肪酸或干性油改性环氧聚脂、聚氨脂、不饱和脂肪酸或干性油改性聚氨脂、有机硅改性聚脂和不饱和脂肪酸或干性油改性有机硅聚脂中的一种，其中的亲水型(甲基)丙烯酸酯类共聚物可以是乙烯基类单体自由基加成聚合所得的聚合物；反应条件为温度50～90℃，转速1000～1800rpm，反应时间40～60分钟。
上述乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液可以是水分散环境友好型(甲基)丙烯酸聚酯纳米聚合物乳液，其固含量为30～45％，该乳液在涂料中的用量为30～70％，最好是50～70％。
上述乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液可以是水分散环境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚酯纳米聚合物乳液，固含量为35～45％，该乳液在涂料中的用量为30～70％，最好是50～70％。
上述乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液可以是水分散环境友好型(甲基)丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液，固含量为35～50％；该乳液在涂料中的用量为30～70％，最好是30～50％。
上述乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液可以是水分散环境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液，固含量为35～50％，该乳液在涂料中用量为30～70％，最好是30～50％。
上述的软化水可以是去离子水或蒸馏水，其水中可溶性离子总量小于100ppm，电导率小于20μm/cm。
上述颜料可以是金红石型钛白粉，碳黑，酞菁蓝等，在涂料中的用量为1-25％，最好是3-20％。
上述惰性防锈颜料可以是氧化铁红、氧化铁棕、氧化铁黑、氧化铁黄、云母氧化铁等，在涂料中的用量为5-30％，最好是10-20％。
上述活性防锈颜料可以是磷酸锌、钼酸锌、三聚磷酸铝、碱式硅铝酸铝、偏硼酸钠等，在涂料中用的用量为1-10％，最好是2-6％。
适用的填料有滑石粉、云母粉、碳酸钙、沉淀硫酸钡、高岭土，在涂料中的用量为5-25％，最好是5-20％。
上述的催干剂是钴、锰、锆、钙盐为有效成份的水乳液。例如奥地利维诺华公司的VXW催干剂，在涂料中的用量为2-8％，最好是4-6％。
上述占漆量0.5-5％的助剂可以包括(1)分散剂；是乙烯基单体共聚物的盐类。例如汉高公司的5040分散剂，罗门哈斯公司的T-731分散剂。
(2)润湿剂；是聚氧乙烯烷基酚醚。例如国产的OP-10。
(3)消泡剂；是聚醚改性有机硅。例如汗高公司的SN313、NXZ，毕克公司的BYK020、024。
(4)增稠剂；是碱溶性丙烯酸乳液类增稠剂。例如维乐斯公司的R430，汉高公司的1550。
(5)防腐剂，可以是罗门哈斯公司的LXE。
(6)防霉剂；可以是罗门哈斯公司的M-8，国产的75#防霉剂，百菌清。
(7)PH值调节剂；可以是挥发性胺，例如单乙醇胺，N-乙基吗啉，N、N-二甲基乙醇胺，2、氨基-1-丙醇，三乙胺。
本发明的制备方法可通过如下步骤实现(1)在制浆容器中加入配方量的软化水、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、PH值调节剂，用调速分散机(下同)搅拌5-10分钟，转速为400-500转/分；(2)加入配方量过半量的水分散纳米聚合物乳液，搅拌5-10分钟，转速为600-700转/分；(3)加入配方量的颜填料，搅拌5-10分钟，转速为800-1000转/分；(4)砂磨机等研磨设备研磨至细度小于50μm；(5)漆容器中加入配方量的色浆，剩余纳米聚合物乳液，搅拌8-10分钟，转速为600-800转/分；(6)搅拌下均匀加入催干剂，加完继续搅拌5-10分钟，转速为600-800转/分；
(7)搅拌下均匀加入增稠剂，加完搅拌8-10分钟至分散均匀，转速为800-1000转/分；(8)用80目筛网过滤，包装得成品。
本发明针对大粒径聚合物乳液基料耐水性差、防护装饰性能不佳的缺点，选择一种粒径在100nm以下的纳米聚合物乳液作为基料，以解决水性工业漆存在的问题。由于这类纳米聚合物乳液乳胶粒直径非常小，形成的漆膜非常致密，所以耐水性及防护装饰性可以达到或超过传统油漆。由于这类纳米聚合物乳液乳胶粒直径极小，表面张力非常低，故它们有极好的渗透性、润湿性、流平性和流变性。用它制成的涂料，可对金属部件进行高质量的、高光泽、高性能的涂装，可以替代相应的传统油漆产品。而且，本发明无毒，对环境无污染，对施工人员身体健康无害，使用安全方便。本发明的纳米结构水性工业漆可广泛用于汽车、火车、船舶等交通工具，桥梁、铁塔、栏杆等钢结构，石化贮罐、管道等设施中钢铁材料的防护。
乳液1，是乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型(甲基)丙烯酸聚酯纳米聚合物乳液，其由疏水型聚脂树脂、亲水型(甲基)丙烯酸酯类共聚物、卓先液和软化水组成。所述的卓先液为卓先国际(香港)有限公司(Tnu-seal Zntem national(HK)ltd.)的产品或类似产品。(以下同)乳液2，是乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚酯纳米聚合物乳液，其由疏水型干性油改性聚酯、亲水型(甲基)丙烯酸酯类共聚物、卓先液和软化水组成。
乳液3，是乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型(甲基)丙烯酸改性环氧聚酯氨基纳米聚合物乳液，其由疏水型环氧聚酯树脂、亲水型(甲基)丙烯酸酯类共聚物、卓先液和软化水组成。
乳液4，是乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液，其由疏水型不饱和脂肪酸改性环氧聚酯树脂、亲水型(甲基)丙烯酸酯类共聚物、卓先液和软化水组成。
对比例中1是罗门哈斯的AC261乳液；2是罗门哈斯的BC-01乳液。
表1本发明组分组成实施例1～6
按表1配方制备的水性工业漆其性能列于表2
表2水性工业漆性能
权利要求
1.一种水分散环境友好型纳米结构工业漆，其包括如下组分乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液、软化水、颜料、惰性防锈颜料、活性防锈颜料、填料、催干剂和助剂。
2.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，水分散环境友好型纳米聚合物乳液选自固体分为30～45％的水分散环境友好型(甲基)丙烯酸改性聚酯纳米聚合物乳液、固体分为35～45％的水分散环境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸聚酯纳米聚合物乳液、固体分为35～50％的水分散环境友好型(甲基)丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液和固体分为35～50％的水分散环境友好型干性油改性(甲基)丙烯酸环氧聚酯纳米聚合物乳液，其重量百分比含量为30～70％。
3.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，软化水是去离子水或蒸馏水，水中可溶性离子总量小于100ppm，电导率小于20μm/cm。
4.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，颜料选自金红石型钛白粉，碳黑和酞菁蓝，重量百分比含量为1～25％。
5.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，惰性防锈颜料选自氧化铁红、氧化铁棕、氧化铁黑、氧化铁黄和云母氧化铁，其重量百分比含量为5～30％。
6.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，活性防锈颜料选自磷酸锌、钼酸锌、三聚磷酸铝、碱式硅铝酸铝和偏硼酸钠，其重量百分比含量为1～10％。
7.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，填料选自滑石粉、云母粉、碳酸钙、沉淀硫酸钡和高岭土，其重量百分比含量为5～25％。
8.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，催干剂是钴、锰、锆、钙盐为有效成份的水乳液，其重量百分比含量为2～8％。
9.根据权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆，其特征在于，助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、防霉剂和PH值调节剂，其重量百分比含量为0.5-5％。
10.一种如权利要求1所述的水分散环境友好型纳米结构工业漆的制备工艺，其特征在于包括如下步骤(1)在制浆容器中加入配方量的软化水、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、PH值调节剂，搅拌5-10分钟，转速为400-500转/分；(2)加入配方量过半量的水分散纳米聚合物乳液，搅拌5-10分钟，转速为600-700转/分；(3)加入配方量的颜填料，搅拌5-10分钟，转速为800-1000转/分；(4)研磨至细度小于50μm；(5)漆容器中加入配方量的色浆，剩余纳米聚合物乳液，搅拌8-10分钟，转速为600-800转/分；(6)搅拌下均匀加入催干剂，加完继续搅拌5-10分钟，转速为600-800转/分；(7)搅拌下均匀加入增稠剂，加完搅拌8-10分钟至分散均匀，转速为800-1000转/分；(8)用80目筛网过滤，包装制得成品。
全文摘要
本发明涉及水分散环境友好型纳米结构工业漆，包括如下组分乳胶粒径小于100nm的水分散环境友好型纳米聚合物乳液、软化水、颜料、惰性防锈颜料、活性防锈颜料、填料、催干剂和助剂；其中制备方法。包括如下步骤(1)在制浆容器中加入配方量的软化水、润湿剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、防霉剂、pH值调节剂，搅拌；(2)加入配方量过半量的水分散纳米聚合物乳液，搅拌；(3)加入配方量的颜填料，搅拌(4)研磨至细度小于50μm；(5)漆容器中加入配方量的色浆及剩余纳米聚合物乳液，搅拌；(6)搅拌下均匀加入催干剂，加完继续搅拌；(7)搅拌下均匀加入增稠剂，后搅拌至分散均匀；(8)用80目筛网过滤。本发明无毒，对环境无污染，对施工人员身体健康无害，使用安全方便。可采用刷涂、滚涂、浸涂、喷涂等方法施工，漆膜干燥快、与基材料附着牢固，漆膜机械性能优异，耐化学药品性好，耐水，耐盐雾性好，防护性能优异，可广泛用于钢结构，交通运输工具，石化贮罐、管道，五金交电等工业设施及设备的防护。
文档编号C09D167/07GK1431264SQ0311362
公开日2003年7月23日 申请日期2003年1月21日 优先权日2003年1月21日
发明者张万喜, 刘福长, 李贤意 申请人:张万喜, 刘福长, 李贤意