[发明专利]纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液、水性防腐涂料及制备方法

说明书

本发明提出了一种纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液、单组份水性防腐涂料及制备方法，包括以下组分：改性纳米氮化硅‑二氧化硅复合粒子、核预乳液、壳预乳液、引发剂溶液、缓冲剂、pH调节剂及室温交联剂。水性防腐涂料为纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液60～80份、体质颜料2～6份、表面改性纳米氮化硅粉末4～8份、辅助防锈料10～15份、流平剂0.3～0.8份、消泡剂0.2～0.5份、分散剂1～3份及水10～20份。该乳液不仅环保而且稳定性高，防腐涂料具有非常好的耐刮擦性、耐磨性和耐腐蚀性。

技术领域

本发明属于乳液及涂料技术领域，具体涉及一种纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液及其制备方法以及含有该乳液的单组分水性防腐涂料。

背景技术

金属防腐处理在国民经济中起到重大作用，每年可挽回因腐蚀造成的巨大经济损失。涂料防腐技术是众多防腐技术中最经济、应用最广泛的金属保护方法。传统溶剂型防腐涂料含有大量有机挥发物(VOC)，其排入大气中，不仅造成空气与水环境的污染，而且不利于人体健康和节能减排。目前各个国家已经出台了各种限制传统溶剂型涂料使用的措施。开发高性能、施工简单的水性防腐涂料已经成为未来的发展趋势。

水性涂料是用水作溶剂或者作分散介质的涂料。它具有无毒、无味、价格低廉、资源丰富等特点，可以大大减少涂料中有机溶剂挥发对大气造成的污染，并且以水作为溶剂，可极大的提高涂料在储存、运输和施工过程中的安全性。环氧树脂具有较好的耐腐蚀性、耐化学药品性及耐溶剂性,尤其耐碱性良好,并且具有附着力强、硬度高、耐磨性好等特点。水性环氧防腐涂料已成为水性金属防腐涂料中应用最广泛的聚合物体系，但其形成的涂膜很容易在应力作用下产生裂纹并迅速扩展，最终导致涂层开裂，失去保护作用。同时单纯由环氧组成的水性防腐涂料还存在着在水中分散性和稳定性差的缺点，因此必须对环氧树脂进行改性，降低其脆性、增加韧性、提高水乳液长期存放的稳定性。

将纳米材料应用于水性防腐涂料制成水性纳米复合防腐涂料，是目前国内外防腐涂料界研究开发的热点之一。特别是将纳米材料引入有机相中，形成有机/无机杂化纳米复合陶瓷合金涂膜结构，它将具有抵御原子氧降解、高能UV辐射和高能粒子冲击的特点，将大大提高金属表面涂层的使用寿命。纳米氮化硅是一种性能优异的陶瓷粉体，具有耐高温强度、高强度、高硬度、优良的耐腐蚀、耐磨性等优点，在许多领域有着广泛的应用,但将纳米氮化硅添加入水性防腐涂料中以提高涂料的硬度、耐腐蚀、耐磨性等方面的研究国内外尚鲜为报道。

现有的水性防腐涂料大多为双组份涂料，在使用前需要将A、B两个组分按照一定的比例进行混合搅拌，这增加了施工工序的复杂程度，同时涂层性能的稳定性得不到保障。因此，开发一种单组分室温自交联的水性防腐涂料非常有必要。

发明内容

本发明提出一种纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液，该乳液不仅环保而且稳定性高。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种纳米氮化硅改性环氧丙烯酸酯乳液，按照质量份数计算，包括以下组分：

改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子、核预乳液、壳预乳液、引发剂溶液、缓冲剂、pH调节剂及室温交联剂，其中，改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子的制备方法为：将纳米氮化硅粉加入到碱性硅溶胶中，调节pH至3.5～6之间，搅拌分散得到氮化硅悬浮分散液；将硅烷偶联剂的醇溶液滴加到氮化硅悬浮分散液进行边搅拌边反应，反应结束后进行抽滤洗涤烘干后即可获得改性纳米氮化硅-二氧化硅复合粒子，其中纳米氮化硅粉末、碱性硅溶胶、硅烷偶联剂和醇的质量比为6～10︰30︰2～3︰20。

优选地，所述醇为乙醇，所述硅烷偶联剂为KH570。

优选地，所述引发剂溶液为将0.7～1.2质量份的引发剂溶解在60质量份的水中获得，所述引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾。

优选地，所述核预乳液通过以下方法制备得到：