本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种仿镀锌纳米水性漆及其应用。
背景技术
仿镀锌漆通常分为油性漆和水性漆。其中，油性漆因其voc(挥发性有机化合物)含量过高，对环境和人体健康都会带来不利的影响。而水性漆由于其优异的环保性能、无刺激性气味和炫丽的外观而受到消费者的广泛喜赖。但用传统的水性漆制得的涂层的硬度、耐腐蚀性及致密性都达不到人们的需求。目前，有人采用将环氧树脂添加到仿镀锌水性漆中以使涂层的致密度和硬度提高。但该水性漆的致密性和硬度的提升有限，仍然无法达到工艺上的需求。
技术实现要素：
鉴于此，本发明提供了一种仿镀锌纳米水性漆及其应用，通过在水性漆中添加纳米氧化锆和纳米氧化铝来填充成膜时的膜层孔隙，从而提升涂层的致密性。
本发明第一方面提供了一种仿镀锌纳米水性漆，包括涂料和水，按重量分数计，所述涂料包括如下组分：
改性丙烯酸树脂20-85％；
水性锌粉5-50％；
颜填料4-30％；
表面增强剂0.2-2％，其中，所述表面增强剂包括纳米氧化锆和/或纳米氧化铝。
其中，所述纳米氧化锆的粒径为30-100nm；和/或，所述纳米氧化铝的粒径为30-100nm。
其中，所述颜填料包括二氧化硅和铝银浆。
其中，按重量分数计，所述颜填料包括二氧化硅2-15％，铝银浆2-15％。
其中，所述铝银浆的表面依次包覆有二氧化硅层和纳米丙烯酸树脂层。
其中，所述改性丙烯酸树脂包括硅改性丙烯酸树脂和环氧改性丙烯酸树脂。
其中，按重量分数计，所述涂料还包括流平剂0.05-1％、消泡剂0.05-0.6％、润湿剂0.1-0.5％和分散排列剂0.1-2％。
其中，所述涂料与所述水的体积比为1：(0.5-2)。
本发明第一方面提供的一种仿镀锌纳米水性漆，通过加入具有纳米尺寸的纳米氧化锆、纳米氧化铝作为表面增强剂，在涂层制备过程中，纳米氧化锆、纳米氧化铝可以很好地填充至水性漆的孔隙中，从而提升涂层的致密度。而且由于纳米氧化锆、纳米氧化铝本身的硬度大，强度高，因此当纳米氧化锆、纳米氧化铝填充至孔隙后，不仅可提升涂层的致密度，还可提升涂层的硬度与强度。
本发明第二方面提供了如本发明第一方面提供的仿镀锌纳米水性漆的应用，提供基材，将所述仿镀锌纳米水性漆涂覆在所述基材表面，在所述基材表面形成仿镀锌涂层。
其中，所述仿镀锌层的硬度为2-5h。
本发明第二方面提供的应用，将仿镀锌纳米水性漆涂覆在基材表面，得到具有仿镀锌层的基材。利用本发明第一方面提供的水性漆形成的仿镀锌层致密度高，耐腐蚀性能好，硬度高，强度高，可很好地保护基材。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。
图1为本发明实施例中仿镀锌层在200倍下的表面形貌图。
具体实施方式
以下是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。
本发明实施例提供的一种仿镀锌纳米水性漆，包括涂料和水，按重量分数计，所述涂料包括如下组分：
改性丙烯酸树脂20-85％；
水性锌粉5-50％；
颜填料4-30％；
表面增强剂0.2-2％，其中，所述表面增强剂包括纳米氧化锆和/或纳米氧化铝。
本发明实施例提供的一种仿镀锌纳米水性漆，首先，本发明使用了改性丙烯酸树脂和水性锌粉，使水性漆具有仿镀锌漆的功效，并且由于改性丙烯酸树脂的加入使水性漆具有优异的耐腐蚀性能。其次，通过加入具有纳米尺寸的纳米氧化锆、纳米氧化铝作为表面增强剂，在涂层制备过程中，纳米氧化锆、纳米氧化铝可以很好地填充至水性漆的孔隙中，从而提升涂层的致密度。而且由于纳米氧化锆、纳米氧化铝本身的硬度大，强度高，因此当纳米氧化锆、纳米氧化铝填充至孔隙后，不仅可提升涂层的致密度，还可提升涂层的硬度与强度。
本发明的仿镀锌纳米水性漆中各组分的含量(改性丙烯酸树脂20-85％；水性锌粉5-50％；颜填料4-30％；表面增强剂0.2-2％)是一个整体，是不可分割的，各个组分在本发明的范围内，通过协同作用，最终才能得到致密度高、硬度高的涂层。
优选地，本发明表面增强剂包括纳米氧化锆和纳米氧化铝。
进一步优选地，按重量分数计，本发明表面增强剂包括纳米氧化锆0.1-1％和纳米氧化铝0.1-1％。
本发明实施方式中，所述纳米氧化锆的粒径为30-100nm；和/或，所述纳米氧化铝的粒径为30-100nm。30-100nm的纳米氧化锆和所述纳米氧化铝可以很好地填充至改性丙烯酸树脂、水性锌粉和颜填料的缝隙中，来提高涂层的致密度和强度、硬度。优选地，所述纳米氧化锆和所述纳米氧化铝的粒径大小为40-80nm，进一步优选地，所述纳米氧化锆和所述纳米氧化铝的粒径大小为50-70nm。
本发明实施方式中，所述颜填料包括二氧化硅和铝银浆。二氧化硅充当为填料，而铝银浆充当为颜料。二氧化硅不仅可以提高水性漆的抗腐蚀性能，还可以提高水性漆的耐碱性能，光洁度和抗老化性能。而铝银浆不仅可以提高水性漆的抗腐蚀性能，而且可以提高水性漆的附着力，增加水性漆的装饰感。
本发明实施方式中，按重量分数计，所述颜填料包括二氧化硅2-15％，铝银浆2-15％。2-15％的二氧化硅和铝银浆可以与上述本发明的改性丙烯酸树脂、水性锌粉和表面增强剂达到最优的配合效果。优选地，二氧化硅的含量为5-12％，铝银浆的含量为5-12％。进一步优选地，二氧化硅的含量为7-10％，铝银浆的含量为7-10％。
本发明实施方式中，所述铝银浆的表面依次包覆有二氧化硅层和纳米丙烯酸树脂层。本发明的铝银浆是具有双层包覆结构的。二氧化硅层可以进一步地提高铝银浆的耐腐蚀性能，而丙烯酸可以提高铝银浆的分散能力，使铝银浆均匀地分散在水性漆中。优选地，所述二氧化硅的粒径为10-20μm。
本发明实施方式中，所述改性丙烯酸树脂包括硅改性丙烯酸树脂和环氧改性丙烯酸树脂。硅改性丙烯酸树脂和环氧改性丙烯酸树脂可进一步地提高水性漆的耐腐蚀性能。优选地，按重量分数计，硅改性丙烯酸树脂的含量为10-40％，环氧改性丙烯酸树脂的含量为10-45％。进一步优选地，硅改性丙烯酸树脂的含量为20-30％，环氧改性丙烯酸树脂的含量为20-30％。
本发明实施方式中，按重量分数计，所述涂料还包括流平剂0.05-1％、消泡剂0.05-0.6％、润湿剂0.1-0.5％和分散排列剂0.1-2％。本发明的水性漆还可包括流平剂、消泡剂、润湿剂和分散剂来使水性漆的性能得到了大大的提升。
本发明实施方式中，所述涂料与所述水的体积比为1：(0.5-2)。优选地，所述涂料和水的体积比为1:1。
请参阅图1，本发明实施例提供的如本发明实施例提供的仿镀锌纳米水性漆的应用，提供基材，将所述仿镀锌纳米水性漆涂覆在所述基材表面，在所述基材表面形成仿镀锌涂层。从图1中可以看到，黑色为气泡，其余为水性漆的部分。用本发明提供的水性漆得到的仿镀锌层在200倍的显微镜下表面光亮，致密，无明显孔洞等缺陷。
本发明实施例提供的应用，将仿镀锌纳米水性漆涂覆在基材表面，得到具有仿镀锌层的基材。利用本发明实施例提供的水性漆形成的仿镀锌层致密度高，耐腐蚀性能好，硬度高，强度高，可以很好地保护基材。
本发明实施方式中，所述水性漆的施工粘度为t-4杯，所述涂覆的时间为10-40s，根据用户所需要的厚度来进行自行调整。
本发明实施方式中，需要对所述基材进行预处理。并且根据不同材质的基材来进行不同的预处理工艺。
优选地，若所述基材为钢材，则对所述钢材进行锌系磷化处理工艺；若所述基材为镁合金材料或铝合金材料，则对所述镁合金材料或所述铝合金材料进行无铬氧化处理工艺；若所述基材为铜合金材料或锌合金材料，则对所述铜合金材料或所述锌合金材料进行无铬钝化处理工艺。
本发明实施方式中，所述仿镀锌层的硬度为2-5h。本发明的仿镀锌层由于添加了纳米氧化锆和/或纳米氧化铝，大大地提高了仿镀锌层的硬度。其中，本发明的硬度是按照国家标准gb/t6739-2006铅笔法测定漆膜硬度测定而得的。
本发明实施方式中，所述仿镀锌层的附着力小于1级，附着力是按照国家标准gb1720-1979测定而得的。所述仿镀锌层的耐冲性大于50kg/cm2。耐冲性的测定是按照国家标准gb1732-1993测定而得的。所述仿镀锌层的柔韧性不大于1mm。柔韧性是按照国家标准gb1731-1993测定而得的。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。
实施例1
一种仿镀锌纳米水性漆，包括涂料和水，按重量分数计，所述涂料包括：硅改性丙烯酸树脂29％、环氧改性丙烯酸树脂30％、水性锌粉30％、二氧化硅5％，铝银浆5％，纳米氧化锆0.5％和纳米氧化铝0.5％。
实施例2
一种仿镀锌纳米水性漆，包括涂料和水，按重量分数计，所述涂料包括：硅改性丙烯酸树脂29％、环氧改性丙烯酸树脂30％、水性锌粉30％、二氧化硅5％，铝银浆5％，纳米氧化锆1％。
实施例3
一种仿镀锌纳米水性漆，包括涂料和水，按重量分数计，所述涂料包括：硅改性丙烯酸树脂29％、环氧改性丙烯酸树脂30％、水性锌粉30％、二氧化硅5％，铝银浆5％，纳米氧化铝1％。
实施例4
一种仿镀锌纳米水性漆，包括涂料和水，按重量分数计，所述涂料包括：硅改性丙烯酸树脂26％、环氧改性丙烯酸树脂30％、水性锌粉30％、二氧化硅5％，铝银浆5％，纳米氧化锆0.5％、纳米氧化铝0.5％、流平剂1％。消泡剂0.5％、润湿剂0.5％和分散排列剂1％。
对比例1
一种仿镀锌纳米水性漆，包括涂料和水，按重量分数计，所述涂料包括：硅改性丙烯酸树脂27％、环氧改性丙烯酸树脂30％、水性锌粉30％、二氧化硅5％，铝银浆5％、流平剂1％。消泡剂0.5％、润湿剂0.5％和分散排列剂1％。
效果实施例
将实施例4的仿镀锌纳米水性漆、对比例1的仿镀锌纳米水性漆和传统仿镀锌油性漆进行性能测试。提供3块钢材，并对3块钢材进行锌系磷化预处理工艺，再将实施例4、对比例1的仿镀锌纳米水性漆和传统油性漆分别涂覆在3块钢材表面，施工粘度为t-4杯，涂覆的时间为30s，得到3种具有仿镀锌层的钢材。接着测试3种涂层的硬度、耐冲性和柔韧性，结果如表1所示。
表1实施例4、对比例1和传统仿镀锌油性漆制备而成的涂层的性能
从表1中可以看到，实施例4由于包含了纳米氧化锆和纳米氧化铝，增加了涂层的致密性和硬度。因此涂层的硬度、耐冲性和柔韧性均比对比例1的性能要好。虽然本发明的仿镀锌纳米水性漆在硬度方面相比传统油性漆有些许差距，但在环保方面的优势很大，而且能够应用于大多数实际情况，因此有较大的实用意义。综上所述，本发明的仿镀锌纳米水性漆相比传统的仿镀锌纳米水性漆和传统的仿镀锌油性漆具有较大的优势。
以上对本发明实施方式所提供的内容进行了详细介绍，本文对本发明的原理及实施方式进行了阐述与说明，以上说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。