一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺的制作方法

1.本发明涉及涂料制备技术领域，特别涉及一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺。


背景技术：

2.现在市面上的涂料的性能着重体现在它的环保等级上，低voc排放的水性环保涂料是人们选购的首选，但是，现有的涂料存在着硬度低，容易遭受损伤的缺点，在日常的使用过程当中维护困难，重复涂刷产生不低的成本负担。
3.现有技术当中提供了一些提升涂料硬度的技术方案，例如专利号为cn202022333189.x的一种高硬度耐盐雾水性环保涂料涂层结构，它包括底漆层、增硬层、中间漆层和耐盐雾层，本实用新型的增硬层为水性压克力乳液层，合成的乳液因分子内含有较多的酯基、氨基等极性基团，内聚力和附着力强，具有较高的耐磨强度，能有效提高涂层的硬度、密着性、耐化性与光泽度等性能；耐盐雾层为水性环氧酯乳液层，水性环氧酯乳液采用特殊的方法生产(分批加入不饱和脂肪酸)，使丙烯酸类单体反应较为完全、残留在乳液中单体较少、毒性低、酸值较低，合成的水性环氧酯乳液的储存稳定性良好、耐水性和耐盐雾性优异。
4.针对于硬度的提升，申请的发明人经过深入研究，得到了相对于现有技术更优的技术方案，从而提出本发明专利申请。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供高硬度的环保水性涂料的制备工艺，其能够实现高硬度涂料的生产。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺，包括如下步骤：
8.步骤一：对分散装置进行预处理，所述分散装置包括分散筒体、进料管路、出料管路、回流喷射管路和喷射头，所述喷射头设置为片状，且连接所述分散筒体的侧壁，喷射方沿所述喷射管道侧壁面的切向方向，所述进料管路连接连接所述喷射头，其所述进料管路上设有进料阀门，所述出料管路连接所述分散筒体的底部，所述出料管路上设有出料阀门，所述回流喷射管路的一端连接所述分散筒体的底部，另一段连接所述喷射头，所述回流喷射管道上设有回流控制阀门和回流泵；预处理的过程包括：经由所述进料管路和喷射头向所述分散筒体中喷射5-10g二氧化硅粒子，喷射时间持续0.5-1s，在所述分散筒体的内壁上形成刻痕，完成后将二氧化硅粒子经由所述出料管路排出；
9.步骤二：取2-3重量份的二氧化硅粒子和200-300重量份的有机溶剂超声分散1-1.5h，得到混合液；
10.步骤三：将混合液经由所述进料管路和所述喷射头送入所述分散筒体中，送入所述分散筒体中的混合液经由所述回流喷射管路输送，重复进入所述分散筒体中，持续时间
1-2h，然后经由所述进料管路加入1-3重量份的硅烷偶联剂，继续经由所述回流喷射管路输送，重复进入所述分散筒体中，持续时间5-8h，然后将得到的混合液进行过滤，并将得到的沉淀进行干燥处理，得到改性二氧化硅粒子；
11.步骤四：将改性二氧化硅粒子送入反应釜中，升温至70-100℃，同时通入氮气，搅拌1-2h后加入丙烯酸和引发剂，反应时间5-10h，然后进行过滤，并将得到的沉淀进行干燥处理，得到硬质复合粒子；
12.步骤五：取2-5重量份的硬质复合粒子、70-80重量份的水性丙烯酸树脂乳液、0.1-1重量份的分散剂、0.5-2重量份的成膜助剂、0.2-1重量份的流平剂、0.1-3重量份的消泡剂和10-18重量份的水，将水性丙烯酸树脂超声分散1-2h，然后加入其余物料，超声分散3-4h后得到涂料成品。
13.在一个优选实施例中，所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和六甲基二硅氮烷中的一种。
14.在一个优选实施例中，所述引发剂为过硫酸钠或过硫酸钾。
15.在一个优选实施例中，所述喷射头设置有多个，所述进料管路和所述回流喷射管路对应所述喷射头一一对应设置。
16.在一个优选实施例中，多个所述喷射头的喷射速度按照所述分散筒体的圆周方向梯度设置。
17.在一个优选实施例中，所述分散筒体的底部设有倒锥形部，所述倒锥形部中设有搅拌器。
18.在一个优选实施例中，所述搅拌器包括搅拌电机和连接所述搅拌电机的搅拌叶轮。
19.与现有技术相比，本发明提供一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺，其中加入了二氧化硅粒子，使得涂料具有较高的硬度；在制备过程中，使用了分散装置，在进行制备之前，对分散装置进行了预处理，使得分散装置的分散筒体内壁上形成刻痕，在进行分散的过程中，物料从喷头沿分散筒体的侧壁切向喷出，在混合筒体内壁上形成螺旋液流，在流动的过程中，实现混合，同时，二氧化硅粒子在流动的过程当中，利用向心力与混合筒体的内壁接触，产生相互作用力，使得二氧化硅粒子在混合筒体的侧壁上滚动，从而有助于在二氧化硅粒子表面形成质地均匀的膜层，实现与其他物料的良好结合，从而使得涂料的基础成分与硬质的二氧化硅粒子实现有机结合，使得涂料的质地更加均匀。
附图说明
20.图1是本发明涉及一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺的工艺流程图。
21.图2是本发明涉及一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺所应用的分散装置的结构示意图。
22.图3是本发明涉及一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺所应用的分散装置内壁上刻痕的示意图。
23.图中
24.分散筒体1；刻痕2；倒锥形部3；进料管路4；进料阀门5；出料管路6；出料阀门7；回流喷射管路8；回流控制阀门9；回流泵10；喷射头11；二氧化硅粒子12。
具体实施方式
25.以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
26.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
27.如图1至图3所示，一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺，包括如下步骤：
28.步骤一：对分散装置进行预处理，所述分散装置包括分散筒体1、进料管路4、出料管路6、回流喷射管路8和喷射头11，所述喷射头11设置为片状，且连接所述分散筒体1的侧壁，喷射方沿所述喷射管道侧壁面的切向方向，所述进料管路4连接连接所述喷射头11，其所述进料管路4上设有进料阀门5，所述出料管路6连接所述分散筒体1的底部，所述出料管路6上设有出料阀门7，所述回流喷射管路8的一端连接所述分散筒体1的底部，另一段连接所述喷射头11，所述回流喷射管道上设有回流控制阀门9和回流泵10；预处理的过程包括：经由所述进料管路4和喷射头11向所述分散筒体1中喷射5-10g二氧化硅粒子，喷射时间持续0.5-1s，在所述分散筒体1的内壁上形成刻痕2，完成后将二氧化硅粒子经由所述出料管路6排出；
29.步骤二：取2-3重量份的二氧化硅粒子12和200-300重量份的有机溶剂超声分散1-1.5h，得到混合液；
30.步骤三：将混合液经由所述进料管路4和所述喷射头11送入所述分散筒体1中，送入所述分散筒体1中的混合液经由所述回流喷射管路8输送，重复进入所述分散筒体1中，持续时间1-2h，然后经由所述进料管路4加入1-3重量份的硅烷偶联剂，继续经由所述回流喷射管路8输送，重复进入所述分散筒体1中，持续时间5-8h，然后将得到的混合液进行过滤，并将得到的沉淀进行干燥处理，得到改性二氧化硅粒子；
31.步骤四：将改性二氧化硅粒子送入反应釜中，升温至70-100℃，同时通入氮气，搅拌1-2h后加入丙烯酸和引发剂，反应时间5-10h，然后进行过滤，并将得到的沉淀进行干燥处理，得到硬质复合粒子；
32.步骤五：取2-5重量份的硬质复合粒子、70-80重量份的水性丙烯酸树脂乳液、0.1-1重量份的分散剂、0.5-2重量份的成膜助剂、0.2-1重量份的流平剂、0.1-3重量份的消泡剂和10-18重量份的水，将水性丙烯酸树脂超声分散1-2h，然后加入其余物料，超声分散3-4h后得到涂料成品。
33.本实施例的一种高硬度的环保水性涂料的制备工艺，其中加入了二氧化硅粒子，使得涂料具有较高的硬度；在制备过程中，使用了分散装置，在进行制备之前，对分散装置进行了预处理，使得分散装置的分散筒体1内壁上形成刻痕2，在进行分散的过程中，物料从喷头沿分散筒体1的侧壁切向喷出，在混合筒体内壁上形成螺旋液流，在流动的过程中，实现混合，同时，二氧化硅粒子在流动的过程当中，利用向心力与混合筒体的内壁接触，产生相互作用力，使得二氧化硅粒子在混合筒体的侧壁上滚动，从而有助于在二氧化硅粒子表面形成质地均匀的膜层，实现与其他物料的良好结合，从而使得涂料的基础成分与硬质的二氧化硅粒子实现有机结合，使得涂料的质地更加均匀。
34.刻痕2的设置使得二氧化硅粒子沿着刻痕2的路径运动，有利于实现更好的滚动按压效果，二氧化硅粒子在刻痕2中运动时，与刻痕2的壁面之间产生相互作用力，有利于实现
基础成分与硬质粒子的结合。
35.具体的，所述硅烷偶联剂为乙烯基三氯硅烷、二甲基二氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷和六甲基二硅氮烷中的一种，所述引发剂为过硫酸钠或过硫酸钾。
36.为了提升混合效率，所述喷射头11设置有多个，所述进料管路4和所述回流喷射管路8对应所述喷射头11一一对应设置，通过多个喷射头11的设置，一方面提升分散效率，另一方面提升提升分散效果，多个喷头喷出的物料可以相互之间接触覆盖，从而持续实现混合分散。
37.进一步，多个所述喷射头11的喷射速度按照所述分散筒体1的圆周方向梯度设置，通过这样的设置，使得工作过程中，相邻喷射头11喷射出来的液流形成覆盖作用，一方面提升混合效果，另一方面在覆盖的过程中实现较好的碰撞混合作用，有利于多孔陶瓷颗粒和二氧化硅粒子附着在分散筒体1内壁上的时间。
38.为了进一步提升分散效果，所述分散筒体1的底部设有倒锥形部3，所述倒锥形部3中设有搅拌器。
39.具体的，所述搅拌器包括搅拌电机和连接所述搅拌电机的搅拌叶轮。
40.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
或“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
41.上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员理解和使用本发明，熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。