本發(fā)明涉及水性涂料制備的
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種水性環(huán)保涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
：隨著環(huán)保意識(shí)的不斷提高和環(huán)保法規(guī)的不斷完善，國(guó)外涂料行業(yè)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物含量和有害物質(zhì)含量的控制進(jìn)一步嚴(yán)格，涂料的水性化和粉末化的趨勢(shì)愈來(lái)愈明顯。而以環(huán)氧樹(shù)脂等原料為基料的水性涂料是一個(gè)富含營(yíng)養(yǎng)的體系，從開(kāi)始生產(chǎn)到形成漆膜的每個(gè)環(huán)節(jié)都面對(duì)細(xì)菌的腐蝕，尤其在環(huán)境溫度升高特別是濕度和營(yíng)養(yǎng)源豐富的環(huán)境下，水性涂料面臨著大量霉菌和細(xì)菌繁殖與生長(zhǎng)的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因此，需要開(kāi)發(fā)一款具有抗菌作用的水性環(huán)保涂料。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種水性環(huán)保涂料的制備方法，解決上述現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題中的一個(gè)或者多個(gè)。本發(fā)明提供的一種水性環(huán)保涂料的制備方法，包含以下步驟：a1、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹(shù)脂、固化劑，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度60-68℃分散1-2h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化30-50min后減壓蒸餾除去乳液中的有機(jī)溶劑，得到固含量為30-60％的乳液；a2、將質(zhì)量份數(shù)為100份的a1得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為200-500份的去離子水混合，得到水性環(huán)保涂料。在一些實(shí)施方式中，改性環(huán)氧樹(shù)脂的制備方法為：將質(zhì)量份數(shù)為100份的酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為20-50份環(huán)氧樹(shù)脂和質(zhì)量份數(shù)為1-10份的擴(kuò)鏈劑混合，加入催化劑，在反應(yīng)溫度在150℃-180℃進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)環(huán)氧當(dāng)量達(dá)到1000-2200g/mol，將溫度降至至60-80℃，隨后加入有機(jī)胺化合物，在90℃-110℃之間進(jìn)行胺化及擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹(shù)脂。在一些實(shí)施方式中，酚醛環(huán)氧樹(shù)脂包括苯酚型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、鄰甲酚型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚a型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂的任意一種或多種；其中，環(huán)氧樹(shù)脂包括雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚s型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚f型環(huán)氧樹(shù)脂、聚乙二醇二縮水甘油醚和聚丙二醇二縮水甘油醚的任意一種或多種；其中，擴(kuò)鏈劑包括單酚、雙酚類化合物、雙酚a型聚醚多元醇、二元羧酸、聚醚多元醇、二元巰醇中的任意一種或多種；其中，催化劑包括三乙醇胺、三乙胺、二乙胺、三苯基磷、三苯基溴化磷、二甲基芐胺、咪唑、二甲基咪唑、2-乙基4-甲基咪唑中的任意一種或多種；其中，有機(jī)胺化合物包括丁胺、二乙胺、甲基丁基胺、單乙醇胺、二乙醇胺、n-甲基乙醇胺、1，3-二甲基丙胺、n,n-二甲基乙醇胺酸鹽或酮亞胺類有機(jī)胺中的任意一種或多種。在一些實(shí)施方式中，固化劑包括乙烯基三胺、氨乙基哌嗪、間苯二胺、二氨基二苯基加完中的任意一種或多種。在一些實(shí)施方式中，改性硅溶膠的制備方法包括以下步驟：b1、以粒徑均勻，大小20-40nm，比重為1.10-1.15的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，10-15倍去離子水進(jìn)行稀釋，通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)4-6％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為10-12；所得混合液進(jìn)行加熱，溫度控制在100-105℃，加熱過(guò)程中持續(xù)加入比重為1.00-1.04，ph值為2.0-3.0的硅酸，以維持液面恒定；b2、將摩爾分?jǐn)?shù)為0.1-1％偏鋁酸，通過(guò)攪拌分散至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5-10％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過(guò)程中，每隔1-3小時(shí)加入50-100ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在9.0-10.0之間；b3、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時(shí)間為50-60h，使二氧化硅溶膠比重達(dá)到1.250-1.300時(shí)，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.0-9.8，粒徑為100-120nm的改性硅溶膠。在一些實(shí)施方式中，色漿料的制備方法為：反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為10-20份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)20-25份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為1-5份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為200-300份的去離子水，混合均勻后用球磨機(jī)砂磨10-15h后，得到固含量為40-60％的色漿料。有益效果：制備的水性涂料在各種金屬基材上具有優(yōu)異的電沉積涂裝適應(yīng)性，并且提供優(yōu)異的邊緣耐腐蝕性、良好耐候性、耐刮擦性和抗石擊性能的涂膜，其在工業(yè)上具有良好的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明中的摻鋁的鋁元素具有較強(qiáng)的氧化能力，能破壞細(xì)菌細(xì)胞的代謝作用，從而阻礙細(xì)菌生長(zhǎng)繁殖，且金屬離子接觸細(xì)菌后，由于靜電引力作用使兩者緊密結(jié)合，導(dǎo)致金屬離子能穿透細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)菌胞內(nèi)，再與胞內(nèi)蛋白的疏基發(fā)生反應(yīng)，使得蛋白質(zhì)凝固，導(dǎo)致細(xì)菌無(wú)法分裂繁殖，從而使其死亡。另一方面，氧化硅被光照射后能產(chǎn)生電子-空穴對(duì)，它是一個(gè)催化活性中心，能吸收環(huán)境中的能量，激活材料表面空氣或水中的氧氣，生成羥基自由基和超氧化物陰離子自由基，二者都具有很強(qiáng)的氧化還原能力，能氧化還原細(xì)菌的有機(jī)物，從而破壞細(xì)菌的繁殖能力，達(dá)到抗菌效果。因此，該水性環(huán)保涂料涂裝成膜以后，具有優(yōu)異的抗菌作用。具體實(shí)施方式下面通過(guò)實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施案例1：a1、將質(zhì)量份數(shù)為100份的苯酚型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為20份雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂和質(zhì)量份數(shù)為1份的雙酚a型聚醚多元醇混合，加入催化劑三乙醇胺，在反應(yīng)溫度在150℃進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)環(huán)氧當(dāng)量達(dá)到1000g/mol，將溫度降至至60℃，隨后加入二乙胺，在90℃℃之間進(jìn)行胺化及擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹(shù)脂；a2、以粒徑均勻，大小20nm，比重為1.10的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，10倍去離子水進(jìn)行稀釋，通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)4％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為10；所得混合液進(jìn)行加熱，溫度控制在100℃，加熱過(guò)程中持續(xù)加入比重為1.00，ph值為2.0的硅酸，以維持液面恒定；a3、將摩爾分?jǐn)?shù)為0.1％偏鋁酸，通過(guò)攪拌分散至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過(guò)程中，每隔1小時(shí)加入50ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在9.0；a4、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時(shí)間為50h，使二氧化硅溶膠比重達(dá)到1.250時(shí)，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.0，粒徑為100nm的改性硅溶膠；a5、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹(shù)脂、乙烯基三胺，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度60℃分散1h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化30min后減壓蒸餾除去乳液中的有機(jī)溶劑，得到固含量為30％的乳液；a6、在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為10份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)20份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為1份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為200份的去離子水，混合均勻后用球磨機(jī)砂磨10h后，得到固含量為40％的色漿料；a7、將質(zhì)量份數(shù)為100份的a5得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為200份的去離子水混合，得到環(huán)保型水性涂料a。實(shí)施案例2：b1、將質(zhì)量份數(shù)為100份的雙酚a型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為30份雙酚f型環(huán)氧樹(shù)脂和質(zhì)量份數(shù)為5份的雙酚a型聚醚多元醇混合，加入催化劑二甲基咪唑，在反應(yīng)溫度在160℃進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)環(huán)氧當(dāng)量達(dá)到1800g/mol，將溫度降至至70℃，隨后加入n,n-二甲基乙醇胺酸鹽，在100℃進(jìn)行胺化及擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹(shù)脂；b2、以粒徑均勻，大小30nm，比重為1.12的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，12倍去離子水進(jìn)行稀釋，通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為11；所得混合液進(jìn)行加熱，溫度控制在102℃，加熱過(guò)程中持續(xù)加入比重為1.02，ph值為2.5的硅酸，以維持液面恒定；b3、將摩爾分?jǐn)?shù)為0.5％偏鋁酸，通過(guò)攪拌分散至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過(guò)程中，每隔2小時(shí)加入50-100ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在9.5；b4、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時(shí)間為55h，使二氧化硅溶膠比重達(dá)到1.258時(shí)，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.5，粒徑為110nm的改性硅溶膠；b5、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹(shù)脂、間苯二胺，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度65℃分散1.5h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化40min后減壓蒸餾除去乳液中的有機(jī)溶劑，得到固含量為50％的乳液；b6、在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為15份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)22份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為2份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為250份的去離子水，混合均勻后用球磨機(jī)砂磨12h后，得到固含量為50％的色漿料；b7、將質(zhì)量份數(shù)為100份的b5得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為300份的去離子水混合，得到環(huán)保型水性涂料b。實(shí)施案例3：c1、將質(zhì)量份數(shù)為100份的鄰甲酚型酚醛環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為50份雙酚s型環(huán)氧樹(shù)脂和質(zhì)量份數(shù)為10份的單酚混合，加入二乙胺，在反應(yīng)溫度在180℃進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)環(huán)氧當(dāng)量達(dá)到2200g/mol，將溫度降至80℃，隨后加入單乙醇胺，在110℃之間進(jìn)行胺化及擴(kuò)鏈反應(yīng)，得到所述改性環(huán)氧樹(shù)脂；c2、以粒徑均勻，大小40nm，比重為1.15的堿性二氧化硅溶膠作為晶種，15倍去離子水進(jìn)行稀釋，通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)6％氫氧化鉀溶液調(diào)節(jié)ph值為12；所得混合液進(jìn)行加熱，溫度控制在105℃，加熱過(guò)程中持續(xù)加入比重為1.04，ph值為3.0的硅酸，以維持液面恒定；c3、將摩爾分?jǐn)?shù)為1％偏鋁酸，通過(guò)攪拌分散至質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％的naoh和三乙醇胺的混合溶液中，并在反應(yīng)過(guò)程中，每隔3小時(shí)加入100ml所述含鋁的混合溶液，以維持反應(yīng)液的ph在10.0；c4、將反應(yīng)液持續(xù)加熱時(shí)間為60h，使二氧化硅溶膠比重達(dá)到1.300時(shí)，停止加熱，反應(yīng)結(jié)束，最后得到ph為9.8，粒徑為120nm的改性硅溶膠；c5、在反應(yīng)釜中加入改性環(huán)氧樹(shù)脂、氨乙基哌嗪，攪拌1h后再加入氨基磺酸，溫度68℃分散2h，再加入改性硅溶膠，最后加入去離子水，乳化50min后減壓蒸餾除去乳液中的有機(jī)溶劑，得到固含量為60％的乳液；c6、在反應(yīng)釜中加入質(zhì)量份數(shù)為100份的環(huán)氧樹(shù)脂、質(zhì)量份數(shù)為20份的氧化鈦、質(zhì)量份數(shù)25份的高嶺土、質(zhì)量份數(shù)為5份的炭黑和質(zhì)量份數(shù)為300份的去離子水，混合均勻后用球磨機(jī)砂磨15h后，得到固含量為60％的色漿料；c7、將質(zhì)量份數(shù)為100份的b5得到的乳液、質(zhì)量份數(shù)為50份的色漿料、質(zhì)量份數(shù)為500份的去離子水混合，得到環(huán)保型水性涂料c。將實(shí)施案例得到的環(huán)保型水性涂料a，b，c進(jìn)行性能測(cè)試。一、邊緣耐腐蝕性將冷軋板(0.8mm*150mm*70mm)經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化處理(日本帕卡瀨精公司制，商品名，磷酸鋅處理劑)，作為作為待涂裝件，用實(shí)施例得到的水性涂料對(duì)其進(jìn)行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根據(jù)國(guó)標(biāo)nss測(cè)試1000h鹽霧測(cè)試，評(píng)價(jià)測(cè)試樣板的板面及邊緣銹點(diǎn)數(shù)量。ⅰ級(jí)：板面及邊緣銹點(diǎn)數(shù)量小于等于2個(gè)。ⅱ級(jí)：板面及邊緣銹點(diǎn)數(shù)量3-5個(gè)，ⅲ級(jí)：板面及邊緣銹點(diǎn)數(shù)量5-10個(gè)，ⅳ級(jí)：板面及邊緣銹點(diǎn)數(shù)量大于10個(gè)。二、耐候性將冷軋板(0.8mm*150mm*70mm)經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化處理(日本帕卡瀨精公司制，商品名，磷酸鋅處理劑)，作為作為待涂裝件，用實(shí)施例得到的水性涂料對(duì)其進(jìn)行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，根據(jù)國(guó)標(biāo)quva測(cè)試300h，評(píng)價(jià)漆膜色差值。ⅰ級(jí)：色差值小于2ⅱ級(jí)：色差值大于2但小于4ⅲ級(jí)：色差值大于4小于6ⅳ級(jí)：色差值大于6三、基材附著力將冷軋板(0.8mm*150mm*70mm)經(jīng)過(guò)化學(xué)轉(zhuǎn)化處理(日本帕卡瀨精公司制，商品名，磷酸鋅處理劑)，作為作為待涂裝件，用實(shí)施例得到的水性涂料對(duì)其進(jìn)行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在18-22微米，在40℃純水中浸泡240h后，評(píng)價(jià)漆膜劃百格做膠粘后漆膜的剝落比例。ⅰ級(jí)：膠粘后漆膜無(wú)任何剝落ⅱ級(jí)：膠粘后漆膜剝落比例≤2％ⅲ級(jí)：膠粘后漆膜剝落比例3％～5％ⅳ級(jí)：膠粘后漆膜剝落比例＞5％。四、耐摩擦性將馬口鐵(0.5mm*80mm*40mm)作為待涂裝件，用實(shí)施例得到的水性涂料對(duì)其進(jìn)行涂裝，涂裝后漆膜均在170℃烘烤20min，膜厚控制在10-12微米，用紙帶摩擦試驗(yàn)機(jī)測(cè)試漆膜耐摩擦性，測(cè)試時(shí)荷重為175g，評(píng)價(jià)漆膜被磨穿時(shí)的最大rca次數(shù)。ⅰ級(jí)：rca＞200ⅱ級(jí)：150＜rca≤200ⅲ級(jí)：100＜rca≤150ⅳ級(jí)：rca＜100。測(cè)試結(jié)果如下表所示：樣品實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3膜厚(um)202121邊緣耐腐蝕性ⅰ級(jí)ⅰ級(jí)ⅰ級(jí)耐候性ⅰ級(jí)ⅱ級(jí)ⅰ級(jí)基材附著力ⅰ級(jí)ⅰ級(jí)ⅱ級(jí)耐磨擦性ⅰ級(jí)ⅰ級(jí)ⅰ級(jí)五、抗菌性能測(cè)試將營(yíng)養(yǎng)瓊脂培養(yǎng)基以蒸餾水配置為質(zhì)量分?jǐn)?shù)3.5％的水溶液，高壓滅菌，灌注于平板培養(yǎng)皿中制備固體培養(yǎng)基，將活化后的金黃色葡萄球菌和大腸桿菌分別接種于平板培養(yǎng)基，接種細(xì)菌的濃度為200個(gè)/板。將水性環(huán)保涂料涂布成膜以后，將涂布成膜的樣品a，b，c裁剪一部分，放在含菌平板的表面，37℃培養(yǎng)24h，觀察抑菌效果，測(cè)量抑菌圈的直徑。得到的結(jié)果是：實(shí)施案例中的a，b，c涂料涂布成膜以后，對(duì)上述四種菌的抑菌圈直徑都明顯大于15mm，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)抑菌圈直徑大于15mm時(shí)，說(shuō)明此時(shí)材料對(duì)細(xì)菌高度敏感，即說(shuō)明了本發(fā)明制備的水性環(huán)保涂料發(fā)揮了其抗菌性。本發(fā)明提供的實(shí)施方案中的一種水性環(huán)保涂料的制備方法，制備的水性涂料在各種金屬基材上具有優(yōu)異的電沉積涂裝適應(yīng)性，并且提供優(yōu)異的邊緣耐腐蝕性、良好耐候性、耐刮擦性和抗石擊性能的涂膜，其在工業(yè)上具有良好的應(yīng)用價(jià)值。且該水性環(huán)保涂料具有優(yōu)異的抗菌性。以上表述僅為本發(fā)明的優(yōu)選方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12