CN110734683A - 水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，以石墨烯浆料和水性环氧乳液为主要原料，加入氧化镁和稀土氧化物用来抗氧化，进一步提升耐高温能力，并且石墨烯水性环氧导静电防腐涂料以水和水溶性助剂作为稀释剂，无其它有毒有害的有机溶剂，安全又环保。
Description
技术领域
本发明涉及工业涂料技术领域，具体是涉及一种水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法。
背景技术
由于纳米微粒的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等使得它们在磁、光、电、敏感等方面呈现常规材料不具备的特性。因此纳米微粒在磁性材料、电子材料、光学材料、高致密度材料的烧结、催化、传感、陶瓷增韧等方面有广阔的应用前景。
有些特殊的行业中，比如炼钢等需要用到耐高温的涂料。
而石墨烯是一种新型的二维纳米材料，具有高强度、高比表面积、高导电性、以及优异的耐化学稳定性等特点。片层厚度极薄，只有一个碳原子厚的超薄材料，但却是目前为止最硬的材料，是钢的100多倍，抗拉强度高达130GPa，杨氏模量达1069GPa，弹性模量达1TPa。基于石墨烯的上述性质石墨烯因此被广泛的应用于增强、耐磨涂料等领域，表现出巨大的科研和实际利用价值利用石墨烯的这些特性，将其添加到涂料中可起到有效的防静电、耐磨、防水、防腐、耐高温等作用。
发明内容
本发明目的是提供一种水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法。
本发明采用了下述技术方案。
水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其特征在于，其制备方法的步骤如下：
步骤S1、原材料准备，原材料由A、B两组份构成；
按质量份数计，A组份包含如下组份：蒸馏水5～10％，丙二醇甲醚5～10％，二丙二醇甲醚5～10％，水性分散剂0.5～0.75％，消泡剂0.05～0.15％，水性触变剂0.5～0.75％，氧化镁2.5～5％，稀土氧化物5～10％,滑石粉2.5～5％，磷酸锌2.5～5％，三聚磷酸铝2.5～5％，沉淀硫酸钡2.5～5％，防沉降剂1～2.5％，润湿流平剂0.1～0.2％，消泡剂0.5～1％，水性环氧乳液45～55％，增稠剂0.1～0.2％；
按质量份数计，B组份包含如下组份：水性无机硅酸盐粘结剂10～30%、聚硅氧烷偶联剂0.5～1%、石墨烯粉末0.5～1.5%、纳米功能填料5～15%、水性触变剂0.5～1%、去离子水40～50%，消泡剂0.5～1％,水性环氧固化剂20～30％。
步骤S2、制备A组份：
步骤S2.1、将蒸馏水、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、水性分散剂、消泡剂和水性触变剂混合均匀；
步骤S2.2、将步骤S2.1中制备得到的混合物1000～1500r/min分散，分散过程中逐步加入氧化镁、稀土氧化物、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝和沉淀硫酸钡，然后超声波超声50～70分钟；
步骤S2.3、将步骤S2.2中搅拌分散均匀后的混合物研磨到细度小于25微米；
步骤S2.4、在步骤S2.3研磨后的混合物中继续加入防沉降剂、润湿流平剂、消泡剂和水性环氧乳液，搅拌均匀，再超声波超声50～70分钟；
步骤S2.5、继续加增稠剂调整粘度，搅拌均匀，过滤后得到A组份；
步骤S3、制备B组份：
步骤S3.1、将部分去离子水、聚硅氧烷偶联剂经600～800r/min中速分散后加入石墨烯粉末和纳米功能填料，再经高速分散，然后以超声波分散后，把浆料置于纳米研磨机内经高速研磨至浆料的细度低于25um，制得水性石墨烯浆料；
步骤S3.2、将水性无机硅酸盐粘结剂和部分去离子水混合，在搅拌条件下加入水性触变剂，经600～800r/min分散后，再经为1000～1500r/min高速分散，制得分散浆料；
步骤S3.3、纳米研磨机内，将分散浆料和水性石墨烯浆料混合，经为2000～2500r/min高速研磨，制得研磨浆料；
步骤S3.4、将研磨浆料、消泡剂、水性环氧固化剂混合，经中速搅拌制得B组份。
步骤S4、混合A、B组份，制成成品：
将步骤S2制成的A组份混合液加入到步骤S3中的B组份中，并按照A、B两组份按质量份数计，A组份：B组份＝1：2～4的比例混合，1000～1500r/min搅拌0.5～1h，即得水性无机耐高温无机纳米环氧涂料。
进一步的，上述的水性环氧乳液为环氧树脂中南亚128树脂，西卡树脂中的至少一种制成的乳液。
进一步的，所述的水性无机硅酸盐粘结剂为耐高温纳米改性无机硅酸钠粘结剂、耐高温纳米改性无机硅酸钾粘结剂或耐高温纳米改性无机硅酸锂粘结剂中的至少任意一种。
进一步的，所述的水性触变剂为水性有机硅改性膨润土触变剂或气相二氧化硅触变剂。
进一步的，所述的纳米功能材料为纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化铝或纳米氧化锆中的至少任意一种。
本发明的有益效果是：1、本发明中的石墨烯加入可以耐高温，且以水和水溶性助剂作为稀释剂，无其它有毒有害的有机溶剂，安全又环保。2、加入的氧化镁和稀土氧化物具备抗氧化功能，能进一步耐高温。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其制备方法的步骤如下：
步骤S1、原材料准备，原材料由A、B两组份构成；
按质量份数计，A组份包含如下组份：蒸馏水10％，丙二醇甲醚5％，二丙二醇甲醚5％，水性分散剂0.5％，消泡剂0.05％，水性触变剂0.5％，氧化镁2.5％，稀土氧化物5％,滑石粉5％，磷酸锌5％，三聚磷酸铝2.5％，沉淀硫酸钡2.5％，防沉降剂1％，润湿流平剂0.1％，消泡剂0.5％，水性环氧乳液54.75％，增稠剂0.1％；
按质量份数计，B组份包含如下组份：水性无机硅酸盐粘结剂30%、聚硅氧烷偶联剂0.5%、石墨烯粉末0.5%、纳米功能填料5%、水性触变剂0.5%、去离子水43%，消泡剂0.5％,水性环氧固化剂20％。
步骤S2、制备A组份：
步骤S2.1、将蒸馏水、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、水性分散剂、消泡剂和水性触变剂混合均匀；
步骤S2.2、将步骤S2.1中制备得到的混合物1000r/min分散，分散过程中逐步加入氧化镁、稀土氧化物、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝和沉淀硫酸钡，然后超声波超声50分钟；
步骤S2.3、将步骤S2.2中搅拌分散均匀后的混合物研磨到细度小于25微米；
步骤S2.4、在步骤S2.3研磨后的混合物中继续加入防沉降剂、润湿流平剂、消泡剂和水性环氧乳液，搅拌均匀，再超声波超声50分钟；
步骤S2.5、继续加增稠剂调整粘度，搅拌均匀，过滤后得到A组份；
步骤S3、制备B组份：
步骤S3.1、将部分去离子水、聚硅氧烷偶联剂经600r/min中速分散后加入石墨烯粉末和纳米功能填料，再经高速分散，然后以超声波分散后，把浆料置于纳米研磨机内经高速研磨至浆料的细度低于25um，制得水性石墨烯浆料；
步骤S3.2、将水性无机硅酸盐粘结剂和部分去离子水混合，在搅拌条件下加入水性触变剂，经600r/min分散后，再经为1000r/min高速分散，制得分散浆料；
步骤S3.3、纳米研磨机内，将分散浆料和水性石墨烯浆料混合，经为2000r/min高速研磨，制得研磨浆料；
步骤S3.4、将研磨浆料、消泡剂、水性环氧固化剂混合，经中速搅拌制得B组份。
步骤S4、混合A、B组份，制成成品：
将步骤S2制成的A组份混合液加入到步骤S3中的B组份中，并按照A、B两组份按质量份数计，A组份：B组份＝1：2的比例混合，1000r/min搅拌0.5h，即得水性无机耐高温无机纳米环氧涂料。
上述的水性环氧乳液为环氧树脂中南亚128树脂制成的乳液。
所述的水性无机硅酸盐粘结剂为耐高温纳米改性无机硅酸钠粘结剂。
所述的水性触变剂为水性有机硅改性膨润土触变剂。
所述的纳米功能材料为纳米氧化锌。
实施例2
水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其制备方法的步骤如下：
步骤S1、原材料准备，原材料由A、B两组份构成；
按质量份数计，A组份包含如下组份：蒸馏水5％，丙二醇甲醚5％，二丙二醇甲醚5％，水性分散剂0.5％，消泡剂0.15％，水性触变剂0.5％，氧化镁5％，稀土氧化物10％,滑石粉2.5％，磷酸锌2.5％，三聚磷酸铝5％，沉淀硫酸钡5％，防沉降剂2.5％，润湿流平剂0.2％，消泡剂1％，水性环氧乳液49.95％，增稠剂0.2％；
按质量份数计，B组份包含如下组份：水性无机硅酸盐粘结剂15%、聚硅氧烷偶联剂1%、石墨烯粉末1.5%、纳米功能填料15%、水性触变剂1%、去离子水40.5%，消泡剂1％,水性环氧固化剂25％。
步骤S2、制备A组份：
步骤S2.1、将蒸馏水、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、水性分散剂、消泡剂和水性触变剂混合均匀；
步骤S2.2、将步骤S2.1中制备得到的混合物1500r/min分散，分散过程中逐步加入氧化镁、稀土氧化物、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝和沉淀硫酸钡，然后超声波超声70分钟；
步骤S2.3、将步骤S2.2中搅拌分散均匀后的混合物研磨到细度小于25微米；
步骤S2.4、在步骤S2.3研磨后的混合物中继续加入防沉降剂、润湿流平剂、消泡剂和水性环氧乳液，搅拌均匀，再超声波超声70分钟；
步骤S2.5、继续加增稠剂调整粘度，搅拌均匀，过滤后得到A组份；
步骤S3、制备B组份：
步骤S3.1、将部分去离子水、聚硅氧烷偶联剂经800r/min中速分散后加入石墨烯粉末和纳米功能填料，再经高速分散，然后以超声波分散后，把浆料置于纳米研磨机内经高速研磨至浆料的细度低于25um，制得水性石墨烯浆料；
步骤S3.2、将水性无机硅酸盐粘结剂和部分去离子水混合，在搅拌条件下加入水性触变剂，经800r/min分散后，再经为1500r/min高速分散，制得分散浆料；
步骤S3.3、纳米研磨机内，将分散浆料和水性石墨烯浆料混合，经为2500r/min高速研磨，制得研磨浆料；
步骤S3.4、将研磨浆料、消泡剂、水性环氧固化剂混合，经中速搅拌制得B组份。
步骤S4、混合A、B组份，制成成品：
将步骤S2制成的A组份混合液加入到步骤S3中的B组份中，并按照A、B两组份按质量份数计，A组份：B组份＝1：4的比例混合，1500r/min搅拌1h，即得水性无机耐高温无机纳米环氧涂料。
上述的水性环氧乳液为西卡树脂制成的乳液。
所述的水性无机硅酸盐粘结剂为耐高温纳米改性无机硅酸钾粘结剂。
所述的水性触变剂为气相二氧化硅触变剂。
所述的纳米功能材料为纳米氧化铝、纳米氧化锆。
实施例3
水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其制备方法的步骤如下：
步骤S1、原材料准备，原材料由A、B两组份构成；
按质量份数计，A组份包含如下组份：蒸馏水8％，丙二醇甲醚8％，二丙二醇甲醚5％，水性分散剂0.5％，消泡剂0.15％，水性触变剂0.5％，氧化镁4％，稀土氧化物8％,滑石粉4％，磷酸锌4％，三聚磷酸铝4％，沉淀硫酸钡4％，防沉降剂2％，润湿流平剂0.15％，消泡剂1％，水性环氧乳液46.5％，增稠剂0.2％；
按质量份数计，B组份包含如下组份：水性无机硅酸盐粘结剂20%、聚硅氧烷偶联剂1%、石墨烯粉末1%、纳米功能填料10%、水性触变剂1%、去离子水41%，消泡剂1％,水性环氧固化剂25％。
步骤S2、制备A组份：
步骤S2.1、将蒸馏水、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、水性分散剂、消泡剂和水性触变剂混合均匀；
步骤S2.2、将步骤S2.1中制备得到的混合物1250r/min分散，分散过程中逐步加入氧化镁、稀土氧化物、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝和沉淀硫酸钡，然后超声波超声60分钟；
步骤S2.3、将步骤S2.2中搅拌分散均匀后的混合物研磨到细度小于25微米；
步骤S2.4、在步骤S2.3研磨后的混合物中继续加入防沉降剂、润湿流平剂、消泡剂和水性环氧乳液，搅拌均匀，再超声波超声60分钟；
步骤S2.5、继续加增稠剂调整粘度，搅拌均匀，过滤后得到A组份；
步骤S3、制备B组份：
步骤S3.1、将部分去离子水、聚硅氧烷偶联剂经700r/min中速分散后加入石墨烯粉末和纳米功能填料，再经高速分散，然后以超声波分散后，把浆料置于纳米研磨机内经高速研磨至浆料的细度低于25um，制得水性石墨烯浆料；
步骤S3.2、将水性无机硅酸盐粘结剂和部分去离子水混合，在搅拌条件下加入水性触变剂，经700r/min分散后，再经为1250r/min高速分散，制得分散浆料；
步骤S3.3、纳米研磨机内，将分散浆料和水性石墨烯浆料混合，经为2250r/min高速研磨，制得研磨浆料；
步骤S3.4、将研磨浆料、消泡剂、水性环氧固化剂混合，经中速搅拌制得B组份。
步骤S4、混合A、B组份，制成成品：
将步骤S2制成的A组份混合液加入到步骤S3中的B组份中，并按照A、B两组份按质量份数计，A组份：B组份＝1：3的比例混合，1250r/min搅拌0.75h，即得水性无机耐高温无机纳米环氧涂料。
上述的水性环氧乳液为环氧树脂中南亚128树脂、西卡树脂混合的乳液。
所述的水性无机硅酸盐粘结剂为耐高温纳米改性无机硅酸锂粘结剂。
所述的水性触变剂为水性有机硅改性膨润土触变剂。
所述的纳米功能材料为纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化铝三种混合物。
应该注意到并理解，在不脱离本发明权利要求所要求的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。
Claims (5)
1.水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其特征在于，其制备方法的步骤如下：
步骤S1、原材料准备，原材料由A、B两组份构成；
按质量份数计，A组份包含如下组份：蒸馏水5～10％，丙二醇甲醚5～10％，二丙二醇甲醚5～10％，水性分散剂0.5～0.75％，消泡剂0.05～0.15％，水性触变剂0.5～0.75％，氧化镁2.5～5％，稀土氧化物5～10％,滑石粉2.5～5％，磷酸锌2.5～5％，三聚磷酸铝2.5～5％，沉淀硫酸钡2.5～5％，防沉降剂1～2.5％，润湿流平剂0.1～0.2％，消泡剂0.5～1％，水性环氧乳液45～55％，增稠剂0.1～0.2％；
按质量份数计，B组份包含如下组份：水性无机硅酸盐粘结剂10～30%、聚硅氧烷偶联剂0.5～1%、石墨烯粉末0.5～1.5%、纳米功能填料5～15%、水性触变剂0.5～1%、去离子水40～50%，消泡剂0.5～1％,水性环氧固化剂20～30％；
步骤S2、制备A组份：
步骤S2.1、将蒸馏水、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、水性分散剂、消泡剂和水性触变剂混合均匀；
步骤S2.2、将步骤S2.1中制备得到的混合物1000～1500r/min分散，分散过程中逐步加入氧化镁、稀土氧化物、滑石粉、磷酸锌、三聚磷酸铝和沉淀硫酸钡，然后超声波超声50～70分钟；
步骤S2.3、将步骤S2.2中搅拌分散均匀后的混合物研磨到细度小于25微米；
步骤S2.4、在步骤S2.3研磨后的混合物中继续加入防沉降剂、润湿流平剂、消泡剂和水性环氧乳液，搅拌均匀，再超声波超声50～70分钟；
步骤S2.5、继续加增稠剂调整粘度，搅拌均匀，过滤后得到A组份；
步骤S3、制备B组份：
步骤S3.1、将部分去离子水、聚硅氧烷偶联剂经600～800r/min中速分散后加入石墨烯粉末和纳米功能填料，再经高速分散，然后以超声波分散后，把浆料置于纳米研磨机内经高速研磨至浆料的细度低于25um，制得水性石墨烯浆料；
步骤S3.2、将水性无机硅酸盐粘结剂和部分去离子水混合，在搅拌条件下加入水性触变剂，经600～800r/min分散后，再经为1000～1500r/min高速分散，制得分散浆料；
步骤S3.3、纳米研磨机内，将分散浆料和水性石墨烯浆料混合，经为2000～2500r/min高速研磨，制得研磨浆料；
步骤S3.4、将研磨浆料、消泡剂、水性环氧固化剂混合，经中速搅拌制得B组份；
步骤S4、混合A、B组份，制成成品：
将步骤S2制成的A组份混合液加入到步骤S3中的B组份中，并按照A、B两组份按质量份数计，A组份：B组份＝1：2～4的比例混合，1000～1500r/min搅拌0.5～1h，即得水性无机耐高温无机纳米环氧涂料。
2.根据权利要求1所述的水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其特征在于，所述的水性无机硅酸盐粘结剂为耐高温纳米改性无机硅酸钠粘结剂、耐高温纳米改性无机硅酸钾粘结剂或耐高温纳米改性无机硅酸锂粘结剂中的至少任意一种。
3.根据权利要求1所述的水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其特征在于，所述的水性环氧乳液为环氧树脂中南亚128树脂，西卡树脂中的至少一种制成的乳液。
4.根据权利要求1所述的水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其特征在于，所述的水性触变剂为水性有机硅改性膨润土触变剂或气相二氧化硅触变剂。
5.根据权利要求1所述的水性无机耐高温无机纳米环氧涂料制备方法，其特征在于，所述的纳米功能材料为纳米氧化锌、纳米氧化钛、纳米氧化铝或纳米氧化锆中的至少任意一种。
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