[发明专利]纳米粒子/聚酯复合涂料的制备方法以及由此制备的复合涂料

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米粒子/聚酯复合涂料的制备方法以及由该方法制备的复合涂料。本发明的复合涂料中纳米粒子的表面包覆有聚酯分子。

背景技术

现有技术文献CN1637091A报道了一种高固低粘的纳米复合聚酯树脂涂层材料及其制备方法，但其只是将带有羟基的二氧化硅溶胶与多元醇、二元酸直接混合后缩聚，得到的涂料产品的相容性及稳定性有所改善。

中国专利申请公开CN1583880A公开了一种制备聚酯/层状硅酸盐纳米复合材料的方法，该方法包括在层状硅酸盐存在下，使聚酯的各单体进行直接酯化缩聚或者进行酯交换缩聚，从而获得聚酯/层状硅酸盐纳米复合材料。在该方法中，作为聚酯的单体，必须使用带有磺酸基的芳族二元羧酸，通过引入磺酸基这一离子基团使得聚酯与硅酸盐片层间存在特殊的相互作用，从而增加二者的相容性，使得硅酸盐片层在聚酯基体中更好地剥离和均匀地分散。

本发明是在制备纳米粒子/聚酯复合涂料中，通过在将纳米粒子用聚酯单体进行反应性包覆之前，先将纳米粒子粉料利用第一树脂及其良溶剂制成纳米粒子浆，然后在该纳米粒子浆存在下使第二聚酯单体聚合，得到纳米粒子/聚酯复合体，从而使得纳米粒子在纳米粒子/聚酯复合涂料中均匀地分散，并且具有突出的分散稳定性，这一方法对各种纳米粒子和聚酯体系具有更加广泛的适用性。

发明概述

因此，本发明在第一方面提供了一种制备纳米粒子/聚酯复合涂料的方法，该方法包括：

(a)将纳米粒子粉料、第一树脂和第一树脂的良溶剂的混合物分散均匀，制得纳米粒子浆；

(b)将步骤(a)得到的纳米粒子浆与第二聚酯单体混合，在常压下进行聚合反应，得到纳米粒子/聚酯复合体；以及

(c)将步骤(b)得到的纳米粒子/聚酯复合体用二甲苯/乙酸丁酯复合溶剂配制成固体含量为30-70重量％的涂料产品。

本发明在另一方面提供了一种由上述方法制备的纳米粒子/聚酯复合涂料，其中纳米粒子的表面包覆有聚酯分子。该纳米粒子/聚酯复合颗粒在聚酯的良溶剂中均匀分散。

本发明的这些和其他目的及优点在参照附图阅读完整个说明书之后将变得清楚明了。

附图说明

图1为由本发明实施例3所得二氧化钛/聚酯复合涂料得到的粉末和空白聚酯涂料样品粉末的红外光谱图；

图2为分别由本发明实施例1和3中所得二氧化钛/聚酯复合涂料得到的涂膜的扫描电镜图；和

图3为由本发明实施例1及对比例1所得二氧化钛/聚酯复合涂料和空白聚酯样品涂料得到的涂膜对紫外线的屏蔽率。

发明详述

由于在本发明方法中采用了先制备纳米粒子浆的步骤，可以使得纳米粒子在涂料体系中分散得更加均匀，且该方法得到的纳米粒子/聚酯复合颗粒的结构更加稳定，从而使得所得纳米粒子/聚酯复合涂料具有更高的紫外线屏蔽率。

为了获得分散性更好，更加稳定的涂料产品，步骤(a)中可以将纳米粒子粉料、第一树脂和第一树脂的良溶剂的混合物在3000rpm～5000rpm转速下高速剪切0.5～6小时和/或超声波震荡处理0.5～30分钟，分散均匀。步骤(a)得到的产品也可以研磨进一步分散。

步骤(a)的操作优选在保护气氛下进行，该保护气氛的气体除了惰性气体以外，还可以使用对步骤(a)的操作没有明显不利影响的气体，例如氮气。

本发明中纳米粒子为涂料中所通常包含的无机和/或有机纳米粒子，优选无机纳米粒子，特别优选为选自由二氧化钛、二氧化硅和氧化铝组成的组中的至少一种。这些纳米粒子可以是表面有机改性的或未经有机改性的，粒径在10～500nm之间，优选10-100nm之间，更优选10-50nm之间。此外，这些纳米粒子还可以是表面经硅铝包覆的。这些改性纳米粒子或表面经硅铝包覆的纳米粒子可以Hombitec商品名由Sachtleben公司提供。

在本发明的方法中，步骤(a)中所用第一树脂的良溶剂是在纳米粒子/聚酯复合体的制备过程中不参与反应的溶剂，该溶剂的沸点应当低于170℃，实例包括选自由丙酮、氯仿和二甲苯(包括邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯)组成的组中的至少一种。

在本发明的方法中，步骤(a)中第一树脂与第一树脂的良溶剂的重量比例可以在宽范围内变化，通常而言，该重量比在0.1∶100至10∶100之间，优选在0.5∶100至3∶100之间。