本發(fā)明涉及金屬水漆技術領域。
背景技術：
電機主要是由金屬材料組成，已被廣泛應用到各行各業(yè)，是工業(yè)、農業(yè)和國防建設及人民生活進行的重要保證，因而確保電機的正常運行就顯得十分重要。而電機外殼主要是由鋼制材料組成，存在較多散熱片，使暴露的面積較大，又由于其應用領域廣泛，所接觸環(huán)境相對較復雜，所以電機外殼更容易因受到腐蝕而遭到破壞。這就要求電機涂料不但具有優(yōu)異的附著力、柔韌性、抗沖擊性能及良好的硬度，而且具有良好的防腐性能，及良好的耐化學品性。
我國電機行業(yè)對工業(yè)涂料的需求量巨大。但目前絕大部分電機企業(yè)主要使用的工業(yè)涂料，是可常溫干燥的溶劑型醇酸涂料、丙烯酸涂料以及雙組份的聚氨酯涂料。隨著我國環(huán)保法律法規(guī)的不斷完善和健全，強制性使用環(huán)保型工業(yè)涂料已經成為大勢所趨。而水性工業(yè)涂料作為環(huán)保型涂料的重點發(fā)展方向，在電機行業(yè)中的應用具有非常廣闊的市場。但是由于電機生產廠家生產工藝等因素限制，電機用水性涂料又必須具備優(yōu)異的干燥性能，以保證電機下涂裝線即可進入下一工序進行生產操作。為響應國家的環(huán)保法令以及節(jié)能減排的政策規(guī)定，針對電機外殼的涂裝要求，開發(fā)一款低有機揮發(fā)物(VolatileOrganic Compounds，VOC)排放、快干并且性能優(yōu)良的水性工業(yè)涂料意義重大。
技術實現要素：
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種電機外殼用丙烯酸水漆及其制備方法，該水漆解決了閃銹和早銹問題，防銹效果好，附著力強、硬度高，并且以水為稀釋劑，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、有毒重金屬，無毒無刺激氣味，符合環(huán)保要求，對人體無害；自干快，可以保證電機下涂裝線即可進入下一工序進行生產操作。
為解決上述技術問題，本發(fā)明所采取的技術方案是一種電機外殼用丙烯酸水漆，包括以下重量份數的原料：
水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液45-50份、pH調節(jié)劑0.4-0.8份、分散劑0.6-1.5份、消泡劑0.3-0.5份、氧化石墨烯0.01-0.5、炭黑0.05-3份、金紅石型鈦白粉10-20份、防銹顏料2-10份、消光粉0.5-4份、重質碳酸鈣0.5-8份、硫酸鋇3-8份、防沉劑0.05-0.15份、成膜助劑2-3份、潤濕劑0.1-0.5份、流平劑0.1-0.5份、防閃銹劑0.1-0.5份、增稠劑0.1-1.2份、去離子水6-16份。
優(yōu)選的，防銹顏料為復合磷酸鋅、氧化鐵黃和復合鈦鐵粉。
進一步優(yōu)選的，復合磷酸鋅、氧化鐵黃和復合鈦鐵粉的重量比為：復合磷酸鋅：氧化鐵黃：復合鈦鐵粉=2.5-3.5:0.1-0.3:3.5-4.5。
優(yōu)選的，分散劑為改性聚丙烯酸酯聚合物類分散劑、脂肪酸改性聚酯類分散劑和聚丙烯酸鈉鹽類分散劑。
進一步優(yōu)選的，改性聚丙烯酸酯聚合物類分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA4560、脂肪酸改性聚酯類分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA6220、聚丙烯酸鈉鹽類分散劑為法國高泰公司的P30，AFCONA4560：AFCONA6220：P30的重量比為1：1：1.25。
優(yōu)選的，防閃銹劑為長沙市科諾化工材料有限公司的A366。
優(yōu)選的，潤濕劑為聚醚改性有機硅化合物；消泡劑為有機硅類消泡劑。
進一步優(yōu)選的，潤濕劑為德國比克公司的BYK346；消泡劑為德國比克公司的BYK028。
優(yōu)選的，防沉劑為膨潤土；成膜助劑為醇酯12、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一種或者幾種；pH調節(jié)劑為二甲基乙醇胺、氨水、多功能胺AMP-95中的一種或幾種；增稠劑為纖維素類增稠劑、堿溶脹型增稠劑或締合型增稠劑中的一種或幾種。
電機外殼用丙烯酸水漆的制備方法，包括如下步驟：
步驟a，首先將氧化石墨烯溶解在去離子水中，配制成氧化石墨烯含量為4wt%的氧化石墨烯水溶液，并經過攪拌分散、超聲波分散；
步驟b，按照上述原料配比將剩余去離子水、pH調節(jié)劑、分散劑、部分消泡劑、氧化石墨烯水溶液加入備料鍋中；
步驟c，將加入到備料鍋中的原料進行攪拌，直至攪拌均勻后，按照上述原料配比加入炭黑、金紅石型鈦白粉、消光粉、重質碳酸鈣、硫酸鋇、防銹顏料、防沉劑，攪拌分散，形成均勻漆漿；
步驟d，將均勻漆漿進行研磨，研磨至細度小于等于25微米；
步驟e，將研磨合格的漆漿加入到調漆罐中，在攪拌下，加入水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液，攪拌均勻后加入成膜助劑、剩余部分消泡劑、防閃銹劑、潤濕劑、流平劑，最后用增稠劑調節(jié)漆漿的粘度，制得半成品；將半成品經200目紗網過濾，得到電機外殼用丙烯酸水漆。
本發(fā)明所使用的氧化石墨烯為按照Hummers方法制備而成，經過分離提純后使用。
采用上述技術方案所產生的有益效果在于：
（1）本發(fā)明通過引入適量納米片層材料氧化石墨烯（GO），制備出納米復合水性涂料。使涂料具有表面清潔、美觀，防銹能力突出，并且具有室溫速干性能，不需要增加額外設備。氧化石墨烯(GO)作為新型的納米材料，具有良好的柔韌性和親水性能，能夠很好應用在水性涂料中。它質量輕，少量的添加量，就能夠使涂層獲得良好的致密涂層。氧化石墨烯是片層結構，厚度達到幾十納米左右，直徑（或者稱做寬度）在幾百微米（零點幾毫米）。而納米級尺度會具有納米效應，片層結構有利于在涂料中覆蓋在基材表面，并且由于其粒徑較大和較多的極性官能團使其與基材或者樹脂有很好的相互作用，從而提高抗流掛性能和防沉降性能，較膨潤土等靠絡合作用的效果更明顯。并且由于其納米級別的厚度，使氧化石墨烯具有極好的韌性和彈性，從而提高涂層的韌性和抗開裂性能。
（2）本發(fā)明所用基料為水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液，其具丙烯酸乳液和環(huán)氧乳液的優(yōu)點，使該發(fā)明產品具有優(yōu)異的防腐性能、快干性和優(yōu)良的成膜性能，能夠牢固的附著在金屬表面，使漆膜致密、且透氣率低，大大提高了漆膜的耐水性和防腐性能。
（3）埃夫科納助劑有限公司的AFCONA4560為改性聚丙烯酸酯聚合物類的分散劑，AFCONA6220為脂肪酸改性聚酯類的功能性助劑（分散劑），兩者1:1搭配使用，對無機顏料、有機顏料和炭黑都有優(yōu)異的穩(wěn)定性（即達到，防絮凝、防止浮色發(fā)花的效果），搭配使用，既能降低成本，又不損失分散特性。高泰P30為聚丙烯酸鈉鹽類分散劑，能夠對炭黑的顏料達到較好的分散效果，降低浮色發(fā)花的發(fā)生，并且能改善涂膜的遮蓋力及手感。
（4）配方中根據顏基比(P/B)、臨界顏料體積分數(CPVC)合理的搭配了金紅石型鈦白粉、復合鈦鐵粉、重質碳酸鈣、硫酸鋇等體質顏料，借助其細微顆粒填充膜結構來提高漆膜的致密度，降低漆膜可滲透性。并且通過添加少量的氧化石墨烯，提高了水漆的柔韌性和抗流掛等性能。
（5）配方中添加復合磷酸鋅、復合鈦鐵粉、氧化鐵黃和抗閃銹劑，在防閃銹劑的作用下，與Fe2+形成穩(wěn)定的絡合物，阻止銹的形成與發(fā)展；在化學防銹顏料復合磷酸鋅的作用下，與鐵離子結合，生成硬度高、附著力優(yōu)異、難溶于水的螯合物，在鋼鐵表面形成致密的保護膜，大大提高了漆膜的初期抗閃銹性和防腐蝕性。氧化鐵黃(主要成分為Fe2O3·H2O)除了作為黃色顏料外，還具有一定的防銹能力。
（6）本發(fā)明制備的電機外殼專用水漆通過水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液、氧化石墨烯、成膜物質、體質顏料、防銹顏料和抗閃銹劑共同作用，使漆膜的耐水性500h、耐鹽霧性300h、耐人工老化800小時，對電機外殼起到很好的保護作用。與國內外同類產品相比，本發(fā)明的水漆解決了閃銹和早銹問題，防銹效果好，自干快，附著力強、硬度高，并且以水為稀釋劑，不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、有毒重金屬，無毒無刺激氣味，符合環(huán)保要求，對人體無害。
具體實施方式
為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合具體實施方式作對本發(fā)明做進一步的詳細描述。
本發(fā)明的實施例所用原料商品名稱、型號和生產廠家如下：
實施例
一種電機外殼用丙烯酸水漆，包括以下重量份數的原料：
水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液45-50份、pH調節(jié)劑0.4-0.8份、分散劑0.6-1.5份、消泡劑0.3-0.5份、氧化石墨烯0.01-0.5、炭黑0.05-3份、金紅石型鈦白粉10-20份、防銹顏料2-10份、消光粉0.5-4份、重質碳酸鈣0.5-8份、硫酸鋇3-8份、防沉劑0.05-0.15份、成膜助劑2-3份、潤濕劑0.1-0.5份、流平劑0.1-0.5份、防閃銹劑0.1-0.5份、增稠劑0.1-1.2份、去離子水6-16份。
防銹顏料為復合磷酸鋅、氧化鐵黃和復合鈦鐵粉，復合磷酸鋅、氧化鐵黃和復合鈦鐵粉的重量比為：復合磷酸鋅：氧化鐵黃：復合鈦鐵粉=2.5-3.5:0.1-0.3:3.5-4.5。
分散劑為改性聚丙烯酸酯聚合物類分散劑、脂肪酸改性聚酯類分散劑和聚丙烯酸鈉鹽類分散劑。改性聚丙烯酸酯聚合物類分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA4560、脂肪酸改性聚酯類分散劑為埃夫科納助劑有限公司的AFCONA6220和聚丙烯酸鈉鹽類分散劑為法國高泰公司的P30，AFCONA4560：AFCONA6220：P30的重量比為1：1：1.25。
潤濕劑為聚醚改性有機硅化合物；選用德國比克公司的BYK346。
消泡劑為有機硅類消泡劑，選用德國比克公司的BYK028。
防沉劑為膨潤土；成膜助劑為醇酯12、丙二醇甲醚、二丙二醇甲醚、二丙二醇丁醚中的一種或者幾種；pH調節(jié)劑為二甲基乙醇胺、氨水、多功能胺AMP-95中的一種或幾種；增稠劑為纖維素類增稠劑、堿溶脹型增稠劑或締合型增稠劑中的一種或幾種。
實施例1-4具體原料種類和配比見下表表1和表2所示：
表1
表2
電機外殼用丙烯酸水漆的制備方法，包括如下步驟：
步驟a，首先將氧化石墨烯溶解在去離子水中，配制成氧化石墨烯含量為4wt%的氧化石墨烯水溶液，并經過高速分散、超聲波分散；
步驟b，按照上述原料配比將剩余去離子水、pH調節(jié)劑、分散劑、部分消泡劑、氧化石墨烯水溶液加入備料鍋中；
步驟c，將加入到備料鍋中的原料進行低速攪拌，直至攪拌均勻后，按照上述原料配比加入炭黑、金紅石型鈦白粉、消光粉、重質碳酸鈣、硫酸鋇、防銹顏料、防沉劑，高速分散，形成均勻漆漿；
步驟d，將均勻漆漿進行研磨，研磨至細度小于等于25微米；
步驟e，將研磨合格的漆漿加入到調漆罐中，在中速攪拌下，加入水性環(huán)氧改性丙烯酸乳液，攪拌均勻后加入成膜助劑、剩余部分消泡劑、防閃銹劑、潤濕劑、流平劑，最后用增稠劑將漆漿的粘度調到規(guī)定粘度，制得半成品；將半成品經200目紗網過濾，得到電機外殼用丙烯酸水漆。
直徑2米的反應釜（容器）內制備的話，低速攪拌400-600轉/分鐘，中速攪拌為600-800轉/分鐘，高速攪拌為800-1000轉/分鐘。
粘度根據客戶與具體使用產品要求的不同來調節(jié)，可以為90S左右(涂-四杯，25℃)，也可以為90ku左右(KU粘度計，25℃)，此粘度大大高于90S(涂-四杯，25℃)。
防銹，抗沖擊性能，附著力，硬度，防腐性等性能檢測，行業(yè)內主要采用通用標準，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞50cm,防腐性能主要體現在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測試可以達到5天不起泡，不生銹。
實施例1：成本相對低，性能良好，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞50cm,防腐性能主要體現在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測試可以達到5天不起泡，不生銹。
實施例2：成本相對低，性能良好，防銹性能較例1提高，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞50cm,防腐性能主要體現在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測試可以達到6天不起泡，不生銹。
實施例3：性能良好，防銹性能較例2提高，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞55cm,防腐性能主要體現在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測試可以達到8天不起泡，不生銹。
實施例4：性能良好，防銹性能較例2提高，例如，使用馬口鐵板，膜厚在20μm，鉛筆硬度H-2H，附著力≤1級，柔韌性0.5mm(r=0.5mm)，沖擊＞55cm,防腐性能主要體現在中性鹽霧性能，膜厚在60μm，鹽霧測試可以達到9天不起泡，不生銹。