一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法技术

本发明专利技术涉及金属防腐领域，旨在提供一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法。包括：(1)按重量百分比取各原料组分：水性树脂乳液40～55％、纳米增强填料料浆40～55％，助剂1.4～2％，水1～8.5％；(2)向配料桶中加入纳米材料、常规无机填料和水，搅拌均匀；(3)启动纳米砂磨机进行循环研磨，得到纳米增强填料料浆；(4)往调漆桶中加入水性树脂乳液、纳米增强填料料浆、助剂和水，搅拌得到纳米增强水性防腐涂料。本发明专利技术中，纳米材料事先与常规无机填料形成纳微包覆的稳定结构单元，在加入到树脂中制备涂料，能避免单独添加纳米材料时纳米材料发生团聚，纳米增强效应难以发挥等缺陷。且形成的纳微包覆的稳定结构单元具有很好触变性，能提高储存稳定性和施工性能。

Preparation method of nano enhanced waterborne anticorrosive coating

The invention relates to the field of metal anticorrosion, aiming at providing a preparation method of nano enhanced waterborne anticorrosive coating. Including: (1) according to the percentage of the weight of each ingredient: water based resin emulsion 40 ~ 55%, nano reinforced filler slurry 40 ~ 55%, additives 1.4 to 2%, water 1 to 8.5%; (2) to add nano material, conventional inorganic filler and water to the batching barrel, stirring even; (3) starting nanoscale grinding machine for circular grinding, nanoscale enhancement Filling material slurry; (4) adding waterborne resin emulsion, nano enhanced filler slurry, auxiliaries and water to the paint barrel, stirring to obtain nano enhanced waterborne anticorrosive coating. In the present invention, nanomaterials form a stable structure unit with the conventional inorganic filler in advance, and the coating can be prepared in the resin. It can avoid the aggregation of nanomaterials, and the nano enhancement effect is difficult to be brought into play. The stable structure units formed by nano micro coating have good thixotropy and improve storage stability and construction performance.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法
本专利技术涉及一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法，属于金属防腐领域。
技术介绍
金属材料以其优良的机械性能和工艺性能在材料领域占有重要的地位，但金属腐蚀也给人类社会造成了巨大的损失，如金属材料制造的储运装备、石化设备、钢构厂房、船舶、工程机械等，由于长期受化学或电化学作用而被损失破坏，造成大量的经济损失。针对金属腐蚀问题，可采用多种技术进行保护，减缓或阻止金属的腐蚀，其中最有效、最常用的方法是在金属表面涂覆防腐蚀涂层，以隔绝腐蚀介质与金属基底接触，达到防腐的目的。当前，金属防腐蚀涂料主要以油性涂料为主，涂装过程有大量的有机溶剂挥发，严重污染大气，影响人类身体健康。如今，环境保护日益受到重视，无污染，无公害，节约能源已成为今后涂料的发展原则，而水性防腐蚀涂料因其挥发物少，对环境、人体危害小，正逐渐取代传统油性涂料，成为未来发展的主流，但目前水性防腐涂料性能仍落后于油性涂料。随着材料技术的不断进步，纳米复合涂料的优异特性日益引起人们重视。纳米材料具有小尺寸效应、表面效应、量子效应等特性，将纳米材料分散至传统防腐涂料中，可提高涂料性能。孙金余等将纳米SiO2颗粒加入到水基环氧树脂中，制备出水性环氧纳米复合涂料，结果表明涂料具有较好的防腐性能。薛丽等把纳米TiO2颗粒添加到环氧树脂和溶剂中，提高了涂料力学性能和耐腐蚀性能。专利CN201310672858.8公开了一种钛纳米有机防腐涂料的制备方法，其在环氧改性的水性聚氨酯乳液中加入钛纳米颗粒，制备出的防腐涂料具有较好的稳定性、耐水性和防腐性。专利CN201510104241.5公开了一种有机硅防腐涂料及其制备方法，其往涂料中添加了纳米SiO2粉末和纳米ZnO，制备出的产品不但耐腐蚀、抗磨损，而且形成的防水层抗裂抗渗力强，防水效果好，使用寿命长。专利CN201710152282.0公开了纳米稀土改性环氧树脂防腐涂料及其制备方法，该涂料具有良好的抗紫外线和耐气候性。目前，虽然纳米增强防腐涂料取得了一定的进展，但仍存在较多问题。由于纳米填料比表面积大，表面自由能高，纳米粒子易团聚，即使利用球磨、高速搅拌等方法使纳米粒子分散在涂料中，但它们也会发生团聚，失去纳米填料应有的作用。另外，虽然无机纳米填料的加入能增强涂料力学性能，但无机填料与有机基体间的结合作用较弱，导致涂层对氧气、水等的阻隔作用减弱，防腐稳定性变差。总之，当前纳米增强防腐涂料的研究开发仍有待于新的突破。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法。为解决技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法，包括下述步骤：(1)按重量百分比取各原料组分：水性树脂乳液40～55％、纳米增强填料料浆40～55％，助剂1.4～2％，水1～8.5％；其中，水性树脂乳液是环氧乳液、丙烯酸乳液、聚氨酯乳液或醇酸乳液中的一种；纳米增强填料料浆是由重量比为1∶10～30的纳米材料与常规无机填料，加水后共同研磨制成，料浆的最大粒径≤2μm、固含量40～60％；所述助剂是流平剂、消泡剂、分散剂、润湿剂、成膜助剂、增稠剂中的一种或多种；(2)向配料桶中加入纳米材料、常规无机填料和水，搅拌均匀；(3)启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5～20℃，开动隔膜泵，将配料桶中的混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为1～10L/min，启动纳米砂磨机进行循环研磨，研磨时间为60～180min，得到纳米增强填料料浆；(4)往调漆桶中加入水性树脂乳液、纳米增强填料料浆、助剂和水，搅拌30～90min，得到纳米增强水性防腐涂料。本专利技术中，所述环氧乳液的固含量为45～55％，丙烯酸乳液的固含量为45～55％。本专利技术中，所述纳米材料是SiO2溶胶、Al2O3溶胶、TiO2溶胶、ZrO2溶胶中一种或多种，粒径≤50nm，固含量30～50％；所述常规无机填料是钛白粉、氧化铁红、磷酸锌、硫酸钡、碳酸钙、滑石、云母中的一种或多种，粒径800～3000目。本专利技术中，所述SiO2溶胶的粒径10～50nm、固含量50％；Al2O3溶胶的粒径10～30nm、固含量30％；所述常规无机填料是1000～3000目的钛白粉、1000～3000目的氧化铁红、800～2000目的磷酸锌或1000～3000目的云母。本专利技术中，所述水性树脂乳液是固含量50％的环氧树脂乳液；所述纳米增强填料料浆是由粒径30nm、固含量50％的SiO2溶胶与1250目的钛白粉、1250目的氧化铁红和水经纳米砂磨机共同研磨制备而成，SiO2溶胶与无机填料的重量比为1∶20，料浆最大粒径≤1μm，固含量60％。本专利技术中，所述纳米砂磨机具有ZrO2陶瓷的内胆和分散叶片，使用直径为0.4～1.5mm的ZrO2陶瓷研磨介质，且配有冷水机、配料桶和隔膜泵作为辅助装置。专利技术技术原理描述：本专利技术克服传统纳米增强防腐涂料中纳米材料易团聚，纳米增强效应不显著和纳米材料与有机树脂间结合力差等缺陷，从填料浆料制备入手，将SiO2溶胶等纳米材料与常规无机填料和水经纳米砂磨机共同研磨，通过溶胶协同稳定技术，在粉体分散工艺过程中实现纳米颗粒对常规无机填料颗粒的表面包覆，形成纳微包覆的稳定结构单元，避免纳米颗粒后期发生团聚，增强涂料流变性能、力学性能和防腐性能。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果包括：1、纳米材料事先与常规无机填料通过纳米砂磨机研磨处理，形成纳微包覆的稳定结构单元，在加入到树脂中制备涂料，能避免单独添加纳米材料时，纳米材料易发生团聚，纳米增强效应难以发挥等缺陷。且形成的纳微包覆的稳定结构单元具有很好的触变性，能提高涂料储存稳定性和施工性能。2、纳米材料表面具有高活性空价键、羟基等基团，能与树脂之间形成化学键合作用，且纳米材料紧密包覆在常规无机填料表面，因此，纳米材料能起到桥梁作用，增强树脂和填料间结合，形成更加致密结构涂层，对防止氧气、水分渗透，增强涂层防腐性能和提高涂层力学性能效果明显。3、在涂层干燥过程中，溶胶表面羟基也会发生脱水缩合反应，从而将树脂、填料更加紧密的连接在一起，形成更加致密的大网络结构，提高涂层综合性能。具体实施方式实施例1一种纳米增强水性防腐涂料，由下述重量百分比的原料组成，水性环氧乳液(固含量45％)55％，纳米增强填料料浆(最大粒径≤2μm，固含量60％)40％，流平剂1％，消泡剂0.3％，分散剂0.3％，润湿剂0.3％，增稠剂0.1％，水3％。其制备过程为：1)向配料桶中加入纳米材料(SiO2溶胶(50nm，固含量50％))、无机填料(含钛白粉(1250目)、氧化铁红(800目)、磷酸锌(800目)、滑石粉(3000目)，重量比为4:4:1:1)和水，SiO2溶胶与无机填料重量比为1:30，料浆固含量60％，搅拌均匀；2)启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5℃，开动隔膜泵，将配料桶中混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为1L/min，启动研磨设备进行循环研磨，研磨时间为180min，得到纳米增强填料料浆；3)往调漆桶中按比例加入水性树脂乳液、纳米增强填料料浆、助剂和水，搅拌30min，得到纳米增强水性防腐涂料。纳米砂磨机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)按重量百分比取各原料组分：水性树脂乳液40～55％、纳米增强填料料浆40～55％，助剂1.4～2％，水1～8.5％；其中，水性树脂乳液是环氧乳液、丙烯酸乳液、聚氨酯乳液或醇酸乳液中的一种；纳米增强填料料浆是由重量比为1∶10～30的纳米材料与常规无机填料，加水后共同研磨制成，料浆的最大粒径≤2μm、固含量40～60％；所述助剂是流平剂、消泡剂、分散剂、润湿剂、成膜助剂、增稠剂中的一种或多种；(2)向配料桶中加入纳米材料、常规无机填料和水，搅拌均匀；(3)启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5～20℃，开动隔膜泵，将配料桶中的混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为1～10L/min，启动纳米砂磨机进行循环研磨，研磨时间为60～180min，得到纳米增强填料料浆；(4)往调漆桶中加入水性树脂乳液、纳米增强填料料浆、助剂和水，搅拌30～90min，得到纳米增强水性防腐涂料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米增强水性防腐涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：(1)按重量百分比取各原料组分：水性树脂乳液40～55％、纳米增强填料料浆40～55％，助剂1.4～2％，水1～8.5％；其中，水性树脂乳液是环氧乳液、丙烯酸乳液、聚氨酯乳液或醇酸乳液中的一种；纳米增强填料料浆是由重量比为1∶10～30的纳米材料与常规无机填料，加水后共同研磨制成，料浆的最大粒径≤2μm、固含量40～60％；所述助剂是流平剂、消泡剂、分散剂、润湿剂、成膜助剂、增稠剂中的一种或多种；(2)向配料桶中加入纳米材料、常规无机填料和水，搅拌均匀；(3)启动纳米砂磨机冷却循环水系统，保持循环冷却水温度为5～20℃，开动隔膜泵，将配料桶中的混合浆料注入到砂磨机内腔中，混合浆料的注入速率为1～10L/min，启动纳米砂磨机进行循环研磨，研磨时间为60～180min，得到纳米增强填料料浆；(4)往调漆桶中加入水性树脂乳液、纳米增强填料料浆、助剂和水，搅拌30～90min，得到纳米增强水性防腐涂料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环氧乳液的固含量为45～55％，丙烯酸乳液的固含量为45～55％。3.根据权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪海风，吴春春，盛建松，方竹根，杨辉，
申请(专利权)人：浙江加州国际纳米技术研究院台州分院，
类型：发明
国别省市：浙江,33