纳米钛合金杂化聚合物及其制备方法和纳米杂化复合涂料技术

本发明专利技术涉及一种纳米钛合金杂化聚合物及其制备方法和纳米杂化复合涂料。所述纳米钛合金杂化聚合物主要由以下质量份的原料通过超声波辅助固液球磨的方法制备而成：钛基合金粉末20~30份、聚合物树脂I 10~30份、助剂40‑80份；所述聚合物树脂I选自环氧树脂或苯氧树脂。本发明专利技术通过将成本廉价的钛基合金粉末与聚合物树脂机械混合，真正实现了纳米粒子在涂料中的稳定分散的同时，大大降低了生产成本，所得涂料配方设计多样化、产品应用配套化、生产施工环保化，还具有较高的机械强度、良好的耐磨、耐水、耐酸碱、耐盐雾、耐人工气候老化性能，且绿色环保无污染。

Nano hybrid polymer of titanium alloy and its preparation and nano hybrid composite coating

【技术实现步骤摘要】
纳米钛合金杂化聚合物及其制备方法和纳米杂化复合涂料
本专利技术涉及化工新材料及其先进制造
，特别是涉及纳米钛合金杂化聚合物及其制备方法和纳米杂化复合涂料。
技术介绍
纳米材料具有独特的物理、化学特性，为涂料这一传统工业的创新发展带来了新的机遇。纳米杂化复合涂料是由纳米材料与有机、无机涂料复合配制加工而成的高性能涂层新材料，在涂料中掺入纳米微粒，如纳米TiO2、Fe2O3、SiO2、Al2O3等作为改性剂，可以显著提高涂料的机械强度、流变性能、抗渗透性、耐腐蚀性和耐候抗老化性能等。纳米杂化复合涂料作为一种特种涂料，成为21世纪最有前途的新型涂料品种。现阶段能投入实际应用的真正意义上的纳米杂化复合涂料产品不多，因为如何提高纳米粒子在涂料中的稳定性、分散性没能得到很好的解决。由于纳米粒子的分散技术和稳定性问题与涂料性能存在密切关系，一旦出现纳米粒子的重聚、团聚现象，纳米杂化涂料就回到了从前的微米级涂料，涂料性能也回归到传统的涂料性能。正是在市场上出现的这些瓶颈技术没有获得突破，技术性能还不成熟的产品就急于推向市场，结果就会出现很多问题，被用户称为“伪纳米涂料”。因此，如何得到一种能够在涂料组分中稳定分散的纳米材料是人们亟需解决的问题。针对这一问题，研发人员也在寻找积极的解决办法，虽然目前已经报道能够少数纳米涂料，但是，这些成功的背后往往付出了更多的原料成本，这给工业生产也带来一定的挑战。
技术实现思路
基于此，本专利技术提供一种纳米钛合金杂化聚合物，通过将成本廉价的钛基合金粉末与聚合物树脂机械混合，真正实现了纳米粒子在涂料中的稳定分散的同时，大大降低了生产成本，所得涂料配方设计多样化、产品应用配套化、生产施工环保化，还具有较高的机械强度、良好的耐磨、耐水、耐酸碱、耐盐雾、耐人工气候老化性能，且绿色环保无污染。具体技术方案为：一种纳米钛合金杂化聚合物，主要由以下质量份的原料通过超声波辅助固液球磨的方法制备而成：钛基合金粉末20~30份、聚合物树脂I10~30份、助剂40-80份；所述聚合物树脂I选自环氧树脂或苯氧树脂。在一个优选的实施例中，当所述聚合物树脂I为环氧树脂时，所述钛基合金粉末与所述聚合物树脂I的质量比为（20~30）：（20~30）；当所述聚合物树脂I为苯氧树脂时，所述钛基合金粉末与所述聚合物树脂I的质量比为（20~30）：（10~20）。在一个优选的实施例中，所述钛基合金粉末选自Ti6Al4V或Ti-Ni。在一个优选的实施例中，所述纳米钛合金杂化聚合物的粒径D90为10nm-100nm。在一个优选的实施例中，所述助剂选自防沉剂、纳米超分散剂、流变剂、硅烷偶联剂、活性稀释剂中的一种或几种。本专利技术还提供上述纳米钛合金杂化聚合物的制备方法。具体技术方案为：一种纳米钛合金杂化聚合物的制备方法，包括以下步骤：混合所述钛基合金粉末、聚合物树脂I和助剂，得混合物；向所述混合物中加入研磨介质，进行超声波辅助固液球磨处理。在一个优选的实施例中，所述超声波辅助固液球磨的工艺参数包括：球磨时间为3h-4h。本专利技术还提供一种纳米杂化复合涂料。具体技术方案为：一种纳米杂化复合涂料，其原料包括上述的纳米钛合金杂化聚合物。在一个优选的实施例中，所述纳米杂化复合涂料主要由以下质量份的原料制备而成：所述纳米钛合金杂化聚合物10-20份、聚合物树脂II20-50份、功能助剂20-60份、固化剂5-30份。在一个优选的实施例中，所述聚合物树脂II选自环氧树脂或苯氧树脂。在一个优选的实施例中，所述功能助剂选自丁腈橡胶、润湿分散剂、防沉剂、消泡剂、流平剂、云母粉、颜填料、活性稀释剂和石墨烯分散浆中的一种或几种。在一个优选的实施例中，所述固化剂选自HDI固化剂、异氰酸酯固化剂、自乳化脂肪胺固化剂或潜固化剂。在一个优选的实施例中，所述自乳化脂肪胺固化剂的制备方法包括以下步骤：混合聚醚多元醇二缩水甘油醚和多乙烯多胺，于60℃-70℃下反应1-2h，得含亲水链段的胺类聚合物；混合所述含亲水链段的胺类聚合物、双酚A环氧树脂和溶剂，于60℃-70℃下反应2-3h，得环氧改性聚醚；混合所述环氧改性聚醚和叔胺促进剂。在一个优选的实施例中，所述聚醚多元醇二缩水甘油醚与所述多乙烯多胺的摩尔比为1：（2.5-3）。在一个优选的实施例中，其特征在于，所述多乙烯多胺为三乙烯二胺。在一个优选的实施例中，所述含亲水链段的胺类聚合物与所述双酚A环氧树脂的摩尔比为1：（1-2）。在一个优选的实施例中，所述潜固化剂选自二氨基二苯、二甲基咪唑、四氢苯酐和双氰胺中的一种或几种。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术以成本廉价的钛基合金粉末和聚合物树脂I为主要原料，经过超声波辅助固液球磨的机械混合后，制备了纳米钛合金杂化聚合物，在超声波分散和机械力球磨耦合的协同效应作用下，不仅使钛基合金粉末实现纳米化，还完成了纳米粒子表面的聚合物包覆，实现了高分子聚合物与纳米粒子耦合杂化改性，从而提高钛基合金纳米粉在高分子聚合物中的界面相容性以及分散稳定性。同时，所得纳米钛合金杂化聚合物仍然能够保持钛基合金和聚合物树脂I自身的性能，赋予涂料良好的耐磨性。与使用活性高的纯钛粉或其他纳米材料与聚合物在合成催化剂下通过化学反应生成新的聚合物不同，本专利技术所使用的钛基合金粉末不与聚合物树脂发生化学反应，两者属于机械耦合杂化改性，本申请专利技术人发现，在这种情况下，所得的纳米杂化聚合物仍然能够保持很好的耐磨性、机械强度、良好的耐磨、耐水、耐酸碱、耐盐雾、耐人工气候老化性能。同时，由于钛基合金粉末的价格远低于纯钛粉的价格，在保持涂料具有较好综合性能的基础上，还能大大降低原料成本，为生产增加效益。上述纳米钛合金杂化聚合物可用于制备纳米杂化复合涂料，所述纳米杂化复合涂料可以是无溶剂涂料或水性化涂料，亦可以是单组份涂料或双组份涂料，加入上述纳米钛合金杂化聚合物后，除了保持涂料较高的耐磨性能外，还有利于提高涂料的机械性能，耐水性、耐酸碱性、耐盐雾性、耐人工气候老化等性能，且涂料绿色环保、无VOC排放，无毒无害、不污染环境。进一步地，本专利技术的纳米杂化复合涂料中还可搭配使用主要由聚醚多元醇二缩水甘油醚、多乙烯多胺、双酚A环氧树脂、叔胺促进剂和溶剂制备而成的自乳化脂肪胺固化剂，其结构中，既含有非离子型的亲水的醚基，提供自乳化的效果并控制软硬度，又含有羟基，固化成膜时，提高漆膜对底材的附着力，还含有亲油的环氧基，一方面提高其与涂料中树脂的相容性，有利于纳米钛合金杂化聚合物在整个涂料体系中保持长期的稳定性，另一方面可协助改善涂层的耐水性能。附图说明图1为传统球磨与超声球磨粒度分布对比效果示意图（a为未经研磨；b为传统球磨6h；c为传统球磨30h；d为超声球磨3h）；图2为实施例1制备的纳米钛合金杂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米钛合金杂化聚合物，其特征在于，主要由以下质量份的原料通过超声波辅助固液球磨的方法制备而成：/n钛基合金粉末 20~30份、/n聚合物树脂I 10~30份、/n助剂 40-80份；/n所述聚合物树脂I选自环氧树脂或苯氧树脂。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米钛合金杂化聚合物，其特征在于，主要由以下质量份的原料通过超声波辅助固液球磨的方法制备而成：
钛基合金粉末20~30份、
聚合物树脂I10~30份、
助剂40-80份；
所述聚合物树脂I选自环氧树脂或苯氧树脂。


2.根据权利要求1所述的纳米钛合金杂化聚合物，其特征在于，当所述聚合物树脂I为环氧树脂时，所述钛基合金粉末与所述聚合物树脂I的质量比为（20~30）：（20~30）；
当所述聚合物树脂I为苯氧树脂时，所述钛基合金粉末与所述聚合物树脂I的质量比为（20~30）：（10~20）。


3.根据权利要求1所述的纳米钛合金杂化聚合物，其特征在于，所述钛基合金粉末选自Ti6Al4V或Ti-Ni。


4.根据权利要求1所述的纳米钛合金杂化聚合物，其特征在于，所述纳米钛合金杂化聚合物的粒径D90为10nm-100nm。


5.根据权利要求1-4任一项所述的纳米钛合金杂化聚合物，其特征在于，所述助剂选自防沉剂、纳米超分散剂、流变剂、硅烷偶联剂、活性稀释剂中的一种或几种。


6.一种权利要求1-5任一项所述的纳米钛合金杂化聚合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
混合所述钛基合金粉末、聚合物树脂I和助剂，得混合物；
向所述混合物中加入研磨介质，进行超声波辅助固液球磨处理。


7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述超声波辅助固液球磨的工艺参数包括：球磨时间为3h-4h。


8.一种纳米杂化复合涂料，其特征在于，其原料包括权利要求1-5任一项所述的纳米钛合金杂化聚合物。


9.根据权利要求8所述的纳米杂化复合涂料，其特征在于，主要由以下质量份的原料制备而成：
所述纳米钛合金杂化聚合物10-20份、

【专利技术属性】
技术研发人员：张驰，欧阳晓平，毛竹，齐福刚，易俊松，
申请(专利权)人：佛山湘潭大学绿色智造研究院，泽铱佛山工业技术有限公司，湖南邦泽科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44