用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料制备方法技术

本发明专利技术涉及涂料色浆的制备技术，旨在提供一种用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料制备方法。包括：将炭黑颗粒与醇基溶剂制成炭黑分散液，调节pH值至4～6后加入有机钛偶联剂、有机硅以及液态分散剂，然后进行砂磨处理；将获得的浆料过滤、浓缩，获得改性炭黑浆料。本发明专利技术通过惰性的炭黑颗粒与有机钛、有机硅等水解产物形成牢固的化学键结合，增强炭黑在水性涂料中的分散稳定性和体系相容性。本发明专利技术解决了炭黑颜料在金属防腐水性涂料中的匹配性问题，其制备工艺简单，具有广泛的应用推广前景。

Preparation method of modified carbon black slurry for black matte waterborne metal anticorrosive coatings

The invention relates to the preparation technology of paint color paste, aiming at providing a method for preparing modified carbon black slurry used for black matte waterborne metal anticorrosive coatings. It includes: carbon black particles and alcohol based solvents are made into carbon black dispersing liquid, and pH value is adjusted to 4~6 after adding organic titanium coupling agent, organosilicon and liquid dispersant, and then sand grinding treatment. The modified carbon black slurry is obtained by filtering and concentrating the obtained slurry. The invention combines inert carbon black particles with organic titanium, organosilicon and other hydrolysates to form strong chemical bonds to enhance the dispersion stability and system compatibility of carbon black in water-based coatings. The invention solves the matching problem of carbon black pigment in metal anticorrosive waterborne coatings, and the preparation process is simple, and has wide application and popularization prospects.

【技术实现步骤摘要】
用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料制备方法
本专利技术涉及涂料色浆的制备技术，尤其是一种用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料的制备方法。
技术介绍
金属材料是国民经济发展的重要基础材料，广泛应用于轨道交通、汽车、建材、电器、电力、机械制造等各个行业。在实际应用中，金属材料往往需进行表面处理与涂装，以满足诸多应用领域对合金防腐性及装饰性的需求。长期以来，电镀因其镀层结合牢固、结构致密、防腐能力强、装饰性好等优点，成为金属表面防腐及装饰的重要技术并获得广泛应用。但是，电镀本身具有重金属离子污染这一突出环保问题，特别在一些合金产业的集聚地，重金属离子对水体造成的污染已成为我国急需应对的重大公共安全问题。非电镀的环保型金属防腐技术成为产业发展的焦点，其中一个重要的方向就是通过涂料涂装实现金属表面防腐。目前，以环氧、氟碳等为代表的多层涂料涂装体系为金属防腐非电镀涂装提供了有效途径，该方法利用聚合物树脂上活性基团与金属表面反应键合形成耐蚀涂层，再涂装饰面层获得良好的装饰效果。但是，这类多层涂装体系施工工序多、周期长、施工质量控制难度大；并且当前普遍使用的溶剂型涂料还存在VOC排放，而水性涂料虽可减少环境污染问题，但其耐水性不足，长期的抗水气、氧气渗透能力仍不够理想。此外，静电喷涂虽可避免对有机溶剂的大量使用，但其工艺复杂，成本相对较高，且换色较难，限制了装饰效果。申请人曾采用溶胶凝胶技术开发的环保型金属防腐水性涂料，有效解决了金属表面防腐涂层在结合力、致密性、装饰性等方面的技术难题，将防腐和装饰功能一体化集成，简化了涂装工艺。不过在实际应用中发现，市售的炭黑颜料与该金属防腐水性涂料不匹配，导致喷涂后磨面不平整，有较多的颗粒物存在。因此，迫切需要解决这一产业技术问题，提供一种用于该水性金属防腐涂料的炭黑颜料。
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，提供一种用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术的解决方案是：提供一种用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料的制备方法，包括以下步骤：(1)将一定量的炭黑颗粒添加到醇基溶剂中，在800r/min的搅拌条件下搅拌1h，获得固含量为10～30％的炭黑分散液；添加pH调节剂将pH值调节至4～6，继续搅拌0.5h；按6ml/min的速率加入与炭黑质量比为1:20～1:10的有机钛偶联剂，再搅拌6～10h；(2)将搅拌后的浆料倒入砂磨罐中，依次加入与炭黑质量比为1:100～1:20的有机硅以及与炭黑质量比1:100～1:10的液态分散剂；使用粒径0.5～2mm的氧化锆珠进行砂磨处理，控制砂磨温度30～60℃，砂磨时间3～10h，砂磨机的转速500～1000r/min；(3)将砂磨获得的浆料用300目的滤布过滤，所得滤液置于旋转蒸发器中浓缩，获得固含量为50％的改性炭黑浆料。本专利技术中，所述炭黑颗粒的粒径为20～500nm。本专利技术中，所述醇基溶剂是以乙二醇、异丙醇或2-甲基-1-丙醇中至少一种与去离子水配制而成，醇基溶剂中水的质量百分比为1～15％。本专利技术中，所述pH调节剂是甲酸、乙酸、草酸中的一种或多种组合。本专利技术中，所述有机钛偶联剂是异丙基三(二辛基焦磷酸酰氧基)钛酸酯、异丙基二油酸酰氧基(二辛基磷酸酰氧基)钛酸酯、双(二辛氧基焦磷酸酯基)乙撑钛酸酯中的一种或多种组合。本专利技术中，所述有机硅为四甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、异丁基三甲氧基硅烷中的一种或多种组合。本专利技术中，所述液态分散剂是由低分子分散剂与高分子分散剂按质量比例1:1～1:3配制成的混合物；其中，低分子分散剂为失水山梨醇单月桂酸酯、辛基苯酚聚氧乙烯醚、癸基甲基亚砜中的一种或多种组合，高分子分散剂为聚丙烯酸改性物、聚二甲基硅氧烷-聚氧化丙烯、聚苯乙烯-聚氧化乙烯嵌段共聚物中的一种或多种组合。本专利技术的实现原理：通过对有机钛偶联剂、有机硅的水解聚合调控，分步对炭黑颗粒进行表面原位改性，使炭黑表面产生羧基、羟基等极性基团，并与分散剂协同增强炭黑在醇基溶剂中的稳定分散性；利用砂磨工艺高效打碎炭黑小团聚体，并通过机械化学反应作用进一步增强有机钛偶联剂及有机硅水解聚合产物与炭黑颗粒的牢固结合，提高炭黑颜料在金属表面的附着力、着色性能和稳定性能。最后，通过旋转蒸发浓缩提高炭黑浆料固含量，以降低浆料在涂料中的添加量，减小由于色浆的加入对涂料带来的负面影响。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术通过惰性的炭黑颗粒与有机钛、有机硅等水解产物形成牢固的化学键结合，增强炭黑在水性涂料中的分散稳定性和体系相容性。2、本专利技术解决了炭黑颜料在金属防腐水性涂料中的匹配性问题，其制备工艺简单，具有广泛的应用推广前景。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细描述。申请人利用溶胶凝胶技术开发的环保型金属防腐水性涂料，系黑色亚光水性涂料。其具体配方和配制方法已在中国专利技术专利(申请号：201610395438.3)中公开。但是，如利用市售的炭黑颜料配置该金属防腐水性涂料，会导致喷涂后磨面不平整，有较多的颗粒物存在。本专利技术就是为了提供专用于该水性金属防腐涂料的炭黑颜料。本专利技术中改性炭黑浆料的制备方法，包括如下步骤：(1)将一定量的炭黑颗粒添加到醇基溶剂中，在800r/min的搅拌条件下搅拌1h，获得固含量为10～30％的炭黑分散液；添加pH调节剂将pH值调节至4～6，继续搅拌0.5h；按6ml/min的速率加入与炭黑质量比为1:20～1:10的有机钛偶联剂，再搅拌6～10h；(2)将搅拌后的浆料倒入砂磨罐中，依次加入与炭黑质量比为1:100～1:20的有机硅以及与炭黑质量比1:100～1:10的液态分散剂；使用粒径0.5～2mm的氧化锆珠进行砂磨处理，控制砂磨温度30～60℃，砂磨时间3～10h，砂磨机的转速500～1000r/min；(3)将砂磨获得的浆料用300目的滤布过滤，所得滤液置于旋转蒸发器中浓缩，获得固含量为50％的改性炭黑浆料。下面的实施例可以使本专业的专业技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。分别通过8个实施例成功制得改性炭黑浆料的方法，各实施例中的试验数据见下表1。表1实施例数据表最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本专利技术的具体实施例子。显然，本专利技术不限于以上实施例子，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本专利技术公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将一定量的炭黑颗粒添加到醇基溶剂中，在800r/min的搅拌条件下搅拌1h，获得固含量为10～30％的炭黑分散液；添加pH调节剂将pH值调节至4～6，继续搅拌0.5h；按6ml/min的速率加入与炭黑质量比为1:20～1:10的有机钛偶联剂，再搅拌6～10h；(2)将搅拌后的浆料倒入砂磨罐中，依次加入与炭黑质量比为1:100～1:20的有机硅以及与炭黑质量比1:100～1:10的液态分散剂；使用粒径0.5～2mm的氧化锆珠进行砂磨处理，控制砂磨温度30～60℃，砂磨时间3～10h，砂磨机的转速500～1000r/min；(3)将砂磨获得的浆料用300目的滤布过滤，所得滤液置于旋转蒸发器中浓缩，获得固含量为50％的改性炭黑浆料。

【技术特征摘要】
1.一种用于黑色亚光水性金属防腐涂料的改性炭黑浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将一定量的炭黑颗粒添加到醇基溶剂中，在800r/min的搅拌条件下搅拌1h，获得固含量为10～30％的炭黑分散液；添加pH调节剂将pH值调节至4～6，继续搅拌0.5h；按6ml/min的速率加入与炭黑质量比为1:20～1:10的有机钛偶联剂，再搅拌6～10h；(2)将搅拌后的浆料倒入砂磨罐中，依次加入与炭黑质量比为1:100～1:20的有机硅以及与炭黑质量比1:100～1:10的液态分散剂；使用粒径0.5～2mm的氧化锆珠进行砂磨处理，控制砂磨温度30～60℃，砂磨时间3～10h，砂磨机的转速500～1000r/min；(3)将砂磨获得的浆料用300目的滤布过滤，所得滤液置于旋转蒸发器中浓缩，获得固含量为50％的改性炭黑浆料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述炭黑颗粒的粒径为20～500nm。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述醇...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴春春，申乾宏，阙永生，刘杰，
申请(专利权)人：金华格灵功能涂层材料研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33