[发明专利]有机‑无机杂化水性涂料及其制备方法

说明书

[技术领域]

本发明涉及水性涂料，具体涉及有机-无机杂化的水性涂料及其制备方法。

[背景技术]

近年来，由于环境污染的日益加重及人们对于环保意识的不断加强，工业涂料由溶剂型向水性开始转变。水性涂料相比溶剂型涂料，以水为分散介质，不燃、无污染，低VOC含量，属于环境友好型涂料。随着环保压力的不断加大，作为低VOC排放的水性涂料将是发展的一种趋势。其中水性环氧涂料作为重要的防腐涂料，具有耐腐蚀性好，附着力好，可以良好的成膜，但其耐热性、耐黄变性、耐候性较差。纳米SiO2无机涂层具有耐热性好，性能稳定，防腐性好，同时还能吸收紫外线，但较脆、不易单独成膜，通过化学的方法形成有机-无机杂化水性涂料，能同时发挥两者的优点，形成具有独特性能的涂层。

[发明内容]

本发明的目的是通过有机-无机杂化的方式，使涂层具有优异的耐热、耐黄变、耐候、耐腐蚀性。

为了实现上述目的，发明一种有机-无机杂化水性涂料，其制备方法包括以下步骤：

a.制备硅烷偶联剂改性水性环氧乳液，

依次加入40-55份水性环氧树脂和10-25份硅烷偶联剂在反应容器中升温，在115-125℃之间进行反应，保温2-3小时，然后加入20-25份固化剂，0.7-2份中和剂和150-200份去离子水，得到硅烷偶联剂改性水性环氧乳液；

b.制备硅烷偶联剂改性纳米SiO₂硅溶胶，

将正硅酸乙酯溶解于乙醇中，调节pH值为2，

加入硅烷偶联剂和去离子水，正硅酸乙酯：硅烷偶联剂的摩尔比＝1:4，78-80℃反应6-10小时，

反应结束后抽去副产物，密封陈化，得到硅烷偶联剂改性纳米SiO₂硅溶胶，

c.将35-55重量份的硅烷偶联剂改性水性环氧乳液、2-5重量份的硅烷偶联剂改性纳米SiO₂硅溶胶、35-50重量份的颜填料、1.5-2.5重量份的助剂和10-30重量份的去离子水混合制得成品。

上述方法还具有如下优化工艺步骤：

所述的颜填料为炭黑、钛白、氧化铁红、高岭土、防锈颜料、滑石粉、硫酸钡中的一种或几种质量任意比混合物。

所述的助剂为流平剂、润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂中的一种或几种比例混合物。

所述的水性环氧树脂为环氧-胺树脂、环氧-羧酸树脂、环氧-磺酸树脂中至少一种。

所述硅烷偶联剂为KH-550或KH-560中一种。

所述固化剂为常温下脂肪胺固化剂、芳香胺固化剂及其衍生物、氨基树脂固化剂、酚醛树脂类固化剂。

所述中和剂为低分子胺或低分子酸中一种或几种。

本发具有以下优点和有益效果：

(1)硅烷偶联剂改性水性环氧乳液，提供成膜性，增加和基材的附着力。

(2)硅烷偶联剂改性纳米SiO2硅溶胶，提供耐热性、稳定的化学和物理性能。

(3)通过有机-无机杂化的方式，结合有机涂层和无机涂层的特点，形成具有耐热性好、耐候性和耐腐蚀性优异的独特涂层。

[具体实施方式]

为了易于进一步理解本发明，下列实施例阐述了更特定的细节，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

1)硅烷偶联剂改性水性环氧乳液

在装有温度计、搅拌器和回流冷凝管的反应瓶中，依次加入配方量的带胺基水性环氧树脂、KH-550后升温，在120℃进行反应，保温2小时。然后降温至60℃，加入甲醚化三聚氰胺甲醛树脂，搅拌30分钟，加入氨基磺酸中和30分钟，加入离子水稀释，得到硅烷偶联剂改性水性环氧乳液。

2)硅烷偶联剂改性纳米SiO₂硅溶胶

在装有温度计、搅拌器反应瓶中，依次加入配方量的正硅酸乙酯、乙醇，向体系中加入硅烷偶联剂KH-560和去离子水，80℃反应8小时。反应结束后抽去副产物，密封陈化，得到硅烷偶联剂改性纳米SiO₂硅溶胶。

3)有机-无机杂化水性涂料配方