纳米油漆及其制备方法.pdf

一种无机纳米粉油漆及其制备方法，由天然树脂或合成树脂为基料，再加入颜料、填料、经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉、添料、助剂溶剂经机械加工制造而成。它是采用无机的金属氧化物与油性涂料所制备的新一代高档油漆。纳米粉经分散处理及偶联处理后，再按常规油漆制备法制备而得到。与对应的同类油漆相比，其制备工艺独特、简单，品质优异，具有较强的附着力、优异的防腐性能及力学性能，且制备成本不高于相应油漆。

1.  纳米油漆，其特征是由天然树脂或合成树脂为基料，再加入颜料、填料、经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉、添料、助剂溶剂经机械加工制造而成。

2.  按照权利要求1所述的纳米油漆，其特征是：无机金属氧化物纳米粉是尺寸在1～100nm的碳酸钙或二氧化钛、氧化硅及氧化锌纳米粉或并用。

3.  按照权利要求1所述的纳米油漆，其特征是：无机金属氧化物纳米粉用量占油漆总重量的5‰～5％。

4.  按照权利要求1所述的纳米油漆，其特征是：经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用分散剂是：水、乙醇等醇类和硬脂酸等有机酸类。

5.  按照权利要求1所述的纳米油漆，其特征是：经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用分散剂的用量占纳米粉总重量的10％～300％。

6.  按照权利要求1所述的纳米油漆，其特征是：经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用偶联剂是：硅烷类偶联剂和钛酸酯类偶联剂。

7.  按照权利要求1所述的纳米油漆，其特征是：经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用偶联剂的用量占纳米粉总重量0.1％～5％。

8.  纳米油漆的制备方法，其特征是：经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用分散剂是水、乙醇等醇类和硬脂酸等有机酸类；所用分散方法是超声波法。

9.  按照权利要求8所述的纳米油漆的制备方法，其特征是：经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用偶联剂是硅烷类偶联剂和钛酸酯类偶联剂；所用分散方法是超声波法。

纳米油漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种油性涂料，特别是一种无机纳米油漆及其制备方法。
背景技术
市场常见的传统油漆(油性涂料)是天然树脂或合成树脂为基料，再加入各种颜料、各种填料、助剂溶剂经机械加工制造而成。
目前，传统油漆具有耐化学性、耐水性、漆膜坚韧、耐磨性好等优点。但有些树脂分子链呈刚性，造成漆膜柔韧性不足；无机颜、填料的加入带来的附着力不足。
近年来，随纳米技术的发明及应用的发展，人们将纳米技术引入到了涂料工业领域，如：CN1287143A“高弹性纳米涂料及其制备方法”、CN1356363A“高性能纳米涂料的表面原位纳米改性制备方法”及CN1335342A“环保型水性纳米涂料”均采用了纳米粉，其较成功地解决了漆膜柔韧性、附着力及耐老化性等方面问题。但该类专利均是应用于水性涂料。因为纳米粉的高表面积地特性，表现出高反应活性，高亲水性，其与有机性物质并用时，表现出严重的不相容性。
除乳胶漆等户内外建筑涂料外，国内工业用漆95％以上是油性涂料(有机涂料)。将纳米粉应用于油性涂料，以提高其性能更具有现实应用意义。
发明内容
本发明目的是提供一种无机纳米粉油漆(油性涂料)及其制备方法。该漆与对应的同类油漆相比，其制备工艺独特、简单，品质优异，具有较强的附着力、优异的防腐性能及力学性能，且制备成本不高于相应油漆。
该漆以天然树脂或合成树脂为基料，再加入各种颜料、经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉、各种填料、助剂溶剂按常规油漆制备法，即经机械加工制造而成。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
纳米油漆，是由天然树脂或合成树脂为基料，再加入颜料、填料、经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉、添料、助剂溶剂经机械加工制造而成。无机金属氧化物纳米粉是尺寸在1～100nm的碳酸钙或二氧化钛、氧化硅及氧化锌纳米粉或并用。无机金属氧化物纳米粉用量占油漆总重量的5‰～5％。经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用分散剂是：水、乙醇等醇类和硬脂酸等有机酸类。经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用分散剂的用量占纳米粉总重量的10％～300％。经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用偶联剂是：硅烷类偶联剂和钛酸酯类偶联剂。经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用偶联剂的用量占纳米粉总重量0.1％～5％。
纳米油漆的制备方法是：经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用分散剂是水、乙醇等醇类和硬脂酸等有机酸类；所用分散方法是超声波法。经分散和偶联处理的无机金属氧化物纳米粉，所用偶联剂是硅烷类偶联剂和钛酸酯类偶联剂；所用分散方法是超声波法。
附图说明
附图为涂料生产工艺流程图。
具体实施方式
其制备步骤如图(涂料生产工艺流程图)：
(1)将制备的无机氧化物纳米粉(1～100nm)，可以是碳酸钙或二氧化钛或氧化硅或氧化锌纳米粉或它们的混合物，用其重量分数10～300％的水、乙醇等醇类和硬脂酸等有机酸类分散剂用超声波法预分散；再将预分散好的纳米粉用0.1～5％重量分数的硅烷类偶联剂或钛酸酯类偶联剂，用超声波法偶联处理。最终为糊状原料。
(2)按颜色要求，将颜料混合、研磨作成色浆。
(3)按配方将各种添料和颜料混合、研磨、过滤作成干粉料浆。
(4)将基料(天然树脂或合成树脂)、纳米糊、色浆和干粉料浆按比例加到混合设备中混合均匀，再在研磨设备上研磨，然后在调漆罐中进行调漆，调到要求的颜色及粘度等指标。
(5)最后，粗产品经过滤、检验合格后，包装成为最终色漆产品。
实施例1：
制备一种纳米快干改性醇酸树脂磁漆。将化学法制备的1～100nm的颗粒状纳米氧化硅5‰，倒到其2倍重量数的石油醚中搅拌5分钟后，在超声波仪中分散10分钟，在蒸馏瓶中将石油醚蒸馏出。用纳米氧化硅体积的1倍的石油醚将纳米氧化硅重量的1％硅烷偶联剂KH-550溶解后，将分散好的纳米氧化硅倾倒其中简单搅拌后，在超声波仪中偶联处理10分钟，得到纳米氧化硅糊。按改性醇酸树脂漆配方的用量比例，将60份的改性醇酸树脂(基料)、纳米氧化硅糊、预先经混合、研磨、过滤好的着色和体质颜料21份、添料6份及200#溶剂油12份一并在混合罐中混合，再经三辊研磨机研磨，直至细度≤20μm后，倒入调漆罐。再按要求调整颜色；用部分溶剂将粘度调整到规定范围内。再过滤，检验合格后包装，入库。漆及漆膜的物性按对应国标进行检验。
比较例1
除不添加纳米氧化硅外，其它完全同实施例1，制备一种快干改性醇酸树脂磁漆。漆及漆膜的物性按对应国家标准进行检验，表1比较了实施例1的纳米漆与比较例1的常规漆的各项技术指标。
表1实施例1的纳米漆与比较例1的常规漆的各项技术指标
                                                指标
检验项目            检验标            纳米漆            常规漆
                    准
颜色及外观          GB/T9761-         颜色符合标准样板，漆膜平整
                    88
容器中状态          GB/T3186-         无硬块，易搅起
                    88
粘度(s)             GB/T1723-         69.3              63.5
                    93
细度(μm)           GB/T1724-         22.5              25
                    79
硬度                GB/T1730-         0.85              0.60
                    93
光泽(％)            GB/T1743-         35                40
                    89
冲击强度(kg.cm)     GB/T1732-         50                50
                    93
干燥时间(min/120    GB/T1728-         15(表)/25(实)     25(表)/45(实)
℃)                 79
柔韧性(mm)^a        GB/T1731-         ＜1               1
                    93
附着力(级)^b        GB/T1720-         ＜1               2
                    79
遮盖力(g/m²)       GB/T1726-         75                85
                    79
耐水性(23℃，       GB/T1733-         不起泡、不脱落，允许略有失光
96h)^c              93
耐盐水性(23℃，     GB/T9274-         不起泡、不脱落，允许略有失光
96h)                79
耐烃性(23℃，       GB/T1734-         不起泡、不脱落，允许略有失光
48h)                93
耐乙醇性(48h)       GB/T1734-         不起泡、不脱落，允许略有失光
                    91
耐盐雾性(120h，     GB/T1771-         1                 1
级)^d               91
a在较高硬度下，柔韧性达1mm，表明其好于GB的最佳柔韧性
b GB中附着力是在23±3μm测定，实际测定在＞30μm，证明附着力＜1级
c常规漆为24h
d常规漆为48h
实施例2
制备一种纳米铁红醇酸底漆。将化学法制备的1～100nm的颗粒状纳米碳酸钙5％(重量分数)倒到其2倍重量数的乙醇中搅拌5分钟后，在超声波仪中分散10分钟，在蒸馏瓶中将乙醇蒸馏出。用纳米碳酸钙体积的1倍的丙酮将纳米碳酸钙重量的1％钛酸酯402#偶联剂溶解后，将分散好的纳米碳酸钙倾倒其中简单搅拌后，在超声波仪中偶联处理10分钟，得到纳米碳酸钙糊。按改性醇酸树脂漆配方的用量比例，将40份的改性醇酸树脂(基料)、纳米碳酸钙糊、预先经混合、研磨、过滤好的铁红颜料20份和体质颜料21份、添料6份及200#溶剂油12份一并在混合罐中混合，再经三辊研磨机研磨，直至细度≤35μm后，倒入调漆罐，用部分溶剂将粘度调整到规定范围内。再过滤，检验合格后包装，入库。漆及漆膜的物性按对应国标进行检验，表2为其物性指标。
                  表2 纳米铁红醇酸底漆物性指标
检验项目                           纳米漆指标
颜色及外观                         颜色符合标准样板，漆膜平整
容器中状态                         无硬块，易搅起
粘度(s)                            70
细度(μm)                          35
硬度                               0.76
冲击强度(kg.cm)                    50
干燥时间(min/120                   10(表)/15(实)
℃)
柔韧性(mm)^a                       ＜1
附着力(级)^b                       ＜1
耐水性(23℃，96h)                  不起泡、不脱落，允许略有失光
耐盐水性(23℃，                    不起泡、不脱落，允许略有失光
96h)
耐烃性(48h)                        不起泡、不脱落，允许略有失光
耐乙醇性(48)                       不起泡、不脱落，允许略有失光
耐盐雾性(120h，                    1
级)
a 在较高硬度下，柔韧性达1mm，表明其好于GB的最佳柔韧性
b GB中附着力是在23±3μm测定，实际测定在＞30μm，证明附着力＜1级