一种长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于化工、材料技术领域，涉及一种水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料及其制备方法。本发明专利技术将有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂通过原位聚合或共混的方法，获得水性纳米凹土/环氧复合树脂，再与非必须水性共混树脂、非必须水性环氧固化剂、非必须水、非必须颜填料、非必须涂料助剂共混，在5-300℃固化成膜，即可获得水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料。本发明专利技术的水性防腐涂层材料耐腐蚀性好、力学强度高、透明性好、耐候性好，具有极佳的施工性能。本发明专利技术制备的水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料与未添加有机改性纳米凹土粒子的水性环氧防腐涂层材料相比，水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料防腐寿命提高20-40%，具有长效防腐效果，可用于金属防腐、建筑装饰等领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于化工、材料
，具体涉及ー种长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料及其制备方法。
技术介绍
凹凸棒又称坡缕石或坡缕缟石，由于凹凸棒土(凹土)具有独特的棒状晶体结构，可以作为功能性添加剂和填充剂在复合材料方面大规模应用。如Du等(Zhongjie Du等，Journal of Materials Science, 2003: 4863-4868)采用原位聚合法制备得到了具有线性梳子状的聚こ烯/凹凸棒土纳米复合材料，经凹凸棒土增强的聚こ烯的冲击强度和拉伸強度分别与没有凹凸棒土增强的相比増加了 63. 5%和21. 3%。Yang等(Chao Yang等，Synthetic Metals, 2009, 159: 2056-2062)先用KH570改性凹凸棒土，然后原位化学氧化 聚合制备了凹凸棒土/聚吡咯复合材料，两者材料的相容性得到改善，复合材料的热稳定性得到提闻。凹凸棒土在涂料エ业具有十分广泛的应用，如用于增稠流变等助剂，也可用于提高涂料的力学強度。但凹凸棒土被制成超细粉末后，容易产生表面效应，导致材料的表面积増大，表面能升高，粒子处于非稳定状态，各个粒子之间易产生团聚现象，所以，凹土在涂料中的分散性是首先需要解决的问题。凹凸棒土与涂料的相容性越好，它们的界面结合强度越好，凹凸棒土增强后的涂料力学性能更好，其他的性能如光学性能、亲水性或疏水性也更佳，反之容易导致两相分离。解决以上问题的方法是对凹凸棒土进行改性，在凹土的表面接枝功能型官能团，引入天然凹土不具备的功能。常规的改性方法是通过改性剂和凹凸共混，改性剂与凹土表面的官能团反应将功能性链段接枝到凹土表面。如孙洪秀等(孙洪秀等，精细石油化工，2011，28: 36)先用Y-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)对凹凸棒土进行有机改性，然后用无皂乳液聚合制备了凹凸棒土增强的聚甲基丙烯酸甲酯材料，发现其分解10%的温度和玻璃化转变温度比纯的聚甲基丙烯酸甲酯分别高出4. 78和 20. 94 摄氏度。Li 等(An Li 等，Journal of Applied Polymer Science, 2004, 92:1596-1603)用N，N-亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，通过接枝共聚法制备凹凸棒土增强的聚丙烯酸，显著提高了复合物的热学稳定性。Zhang等(Junping Zhang等，CarbohydratePolymers, 2007, 68: 367-374.)在水溶液中进行接枝聚合制备凹凸棒土增强壳聚糖-聚丙烯酸乳液，复合乳液的热学稳定性得到提高。中国专利CN201110291789. 7介绍了ー种环氧树脂与凹凸棒土纳米复合材料的制备方法，先将凹凸棒土与偶联剂偶联，然后将偶联的凹凸棒土加入到环氧树脂、固化剂，固化后得环氧树脂/凹凸棒纳米复合材料，与纯环氧树脂相比，纳米复合材料的拉伸强度和断裂伸长强度均有所提高，表现出较好的韧性。中国专利201110325279. 7介绍了ー种凹凸棒石/聚氨酯复合材料的制备方法，首先用有机表面改性剂对纳米凹凸棒石粉体进行有机表面杂化改性，再将有机表面杂化改性后的有机纳米凹凸棒石粉体加入到异氰酸酯单体中，原位聚合制备凹凸棒石/聚氨酯复合材料，具有力学性能好，成膜后硬度高等优点。中国专利CN 201010589078. 3介绍了ー种聚苯胺环氧防腐涂料及其制备方法，将环氧树脂与聚苯胺/凹凸棒石纳米复合材料、胺类固化剂共混，制备防腐涂料，涂层的力学性能、耐老化性能、耐腐蚀性能明显提高，使金属表面钝化，形成一层致密、稳定的氧化薄膜，阻止了金属的进ー步氧化。但目前的涂料用凹土改性没有涉及将有机物与凹凸棒土在纳米尺度的复合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种长效水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料，本专利技术的水性防腐涂层材料在成膜过程中有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂可原位化学交联，耐腐蚀性好、力学強度高、透明性好，具有极佳的施工性能。 本专利技术的另ー个目的在于提出上述长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料的制备方法，本专利技术制备的水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料与未添加有机改性纳米凹土粒子的水性环氧防腐涂层材料相比，水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料防腐寿命提高20-40%，具有长效防腐效果。本专利技术的再ー个目的在于提出上述长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料的应用范围及其应用方法。本专利技术提出的长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料，是将有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂通过原位聚合或共混的方法，获得水性纳米凹土 /环氧复合树脂，再与非必须水性共混树脂、非必须水性环氧固化剂、非必须水、非必须颜填料、非必须涂料助剂共混，在5-300°C固化成膜，在成膜过程中有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂可原位化学交联，可获得长效水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料。本专利技术提出的长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料，有机改性纳米凹土粒子用量占原材料总量的I-70wt %，水性环氧树脂占原材料总量的30-99wt %，非必须水性共混树脂用量占原材料总量的0-30wt%，非必须水性环氧固化剂用量占原材料总量的0-20wt %，非必须水用量占原材料总量的0-50wt %，非必须颜填料用量占原材料总量的0-50wt%,非必需涂料助剂用量占原材料总量的0-30wt%。本专利技术提出的长效水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料，是将有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂通过原位聚合或共混的方法，制备水性纳米凹土 /环氧复合树脂。本专利技术提出的长效水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料，是将水性纳米凹土 /环氧复合树脂，与非必须水性共混树脂、非必须水性环氧固化剂、非必须水、非必须颜填料、非必须涂料助剂共混，在5-300°C固化成膜，在成膜过程中有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂可原位化学交联，可获得长效水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料。本专利技术提出的长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料，其中有机改性纳米凹土粒子是利用带有功能基团的酸性大分子有机物对凹凸棒土(凹土)的分子识别及诱导作用，有机-无机纳米自组装，凹土的棒状结构转变为粒径为10-500纳米球形粒子或椭球形粒子获得的。专利技术提出的有机改性纳米凹土粒子，是以凹凸棒土、带有功能基团的有机大分子、PH调节剂、溶剂和非必需助剂为原料，在加热条件下，利用有机大分子对凹凸棒土的分子识别及诱导作用，有机-无机纳米自组装，将凹凸棒土的棒状结构转变为球形粒子或椭球形粒子，获得粒径为10-500纳米的有机改性纳米凹土粒子。本专利技术所述的有机改性纳米凹土粒子，与有机聚合物相容性好，既可分散在水相体系中，也可分散在油相体系中，不易团聚，且可根据不同的需求在合成的有机改性纳米凹土粒子表面接枝不同官能基团。本专利技术所述的有机改性纳米凹土粒子，为粒径为10-500纳米的球形粒子或椭球形粒子。本专利技术所述的有机改性纳米凹土粒子，优选为粒径10-300纳米的球形粒子或椭球形粒子。本专利技术所述的有机改性纳米凹土粒子，凹凸棒土用量占有机改性纳米凹土粒子原材料总量的2-50wt%，有机大分子用量占有机改性纳米凹土粒子原材料总量的O. 5-60wt%，溶剂用量占有机改性纳米凹土粒子原材料总量的38-97wt%，pH调节剂用量占有机改性纳米凹土粒子原材料总量的O. 01-10wt本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长效水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料，其特征是将有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂通过原位聚合或共混的方法，获得水性纳米凹土 /环氧复合树脂，再与非必须的水性共混树脂、非必须的水性环氧固化剂、非必须的水、非必须的颜填料、非必须的涂料助剂共混，在5-300°C固化成膜，在成膜过程中有机改性纳米凹土粒子与水性环氧树脂可原位化学交联，可获得长效水性纳米凹土 /环氧防腐涂层材料， 其中，有机改性纳米凹土粒子是利用带有功能基团的酸性大分子有机物对凹凸棒土即凹土的分子识别及诱导作用，有机-无机纳米自组装，凹土的棒状结构转变为粒径为10-500纳米球形粒子或椭球形粒子获得的， 有机改性纳米凹土粒子用量占原材料总量的l_70wt%， 水性环氧树脂占原材料总量的30-99wt%， 非必须的水性共混树脂用量占原材料总量的0-30wt%， 非必须的水性环氧固化剂用量占原材料总量的0-20wt %， 非必须的水用量占原材料总量的0-50wt %， 非必须的颜填料用量占原材料总量的0-50wt%， 非必需的涂料助剂用量占原材料总量的0-30Wt%。2.根据权利要求I所述的长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料，其特征是有机改性纳米凹土粒子是利用带有功能基团的酸性大分子有机物对凹凸棒土(凹土)的分子识别及诱导作用，有机-无机纳米自组装，凹土的棒状结构转变为粒径为10-500纳米球形粒子或椭球形粒子获得的，酸性大分子有机物为分子量为300-500000的有机物或聚合物，表面带有或化学修饰有可与凹凸棒土结合的亲水功能基团包括羟基、羧基、磺酸基、巯基、胺基、酰胺基、亚胺基，具体为亲水性含羟基有机大分子、亲水性含羧基有机大分子、亲水性含磺酸基有机大分子、亲水性含胺基有机大分子、亲水性含亚胺基有机大分子、亲水性含酰胺基有机大分子、亲水性含巯基有机大分子，选用其中的1-3种，至少含有一种酸性有机大分子。3.根据权利要求I所述的长效水性纳米凹土/环氧防腐涂层材料，其特征是水性环氧树脂选自水性双酚A环氧树脂、水性氢化双酚A环氧树脂、水性脂环族环氧树脂、水性双酚F环氧树脂中的一种或几种的组合。4.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：游波，赵英聚，林作川，史优良，武利民，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：