一种水性金属漆及其制备方法技术

本发明专利技术涉及金属漆技术领域，具体涉及一种水性金属漆及其制备方法，水性金属漆包括A组份和B组分，A组分的‑NCO和B组分和‑OH的摩尔比为1.0‑1.2:1，所述A组分为异氰酸酯固化剂，所述B组分包括羟基丙烯酸树脂、自组装缓蚀微球、分散剂、流平剂、消泡剂和去离子水，所述自组装缓蚀微球为核壳结构微球，核为附着有缓蚀剂的纳米纤维素，壳为聚电解质膜。本发明专利技术利用纳米纤维素作为缓蚀剂的缓释载体，实现缓蚀剂的长效释放，聚电解质膜赋予了自组装缓释微球的具有刺激性效应的可控释放，因此增强了涂料的持续防腐效果；此外，纳米纤维素具有良好的透明性、耐热性和高强度的特点，可以使水性金属漆具有透明性的同时还大大提高其强度。

Waterborne metallic paint and preparation method thereof

The invention relates to the technical field of metal paint, in particular to a water-borne metal paint and its preparation method. The water-borne metal paint includes component A and component B. The molar ratio of component A NCO and component B to OH is 1.0 1.2:1. The component A is isocyanate curing agent. The component B includes hydroxyl acrylic resin and self-assembly corrosion inhibitor. The self-assembled corrosion inhibitor microspheres are core-shell structure microspheres, core is nanocellulose with corrosion inhibitor and shell is polyelectrolyte membrane. The nanocellulose is used as the slow-release carrier of the corrosion inhibitor to realize the long-term release of the corrosion inhibitor, and the polyelectrolyte film gives the self-assembled slow-release microspheres controllable release with stimulating effect, thus enhancing the continuous anti-corrosion effect of the coating; in addition, the nanocellulose has good transparency, heat resistance and high strength. It can make the waterborne metallic paint transparent and greatly improve its strength.

【技术实现步骤摘要】
一种水性金属漆及其制备方法
本专利技术涉及金属漆
，具体涉及一种水性金属漆及其制备方法。
技术介绍
随着社会的不断发展，涂料产量愈来愈大，应用越来越广。传统的涂料(油漆)和粘合剂含有大量有机溶剂，施工后大量的芳烃、酯、酮类等有机挥发物进入大气，不仅浪费了宝贵资源，且危害人类健康。据统计，国内涂料年产量约1600万吨，每年向大气排放的VOC(可挥发性有机物)约为500万吨。因此，国内的环保法规日益加强，多个省、市已经出台对油漆VOC收费的政策法规，溶剂型产品正在向“水性化、高固体份化、粉末化和辐射可固化”即“四化”方向发展。水性漆技术相对成熟度，应用范围看，是一个最为重要的方向，也具有很好的发展前景。水性漆的研究和开发为涂料产业提供了一次很好的发展机遇，产业界和科研院所应加强合作，使我们在新一轮的产业调整中有所作为，促进行业发展和社会技术、经济进步。水性工业漆按用途可以分为：水性金属漆、水性木器漆、水性塑胶漆及水性玻璃漆。水性金属漆是一种环保型涂层材料，对金属可以起到很好地保护作用。为了提高水性金属漆的防腐蚀性，一般是在金属漆涂料中直接加入缓蚀剂，但是缓蚀剂容易与成膜物质发生相互作用，破坏膜的附着性和阻隔性，并且使得缓蚀剂的活性降低，给防腐带来负面影响。因此，目前大量的研究都集中在制备各类结构新颖的金属缓蚀剂负载材料，如中空、介孔的有机或无机材料，在高效负载缓蚀剂的同时，缓蚀剂的释放也从不可控的一次性释放，发展到具有刺激性效应的可控释放。目前以二氧化硅或高分子树脂作为囊材的报道较多，例如专利申请号为201710238307.9的专利技术专利即公开了一种应用于海洋中金属基层上的防腐涂层，该防腐涂层由纳米微囊、固化剂、消泡剂、分散剂、溶剂制成，其中所述纳米微囊包括囊芯和囊材，囊芯为缓蚀剂，囊材为二氧化硅或高分子树脂。但是以二氧化硅为囊材的纳米微囊与成膜树脂的相容性较差，造成涂膜的附着力和强度的降低；以高分子树脂微球为囊材的纳米微囊虽与成膜树脂相容性较好，但是纳米微囊与成膜树脂性质较为接近，改性效果不强，而且高分子树脂微球的合成步骤繁琐，不利于工业生产。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本专利技术的目的在于提供一种防腐性能、自修复性能、强度和附着力好的水性金属漆，其采用的自组装缓蚀微球原料易得，利于工业生产；本专利技术的另一专利技术目的在于提供该水性金属漆的制备方法，采用双组份的使用方法，大大提高了涂层的交联密度，从而提高水性金属漆的强度。本专利技术的目的通过下述技术方案实现：一种水性金属漆，包括A组份和B组分，A组分的-NCO和B组分和-OH的摩尔比为1.0-1.2:1，所述A组分为异氰酸酯固化剂，所述B组分包括如下重量份数的原料：所述自组装缓蚀微球为核壳结构微球，核为附着有缓蚀剂的纳米纤维素，壳为聚电解质膜。纳米纤维素具有生物相容性、生物降解性和环境友好等优点，常作为药品的缓释载体，本专利技术利用纳米纤维素作为缓蚀剂的缓释载体，实现缓蚀剂的长效释放，因此增强了涂料的持续防腐效果；而后聚电解质膜赋予了自组装缓释微球的具有刺激性效应的可控释放，从而可以很好地保持缓蚀剂的活性；此外，纳米纤维素具有良好的透明性、耐热性和高强度的特点，可以使水性金属漆具有透明性的同时还大大提高其强度。其中，所述自组装缓蚀微球的制备方法包括如下步骤：A、在70-90℃温度下，将纳米纤维素按质量比4-10:100溶解于氯化1-甲基3-丁基咪唑盐离子液体中，形成纳米纤维素溶液；B、往步骤A得到的纳米纤维素溶液中加入缓蚀剂，搅拌均匀后，得到澄清溶液，所述缓蚀剂的用量为澄清溶液的2-6wt％；C、往步骤B得到的澄清溶液加入无水乙醇并使其降温至20-25℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，得到再生纤维素，所述无水乙醇的用量为澄清溶液的30wt％-50wt％；D、将步骤C得到的再生纤维素加入至PSS溶液中，超声分散一定时间后，离心洗涤，然后将再生纤维素加入至PAH溶液中，超声分散一定时间后，离心洗涤；重复该步骤4-8次，即得到所述的自组装缓蚀微球。本专利技术利用纤维素再生原理，使缓蚀剂分子在纤维素再生过程充分浸润纤维素，提高再生纤维素对缓蚀剂分子的包埋效果，从而提高反腐持续性；而后通过自组装在微晶纤维素包覆多层聚电解质层，形成的自组装缓蚀微球的表面在干燥状态下形成很多皱褶，呈现不规则的多边形结构，具有较高的表面能，自组装缓蚀微球在酸性(pH＝3)和碱性(pH＝10)可以刺激响应放出缓蚀剂。其中，所述再生纤维素的粒径为370-410nm，所述自组装缓蚀微球的粒径为723.4-894.1nm，自组装缓蚀微球的BET比表面积为37.3-53.6m2/g。其中，所述缓蚀剂为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑及其衍生物、四唑衍生物、噻二唑衍生物和咪唑衍生物中的至少一种。优选地，所述缓蚀剂由巯基苯并噻唑和苯并三氮唑按重量比1:1的比例组成。混合型缓蚀剂防腐效果更理想，可以起到更好的腐蚀保护作用。其中，所述步骤D中，PSS溶液的浓度为1-3g/L，PAH溶液的浓度为1-3g/L，再生纤维素的用量为PSS溶液的10wt％-20wt％。通过控制PSS溶液的浓度、PAH溶液的浓度的再生纤维素的用量，有助于高比表能的自组装缓蚀微球的制备。其中，所述异氰酸酯固化剂的制备方法包括如下步骤：将多元醇、催化剂、二异氰酸酯进行混合，形成混合溶液，升温至70-80℃，反应3-6h，得到聚氨酯固化剂，其中，所述多元醇与二异氰酸酯的摩尔比为0.11-0.13:1，所述催化剂的用量为混合溶液的0.1-1wt％；其中，所述多元醇为聚乙二醇和聚四氢呋喃醚二醇按质量比1-3:1的比例组成的混合物，所述聚乙二醇的分子量为2000-3000，聚四氢呋喃醚二醇的分子量为1000-1400，所述二异氰酸酯为4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯，所述4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯的-NCO含量为20％-28％。通过控制4，4-二苯基甲烷二异氰酸酯的-NCO含量，有助于生成线型交联结构，将自组装缓蚀微球稳定在漆膜的交联结构中，可以起到增加漆膜拉伸强度和强度的作用，选用的聚乙二醇和聚四氢呋喃醚二醇与其他醇相比，交联性更好，性能提高更明显，反应过程易于控制。其中，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡、烷基钛酸酯和三亚乙基二胺中的至少一种。催化剂的选择对反应的剧烈程度、-NCO含量的降低程度和固化剂的粘度等有很大的影响，本专利技术选用的二月桂酸二丁基锡、烷基钛酸酯和三亚乙基二胺相对其它类型催化剂催化平稳、NCO值降幅稳定，反应易于控制，生成的聚氨酯涂层具有较好的综合性能。优选地，所述催化剂由二月桂酸二丁基锡、烷基钛酸酯和三亚乙基二胺按重量比1-3:1-2:1的比例组成。其中，所述分散剂为十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚丙烯酸钠中的至少一种。分散剂对自组装缓蚀微球的分散性有很大的影响，从而对漆膜的性质产生决定性的作用，优选地，所述分散剂由十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和聚丙烯酸钠按重量比1-3:1-3:1的比例组成，对自组装缓蚀微球的分散效果好。其中，所述流平剂为丙烯酸酯型流平剂，所述消泡剂为二甲基己炔醇，利于简化涂料的制备难度和提高涂布效果。本专利技术还提供水性金属漆的制备方法，包括如下步骤：按配比，往配置好的A组分中加入B组本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性金属漆，其特征在于：包括A组份和B组分，A组分的‑NCO和B组分和‑OH的摩尔比为1.0‑1.2:1，所述A组分为异氰酸酯固化剂，所述B组分包括如下重量份数的原料：

【技术特征摘要】
1.一种水性金属漆，其特征在于：包括A组份和B组分，A组分的-NCO和B组分和-OH的摩尔比为1.0-1.2:1，所述A组分为异氰酸酯固化剂，所述B组分包括如下重量份数的原料：所述自组装缓蚀微球为核壳结构微球，核为附着有缓蚀剂的纳米纤维素，壳为聚电解质膜。2.根据权利要求1所述的一种水性金属漆，其特征在于：所述自组装缓蚀微球的制备方法包括如下步骤：A、在70-90℃温度下，将纳米纤维素按质量比4-10:100溶解于氯化1-甲基3-丁基咪唑盐离子液体中，形成纳米纤维素溶液；B、往步骤A得到的纳米纤维素溶液中加入缓蚀剂，搅拌均匀后，得到澄清溶液，所述缓蚀剂的用量为澄清溶液的2-6wt％；C、往步骤B得到的澄清溶液加入无水乙醇并使其降温至20-25℃，然后依次进行静置、过滤、洗涤、干燥处理，得到再生纤维素，所述无水乙醇的用量为澄清溶液的30wt％-50wt％；D、将步骤C得到的再生纤维素加入至PSS溶液中，超声分散一定时间后，离心洗涤，然后将再生纤维素加入至PAH溶液中，超声分散一定时间后，离心洗涤；重复该步骤4-8次，即得到所述的自组装缓蚀微球。3.根据权利要求1或2所述的一种水性金属漆，其特征在于：所述再生纤维素的粒径为370-410nm，所述自组装缓蚀微球的粒径为723.4-894.1nm，自组装缓蚀微球的BET比表面积为37.3-53.6m2/g。4.根据权利要求1所述的一种水性金属漆，其特征在于：所述缓蚀剂为巯基苯并噻唑、苯并三氮唑及其衍生物、四唑衍生物、噻二唑衍生物和咪唑衍生物中的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓明，蔡双儿，叶斌，
申请(专利权)人：东莞市大兴化工有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44