一种耐候型铁艺制品及其制备方法与流程

1.本技术涉及铁艺制品防腐技术领域，尤其是涉及一种耐候型铁艺制品及其制备方法。


背景技术：

2.金属工艺品是用金、银、铜、铁、锡等金属材料为主辅以其他材料加工制作而成的工艺品，其中铁以低廉的价格、优异的加工性和金属光泽应用最为广泛，其制成的铁艺制品如各种动物造型、酒架、工艺灯等家居装饰摆件物美价廉，深受人们喜爱。为了保证铁艺制品的使用性，铁艺制品的生产过程中防腐蚀涂装处理是必不可少的一环。现有的铁艺制品在防腐蚀涂装处理后，表面光滑度、光泽度和色彩呈现能力差，难以营造高品质和时尚感，产品附加值低。另一方面，因为铁艺制品具有把玩或置物属性，其表面最好还要具有抗菌防污、耐磨和韧性。因此亟需一种兼具美观和耐候性，作为高端定位具备高附加值的新产品。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术的不足之处，本技术提供一种耐候型铁艺制品及其制备方法。
4.本技术提供的一种耐候型铁艺制品及其制备方法，采用如下的技术方案：一种耐候型铁艺制品，包括金属基材和依次覆盖在金属基材上的保色层和防腐蚀层，所述保色层由水性环氧树脂乳液、硅烷偶联剂改性钛白粉、钛酸酯偶联剂、低缩剂、固化剂、分散剂、二甲苯和水组成；所述防腐蚀层由水性丙烯酸树脂乳液、防锈颜料、硅氧烷酮缓蚀剂、己内酰胺、丙烯酸羟乙酯、氟改性的丙烯酸酯、水性有机硅交联剂、杀菌剂、消泡剂和水组成。
5.根据权利要求1所述的一种耐候型铁艺制品，其特征在于：所述水性环氧树脂乳液为异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺和有机溶剂混合，进行改性反应得到。
6.优选的，所述异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺的重量份比为1-3:6-9:0.01-0.1。
7.优选的，所述低缩剂为数均分子量2000～5000的端硅氧基聚醚型聚氨酯。
8.根据权利要求1所述的一种耐候型铁艺制品，其特征在于：所述固化剂为邻苯二甲酸酐。
9.优选的，所述分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺重量比1：1的混合物。
10.优选的，所述硅烷偶联剂改性钛白粉粒径为20-50nm。
11.优选的，所述保色层包括以下重量份数原料，水性环氧树脂乳液400-500份、硅烷偶联剂改性钛白粉350-400份、钛酸酯偶联剂1-3份、低缩剂35-45份、固化剂85-110份、分散剂8-15份、二甲苯7-10份、水180-240份；所述防腐蚀层包括以下重量份数原料，水性丙烯酸树脂乳液300-550份、防锈颜料150-200份、硅氧烷酮缓蚀剂1-3份、己内酰胺0.5-2份、丙烯酸羟乙酯0.1-1份、氟改性的丙烯酸酯0.1-1份、水性有机硅交联剂50-85份、杀菌剂3-5份、消泡剂1-3份、水200-300份。
12.优选的，还包括疏水层和保护胶层；所述疏水层由聚三氟丙基甲基环三硅氧烷制成；所述保护胶层由聚氨酯丙烯酸酯制成。
13.一种上述耐候型铁艺制品的制备方法，包括以下步骤：清洗，将金属基材在清洗液中进行超声震荡，然后用去离子水和除油剂分别清洗1-2遍，得到清洗后的金属基材；表面处理，对清洗后的金属基材表面用喷丸除锈，然后再浸入5％稀盐酸溶液中浸泡10分钟；试剂配制：选取保色层和防腐蚀层的的组成原料配制成保色剂和防腐蚀剂；表面涂装，将配制好的保色剂均匀涂在步骤s2工序所制得的金属基材表面上形成厚度为0.05mm的保色层；将带有保色层的金属基材放置在空气中静置干燥1-2h；将配制好的防腐蚀剂均匀涂覆在保色层上形成防腐蚀层，将金属基材在烘箱内加热固化，温度控制在60-75℃，加热12小时；加热期间采取抽真空或气体保护，抽真空时真空度为-2.7～-3.6
×
104pa；在s5制得的金属基材表面再依序涂覆疏水层和保护胶层，自然冷却至室温，制成具有高耐候性的铁艺制品。
14.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：1、本发明以水性环氧树脂乳液、钛酸酯偶联剂、水性丙烯酸树脂乳液、水性有机硅交联剂作为涂层主体，能够有效减小内应力、增加保色层和金属基材的粘结强度、保色层和防腐蚀层的遮盖能力，使得涂层固化收缩率大大降低，避免涂层起皱脱落，耐候性高。
15.2、本发明采用硅烷偶联剂改性钛白粉作为水性环氧树脂乳液体系中的分散质，所得涂覆剂粘度适当，对铁制品表面附着力强，稳定性强，有效增强发光强度，形成的漆膜透明性好、光泽度高、丰满度优异、保光以及保色效果好。
16.3、本发明以异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂反应制得的水性环氧树脂乳液在钛酸酯偶联剂、邻苯二甲酸酐和水性有机硅交联剂作用下，与水性丙烯酸树脂乳液形成交联网络结构，逐步缩小了水性丙烯酸树脂的分子链分布空间，限制其相应界面区域内的分子链运动，使其相应链段逐渐被固定化，进而保色层及防腐蚀层的收缩率降低、平滑性提高，并与填料中含有的钛白粉共同作用，使得涂层还具备弹性回复、整平和耐水的能力，消除铁艺制品在表面处理后，易出现表面凹凸、平整度差的情况，使得涂层能与铁艺制品的表面充分接触结合，取得更好的防护效果。
17.4、本发明采用分层涂覆的表面处理工序，工艺方法简洁，易于操作，具有成本低廉，原料易得，能耗低的特点，为制备高品质铁艺产品提供了一种新的途径。
具体实施方式
18.为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。
19.如本文所用术语“由
…
制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或
此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
20.实施例1一种耐候型铁艺制品，包括金属基材，依次覆盖在金属基材上的保色层、防腐蚀层、疏水层以及保护胶层，疏水层由聚三氟丙基甲基环三硅氧烷制成，保护胶层由聚氨酯丙烯酸酯制成。
21.其制备方法，包括以下步骤：s1、清洗，将金属基材在清洗液中进行超声震荡，然后用去离子水和除油剂分别清洗1-2遍，得到清洗后的金属基材；s2、表面处理，对清洗后的金属基材表面用喷丸除锈，然后再浸入5％稀盐酸溶液中浸泡10分钟；s3、试剂配制：选取保色层和防腐蚀层的的组成原料配制成保色剂和防腐蚀剂；保色剂的制备方法为：将水性环氧树脂乳液400份、分散剂8份、二甲苯7份、水180份，搅拌均匀；然后加入硅烷偶联剂改性钛白粉350份分散均匀，研磨；加入钛酸酯偶联剂1份，低缩剂35份、固化剂85份分散均匀，用余量水调整体系黏度，出料得到保色剂。其中，硅烷偶联剂改性钛白粉采用杜邦r960产品，粒径为25nm。
22.其中水性环氧树脂乳液为异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺和有机溶剂混合，进行改性反应得到。异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺的重量份比为1:6:0.01。
23.其中，低缩剂为数均分子量2500的端硅氧基聚醚型聚氨酯，其由nco封端的聚醚型聚氨酯与多羟基硅氧烷加聚反应得到。固化剂为邻苯二甲酸酐。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺重量比1：1的混合物。
24.防腐蚀剂的制备方法为：将水性丙烯酸树脂乳液300份搅拌，加入防锈颜料150份、硅氧烷酮缓蚀剂1份、丙烯酸羟乙酯0.1份、氟改性的丙烯酸酯0.1份、杀菌剂3份、消泡剂1份，第二次搅拌，加入水性有机硅交联剂50份、水200份，第三次搅拌，加入己内酰胺0.5份，第四次搅拌，得到防腐蚀剂；s4、表面涂装，将配制好的保色剂均匀涂在步骤s2工序所制得的金属基材表面上形成厚度为0.05mm的保色层；将带有保色层的金属基材放置在空气中静置干燥1-2h；s5、将配制好的防腐蚀剂均匀涂覆在保色层上形成防腐蚀层，将金属基材在烘箱内加热固化，温度控制在60-75℃，加热12小时；加热期间采取抽真空或气体保护，抽真空时真空度为-2.7～-3.6
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104pa；s6、在s5制得的金属基材表面再依序涂覆疏水层和保护胶层，自然冷却至室温，制成具有高耐候性的铁艺制品。
25.实施例2一种耐候型铁艺制品，包括金属基材，依次覆盖在金属基材上的保色层、防腐蚀层、疏水层以及保护胶层，疏水层由聚三氟丙基甲基环三硅氧烷制成，保护胶层由聚氨酯丙烯酸酯制成。
26.其制备方法，包括以下步骤：s1、清洗，将金属基材在清洗液中进行超声震荡，然后用去离子水和除油剂分别清洗1-2遍，得到清洗后的金属基材；s2、表面处理，对清洗后的金属基材表面用喷丸除锈，然后再浸入5％稀盐酸溶液
中浸泡10分钟；s3、试剂配制：选取保色层和防腐蚀层的的组成原料配制成保色剂和防腐蚀剂；保色剂的制备方法为：将水性环氧树脂乳液450份、分散剂12份、二甲苯8份、水1801份，搅拌均匀；然后加入硅烷偶联剂改性钛白粉3501份分散均匀，研磨；加入钛酸酯偶联剂2份，低缩剂40份、固化剂95份分散均匀，用余量水调整体系黏度，出料得到保色剂。其中，硅烷偶联剂改性钛白粉采用杜邦r960产品，粒径为30nm。
27.其中水性环氧树脂乳液为异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺和有机溶剂混合，进行改性反应得到。异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺的重量份比为2:7:0.5。
28.其中，低缩剂为数均分子量2000～5000的端硅氧基聚醚型聚氨酯，其由nco封端的聚醚型聚氨酯与多羟基硅氧烷加聚反应得到。固化剂为邻苯二甲酸酐。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺重量比1：1的混合物。
29.防腐蚀剂的制备方法为：将水性丙烯酸树脂乳液450份搅拌，加入防锈颜料150份、硅氧烷酮缓蚀剂2份、丙烯酸羟乙酯0.5份、氟改性的丙烯酸酯0.5份、杀菌剂4份、消泡剂2份，第二次搅拌，加入水性有机硅交联剂65份、水250份，第三次搅拌，加入己内酰胺1份，第四次搅拌，得到防腐蚀剂；s4、表面涂装，将配制好的保色剂均匀涂在步骤s2工序所制得的金属基材表面上形成厚度为0.05mm的保色层；将带有保色层的金属基材放置在空气中静置干燥1-2h；s5、将配制好的防腐蚀剂均匀涂覆在保色层上形成防腐蚀层，将金属基材在烘箱内加热固化，温度控制在60-75℃，加热12小时；加热期间采取抽真空或气体保护，抽真空时真空度为-2.7～-3.6
×
104pa；s6、在s5制得的金属基材表面再依序涂覆疏水层和保护胶层，自然冷却至室温，制成具有高耐候性的铁艺制品。
30.实施例3一种耐候型铁艺制品，包括金属基材，依次覆盖在金属基材上的保色层、防腐蚀层、疏水层以及保护胶层，疏水层由聚三氟丙基甲基环三硅氧烷制成，保护胶层由聚氨酯丙烯酸酯制成。
31.其制备方法，包括以下步骤：s1、清洗，将金属基材在清洗液中进行超声震荡，然后用去离子水和除油剂分别清洗1-2遍，得到清洗后的金属基材；s2、表面处理，对清洗后的金属基材表面用喷丸除锈，然后再浸入5％稀盐酸溶液中浸泡10分钟；s3、试剂配制：选取保色层和防腐蚀层的的组成原料配制成保色剂和防腐蚀剂；保色剂的制备方法为：将水性环氧树脂乳液500份、分散剂15份、二甲苯10份、水240份，搅拌均匀；然后加入硅烷偶联剂改性钛白粉400份分散均匀，研磨；加入钛酸酯偶联剂3份，低缩剂45份、固化剂110份分散均匀，用余量水调整体系黏度，出料得到保色剂。其中，硅烷偶联剂改性钛白粉采用杜邦r960产品，粒径为50nm。
32.其中水性环氧树脂乳液为异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺和有机溶剂混合，进行改性反应得到。异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂、二乙醇胺的重量份比为3:9:0.1。
33.其中，低缩剂为数均分子量5000的端硅氧基聚醚型聚氨酯，其由nco封端的聚醚型
聚氨酯与多羟基硅氧烷加聚反应得到。固化剂为邻苯二甲酸酐。分散剂为聚乙烯吡咯烷酮和聚丙烯酰胺重量比1：1的混合物。
34.防腐蚀剂的制备方法为：将水性丙烯酸树脂乳液550份搅拌，加入防锈颜料200份、硅氧烷酮缓蚀剂3份、丙烯酸羟乙酯1份、氟改性的丙烯酸酯1份、杀菌剂5份、消泡剂3份，第二次搅拌，加入水性有机硅交联剂85份、水300份，第三次搅拌，加入己内酰胺2份，第四次搅拌，得到防腐蚀剂；s4、表面涂装，将配制好的保色剂均匀涂在步骤s2工序所制得的金属基材表面上形成厚度为0.05mm的保色层；将带有保色层的金属基材放置在空气中静置干燥1-2h；s5、将配制好的防腐蚀剂均匀涂覆在保色层上形成防腐蚀层，将金属基材在烘箱内加热固化，温度控制在60-75℃，加热12小时；加热期间采取抽真空或气体保护，抽真空时真空度为-2.7～-3.6
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104pa；s6、在s5制得的金属基材表面再依序涂覆疏水层和保护胶层，自然冷却至室温，制成具有高耐候性的铁艺制品。
35.对比实施例1一种耐候型铁艺制品的制备方法，对比实施例1与实施例1的区别在于：保色剂中的水性环氧树脂乳液替换为同重量份数的水性丙烯酸树脂乳液。
36.对比实施例2一种耐候型铁艺制品的制备方法，对比实施例2与实施例1的区别在于：保色剂中的硅烷偶联剂改性钛白粉替换为同重量份数的钛白粉。
37.对比实施例3一种耐候型铁艺制品的制备方法，对比实施例3与实施例1的区别在于：保色剂中的钛酸酯偶联剂替换为同重量份数的硅烷偶联剂。
38.对比实施例4一种耐候型铁艺制品的制备方法，对比实施例4与实施例1的区别在于：保色剂中的低缩剂的用量为零。
39.对比实施例5一种耐候型铁艺制品的制备方法，对比实施例5与实施例1的区别在于：防腐蚀剂中的己内酰胺的用量为零。
40.对比实施例6一种耐候型铁艺制品的制备方法，对比实施例6与实施例1的区别在于：防腐蚀剂中的氟改性的丙烯酸酯的用量为零。
41.对比实施例7一种耐候型铁艺制品的制备方法，对比实施例7与实施例1的区别在于：保色剂中的水性环氧树脂乳液为水性酚醛环氧树脂乳液。
42.性能试验测试本发明实施例1-3、对比实施例1-7所制得的耐候型铁艺制品的成品表面各项性能，附着力按照gb/t1720-1979测试。耐候性即人工加速老化测试按照gb/t 14522-2008测试出现龟裂时间。耐酸/碱性在5%醋酸/碳酸氢钠溶液中润湿180h。耐磨性按照astm d5402-06测试。光泽度和色彩呈现在光线充足环境中1.5米距离下人眼目视得出。
43.测试结果见下表1。
44.表1从表1可以看出，在打破了本发明以异氰酸烯丙酯、酚醛环氧树脂反应制得的水性环氧树脂乳液在钛酸酯偶联剂、邻苯二甲酸酐和水性有机硅交联剂与水性丙烯酸树脂乳液形成交联网络的涂层体系后，涂层在附着力、耐候性、耐酸/碱性、耐磨性、光泽度、色彩呈现等方面都会出现明显下降。反应本发明收缩率降低、平滑性高，具有消除铁艺制品在表面处理后，易出现表面凹凸、平整度差的问题。
45.应当理解，以上所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。由本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。