一种水性纳米金属涂料的制备工艺的制作方法

本发明涉及涂料技术领域，具体为一种水性纳米金属涂料的制备工艺。

背景技术：

水性涂料所用的固体添加剂主要是钛白粉和二氧化硅，还有的用氧化锌、磷酸锌、碳酸钙等，这些颜料或填料由于颗粒大、密度大需要砂研或高速分散，加工难度较大，制备的涂料稳定性差且成本高，而且耐酸碱和疏水性较差，超细固体添加剂的制备或高度分散技术已成为影响水性涂料发展的瓶颈之一，因为在水性分散介质中，纳米材料高的表面能和比表面积使之强烈吸附水生成R-OH基结构，使相互之间易发生聚合或生成链接物，导致纳米材料及料浆体易产生团聚，从而影响其分散性，因此需要对纳米金属涂料的生产进行工艺进行改进。

目前的水性纳米金属涂料在生产时，大多是直接在水性纳米金属涂料中加入普通的分散剂，使水性纳米金属涂料中纳米颗粒充分分散与有机基料内，然而，这样的方法只能适用于小批量生产，而对于大批量水性纳米金属涂料制备过程中，需要花费生产人员大量的工作时间和工作工序来等待水性纳米金属涂料彻底分散完成，大大增加了生产人员的工作负担，降低了水性纳米金属涂料的生产效率，不能实现先对水性纳米金属涂料中固体纳米颗粒先进行表面有机活性处理，使各纳米粒子之间表面活性达到统一，来降低各粒子之间的活性差别，从而减小各粒子之间的吸附力，同时，无法达到对水性纳米金属涂料进行双重物理搅拌分散处理，来加快水性纳米金属涂料分散效果的目的，从而给生产人员的水性纳米金属涂料生产工作带来了极大的不便。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种水性纳米金属涂料的制备工艺，解决了现有的方法只能适用于小批量生产，而对于大批量水性纳米金属涂料制备过程中，需要花费生产人员大量的工作时间和工作工序来等待水性纳米金属涂料彻底分散完成，大大增加了生产人员的工作负担，降低了水性纳米金属涂料的生产效率，不能实现先对水性纳米金属涂料中固体纳米颗粒先进行表面有机活性处理，使各纳米粒子之间表面活性达到统一，来降低各粒子之间的活性差别，从而减小各粒子之间的吸附力，同时，无法达到对水性纳米金属涂料进行双重物理搅拌分散处理，来加快水性纳米金属涂料分散效果目的的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种水性纳米金属涂料的制备工艺，具体包括以下步骤：

S1、水性纳米金属涂料组份的称量：首先采用称量设备分别量取相应重量比份的固体添加剂、树脂基料、丙烯酸乳液、表面改性剂和无机聚合料，并将量取的各组份分别放入存储罐中进行存储；

S2、固体添加剂的粉碎研磨：然后将步骤S1量取好的固体添加剂倒入粉碎研磨设备中，先通过粉碎滚辊将大颗粒的固体添加剂粉碎成小颗粒材料，并将粉碎完成后的小颗粒固体添加剂通过第一层筛网筛选到研磨仓内，然后将粉碎后的固体添加剂经过研磨滚辊进行研磨，并使研磨后的固体添加剂通过100-110目的第二层筛网漏入出料仓内，这样即可完成对固体添加剂的粉碎研磨处理；

S3、固体添加剂表面的活化处理：将步骤S2粉碎研磨后的固体添加剂倒入搅拌混合设备内，然后加入步骤S1量取的丙烯酸乳液倒入搅拌桶内，并加入相应比份的去离子水，以转速为400-500r/min，搅拌30-40min，然后静置10-20min，使固体添加剂颗粒的表面均匀的包裹一层有机包膜，使粒子表面的性质发生变化，之后将步骤S1量取的表面改性剂倒入混合搅拌桶内，以500-600r/min的转速搅拌40-50min，然后静置20-30min，使高聚物表面改性剂来活化和稳定固体添加剂颗粒，从而完成对固体添加剂的表面活化处理；

S4、初始纳米涂料的配制：将步骤S3表面活化完成后的固体添加剂颗粒倒入组合式混合搅拌设备中，然后将步骤S1量取的树脂基料倒入混合设备中，并加入相应比份的去离子水，先启动搅拌机构以转速为800-1000r/min，温度为25-32℃的条件下搅拌1-2h，使固体添加剂颗粒与树脂基料进行预分散混合，然后启动混合设备的超声波发生器，对搅拌桶内的混合物料进行超声波混合1-2h，从而完成对固体添加剂和树脂基料的二次分分散混合，从而得到初始纳米涂料；

S5、复合增强型水性纳米金属涂料的制备：将步骤S4得到的初始纳米涂料抽层进入层状无机聚合料中，然后进行原位聚合，利用聚合时放出的大量热量克服无机聚合料片层件的库仑力而是其剥离，从而使无机聚合料片层与初始纳米涂料以纳米尺度复合，从而质的复合增强型水性纳米金属涂料。

优选的，所述步骤S1中水性纳米金属涂料的各组分按重量比份包括：固体添加剂10-20份、树脂基料50-60份、丙烯酸乳液1-5份、表面改性剂1-5份、无机聚合料1-5份和去离子水余量。

优选的，所述步骤S1中的树脂基料为聚氯乙烯树脂、环氧树脂、酚醛树脂或醇酸树脂中的一种或多种的组合。

优选的，所述步骤S1中的固体添加剂为钛白粉、二氧化硅、氧化锌、磷酸锌或碳酸钙中的一种或多种的组合。

优选的，所述步骤S1中的表面改性剂为聚乙二醇、聚乙烯醇或聚乙烯吡咯烷酮中的一种或多种的组合。

优选的，所述步骤S1中无机聚合料为硅酸盐类粘土或石墨中的一种活动两种的组合。

(三)有益效果

本发明提供了一种水性纳米金属涂料的制备工艺。与现有技术相比具备以下有益效果：该水性纳米金属涂料的制备工艺，具体包括以下步骤：S1、水性纳米金属涂料组份的称量：首先采用称量设备分别量取相应重量比份的固体添加剂、树脂基料、丙烯酸乳液、表面改性剂和无机聚合料，并将量取的各组份分别放入存储罐中进行存储；S2、固体添加剂的粉碎研磨：然后将步骤S1量取好的固体添加剂倒入粉碎研磨设备中，S3、固体添加剂表面的活化处理：将步骤S2粉碎研磨后的固体添加剂倒入搅拌混合设备内，然后加入步骤S1量取的丙烯酸乳液倒入搅拌桶内，并加入相应比份的去离子水，以转速为400-500r/min，搅拌30-40min，S4、初始纳米涂料的配制：将步骤S3表面活化完成后的固体添加剂颗粒倒入组合式混合搅拌设备中，S5、复合增强型水性纳米金属涂料的制备：将步骤S4得到的初始纳米涂料抽层进入层状无机聚合料中，然后进行原位聚合，利用聚合时放出的大量热量克服无机聚合料片层件的库仑力而是其剥离，从而使无机聚合料片层与初始纳米涂料以纳米尺度复合，从而质的复合增强型水性纳米金属涂料，可实现先对水性纳米金属涂料中固体纳米颗粒先进行表面有机活性处理，使各纳米粒子之间表面活性达到统一，来降低各粒子之间的活性差别，从而减小各粒子之间的吸附力，同时很好的达到了对水性纳米金属涂料进行双重物理搅拌分散处理，来加快水性纳米金属涂料分散效果的目的，不仅适用于小批量生产，而且液适用于大批量水性纳米金属涂料的制备，无花费生产人员大量的工作时间和工作工序来等待水性纳米金属涂料彻底分散完成，大大减轻了生产人员的工作负担，提高了水性纳米金属涂料的生产效率，从而大大方便了生产人员的水性纳米金属涂料生产工作。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供一种技术方案：一种水性纳米金属涂料的制备工艺，具体包括以下实施例：

实施例1

S1、水性纳米金属涂料组份的称量：首先采用称量设备分别量取相应重量比份的15份固体添加剂、55份树脂基料、3份丙烯酸乳液、3份表面改性剂和3份无机聚合料，并将量取的各组份分别放入存储罐中进行存储，树脂基料为聚氯乙烯树脂、环氧树脂、酚醛树脂和醇酸树脂的组合物，固体添加剂为钛白粉、二氧化硅、氧化锌、磷酸锌和碳酸钙的组合物，表面改性剂为聚乙二醇、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮的组合物，无机聚合料为硅酸盐类粘土和石墨中的组合物；

S2、固体添加剂的粉碎研磨：然后将步骤S1量取好的固体添加剂倒入粉碎研磨设备中，先通过粉碎滚辊将大颗粒的固体添加剂粉碎成小颗粒材料，并将粉碎完成后的小颗粒固体添加剂通过第一层筛网筛选到研磨仓内，然后将粉碎后的固体添加剂经过研磨滚辊进行研磨，并使研磨后的固体添加剂通过100目的第二层筛网漏入出料仓内，这样即可完成对固体添加剂的粉碎研磨处理；

S3、固体添加剂表面的活化处理：将步骤S2粉碎研磨后的固体添加剂倒入搅拌混合设备内，然后加入步骤S1量取的丙烯酸乳液倒入搅拌桶内，并加入相应比份的去离子水，以转速为450r/min，搅拌35min，然后静置15min，使固体添加剂颗粒的表面均匀的包裹一层有机包膜，使粒子表面的性质发生变化，之后将步骤S1量取的表面改性剂倒入混合搅拌桶内，以550r/min的转速搅拌45min，然后静置25min，使高聚物表面改性剂来活化和稳定固体添加剂颗粒，从而完成对固体添加剂的表面活化处理；

S4、初始纳米涂料的配制：将步骤S3表面活化完成后的固体添加剂颗粒倒入组合式混合搅拌设备中，然后将步骤S1量取的树脂基料倒入混合设备中，并加入相应比份的去离子水，先启动搅拌机构以转速为900r/min，温度为28℃的条件下搅拌1.5h，使固体添加剂颗粒与树脂基料进行预分散混合，然后启动混合设备的超声波发生器，对搅拌桶内的混合物料进行超声波混合1.5h，从而完成对固体添加剂和树脂基料的二次分分散混合，从而得到初始纳米涂料；

S5、复合增强型水性纳米金属涂料的制备：将步骤S4得到的初始纳米涂料抽层进入层状无机聚合料中，然后进行原位聚合，利用聚合时放出的大量热量克服无机聚合料片层件的库仑力而是其剥离，从而使无机聚合料片层与初始纳米涂料以纳米尺度复合，从而质的复合增强型水性纳米金属涂料。

实施例2

S1、水性纳米金属涂料组份的称量：首先采用称量设备分别量取相应重量比份的10份固体添加剂、50份树脂基料、1份丙烯酸乳液、1份表面改性剂和1份无机聚合料，并将量取的各组份分别放入存储罐中进行存储，树脂基料为聚氯乙烯树脂和醇酸树脂的组合物，固体添加剂为钛白粉和碳酸钙的组合物，表面改性剂为聚乙二醇和聚乙烯吡咯烷酮的组合物，无机聚合料为硅酸盐类粘土；

S2、固体添加剂的粉碎研磨：然后将步骤S1量取好的固体添加剂倒入粉碎研磨设备中，先通过粉碎滚辊将大颗粒的固体添加剂粉碎成小颗粒材料，并将粉碎完成后的小颗粒固体添加剂通过第一层筛网筛选到研磨仓内，然后将粉碎后的固体添加剂经过研磨滚辊进行研磨，并使研磨后的固体添加剂通过100目的第二层筛网漏入出料仓内，这样即可完成对固体添加剂的粉碎研磨处理；

S3、固体添加剂表面的活化处理：将步骤S2粉碎研磨后的固体添加剂倒入搅拌混合设备内，然后加入步骤S1量取的丙烯酸乳液倒入搅拌桶内，并加入相应比份的去离子水，以转速为400r/min，搅拌30min，然后静置10min，使固体添加剂颗粒的表面均匀的包裹一层有机包膜，使粒子表面的性质发生变化，之后将步骤S1量取的表面改性剂倒入混合搅拌桶内，以500r/min的转速搅拌40min，然后静置20min，使高聚物表面改性剂来活化和稳定固体添加剂颗粒，从而完成对固体添加剂的表面活化处理；

S4、初始纳米涂料的配制：将步骤S3表面活化完成后的固体添加剂颗粒倒入组合式混合搅拌设备中，然后将步骤S1量取的树脂基料倒入混合设备中，并加入相应比份的去离子水，先启动搅拌机构以转速为800r/min，温度为25℃的条件下搅拌1h，使固体添加剂颗粒与树脂基料进行预分散混合，然后启动混合设备的超声波发生器，对搅拌桶内的混合物料进行超声波混合1h，从而完成对固体添加剂和树脂基料的二次分分散混合，从而得到初始纳米涂料；

S5、复合增强型水性纳米金属涂料的制备：将步骤S4得到的初始纳米涂料抽层进入层状无机聚合料中，然后进行原位聚合，利用聚合时放出的大量热量克服无机聚合料片层件的库仑力而是其剥离，从而使无机聚合料片层与初始纳米涂料以纳米尺度复合，从而质的复合增强型水性纳米金属涂料。

实施例3

S1、水性纳米金属涂料组份的称量：首先采用称量设备分别量取相应重量比份的20份固体添加剂、60份树脂基料、5份丙烯酸乳液、5份表面改性剂和5份无机聚合料，并将量取的各组份分别放入存储罐中进行存储，树脂基料为聚氯乙烯树脂，固体添加剂为钛白粉，表面改性剂为聚乙二醇，无机聚合料为石墨；

S2、固体添加剂的粉碎研磨：然后将步骤S1量取好的固体添加剂倒入粉碎研磨设备中，先通过粉碎滚辊将大颗粒的固体添加剂粉碎成小颗粒材料，并将粉碎完成后的小颗粒固体添加剂通过第一层筛网筛选到研磨仓内，然后将粉碎后的固体添加剂经过研磨滚辊进行研磨，并使研磨后的固体添加剂通过110目的第二层筛网漏入出料仓内，这样即可完成对固体添加剂的粉碎研磨处理；

S3、固体添加剂表面的活化处理：将步骤S2粉碎研磨后的固体添加剂倒入搅拌混合设备内，然后加入步骤S1量取的丙烯酸乳液倒入搅拌桶内，并加入相应比份的去离子水，以转速为500r/min，搅拌40min，然后静置20min，使固体添加剂颗粒的表面均匀的包裹一层有机包膜，使粒子表面的性质发生变化，之后将步骤S1量取的表面改性剂倒入混合搅拌桶内，以600r/min的转速搅拌50min，然后静置30min，使高聚物表面改性剂来活化和稳定固体添加剂颗粒，从而完成对固体添加剂的表面活化处理；

S4、初始纳米涂料的配制：将步骤S3表面活化完成后的固体添加剂颗粒倒入组合式混合搅拌设备中，然后将步骤S1量取的树脂基料倒入混合设备中，并加入相应比份的去离子水，先启动搅拌机构以转速为1000r/min，温度为32℃的条件下搅拌2h，使固体添加剂颗粒与树脂基料进行预分散混合，然后启动混合设备的超声波发生器，对搅拌桶内的混合物料进行超声波混合2h，从而完成对固体添加剂和树脂基料的二次分分散混合，从而得到初始纳米涂料；

S5、复合增强型水性纳米金属涂料的制备：将步骤S4得到的初始纳米涂料抽层进入层状无机聚合料中，然后进行原位聚合，利用聚合时放出的大量热量克服无机聚合料片层件的库仑力而是其剥离，从而使无机聚合料片层与初始纳米涂料以纳米尺度复合，从而质的复合增强型水性纳米金属涂料。

综上所述

本发明可实现先对水性纳米金属涂料中固体纳米颗粒先进行表面有机活性处理，使各纳米粒子之间表面活性达到统一，来降低各粒子之间的活性差别，从而减小各粒子之间的吸附力，同时很好的达到了对水性纳米金属涂料进行双重物理搅拌分散处理，来加快水性纳米金属涂料分散效果的目的，不仅适用于小批量生产，而且液适用于大批量水性纳米金属涂料的制备，无花费生产人员大量的工作时间和工作工序来等待水性纳米金属涂料彻底分散完成，大大减轻了生产人员的工作负担，提高了水性纳米金属涂料的生产效率，从而大大方便了生产人员的水性纳米金属涂料生产工作。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。