一种微胶囊改性方法及保温隔热金属防腐涂料

本发明涉及一种保温隔热金属防腐涂料，属于涂料领域。

背景技术：

1、金属材料在制作建筑、交通工具中应用非常广泛，具有高导热性和易腐蚀性。目前涂层仍然是金属防腐蚀领域最常用、最有效的技术手段之一。传统的涂料通过形成物理屏障，使金属表面与外界环境隔绝，从而起到抑制腐蚀介质向金属表面迁移的作用，但这种防腐作用效果有限；一些新型的功能涂料在涂料中添加缓蚀剂等功能物质来提升涂料的防腐效果，延长金属使用寿命。随着微胶囊技术的快速发展，在涂料体系中加入微胶囊包覆的功能性物质则可以达到更好的效果；将负载有金属缓蚀剂(苯并三氮唑(bta)、2-巯基苯并噻唑(mbt)、8-羟基喹啉(8-hq)等)的微胶囊添加到涂层中，当涂层产生缺陷或腐蚀反应发生时，缓蚀剂会释放并迁移至目标区域，恢复涂层的物理屏蔽性能或起到缓蚀钝化的作用。

2、节能减排是当今全球面临的一个重大问题，各行各业对节能减排的要求越来越高，而由于金属材料具有高导热性，使用过程中会通过热传递造成大量的能源浪费。而保温隔热是减少能耗的重要措施之一。如何赋予金属防腐涂料以保温隔热功能具有重大意义。而在金属涂料中添加相变材料是一种有效改善涂料保温隔热效果的手段；但是保温隔热的效果与相变材料的添加量有直接的关系，但是受限于微胶囊在涂料中的分散性，现有技术无法提供十分有效的解决方法。目前，为了提升微胶囊在涂料体系的分散性，更好地赋予涂层功能性，常用的方法是对微胶囊壳层进行改性。将壳层改性的双功能微胶囊添加到涂料体系，会大大拓宽功能涂料的应用领域，但是现有的改性方法工序复杂。

3、因此，如何开发一种工艺简单的微胶囊改性方法，是十分必要的；同时基于此方法制备出一种具有保温隔热并同时能有效防腐的金属涂料具有重大的现实意义。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种新型保温隔热金属防腐涂料，以克服传统涂料存在的上述问题。在负载缓蚀剂的同时包封相变材料，将得到一种双功能微胶囊。将其作为填料添加到涂料体系中在为涂料体系提供防腐作用的同时也可以赋予其保温隔热的作用。并在制备微胶囊的过程中同时对微胶囊进行改性；在对金属基材起到防腐蚀作用的同时，达到较好的保温隔热防腐效果。既达到了金属防腐效果也实现了节能减排的目标。

2、技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、本发明的第一个方面在于提供一种基于光固化的微胶囊改性方法，所述微胶囊包括芯材和壳材，所述壳材包裹所述芯材；所述壳材由改性物质和光敏预聚物经光固化反应制得；所述改性物质包括油溶性改性物质和水溶性改性物质；

4、所述改性方法包括以下步骤：

5、改性方法一：

6、s11：将有机溶剂、芯材、光敏预聚物、油溶性改性物质及光引发剂混匀后作为油相，乳化剂水分散液作为水相；将油相和水相混合乳化后得到乳液；

7、s12：挥发有机溶剂后，置于光源下固化后得到改性微胶囊；

8、或改性方法二：

9、s21：将有机溶剂、芯材、光敏预聚物及光引发剂混均后作为油相，乳化剂水分散液作为水相；将油相和水相混合乳化后得到乳液；

10、s22：挥发有机溶剂后，加入水溶性改性物质，混匀后置于光源下固化后得到改性微胶囊；

11、或改性方法三：

12、s31：将有机溶剂、芯材、光敏预聚物、油溶性改性物质及光引发剂混均后作为油相，乳化剂水分散液作为水相；将油相和水相混合乳化后得到乳液；

13、s32：挥发有机溶剂后，加入水溶性改性物质，混匀后置于光源下固化后得到改性微胶囊。

14、进一步地，步骤s11或步骤s21或步骤s31中，乳化剂浓度为0.5wt％-2.0wt％。

15、进一步地，步骤s11或步骤s21或步骤s31中，油相和水相的体积比为1:8-1:12。

16、在一种实施方式中，乳化方式采用细胞粉碎机进行乳化，乳化时间10min-20min。

17、进一步地，乳化剂选自聚乙烯醇、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠及十六烷基三甲基溴化铵中的一种。

18、进一步地，步骤s12或步骤s22或步骤s32中，采用机械搅拌的方式使溶剂挥发；

19、进一步地，步骤s12或步骤s22或步骤s32中，光固化时间为1-15min。

20、在一种实施方式中，步骤s12或步骤s22或步骤s32中，溶剂挥发温度20-60℃，搅拌时间2-10h。

21、在一种实施方式中，所述油溶性改性物质选自甲基丙烯酸缩水甘油酯、2-巯基苯并噻唑中的一种或多种；

22、在一种实施方式中，所述水溶性改性物质选自巯基乙胺、聚氮杂环丙烷中的一种或多种；

23、进一步地，所述光敏预聚物为聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯中的一种。

24、在一种实施方式中，所述光敏预聚物选自聚氨酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯和环氧丙烯酸酯中的一种或组合。

25、进一步地，所述光引发剂选自2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉基-1-丙酮中的一种。

26、进一步地，步骤s12或步骤s22或步骤s32中，光固化使用的光源波长为230-420nm。

27、在一种实施方式中，所述油相按质量分数计包括：有机溶剂35-65份、光敏预聚物15-25份、芯材15-25份、光引发剂1-4份。

28、在一种实施方式中，所述有机溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯中的一种或组合；

29、在一种实施方式中，所述油溶性改性物质的添加量为光敏预聚物的2.5wt％-12.5wt％；

30、在一种实施方式中，所述水溶性改性物质的添加量为光敏预聚物的7.5wt％-17.5wt％。

31、本发明的第二个方面在于提供一种采用上述改性方法制备的改性微胶囊，微胶囊的芯材为相转变剂和缓蚀剂。

32、本发明的第三个方面在于提供一种保温隔热防腐涂料，涂料包括1-10wt％的采用上述方法制备的芯材为相转变剂和缓蚀剂的改性微胶囊，和成膜树脂。

33、进一步地，成膜树脂选自光固化树脂体系、溶剂型树脂体系或水性树脂体系。

34、在一种实施方式中，所述光固化树脂体系由光固化树脂、光引发剂和第一助剂组成；

35、在一种实施方式中，所述水性树脂体系由水性树脂、固化剂和第二助剂组成。

36、进一步地，所述光固化树脂选自聚氨酯丙烯酸树脂、环氧丙烯酸树脂、聚酯丙烯酸酯中的一种或组合；

37、进一步地，所述水性树脂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、有机硅树脂等中的一种或组合。

38、在一种实施方式中，所述光固化树脂和所述光引发剂的质量比为1:0.01-1:0.05；所述光固化树脂和所述第一助剂的质量份占比为1:0.01-1:0.05；

39、在一种实施方式中，所述水性树脂和所述固化剂的质量比为1:1-1.5:1；所述水性树脂和所述第二助剂的质量比为1:0.02-1.5:0.05。

40、进一步地，所述第一助剂包括附着力促进剂和分散剂；

41、进一步地，所述附着力促进剂选自磷酸氢二(甲基丙烯酰氧乙基)酯、2-甲基-2-丙烯酸-2-羟乙基酯磷酸酯、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷中的一种或多种。

42、进一步地，所述分散剂选自磷酸酯、磷酸盐、多胺、聚丙烯酸酯等分散剂中的一种或多种；

43、进一步地，所述第二助剂为消泡剂；

44、进一步地，所述第二助剂选自矿物油类、聚硅氧烷类消泡剂中的一种或多种。

45、进一步地，所述相转变剂选自石蜡类相变材料、直链烷烃类相变材料、脂肪酸类相变材料和聚乙二醇中的一种或组合。

46、进一步地，所述缓蚀剂为金属离子型缓蚀剂；

47、更进一步地，所述金属离子型缓蚀剂选自巯基苯并噻唑、苯并三氮唑、甲基苯并三氮唑中的一种或组合。

48、在一种优选实施方式中，所述光敏预聚物和缓蚀剂的质量份占比为1:0.025-1:0.125。

49、在一种优选实施方式中，所述光敏预聚物和相转变剂的质量份占比为1:0.025-1:0.125。

50、与现有技术相比，本技术至少具有以下有益效果：

51、(1)本发明提供一种基于光固化的微胶囊表面改性方法，将改性步骤和微胶囊的制备步骤合二为一，微胶囊表面成功接枝改性物质，改性后的微胶囊，在树脂体系中的分散性显著提升。

52、(2)基于本发明的改性方法成功制备出负载有缓蚀剂和相转变剂的表面改性微胶囊，在保持防腐蚀性能的前提下还可以有效改善微胶囊的分散性，提升微胶囊在涂料中的添加比例，进而提升涂料的性能。

53、(3)添加有双功能微胶囊的金属涂料，表现出优异的防腐性能，同时使涂层产生热缓冲效应，延迟了涂层的热响应，表现出有效的温度调节能力，降低能源消耗，有着广阔的应用前景。