一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料及其制备方法。所述涂料包括水性环氧乳液和改性纳米二氧化铈两部分。其制备包括：（1）使用外乳化法，向环氧树脂中外加乳化剂十二烷基硫酸钠，将油性环氧树脂相反转为水性环氧乳液。（2）利用表面活性剂对纳米二氧化铈进行表面包覆改性，提升其在水性体系中的分散性。（3）将自制环氧乳液与改性后的纳米二氧化铈在高速分散机中进行物理共混制得复合涂料。所述耐老化涂料可在建筑外墙中使用，其中基料水性环氧乳液为低VOC乳液，无毒无害，不燃不爆，符合环保要求；且本发明专利技术所使用耐老化剂纳米二氧化铈不含有重金属等有毒物质，亦符合环保要求。

A Water-borne Organic Resin/Modified Nano-CeO_2 Aging Resistant Coating and Its Preparation Method

The invention discloses a water-borne organic resin/modified nano-ceria composite anti-aging coating and a preparation method thereof. The coating comprises two parts: waterborne epoxy emulsion and modified nano two cerium oxide. The preparation includes: (1) using external emulsification method, adding emulsifier twelve alkyl sulfate to epoxy resin, and inverting oil epoxy resin into waterborne epoxy emulsion. (2) Surface-coated nano-ceria was modified by surfactant to improve its dispersion in water-borne system. (3) the self-made epoxy emulsion and modified nano two cerium oxide were blended in high-speed dispersing machine to prepare composite coatings. The aging resistant coating can be used in building external walls, wherein the base material waterborne epoxy emulsion is low VOC emulsion, non-toxic, harmless, non combustible and non explosive, and meets the requirements of environmental protection. Moreover, the aging agent nano two cerium oxide used in the invention does not contain toxic substances such as heavy metals, and also meets the requirements of environmental protection.

【技术实现步骤摘要】
一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料及其制备方法
本专利技术属于建筑外墙耐老化涂料，具体涉及一种用于建筑外墙耐老化的水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料及其制备方法。
技术介绍
自公元1056年的中国67米山西应县木塔，到2010年迪拜828米的哈利法塔，建筑的结构在不断的向着高层的趋势发展。在当今社会高层建筑是人类生活的需求也是社会生产的需求，与此同时是现代化、工业化、城市化以及商业化的必然结果。但与此同时，随着建筑楼层的加高，因建筑外墙老化而导致的损失也随之增加。建筑外墙涂料饰面长期暴露于大气中，受到太阳光不段的照射，在紫外线长期反复的作用下，涂层易发生粉化、老化等现象，这使得建筑外墙的涂层失去了原先具有的装饰功能及保护功能。传统的建筑外墙涂料通过添加抗老化剂等助剂以期达到吸收紫外线的功效。而此种方法抗老化效果差，助剂造价高。因此耐老化涂料的研发及应用迫在眉睫。
技术实现思路
本专利技术为了解决传统溶剂型涂料VOC含量高，毒性强，耐老化性能差等缺点，提供一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料。本专利技术以环氧树脂、纳米二氧化铈、十二烷基硫酸钠、表面活性剂为原料，通过相反转法将环氧树脂转化为环氧乳液，采用表面包覆法对纳米二氧化铈进行改性，改善其在环氧乳液体系中的分散性，并利用纳米二氧化铈所具有高紫外吸收特性，制备出一种环保无毒的耐老化涂料。本专利技术的另一目的是提供上述水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料的制备方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料，包括水性环氧乳液和改性纳米二氧化铈、固化剂，其中水性环氧乳液包括：环氧树脂、十二烷基硫酸纳、助剂，所述助剂包括润湿剂、流平剂、消泡剂、分散剂，十二烷基硫酸纳的质量为环氧树脂质量的1％-5％，助剂总质量占环氧树脂的1％，润湿剂、流平剂、消泡剂及分散剂的物质的质量比为1：1：1.5：1.5，体系固含量为45％～55％；改性纳米二氧化铈包括表面活性剂、粒径小于100nm的纳米二氧化铈、去离子水，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的一种或几种，其用量为纳米二氧化铈的1％-10％；改性纳米二氧化铈的量为水性环氧乳液质量的1％～5％；固化剂的量为水性环氧乳液质量的1～1.2倍；体系固含量为45％～55％。第二方面，本专利技术提供一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料的制备方法，其步骤如下：(1)水性环氧乳液的制备：将环氧树脂、十二烷基硫酸钠在50～90℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，十二烷基硫酸钠加入量为环氧树脂质量的1％～5％，将助剂按环氧树脂质量的1％加至体系中，助剂为润湿剂、流平剂、消泡剂及分散剂的混合物，其质量比为1：1：1.5：1.5，将去离子水1mL/5min至1mL/min速率加入反应体系中，去离子水用量为水性环氧乳液体系总质量的45％～55％，待去离子水滴定完毕后，降温出料，得到固含量为45％～55％的水性环氧乳液；(2)改性纳米二氧化铈的制备：将纳米二氧化铈粉体加入去离子水中制得悬浊液，纳米二氧化铈与去离子水质量比为1：100，在超声分散器中分散30min，将表面活性剂加入悬浊液中，表面活性剂的用量为纳米二氧化铈粉体质量的1％～10％，使用氢氧化钠及盐酸溶液调节体系pH为3～11，并在40～80℃的水浴锅中反应0.5～2h后抽滤，将滤饼取出后在120℃烘箱内干燥4h，研磨备用；(3)复合乳液的制备：将制得改性纳米二氧化铈与水性环氧乳液在高速分散器下以1000rmp进行搅拌，改性纳米二氧化铈加入量为水性环氧乳液质量的1％～5％，并加入固化剂，固化剂用量为水性环氧乳液的1～1.2倍，将去离子水缓慢滴加至体系中，去离子水用量为复合乳液体系总质量的45％～55％，待去离子水滴定完毕后，得到固含量为45％～55％的复合乳液。优选地，步骤(2)的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的一种或几种。第三方面，提供上述水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料的应用，要求涂装基材表面达到喷砂Sa2.5级以上，刷涂或喷涂，室温即可固化，表干时间为30min，实干时间为12h左右。本专利技术的技术效果：水性环氧树脂具有适应性强、施工便捷等优点，且其以水作为分散介质，较溶剂型体系具有低VOC环保无毒的优良特性，纳米二氧化铈表面具有大量的羟基，表现出较强的极性，其易与空气中的水分结合，产生自聚现象。因此，需对纳米二氧化铈进行表面覆盖改性，减弱其自聚现象，增加其在乳液中的分散性。表面活性剂具有种类多、价格低、易获取等优点，选择其作为纳米二氧化铈的改性剂具有一定的经济及推广价值。纳米二氧化铈具有很强的紫外吸收特性。将水性环氧乳液与纳米二氧化铈相结合，综合两者所具有的优点，可得到一种低VOC乳液，无毒无害，不燃不爆，符合环保要求，具有优良耐老化性能的环保涂料。具体实施方式通过以下详细说明可以进一步理解本专利技术的特点和优点。所提供的实施例仅是对本专利技术方法的说明，而不以任何方式限制本专利技术揭示的其余内容。以下实施例中的纳米二氧化铈购自阿拉丁，产品编号：C103984，<100nm(SEM)。固化剂购自上海爱世博有机硅材料有限公司实施例1：本实施例中，水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料按照质量计，包括以下步骤：(1)水性环氧乳液的制备：称取100g环氧树脂、1g十二烷基硫酸钠在一定50℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，将0.2g润湿剂、0.2g流平剂、0.3g消泡剂及0.3g分散剂加至体系中，将125g去离子水按1mL/5min速率加入反应体系中，待去离子水滴定完毕后，降温出料，得到固含量为45％的水性环氧乳液。(2)改性纳米二氧化铈的制备：将2g纳米二氧化铈粉体加入去离子水中制得悬浊液，在超声分散器中分散30min，将0.02g的十二烷基苯磺酸纳加入悬浊液中，使用氢氧化钠及盐酸溶液调节体系pH至3，并在40℃的水浴锅中反应0.5h后抽滤，将滤饼取出后在120℃烘箱内干燥4h，研磨备用。(3)复合乳液的制备：将制得1g改性纳米二氧化铈与100g水性氧乳液在高速分散器下以1000rmp进行搅拌，并加入100g固化剂，称取178g去离子水缓慢滴加至体系中，待去离子水滴定完毕后，得到固含量为45％的复合乳液。(4)将复合乳液以线棒涂布器涂覆在表面粗糙度为Sa2.5以上的马口铁片上，并控制膜厚为30μm、60μm及80μm。对上述水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料进行性能测试，结果如下：实施例2：本实施例中，水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料按照质量计，包括以下步骤：(1)水性环氧乳液的制备：称取100g环氧树脂、3g十二烷基硫酸钠在一定70℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，将0.2g润湿剂、0.2g流平剂、0.3g消泡剂及0.3g分散剂加至体系中，将104g去离子水按3mL/5min速率加入反应体系中，待去离子水滴定完毕后，降温出料，得到固含量为50％的水性环氧乳液。(2)改性纳米二氧化铈的制备：将4g纳米二氧化铈粉体加入去离子水中制得悬浊液，在超声分散器中分散30min，将0.2g的十二烷基苯磺酸纳加入悬浊液中，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料，其特征在于，包括水性环氧乳液、改性纳米二氧化铈和固化剂，其中水性环氧乳液包括：环氧树脂、十二烷基硫酸纳、助剂，所述助剂包括润湿剂、流平剂、消泡剂、分散剂，十二烷基硫酸纳的质量为环氧树脂质量的1%‑5%，助剂总质量占环氧树脂的1%，润湿剂、流平剂、消泡剂及分散剂的物质的质量比为1：1：1.5：1.5，体系固含量为45%~55%；改性纳米二氧化铈包括表面活性剂、粒径小于100nm的纳米二氧化铈、去离子水，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的一种或几种，其用量为纳米二氧化铈的1%‑10%；改性纳米二氧化铈的量为水性环氧乳液质量的1%~5%；固化剂的量为水性环氧乳液质量的1~1.2倍；体系固含量为45%~55%。

【技术特征摘要】
1.一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料，其特征在于，包括水性环氧乳液、改性纳米二氧化铈和固化剂，其中水性环氧乳液包括：环氧树脂、十二烷基硫酸纳、助剂，所述助剂包括润湿剂、流平剂、消泡剂、分散剂，十二烷基硫酸纳的质量为环氧树脂质量的1%-5%，助剂总质量占环氧树脂的1%，润湿剂、流平剂、消泡剂及分散剂的物质的质量比为1：1：1.5：1.5，体系固含量为45%~55%；改性纳米二氧化铈包括表面活性剂、粒径小于100nm的纳米二氧化铈、去离子水，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的一种或几种，其用量为纳米二氧化铈的1%-10%；改性纳米二氧化铈的量为水性环氧乳液质量的1%~5%；固化剂的量为水性环氧乳液质量的1~1.2倍；体系固含量为45%~55%。2.一种权利要求1所述的水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料的制备方法，其特征在于，步骤如下：（1）水性环氧乳液的制备：将环氧树脂、十二烷基硫酸钠在50~90℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，十二烷基硫酸钠加入量为环氧树脂质量的1%~5%，将助剂按环氧树脂质量的1%加至体系中，助剂为润湿剂、流平剂、消泡剂及分散剂的混合物，其质量比为1：1：1.5：1.5，将去离子水1mL/5min至1mL/min速率加入反应体系中，去离子水用量为水性...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏铭，柯须仁，叶桐，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42