一种多功能环保涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料，具体是指一种多功能环保涂料及其制备方法。

背景技术：

1、涂料通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体，可以通过不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜，其形成的涂膜属于高分子化合物类型，现代涂料趋向于合成型改性型的多功能性工程材料，其作用主要是防护、装饰、增强和提升产品的价值。

2、水性聚氨酯涂料是一种具有无毒、不污染环境、高硬度的环保水性涂料，由于其相较传统的溶剂型聚氨酯涂料而言具有生产工艺环保、不需要大量有机溶剂、低voc释放等特点，主要应用于汽车涂装、金属防腐、家具涂装等领域，但是水性聚氨酯的防火性能、物理机械性能较差，且功能单一，在一定程度上限制了水性聚氨酯的应用。

3、目前现有技术主要存在以下问题：水性聚氨酯涂料防火性能、物理机械性能较差，且功能单一。

技术实现思路

1、针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种多功能环保涂料及其制备方法，为了解决水性聚氨酯涂料防火性能、物理机械性能较差，且功能单一的问题，本发明通过(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷改性mxene纳米片，再接枝多聚赖氨酸制备mxene纳米片/多聚赖氨酸复合材料，同时复合ce-mof得到抗菌防腐纳米复合材料加入到水性聚氨酯涂料中，提高水性聚氨酯涂料的强度、耐腐蚀性、抗菌效果和热稳定性。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：本发明提出了一种多功能环保涂料及其制备方法，所述多功能环保涂料包括如下重量份的组分：水性聚氨酯树脂50-60份、抗菌防腐纳米复合材料8-12份、分散剂2-5份、消泡剂2-4份、流平剂2-4份、增稠剂2-4份、成膜助剂1-3份、去离子水15-25份。

3、进一步地，所述抗菌防腐纳米复合材料的制备方法包括如下步骤：

4、（1）取lif分散于50mlhcl溶液中，加入ti3alc2，35℃下搅拌反应24h，结束后用去离子水洗至中性，超声处理40-60min，离心1-2h，取离心产物于烘箱中40℃干燥10-12h，得到mxene纳米片；

5、（2）取1-2g步骤（1）所得mxene纳米片加入装有30ml乙醇水溶液的容器中，超声处理30min，滴加2-3ml三乙胺，室温下搅拌3-4h，然后取2-3ml(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷溶解于10ml乙醇中，加入上述容器中，60℃反应8h，用去离子水洗涤3次后，60℃真空干燥10h，得到改性mxene纳米片；

6、（3）取步骤（2）所得改性mxene纳米片和多聚赖氨酸加入含有30ml去离子水的反应瓶中，加入2-4ml乙酸，然后加入丙酮醛和甲醛，80℃反应2-3h，用去离子水洗涤3次后，冷冻干燥得到mxene纳米片/多聚赖氨酸复合材料；

7、（4）取硝酸铈铵加入30mln,n-二甲基甲酰胺中，搅拌10min，加入对苯二甲酸，加入1ml甲酸，置于反应釜中，100℃反应10-12h，取沉淀洗涤干净，60℃真空干燥10h，得到ce-mof；

8、（5）取步骤（4）所得ce-mof加入30mln,n-二甲基甲酰胺中，超声处理10-20min，加入步骤（3）所得mxene纳米片/多聚赖氨酸复合材料，超声处理30-40min，然后室温搅拌10-12h，取沉淀用去离子水洗涤3次，60℃真空干燥10h，得到抗菌防腐纳米复合材料。

9、进一步地，在步骤（1）中，所述lif与ti3alc2的质量比为1:1-1.5。

10、进一步地，在步骤（1）中，所述hcl溶液的浓度为9mol/l，超声处理的功率为400w，离心的转速为4000r/min。

11、进一步地，在步骤（2）中，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:9，超声处理的功率为400w。

12、进一步地，在步骤（3）中，所述改性mxene纳米片与多聚赖氨酸的质量为1:1-1.5，丙酮醛和甲醛的体积比为2-3:1。

13、进一步地，在步骤（4）中，所述硝酸铈铵与对苯二甲酸的质量比为5:1-2。

14、进一步地，在步骤（5）中，所述ce-mof与mxene纳米片/多聚赖氨酸复合材料的质量比为1-2:1，超声处理的功率为400w。

15、进一步地，所述分散剂为羟丙基甲基纤维素，消泡剂为有机硅消泡剂，流平剂为聚醚改性有机硅氧烷，增稠剂为聚氨酯增稠剂，成膜助剂为丙二醇丁醚。

16、本发明提供了一种多功能环保涂料的制备方法，具体包括如下步骤：

17、取水性聚氨酯树脂加入去离子水中，加入抗菌防腐纳米复合材料，搅拌10min，加入分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂，搅拌20min，加入成膜助剂，搅拌5min，得到多功能环保涂料。

18、本发明取得的有益效果如下：

19、本发明通过(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷改性mxene纳米片，再接枝多聚赖氨酸制备mxene纳米片/多聚赖氨酸复合材料，同时复合ce-mof得到抗菌防腐纳米复合材料，加入到涂料中能够有效填充涂料中的缺陷，以降低涂层孔隙率，进而提高涂料的强度和耐腐蚀性；mxene纳米片具有优良的力学性能、丰富的表面基团，mxene材料的层状结构能够降低腐蚀介质在涂层中的移动速度，提高涂料的耐腐蚀性，通过在mxene纳米片上接枝多聚赖氨酸能够避免mxene纳米片因层间存在氢键和范德华相互作用而导致的堆积和聚集，提高mxene纳米片的分散性，通过(3-氨基丙基)三乙氧基硅烷改性的mxene纳米片，然后接枝多聚赖氨酸，多聚赖氨酸能够借助mxene材料的层状结构增加负载量，充分发挥多聚赖氨酸的抗菌效果；ce-mof能够通过表面的羟基等与mxene纳米片形成稳定的组合，提高mxene纳米片的稳定性，ce-mof中的铈离子能够在阴极区域产生的oh-产生反应，生成沉淀，降低阴极区的腐蚀电流，且形成的沉淀物具有更高的耐腐蚀性能，减缓基底的腐蚀。

技术特征：

1.一种多功能环保涂料，其特征在于：包括如下重量份的组分：水性聚氨酯树脂50-60份、抗菌防腐纳米复合材料8-12份、分散剂2-5份、消泡剂2-4份、流平剂2-4份、增稠剂2-4份、成膜助剂1-3份、去离子水15-25份。

2.一种根据权利要求1所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：具体包括如下步骤：

3.根据权利要求2所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：所述抗菌防腐纳米复合材料的制备方法包括如下步骤：

4.根据权利要求3所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述lif与ti3alc2的质量比为1:1-1.5。

5.根据权利要求4所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：在步骤（1）中，所述hcl溶液的浓度为9mol/l；超声处理的功率为400w；离心的转速为4000r/min。

6.根据权利要求5所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：在步骤（2）中，所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:9；超声处理的功率为400w。

7.根据权利要求6所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：在步骤（3）中，所述改性mxene纳米片与多聚赖氨酸的质量为1:1-1.5，丙酮醛和甲醛的体积比为2-3:1。

8.根据权利要求7所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：在步骤（4）中，所述硝酸铈铵与对苯二甲酸的质量比为5:1-2。

9.根据权利要求8所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：在步骤（5）中，所述ce-mof与mxene纳米片/多聚赖氨酸复合材料的质量比为1-2:1，超声处理的功率为400w。

10.根据权利要求9所述的多功能环保涂料的制备方法，其特征在于：所述分散剂为羟丙基甲基纤维素，所述消泡剂为有机硅消泡剂，所述流平剂为聚醚改性有机硅氧烷，所述增稠剂为聚氨酯增稠剂，所述成膜助剂为丙二醇丁醚。

技术总结
本发明公开了涂料领域的一种多功能环保涂料及其制备方法，所述多功能环保涂料包括如下重量份的组分：水性聚氨酯树脂50‑60份、抗菌防腐纳米复合材料8‑12份、分散剂2‑5份、消泡剂2‑4份、流平剂2‑4份、增稠剂2‑4份、成膜助剂1‑3份、去离子水15‑25份。本发明通过(3‑氨基丙基)三乙氧基硅烷改性MXene纳米片，再接枝多聚赖氨酸制备MXene纳米片/多聚赖氨酸复合材料，同时复合Ce‑MOF得到抗菌防腐纳米复合材料加入到水性聚氨酯涂料中，提高水性聚氨酯涂料的强度、耐腐蚀性、抗菌效果和热稳定性。

技术研发人员：陈刚,谢家祥,陈娟,徐卫东,陈志伟
受保护的技术使用者：甘肃金宏桥集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/19