[發明專利]水性納米金屬涂料的制備工藝

在審

• 申請號: 201910024002.7
• 申請日: 2019-01-10
• 公開（公告）號: CN109705679A
• 公開（公告）日: 2019-05-03
• 發明（設計）人: 張成根;陳澤民;張巧云;于淑媛;任萍
• 申請（專利權）人: 廊坊師范學院
• 主分類號: C09D133/00
• 分類號: C09D133/00;C09D7/63
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 劉敏

本發明公開了一種水性納米金屬涂料的制備工藝，包括以下步驟：制備倍半硅氧烷，制備超細甲基硅酸鋅，制備納米甲基硅酸鋅均質液，制備水性納米金屬漆涂料，以甲基三氯硅烷為原料，采用微乳液法合成納米甲基硅酸鋅,利用差熱?熱重，X?射線衍射，透射電鏡，紅外光譜等多種分析方法對納米甲基硅酸鋅進行表征，然后將納米甲基硅酸鋅作為填料添加到以丙烯酸乳液為主體原料的混合體系中，制備水性納米金屬涂料，并對涂料涂層的防銹性進行探究。本發明采用上述水性納米金屬涂料的制備工藝，解決了甲基三氯硅烷大量累積的問題，使甲基三氯硅烷得到了充分利用，環保且性能較高，且制備工藝簡單，降低了成本。

技術領域

本發明涉及金屬涂料技術領域，尤其是涉及一種水性納米金屬涂料的制備工藝。

背景技術

隨著保護生態環境和節能減排力度的加大及石油價格的不斷上漲，使得溶劑型涂料價格不斷提升。水性工業涂料的開發是目前良好的發展機遇和未來的發展趨勢。影響水性工業涂料發展的技術關鍵是水性樹脂和高純超細固體添加劑的研發。近幾年，水性樹脂生產技術的進步和發展，使得水性涂料逐步代替溶劑型涂料變為可能。水性涂料所用的固體添加劑主要是鈦白粉和二氧化硅，還有的用氧化鋅、磷酸鋅、碳酸鈣等，這些顏料或填料由于顆粒大、密度大需要砂研或高速分散，加工難度較大，制備的涂料穩定性差且成本高，而且耐酸堿和疏水性較差。超細固體添加劑的制備或高度分散技術已成為影響水性涂料發展的瓶頸之一。一直以來，國內外學者都致力于溶劑型納米涂料的研究與開發，在水性納米涂料方面的研究剛剛起步，關鍵在于如何把固體填料穩定地分散到納米級。因為在水性分散介質中，納米材料高的表面能和比表面積使之強烈吸附水生成R-OH基結構，使相互之間易發生聚合或生成鏈接物，導致納米材料及料漿體易產生團聚，從而影響其分散性。為了解決納米水性涂料貯存穩定性等問題，不少學者對鈦白粉和二氧化硅等無機納米材料通過阻止其表面羥基層的產生，防止水等發生化學吸附反應；改變界面結構特征；使用分散劑、有機表面活性劑、偶聯劑等在表面產生吸附保護和表面包覆改性等方法進行了試驗研究，但投入實際應用的很少。超細甲基硅酸鋅在水性納米涂料中的應用研究未見報道。研究疏水性納米無機/有機復合材料是解決水性納米涂料穩定性問題的有效途徑和發展趨勢。

制備納米甲基硅酸鋅的主體原料是有機硅基礎原料生產中的副產物-甲基三氯硅烷。目前國內外主要采用氯甲烷和硅粉在銅催化劑作用下直接合成甲基氯硅烷的方法。該方法除生成目標產物(CH₃)₂SiCl₂外，伴隨著產生部分副產物：CH₃SiCl₃，含量為3-5％；(CH₃)₃SiCl，含量為3％；CH₃HSiCl₂，含量為1-3％；(CH₃)₂HSiCl，含量為0.5％；(CH₃)₄Si，含量為0.1％；SiCl₄的高沸物，含量為1-6％。其中CH₃SiCl₃比例最大。目前，CH₃SiCl₃沒有得到充分開發利用導致大量累積。由于CH₃SiCl₃在空氣中易水解產生HCl，給環境帶來巨大壓力。所以CH₃SiCl₃的處理與應用不僅成為制約有機硅行業發展的瓶頸，也勢必將成為引導整條產業鏈可持續發展的關鍵。將CH₃SiCl₃催化歧化轉化為(CH₃)₂SiCl₂的研究有不少報道，但相關技術尚不成熟。由CH₃SiCl₃制備納米氣相白炭黑雖已工業化，但工藝技術主要被國外幾家大公司壟斷。制備甲基硅樹脂，硅烷偶聯劑，制備甲基硅酸鈉(鉀)作為防水劑和油田鉆井穩定劑以及制備聚甲基硅氧烷憎水劑等方面的研究也有一些報道。所以甲基三氯硅烷的開發利用具有重大戰略意義。