一種氟納米複合改性防腐塗料的製作方法
2023-10-25 06:13:32 2
本發明涉及一種氟納米複合改性防腐塗料，屬於塗料領域。
背景技術：
金屬腐蝕問題遍及國民經濟各部門、各行業，對國民經濟發展、人民生活和社會環境產生巨大危害。因此，研究金屬防腐塗料已經成為一個重要課題。傳統的防腐塗料為含有重金屬的防腐塗料和富鋅防腐塗料，其中，含鉻、鉛、鉬化合物的重金屬防腐有機塗料雖然相對有效，但在使用過程中會釋放出大量的鉻、鉛、鉬有毒有害重金屬離子，對環境造成嚴重的汙染，尤其是其抗劃傷能力比較差，一旦塗層稍微劃傷，防腐效果大大下降。近年來，不含有重金屬和鋅粉的綠色環保的聚苯胺防腐塗料受到了了人們的普遍關注，並逐步成為防腐領域的發展方向。
技術實現要素：
本發明的目的是提供一種氟納米複合改性防腐塗料，通過改進原料組分，提高塗料的防腐防汙、性能，以滿足使用要求。
為實現上述目的，本發明的技術方案為：
一種氟納米複合改性防腐塗料，由以下質量份的原料製得：
水性聚氨酯乳液32-55份；環氧樹脂28-43份；改性納米二氧化鈦8-15份、氟聚合物11-19份、顏料7-14份、催化劑三乙胺0.3-0.8份、助劑12-17份；
所述的防腐塗料由以下步驟實現：
步驟一、改性納米二氧化鈦的製備
準確稱取13份乾燥後的納米二氧化鈦，加入150份無水乙醇，充分攪拌並超聲振蕩，而後緩慢加入5份γ-氨丙基三乙氧基矽烷，加熱至70℃，恆溫回流2小時，抽濾，用無水乙醇洗滌三次、烘乾得到表面改性後的納米二氧化鈦；
步驟二、氟聚合物的製備：
稱取6份甲基丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯、4份乙烯基三甲氧基矽烷和8份丙烯酸六氟丁酯於反應器中，加入80mL甲苯溶劑，超聲分散30min後，機械攪拌並加熱至70℃；加入0.2份引發劑過氧化苯甲醯，反應3小時；反應結束後，產物用甲醇沉澱後抽濾、晾乾後，分別用丙酮和甲苯各抽提12h，真空乾燥後得到氟聚合物；
步驟三、氟納米複合改性防腐塗料的複合
將環氧樹脂、改性納米二氧化鈦、氟聚合物、三乙胺加入攪拌釜中，50℃反應2小時；降溫至室溫後，加入水性聚氨酯乳液、顏料及助劑，攪拌均勻，即得所述的氟納米複合改性防腐塗料。
所述的環氧樹脂選自E-06、E-12、E-13、E-16、E-20、E-35中的一種。
所述的顏料為酞菁顏料、鈦白粉、炭黑、群青顏料、鈦黃顏料中的一種或多種。
所述的助劑包括填充劑、增強劑、成膜助劑、分散劑、增稠劑。
所述的填充劑為滑石粉，碳酸鈣，高嶺土，硫酸鋇，矽酸鎂，矽酸鋁中的一種或者多種的組合。
所述的增強劑為橡膠纖維、聚醯胺纖維、聚醯亞胺、聚氯乙烯纖維、聚乙烯纖維中的一種或者多種的組合。
所述成膜助劑為乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇中的一種或者多種的組合。
所述分散劑為三聚磷酸鈉、四聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉中的一種或者多種的組合。
所述增稠劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇、羥乙基纖維素中的一種或者多種。
本發明氟納米複合改性防腐塗料中的環氧樹脂具有優異的耐化學腐蝕性，對眾多底材具有極佳的附著力，能與多種固化劑固化，塗膜的緻密性好，剛性強、耐熱耐磨性好；但環氧樹脂固化物脆性高，抗衝擊性能差，粘結性低；添加水性聚氨酯，聚氨酯鏈段和環氧樹脂鏈段之間相互貫穿，形成了互穿聚合物網絡結構或半互穿聚合物網絡結構，兩個聚合物網絡有一種相互協同的作用，提高了塗料的性能，抗衝擊強度得到很大的提高，柔韌性加大，粘結性有所升高，改善了環氧樹脂中因環狀結構存在造成的脆性大，易發生脆性斷裂，粘結性低的特點。納米二氧化鈦起到了彌散樹脂的作用，提高了環氧樹脂、聚氨酯的耐溫特性；同時由於納米顆粒對裂紋擴展有釘扎作用，從而提高了環氧樹脂、聚氨酯的韌性。氟樹脂、磷酸酯、二氧化鈦具有優異的抗菌防腐性，表面耐汙性高、耐候性好，提高了塗料的防腐性能。此外，通過納米二氧化鈦改善載體的體積填充緻密度，減少了毛細管作用，屏蔽緻密程度大大增加，納米材料的細微顆粒可以充填塗膜結構，增加塗膜緻密度，降低塗膜的可滲透性，有效地阻隔水、氧氣等對金屬基材的腐蝕，從而有效提高塗料的防腐蝕性能。
具體實施方式
下列實施方案，僅是舉例說明，不是僅有的，所以，一切在本發明範圍內或是作與本發明相似的改變均包含於本發明之內。各原料組份以質量份計。
本發明公開了一種氟納米複合改性防腐塗料，由以下質量份的原料製得：
水性聚氨酯乳液32-55份；環氧樹脂28-43份；改性納米二氧化鈦8-15份、氟聚合物11-19份、顏料7-14份、催化劑三乙胺0.3-0.8份、助劑12-17份；
所述的氟納米複合改性防腐塗料由以下步驟實現：
步驟一、改性納米二氧化鈦的製備
準確稱取13份乾燥後的納米二氧化鈦，加入150份無水乙醇，充分攪拌並超聲振蕩，而後緩慢加入5份γ-氨丙基三乙氧基矽烷，加熱至70℃，恆溫回流2小時，抽濾，用無水乙醇洗滌三次、烘乾得到表面改性後的納米二氧化鈦；
步驟二、氟聚合物的製備：
稱取6份甲基丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯、4份乙烯基三甲氧基矽烷和8份丙烯酸六氟丁酯於反應器中，加入80mL甲苯溶劑，超聲分散30min後，機械攪拌並加熱至70℃；加入0.2份引發劑過氧化苯甲醯，反應3小時；反應結束後，產物用甲醇沉澱後抽濾、晾乾後，分別用丙酮和甲苯各抽提12h，真空乾燥後得到氟聚合物；
步驟三、氟納米複合改性防腐塗料的複合
將環氧樹脂、改性納米二氧化鈦、氟聚合物、三乙胺加入攪拌釜中，50℃反應2小時；降溫至室溫後，加入水性聚氨酯乳液、顏料及助劑，攪拌均勻，即得所述的防腐塗料。
環氧樹脂中的環氧基、氟聚合物中的甲氧基在催化劑的作用下，與改性納米二氧化鈦表面的Si-OH、胺基反應，形成納米雜化環氧樹脂、氟聚合物。
所述的水性聚氨酯乳液不是特別選擇的，本領域常規、適用的水性聚氨酯即可。
所述的環氧樹脂選自E-06、E-12、E-13、E-16、E-20、E-35中的一種。
所述的顏料為酞菁顏料、鈦白粉、炭黑、群青顏料、鈦黃顏料中的一種或多種。
所述的助劑為塗料領域所常用，並無特別要求，包括填充劑、增強劑、成膜助劑、分散劑、增稠劑。
所述的填充劑為滑石粉，碳酸鈣，高嶺土，硫酸鋇，矽酸鎂，矽酸鋁中的一種或者多種的組合。
所述的增強劑為橡膠纖維、聚醯胺纖維、聚醯亞胺、聚氯乙烯纖維、聚乙烯纖維中的一種或者多種的組合。
所述成膜助劑為乙二醇乙醚、乙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇中的一種或者多種的組合。
所述分散劑為三聚磷酸鈉、四聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉中的一種或者多種的組合。
所述增稠劑為羧甲基纖維素、羥甲基纖維素、聚丙烯酸鈉、聚乙烯醇、羥乙基纖維素中的一種或者多種。
實施例1：
一種氟納米複合改性防腐塗料，由以下質量份的原料製得：
水性聚氨酯乳液32份；環氧樹脂28份；改性納米二氧化鈦8份、氟聚合物11份、顏料7份、催化劑三乙胺0.3份、助劑12份。其中，填充劑為高嶺土、增強劑為聚醯胺纖維、成膜助劑為乙二醇乙醚、分散劑為三聚磷酸鈉、增稠劑為羥甲基纖維素、環氧樹脂為E-06、顏料為酞菁顏料。
實施例2：
一種氟納米複合改性防腐塗料，由以下質量份的原料製得：
水性聚氨酯乳液45份；環氧樹脂36份；改性納米二氧化鈦12份、氟聚合物14份、顏料11份、催化劑三乙胺0.5份、助劑14份。其中，填充劑為硫酸鋇、增強劑為聚氯乙烯纖維、成膜助劑為乙二醇丁醚、分散劑為四聚磷酸鈉、增稠劑為聚丙烯酸鈉、環氧樹脂為E-12、顏料為鈦白粉、群青顏料。
實施例3：
一種氟納米複合改性防腐塗料，由以下質量份的原料製得：
水性聚氨酯乳液55份；環氧樹脂43份；改性納米二氧化鈦15份、氟聚合物19份、顏料14份、催化劑三乙胺0.8份、助劑17份。其中，填充劑為矽酸鎂、增強劑為聚乙烯纖維、成膜助劑為丙二醇、分散劑為六偏磷酸鈉、增稠劑為聚乙烯醇、環氧樹脂為E-13、顏料為群青顏料。
實施例4；
實施例1-3中的防腐塗料由如下方法製備：
步驟一、改性納米二氧化鈦的製備
準確稱取13份乾燥後的納米二氧化鈦，加入150份無水乙醇，充分攪拌並超聲振蕩，而後緩慢加入5份γ-氨丙基三乙氧基矽烷，加熱至70℃，恆溫回流2小時，抽濾，用無水乙醇洗滌三次、烘乾得到表面改性後的納米二氧化鈦；
步驟二、氟聚合物的製備：
稱取6份甲基丙烯酸-2-羥乙基酯磷酸酯、4份乙烯基三甲氧基矽烷和8份丙烯酸六氟丁酯於反應器中，加入80mL甲苯溶劑，超聲分散30min後，機械攪拌並加熱至70℃；加入0.2份引發劑過氧化苯甲醯，反應3小時；反應結束後，產物用甲醇沉澱後抽濾、晾乾後，分別用丙酮和甲苯各抽提12h，真空乾燥後得到氟聚合物；
步驟三、氟納米複合改性防腐塗料的複合
將配方量的環氧樹脂、改性納米二氧化鈦、氟聚合物、三乙胺加入攪拌釜中，50℃反應2小時；降溫至室溫後，加入水性聚氨酯乳液、顏料及助劑，攪拌均勻，即得所述的氟納米複合改性防腐塗料。