[发明专利]水性纳米金属涂料的制备工艺

说明书

本发明公开了一种水性纳米金属涂料的制备工艺，包括以下步骤：制备倍半硅氧烷，制备超细甲基硅酸锌，制备纳米甲基硅酸锌均质液，制备水性纳米金属漆涂料，以甲基三氯硅烷为原料，采用微乳液法合成纳米甲基硅酸锌,利用差热‑热重，X‑射线衍射，透射电镜，红外光谱等多种分析方法对纳米甲基硅酸锌进行表征，然后将纳米甲基硅酸锌作为填料添加到以丙烯酸乳液为主体原料的混合体系中，制备水性纳米金属涂料，并对涂料涂层的防锈性进行探究。本发明采用上述水性纳米金属涂料的制备工艺，解决了甲基三氯硅烷大量累积的问题，使甲基三氯硅烷得到了充分利用，环保且性能较高，且制备工艺简单，降低了成本。

技术领域

本发明涉及金属涂料技术领域，尤其是涉及一种水性纳米金属涂料的制备工艺。

背景技术

随着保护生态环境和节能减排力度的加大及石油价格的不断上涨，使得溶剂型涂料价格不断提升。水性工业涂料的开发是目前良好的发展机遇和未来的发展趋势。影响水性工业涂料发展的技术关键是水性树脂和高纯超细固体添加剂的研发。近几年，水性树脂生产技术的进步和发展，使得水性涂料逐步代替溶剂型涂料变为可能。水性涂料所用的固体添加剂主要是钛白粉和二氧化硅，还有的用氧化锌、磷酸锌、碳酸钙等，这些颜料或填料由于颗粒大、密度大需要砂研或高速分散，加工难度较大，制备的涂料稳定性差且成本高，而且耐酸碱和疏水性较差。超细固体添加剂的制备或高度分散技术已成为影响水性涂料发展的瓶颈之一。一直以来，国内外学者都致力于溶剂型纳米涂料的研究与开发，在水性纳米涂料方面的研究刚刚起步，关键在于如何把固体填料稳定地分散到纳米级。因为在水性分散介质中，纳米材料高的表面能和比表面积使之强烈吸附水生成R-OH基结构，使相互之间易发生聚合或生成链接物，导致纳米材料及料浆体易产生团聚，从而影响其分散性。为了解决纳米水性涂料贮存稳定性等问题，不少学者对钛白粉和二氧化硅等无机纳米材料通过阻止其表面羟基层的产生，防止水等发生化学吸附反应；改变界面结构特征；使用分散剂、有机表面活性剂、偶联剂等在表面产生吸附保护和表面包覆改性等方法进行了试验研究，但投入实际应用的很少。超细甲基硅酸锌在水性纳米涂料中的应用研究未见报道。研究疏水性纳米无机/有机复合材料是解决水性纳米涂料稳定性问题的有效途径和发展趋势。

制备纳米甲基硅酸锌的主体原料是有机硅基础原料生产中的副产物-甲基三氯硅烷。目前国内外主要采用氯甲烷和硅粉在铜催化剂作用下直接合成甲基氯硅烷的方法。该方法除生成目标产物(CH₃)₂SiCl₂外，伴随着产生部分副产物：CH₃SiCl₃，含量为3-5％；(CH₃)₃SiCl，含量为3％；CH₃HSiCl₂，含量为1-3％；(CH₃)₂HSiCl，含量为0.5％；(CH₃)₄Si，含量为0.1％；SiCl₄的高沸物，含量为1-6％。其中CH₃SiCl₃比例最大。目前，CH₃SiCl₃没有得到充分开发利用导致大量累积。由于CH₃SiCl₃在空气中易水解产生HCl，给环境带来巨大压力。所以CH₃SiCl₃的处理与应用不仅成为制约有机硅行业发展的瓶颈，也势必将成为引导整条产业链可持续发展的关键。将CH₃SiCl₃催化歧化转化为(CH₃)₂SiCl₂的研究有不少报道，但相关技术尚不成熟。由CH₃SiCl₃制备纳米气相白炭黑虽已工业化，但工艺技术主要被国外几家大公司垄断。制备甲基硅树脂，硅烷偶联剂，制备甲基硅酸钠(钾)作为防水剂和油田钻井稳定剂以及制备聚甲基硅氧烷憎水剂等方面的研究也有一些报道。所以甲基三氯硅烷的开发利用具有重大战略意义。