提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料,包括A组份和B组份，所述A组份按重量百分比由以下组份组成：粒径不大于800目的硫酸钙晶须5～15％、粒径不大于800目的钇稳定氧化锆10～12％、氮丙啶交联剂70～75％、蒸馏水5～8％，所述B组份按重量百分比由以下组份组成：粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液70～80％、粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液10～15％、粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液10～15％；本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术用于水性工业涂料的制备，进一步改善涂层的微观结构，增加涂层的硬度，同时也可以提高其耐水性能，效果显著。

Nano-Size for Improving Hardness of Waterborne Coatings and Its Preparation Method and Application

The present invention relates to a nano-size slurry which can improve the hardness of waterborne coatings, including component A and component B. The component A is composed of the following components according to weight percentage: calcium sulfate whisker with particle size less than 800 mesh 5-15%, yttrium stabilized zirconia with particle size less than 800 mesh 10-12%, aziridine crosslinking agent 70-75%, distilled water 5-8%, and component B with weight percentage less than 800 mesh mesh 5-15%, yttrium stabilized zirconia 10 Component composition: silica distillation water solution with particle size less than 150 nm and solid content 40% 70-80%, alumina distillation water solution with particle size less than 150 nm and solid content 40% 10-15% and graphene distillation water solution with particle size less than 150 nm and solid content 10-15%. The beneficial effect of the invention is that the invention is used in the preparation of waterborne industrial coatings and further improves the coating. The micro-structure can increase the hardness of the coating, and also improve the water resistance of the coating. The effect is remarkable.

【技术实现步骤摘要】
提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料及其制备方法和用途
本专利技术涉及涂料，特别是一种用于水性工业涂料的制备，进一步改善涂层的微观结构，增加涂层的硬度，以提高其涂层的物理力学性能和耐久性一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料及其制备方法和用途。
技术介绍
由于油性涂料排放的VOCs对大气造成污染，对人类健康造成伤害，因此，国家各部门制定多项政策，积极鼓励生产和使用环保型涂料。特别是用量大的水性工业涂料。但是水性工业涂料的一些共性技术瓶颈是：耐水性差、涂层硬度不高，附着力不强，防锈防腐性能不如同类油性涂料，这些问题严重影响了工业涂料产业的转型和健康发展。水性工业涂料的涂层硬度与涂料品种、涂层的固化方式和涂层的固化程度有关。在水性工业涂料中，单组分自交联乳液型涂料涂层的硬度要比双组分交联固化树脂涂层的硬度要差。这主要是跟涂层的固化机理有关。水性涂料体系不同于油性涂料体系，油性树脂，在溶剂中能自发形成单相均匀的分子分散体系，热力学上是稳定的体系。在涂料体系中是连续相，使用助剂少，一般技术工人很容易做出来。但是，在水性涂料体系中，水性树脂有水乳型、水分散型和水溶性。水乳型树脂是靠外加乳化剂来制备的；水溶性树脂则是靠高分子链上带亲水基团产生自乳化性来实现的；水分散型树脂是介于这两者之间。如水性乳液，是胶粒分散体系，在热力学上是不稳定体系。水作为溶剂，是连续相。当水性涂料体系在水蒸发固化的过程中，连续相消失，体系中的高分子相互靠拢、接近，且在涂层中还残留有亲水基团，所以干燥后的涂层再次遇到水分子，水分子向内部渗透，就会融胀或起泡。涂层不仅耐水差，而且涂层硬度不高，特别是单组分交联固化的涂层尤其如此。在一些使用固化剂固化的涂料中，涂层硬度还与固化剂的使用量有关，大多数情况下提高固化剂的比例，涂层的硬度增加；与此同时，涂层的柔韧性、耐冲击性等性能则随之下降。此外，涂层的固化方式，如常温干燥固化或高温烘烤固化，涂层的硬度也是不同的。涂层的固化程度也直接影响其硬度值，即硬度由小到大是涂层在干燥过程中时间的函数，完全干燥的涂层才具有其特定的最高硬度。因此在实际工程中，一般是根据防腐的技术指标来选择树脂的品种和防护体系，再辅助选择固化干燥的手段。如对一些自干型涂料进行适当的温度烘烤，加速其固化和提高其涂层硬度。在整个工业防腐涂料中，自干型的单组分涂料所占比例很大，因此解决上述技术瓶颈存在的问题，研制能提高表面涂层硬度的的新型水性工业涂料，对于行业涂料“油改水”具有重要的意义。基于上述理由，特做出本申请。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对上述
技术介绍
中所指出的问题及现有技术存在的不足，旨在通过制备适用于水性工业涂料的一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料，添加规定的数量，分散体系均匀，获得涂层硬度高、耐水性能好的水性工业防腐涂料。本专利技术的技术方案，是应用纳米改性技术对优选的纳米材料进行改进研究，并利用已有的市场上的纳米浆料进行混合，用于水性工业涂料的制备，进一步改善涂层的微观结构，增加涂层的硬度，以提高其涂层的物理力学性能和耐久性。本专利技术更特别的是针对单组分自干型的涂料，可以有限的提高其硬度，同时也可以适当提高其耐水性能。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料,其特征在于：包括A组份和B组份，所述A组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于800目的硫酸钙晶须5～15％、粒径不大于800目的钇稳定氧化锆10～12％、氮丙啶交联剂70～75％、蒸馏水5～8％，所述B组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液70～80％、粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液10～15％、粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液10～15％。优选地是，一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料,其特征在于：包括A组份和B组份，所述A组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于800目硫酸钙晶须12％、粒径不大于800目钇稳定氧化锆10％、氮丙啶交联剂72％、蒸馏水6％，所述B组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液75％、粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液13％、粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液12％。所述的原材料均可商购。优选为：粒径不大于800目硫酸钙晶须是由济南青玉元新材料有限公司供应；粒径不大于800目钇稳定氧化锆是由深圳晶材化工有限公司供应；氮丙啶交联剂是由武汉市强龙化工新材料有限责任公司供应；粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液是由深圳晶材化工有限公司供应；粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液是由深圳晶材化工有限公司供应；粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液是由大英聚能科技发展有限公司供应。本专利技术的目的之二是提供一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料的制备方法，包括如下步骤：步骤一制备A组分：按设定的重量百分比称取1/2配方重量的氮丙啶交联剂置入搅拌容器中，在常温200r/min的转速下搅拌20—40分钟，向容器中缓慢加入称量的粒径不大于800目硫酸钙晶须、蒸馏水，在常温200r/min的转速下搅拌20—40分钟，然后置于在砂磨机中研磨100分钟，得混合液，将研磨后的混合液置于搅拌容器中加入剩余的1/2配方重量的氮丙啶交联剂，在常温下200r/min的转速下搅拌20—40分钟，再缓慢加入粒径不大于800目钇稳定氧化锆，在1200-1400r/min的转速下搅拌20—40分钟，然后将搅拌器又调至200r/min的转速下搅拌10—20分钟，然后将搅拌好的混合液升温至70℃—90℃，保温7—8小时，即制成A组分，备用；步骤二制备B组分：按设定的重量百分比称取配方重量的粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液75％置入容器中，在常温下200r/min的转速搅拌条件下，向容器中分别缓慢加入称量的粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液13％和粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液12％，在1200-1400r/min的转速下搅拌20—40分钟，然后将搅拌器又调至200r/min的转速下搅拌10—20分钟，即制成B组分，备用；步骤三成品制备：将步骤一制成A组分自然降温至30℃，将按照配方称量的A组分置入容器内，在200r/min的转速搅拌条件下，将与步骤一制备A组分同重量的步骤二制成B组分A：B＝1：1缓慢加入到装有A组分的容器中，在200r/min的转速搅拌搅拌30分钟，然后将搅拌好的混合液升温至50℃—60℃，保温8—9小时，将保温8—9小时的混合液的温度降至室温，用pH调节剂AMP-95调节剂将其pH值调整为8～9.5，即得到一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料。优选地是，一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料的制备方法，包括如下步骤：步骤一制备A组分：按设定的重量百分比称取1/2配方重量的氮丙啶交联剂36kg置入搅拌容器中，在常温200r/min的转速下搅拌30分钟，向容器中缓慢加入称量的粒径不大于800目硫酸钙晶须12kg、蒸馏水6kg，在常本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料,其特征在于：包括A组份和B组份，所述A组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于800目的硫酸钙晶须5～15％、粒径不大于800目的钇稳定氧化锆10～12％、氮丙啶交联剂70～75％、蒸馏水5～8％，所述B组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液70～80％、粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液10～15％、粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液10～15％。

【技术特征摘要】
1.一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料,其特征在于：包括A组份和B组份，所述A组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于800目的硫酸钙晶须5～15％、粒径不大于800目的钇稳定氧化锆10～12％、氮丙啶交联剂70～75％、蒸馏水5～8％，所述B组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液70～80％、粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液10～15％、粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液10～15％。2.根据权利要求1所述的一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料,其特征在于：包括A组份和B组份，所述A组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于800目硫酸钙晶须12％、粒径不大于800目钇稳定氧化锆10％、氮丙啶交联剂72％、蒸馏水6％，所述B组份按重量百分比计算，由以下组份组成：粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液75％、粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液13％、粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液12％。3.根据权利要求1所述的一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料,其特征在于：粒径不大于800目硫酸钙晶须是由济南青玉元新材料有限公司供应；粒径不大于800目钇稳定氧化锆是由深圳晶材化工有限公司供应；氮丙啶交联剂是由武汉市强龙化工新材料有限责任公司供应；粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液是由深圳晶材化工有限公司供应；粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液是由深圳晶材化工有限公司供应；粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液是由大英聚能科技发展有限公司供应。4.一种可提高水性涂料涂层硬度的纳米浆料的制备方法，包括如下步骤：步骤一制备A组分：按设定的重量百分比称取1/2配方重量的氮丙啶交联剂置入搅拌容器中，在常温200r/min的转速下搅拌20—40分钟，向容器中缓慢加入称量的粒径不大于800目硫酸钙晶须、蒸馏水，在常温200r/min的转速下搅拌20—40分钟，然后置于在砂磨机中研磨100分钟，得混合液，将研磨后的混合液置于搅拌容器中加入剩余的1/2配方重量的氮丙啶交联剂，在常温下200r/min的转速下搅拌20—40分钟，再缓慢加入粒径不大于800目钇稳定氧化锆，在1200-1400r/min的转速下搅拌20—40分钟，然后将搅拌器又调至200r/min的转速下搅拌10—20分钟，然后将搅拌好的混合液升温至70℃—90℃，保温7—8小时，即制成A组分，备用；步骤二制备B组分：按设定的重量百分比称取配方重量的粒径不大于150nm含固量为40％的二氧化硅蒸馏水溶液75％置入容器中，在常温下200r/min的转速搅拌条件下，向容器中分别缓慢加入称量的粒径不大于150nm含固量为40％的氧化铝蒸馏水溶液13％和粒径不大于150nm含固量为10％的石墨烯蒸馏水溶液12％，在1200-1400r/min的转速下搅拌20—40分钟，然后将搅拌器又调至200r/min的转速下搅拌10—20分钟，即制成B组分，备用；步骤三成品制备：将步骤一制成A组分自然降温至30℃，将按照配方称量的A组分置入容器内，在200r/min的转速搅拌条件下，将与步骤一制备A组分同重量的步骤二制成B组分A：B＝1：1缓慢加入到装有A组分的容器中，在200r/min的转速搅拌搅拌30分钟，然后将搅拌好的...

【专利技术属性】
技术研发人员：林安，金广泉，陈亮，曹恒海，马捷，刘晓伟，金俊平，
申请(专利权)人：天津精美环保科技与表面工程研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12