一种结构色重防腐涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及水性防腐涂料技术领域，尤其涉及一种水性结构色防腐涂料及其制备方法。


背景技术：

2.光子晶体材料具有调控光传播的作用，当可见光通过光子晶体时，特定频率的光会受到光子带隙的调制，导致部分可见光不能通过该材料而直接被反射，从而使光子晶体产生特定的结构色。与色素色彩相比，结构色具有高饱和度，高亮度，永不褪色等优点。sio2、ps、pmma等是制备光子晶体的常用物质。
3.同时利用结构色纳米粒子的小尺寸和表面效应，能显著提高涂层的各种性能，特别是提高其力学性能、耐蚀性、耐候性和耐老化性。
4.传统涂料存在两大污染物质：挥发性有机物(如甲苯、甲醛)以及重金属颜料物质(如镉黄pbcro4)。尽管现在已经产业化的工业技术已经可以实现完全水性的涂料生产(如水性环氧、水性聚氨酯等)，但对于重金属颜料物质仍没有很好的替代物，其替代物通常为有机染料，但往往也具有较高的毒性。
5.因此，该领域技术人员致力于研发一种将结构色纳米粒子应用到防腐涂料领域的新的制备方法来克服上述问题。


技术实现要素：

6.为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种水性结构色防腐涂料的制备方法，既能保证涂层的色彩稳定性，同时也能一定程度提高涂层的防腐性能。
7.为实现上述目的，本发明采用的一个技术方案是：一种水性结构色防腐涂料的制备方法，先合成结构色纳米粒子，再将其超声分散在硅烷偶联剂中，然后再加入环氧树脂，充分分散后依次加入分散剂、消泡剂、流变助剂和防腐基料制得涂料a组分，再加入固化剂溶液进行混合。
8.所述结构色纳米粒子其直径范围为100-400纳米。
9.所述结构色纳米粒子为二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种。
10.所述水性结构色防腐涂料的具体制备方法为：
11.s1：结构色纳米粒子合成：先合成种子溶液，再进行种子生长实验，然后经过水洗得到结构色纳米粒子；
12.s2:防锈基料的制备：将填料、三聚磷酸铝、磷酸锌与分散剂混合后研磨得到防锈基料；
13.s3：制备水性结构色防腐涂料a组分：将s1所制得的结构色纳米粒子3-6份超声分散在5-10份硅烷偶联剂中，然后加入40-60份环氧树脂，充分分散后依次加入1-5份消泡剂、2-5份分散剂、40-60份防锈基料、1-5份流变助剂；
14.s4：制备水性结构色防腐涂料b组分：75-85份环氧固化剂、20-35份去离子水、2-5份防闪锈助剂；
15.s5：将a、b组份混配，得到水性结构色防腐涂料。
16.为实现上述目的，本发明还采用的一个技术方案是：一种水性结构色防腐涂料，其包括a组分和b组分，按照重量份计，所述a组分包括40-60份环氧树脂、1-5份消泡剂、40-60份防锈基料、1-5份流变助剂、2-5份结构色纳米粒子。所述b组分包括75-85份环氧固化剂、20-35份去离子水、2-5份防闪锈助剂。
17.按照重量份计，所述防锈基料包括20-25份填料、5-10份去离子水、5-10份防锈填料、2-5份分散剂；其中防锈填料通过三聚磷酸铝和磷酸锌防锈改性，提高涂料的防腐性能。所述防锈基料的细度≤25um。
18.与现有技术相比，本发明一种水性结构色防腐涂料及其制备方法的有益效果在于：其制备工艺简单，具有色彩稳定、环保、易施工、防腐、常温下固化等优点；且涂料防水和防腐性能较好，其可以直接涂覆在金属表面，无需配套底漆。
具体实施方式
19.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
20.本发明为一种水性结构色防腐涂料的制备方法，先合成结构色纳米粒子，再将其超声分散在硅烷偶联剂中，然后再加入环氧树脂，充分分散后依次加入分散剂、消泡剂、流变助剂和防腐基料制得涂料a组分，再加入固化剂溶液进行混合。
21.实施例1
22.一种水性结构色防腐涂料，其包括a组分和b组分，按照重量份计，所述a组分包括45份环氧树脂、1份消泡剂、45份防锈基料、1份流变助剂、3份232nm结构色纳米粒子、5份硅烷偶联剂。所述b组分包括75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂。
23.按照重量份计，所述防锈基料包括25份填料、6份去离子水、10份防锈填料、4份分散剂。
24.所述结构色纳米粒子其直径范围为100-400纳米。所述防锈基料的细度≤25um。
25.水性结构色防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
26.s1：结构色纳米粒子合成：先合成sio2种子溶液，再进行sio2种子生长实验，然后经过水洗得到232nm sio2结构色纳米粒子；
27.s2:防锈基料的制备：将填料、三聚磷酸铝、磷酸锌与分散剂混合后研磨至25微米得到防锈基料；
28.s3：水性结构色防腐涂料a组分制备方法：将s1所制得的结构色纳米粒子3份超声分散在5份硅烷偶联剂中，然后加入45份环氧树脂，充分分散后依次加入1份消泡剂、45份防锈基料、1份流变助剂。
29.s4：水性结构色防腐涂料b组分制备方法：75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂充分混合分散均匀。
30.s5：将a、b组份混配，得到水性结构色防腐涂料。
31.所述结构色纳米粒子可以为二氧化硅、二氧化钛、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯中的任一种，相互替换。
32.实施例2
33.一种水性结构色防腐涂料，其包括a组分和b组分，按照重量份计，所述a组分包括45份环氧树脂、1份消泡剂、45份防锈基料、1份流变助剂、3份343nm结构色纳米粒子、5份硅烷偶联剂。所述b组分包括75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂。
34.按照重量份计，所述防锈基料包括25份填料、6份去离子水、10份防锈填料、4份分散剂。
35.水性结构色防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
36.s1：结构色纳米粒子合成：先合成sio2种子溶液，再进行sio2种子生长实验，然后经过水洗得到343nm sio2结构色纳米粒子；
37.s2:防锈基料的制备：将填料、三聚磷酸铝、磷酸锌与分散剂混合后研磨至25微米得到防锈基料；
38.s3：水性结构色防腐涂料a组分制备方法：将s1所制得的结构色纳米粒子3份超声分散在5份硅烷偶联剂中，然后加入45份环氧树脂，充分分散后依次加入1份消泡剂、45份防锈基料、1份流变助剂；
39.s4：水性结构色防腐涂料b组分制备方法：75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂充分混合分散均匀。
40.s5：将a、b组份混配，得到水性结构色防腐涂料。
41.实施例3
42.一种水性结构色防腐涂料，其包括a组分和b组分，按照重量份计，所述a组分包括60份环氧树脂、5份消泡剂、60份防锈基料、5份流变助剂、5份232nm结构色纳米粒子、5份硅烷偶联剂。所述b组分包括85份环氧固化剂、35份去离子水、5份防闪锈助剂。
43.按照重量份计，所述防锈基料包括50份填料、5份去离子水、5份防锈填料、5份分散剂。
44.水性结构色防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
45.s1：结构色纳米粒子合成：先合成sio2种子溶液，再进行sio2种子生长实验，然后经过水洗得到232nm sio2结构色纳米粒子；
46.s2:防锈基料的制备：将填料、三聚磷酸铝、磷酸锌与分散剂混合后研磨至25微米得到防锈基料；
47.s3：水性结构色防腐涂料a组分制备方法：将s1所制得的结构色纳米粒子6份超声分散在10份硅烷偶联剂中，然后加入60份环氧树脂，充分分散后依次加入5份消泡剂、60份防锈基料、5份流变助剂；
48.s4：水性结构色防腐涂料b组分制备方法：75份环氧固化剂、35份去离子水、5份防闪锈助剂充分混合分散均匀。
49.s5：将a、b组份混配，得到水性结构色防腐涂料。
50.实施例4
51.一种水性结构色防腐涂料，其包括a组分和b组分，按照重量份计，所述a组分包括
40份环氧树脂、1份消泡剂、40份防锈基料、2份流变助剂、2份232nm结构色纳米粒子、3份硅烷偶联剂。所述b组分包括75份环氧固化剂、35份去离子水、5份防闪锈助剂。
52.按照重量份计，所述防锈基料包括25份填料、10份去离子水、5份防锈填料、2份分散剂。
53.本实施中，水性结构色防腐涂料的制备过程与实施例1-3相似，仅仅各个组分的重量不同。
54.对比例1
55.一种水性结构色防腐涂料，其包括a组分和b组分，按照重量份计，所述a组分包括45份环氧树脂、1份消泡剂、48份防锈基料、1份流变助剂、5份助溶剂。所述b组分包括75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂。
56.按照重量份计，所述防锈基料包括25份填料、6份去离子水、13份防锈填料、4份分散剂。
57.水性结构色防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
58.s1:防锈基料的制备：将填料、氧化铁红、三聚磷酸铝、磷酸锌与分散剂混合后研磨至25微米得到防锈基料；
59.s2：水性结构色防腐涂料a组分制备方法：加入45份环氧树脂、1份消泡剂、48份防锈基料、1份流变助剂、5份助溶剂；
60.s3：水性结构色防腐涂料b组分制备方法：75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂充分混合分散均匀；
61.s4：将a、b组份混配，得到水性结构色防腐涂料。
62.该对比例与实施例1的区别在于：a组分中结构色纳米粒子用氧化铁红等量替代，a组分中硅烷偶联剂用等量助溶剂替代(助溶剂为水和异丙醇的混合物，其中水：异丙醇＝1：1)。
63.该水性结构色防腐涂料的制备方法与实施例1的制备方法相同。
64.对比例2
65.一种水性结构色防腐涂料，其包括a组分和b组分，按照重量份计，所述a组分包括45份环氧树脂、1份消泡剂、48份防锈基料、1份流变助剂、5份助溶剂。所述b组分包括75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂。
66.按照重量份计，所述防锈基料包括25份填料、6份去离子水、13份防锈填料、4份分散剂。
67.水性结构色防腐涂料的制备方法，包括以下步骤：
68.s1:防锈基料的制备：将填料、钴蓝、三聚磷酸铝、磷酸锌与分散剂混合后研磨至25微米得到防锈基料；
69.s2：水性结构色防腐涂料a组分制备方法：加入45份环氧树脂、1份消泡剂、48份防锈基料、1份流变助剂、5份助溶剂；
70.s3：水性结构色防腐涂料b组分制备方法：75份环氧固化剂、23份去离子水、2份防闪锈助剂充分混合分散均匀；
71.s4：将a、b组份混配，得到水性结构色防腐涂料。
72.该对比例与实施例2的区别在于：a组分中结构色纳米粒子用钴蓝等量替代，a组分
中硅烷偶联剂用等量助溶剂替代(助溶剂为水和异丙醇的混合物，其中水：异丙醇＝1：1)。
73.该水性结构色防腐涂料的制备方法与实施例2的制备方法相同。
74.将实施例1-2的涂料喷涂至金属表面(马口铁)，观察到喷涂完的涂层能够实现自干，无需烘烤，实现涂料施工的节能。
75.对实施例1-4和对比例1-2制备的涂料进行性能测试，测试参照标准：耐人工气候老化(gb/t14522-2008、gb/t1766-2008)；耐盐雾(gb/t1771-2007)；拉拔附着力(gb/t 5210-2006)；活化期(gb/t 1770-2008)；得到表1中的数据。
[0076][0077][0078]
表1
[0079]
从表1中的结果可以看出：
[0080]
1、实施例1-4制备的涂料的耐人工气候老化可以达到1000h，变色≤0级，与对比例1-2制备的涂料的耐人工气候老化可以达到1000h，变色≤2级。可见结构色纳米粒子的加入可以显著提高色彩稳定性；
[0081]
2、实施例1-4制备的涂料的耐盐雾性能可以达到1000h，而对比例1-2制备的涂料的耐盐雾(800h)相比提高了25％以上；
[0082]
3、实施例1-4制备的涂料的拉拔附着力均达到10mpa，与对比例1-2制备的涂料的拉拔附着力(9-11mpa)相比几乎持平；
[0083]
本发明的一种水性结构色防腐涂料及其制备方法，其制备工艺简单，具有其制备工艺简单，具有色彩稳定、环保、易施工、防腐、常温下固化等优点；且涂料防水和防腐性能较好，其可以直接涂覆在金属表面，无需配套底漆。
[0084]
当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发
明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求的范围内。