一种耐UV老化水性环氧防腐漆及其方法与流程

本发明涉及涂料，具体涉及一种低vocs(挥发性有机化合物)环保型的基于柠檬酸-胺碳点改性耐uv老化水性环氧底面合一防腐漆及其制备方法。

背景技术：

1、碳点(carbon dos)它是一类尺寸小于10nm的球形粒子，由碳质核心与表面基团两部分组成。碳核作为碳点的骨架，可以由sp2杂化的石墨微晶碳构成，也可以由sp3杂化的无定型碳构成。由于碳点表面可调控，因此表面基团可通过选择不同碳源来决定，不同表面官能团可赋予碳点不同的性能。当碳点吸收高能量的紫外光时，荧光峰会随着激发波红移，根据这一特性，可将碳点运用于紫外光防护方面。

2、环氧树脂作为涂料工业中使用量最大通用热固性树脂之一，具有极佳物理机械性能，涂料中主要使用的环氧树脂为缩水甘油醚型环氧树脂，而其中又以双酚a型环氧树脂为主，固化后结构中含有极性的醚键、羟基，主链中含有苯环，结构紧密，分子不易旋转，因此环氧树脂具有较强的硬度、抗弯强度高，对极性底材如金属、水泥、木材、玻璃等具有很强的附着力，对酸、碱、有机溶剂等有极佳的耐性。另外因为环氧树脂中含有苯环以及与苯环相连的醚键、季碳原子，受阳光照射后，苯环吸收紫外光，能量传递至醚键、季碳原子处，这些弱键容易断裂形成自由基，因而环氧树脂配制的涂料不耐紫外光，耐候性差，户外易粉化，在这过程中其物理性能大幅下降，因而环氧树脂仅限用于配制防腐底漆或用于耐候要求不高的场合。

3、传统的溶剂型涂料中含有大量的挥发性有机化合物，会对大气造成严重污染，环境友好型涂料是目前涂料系统研究热点之一，涂料水性化是实现低挥发性有机化合物排放的有效途径之一，目前国家也在大力推广发展水性涂料。在金属防腐防护领域中，目前市场上的常规水性环氧涂料水性化后并未大幅改变其结构，其固化后仍存在不耐紫外光老化、耐候性差问题。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术的不足，提出一种能够不破坏水性环氧树脂结构，保留其极佳的物理化学性能并能够单一应用于户外耐uv老化的环保型水性环氧底面合一防腐漆及方法，具体技术方案如下：

2、一种耐uv老化水性环氧防腐漆，由甲组分和乙组分组成，其中所述甲组分包括原料为，水性环氧乳液、助溶剂、颜填料和去离子水；所述乙组分包括原料为，柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂、助溶剂和去离子水。

3、作为优选：所述甲组分和所述乙组分按照质量比为100:10-20；

4、所述的甲组分质量份原料：

5、

6、所述乙组重量份原料：

7、柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂 9.5-12

8、助溶剂 1-2

9、去离子水 2-4。

10、作为优选：所述甲组分和乙组分中，还包括原料助剂，所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、防沉剂、增稠剂、闪锈抑制剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。

11、作为优化：所述助剂按照质量比为1：0.2：0.2:0.4：(0.2-0.5)：1：0.2的coaddtmd-6086，润湿剂为coaddtmw-6018，消泡剂为coaddtmdf-6901,防沉剂为凹凸棒土，增稠剂为tafigel pur44，闪锈抑制剂为coaddtmfr-6015，硅烷偶联剂为迈图coatosilmp200。

12、作为优选：所述水性环氧乳液为epikotetm 6520-wh-53、epikotetm 6530-wh-55、epikotetm 6526-wh-56、araldite pz3961-1中的一种或几种；

13、所述助溶剂为丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚、丙二醇苯醚、十二碳醇酯中的一种或几种；

14、所述颜填料包括钛白粉、氧化铁红、氧化铁黑、1250目沉淀硫酸钡、600-800目绢云母粉、800-1250目滑石粉、800-1250目硅灰石粉、改性磷酸锌中的一种或几种。

15、作为优选，所述柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂的结构为：

16、

17、

18、其中式中n为1-5的整数。

19、作为优选：所述柠檬酸-胺碳点结构式为，

20、

21、作为优选：所述檬酸-胺碳点的制备方法为，

22、步骤一：将柠檬酸，n-(2-羟丙基)-乙二胺，去离子水在玻璃容器中预混合均匀；

23、步骤二：加入到聚四氟乙烯反应釜中，在密闭条件下反应；

24、步骤三：冷却至室温后使用分子截留量为500-1000da的透析袋置于去离子水中透析；

25、步骤四：冷冻干燥即得到柠檬酸-胺碳点粉末。

26、作为优选：所述柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂的制备方法为，

27、步骤一：环氧树脂开环缩合，将环氧树脂与聚乙二醇peg2000，催化剂，在90-100℃下反应8-9小时，然后降温至70-75℃备用；

28、步骤二：胺加成扩链、接枝封端，将四乙烯五胺稀释液升温至70℃，缓慢加入开环缩合的环氧树脂，恒温条件下反应5-6小时，加入接枝剂，降温至50℃然后加入碳点溶液，恒温反应5-6小时；

29、步骤三：稀释，降温至室温加入丙二醇甲醚和去离子水，即得到柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂。

30、作为优选：所述乙组分的制备方法为，将质量份柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂、助溶剂丙二醇甲醚、去离子水、闪锈抑制剂coaddtmfr-6015搅拌均匀。

31、本发明的有益效果为：本发明提供了一种基于柠檬酸-胺碳点改性耐uv老化水性环氧底面合一防腐漆及其制备方法,在合成固化剂过程中通过合成的柠檬酸-胺碳点对固化剂进行化学改性，将具备紫外光转化红移能力的碳点引入固化剂末端作为封端剂和亲水基，当改性固化剂与水性环氧树脂进行化学反应交联形成立体网状结构进而形成均匀漆膜时，碳点随固化剂移动并均匀分布于漆膜中，进而充分发挥碳点对紫外光线转化红移能力，能大幅延缓紫外光线对环氧树脂结构的破坏，从而提高漆膜的耐老化性能。本发明公开的技术路线，有效的克服了水性环氧树脂防腐漆单独应用于户外时在保留其原有结构，保留其极佳理化性能的同时无法提供耐uv老化性能。

32、通过将具有紫外光转化红移能力的碳点改性多元胺固化剂，通过碳点接枝并封端固化剂，本发明有效的克服了常规环氧耐uv改性需要破坏环氧乳液结构，降低环氧树脂本身的性能来提升其耐候性的缺陷；

33、本申请的基于柠檬酸-胺碳点改性耐uv老化水性环氧底面合一防腐漆制备方法中，碳点改性材料易得，反应合成工艺简单，大大降低了生产制造成本，更适用于市场化推广。

技术特征：

1.一种耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：由甲组分和乙组分组成，其中所述甲组分包括原料为，水性环氧乳液、助溶剂、颜填料和去离子水；所述乙组分包括原料为，柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂、助溶剂和去离子水。

2.根据权利要求1所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述甲组分和所述乙组分按照质量比为100:10-20；

3.根据权利要求1或者2所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述甲组分和乙组分中，还包括原料助剂，所述助剂包括分散剂、润湿剂、消泡剂、防沉剂、增稠剂、闪锈抑制剂、硅烷偶联剂中的一种或几种。

4.根据权利要求3所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述助剂按照质量比1：0.2：0.2:0.4：(0.2-0.5)：1：0.2的coaddtmd-6086，润湿剂为coaddtmw-6018，消泡剂为coaddtmdf-6901,防沉剂为凹凸棒土，增稠剂为tafigel pur44，闪锈抑制剂为coaddtmfr-6015，硅烷偶联剂为迈图coatosilmp200。

5.根据权利要求1或者2所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述水性环氧乳液为epikotetm 6520-wh-53、epikotetm 6530-wh-55、epikotetm6526-wh-56、aralditepz3961-1中的一种或几种；

6.根据权利要求1或者2所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于，所述柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂的结构为：

7.根据权利要求1或者2所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述柠檬酸-胺碳点结构式为，

8.根据权利要求7所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述檬酸-胺碳点的制备方法为，

9.根据权利要求8所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂的制备方法为，

10.根据权利要求9所述耐uv老化水性环氧防腐漆，其特征在于：所述乙组分的制备方法为，将质量份柠檬酸-胺碳点改性多元胺固化剂、助溶剂丙二醇甲醚、去离子水、闪锈抑制剂coaddtmfr-6015搅拌均匀。

技术总结
一种耐UV老化水性环氧防腐漆及方法，由甲组分和乙组分组成，其中甲组分包括原料为，水性环氧乳液、助溶剂、颜填料和去离子水；所述乙组分包括原料为，柠檬酸‑胺碳点改性多元胺固化剂、助溶剂和去离子水。柠檬酸‑胺碳点改性多元胺固化剂的制备方法为，一：将环氧树脂与聚乙二醇PEG2000，催化剂，反应8‑9小时，然后降温备用；步骤二：将四乙烯五胺稀释液升温，缓慢加入开环缩合的环氧树脂，恒温条件下反应5‑6小时，加入接枝剂，降温至50℃然后加入碳点溶液，恒温反应5‑6小时；步骤三：降温至室温加入丙二醇甲醚和去离子水，即得到柠檬酸‑胺碳点改性多元胺固化剂。

技术研发人员：黄河,王云龙,鹿伟,魏林江
受保护的技术使用者：重庆海联水性涂料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/10