一种辐射隔热防腐功能涂料的制备方法与流程

本发明属于化学原料和化学制品制造领域，具体涉及一种辐射隔热防腐功能涂料的制备方法。

背景技术：

1、为避免太阳光的能量在物体表面累积升温，需要涂层将热量散发出去。辐射涂料的原理是通过热辐射散热，把物体表面累积的热量以辐射的形式发散到外部空间中去，以降低物体的残留累积温度，即使是阴天和夜晚，在没有能量输入的情况下，涂料也能通过辐射热量来降低物体表面温度。但这类功能涂料所用的填料在树脂中分散性较差，制备工艺相对较复杂、使用成本也相对较高，目前对于该种涂料的制备方法还需要进一步的研究。

2、ato作为一种辐射功能填料，常用于制备辐射型隔热功能涂料。但ato在浆料中分散性不好。为提高ato在涂料中的分散性，多用硅烷偶联剂，kh-550，kh-570等，在一定条件下ato与偶联剂发生反应，通过反应在ato表面接枝有有机侧链，进而提高其与有机树脂基体相容性，但该方法较为单一，且对涂层的耐候性、柔韧性等没有助益作用。也可通过木质纤维素对ato进行改性，一般将木质纤维素磺化之后再与ato反应，但是这会增加反应难度，使流程更加复杂，限制其大规模应用。

3、氧化锡锑（ato）是一种金属掺杂型氧化物，因其对太阳光中的红外光区域有一定的辐射作用，因此多用于制备辐射隔热功能涂层。但由于其为无机金属氧化物，与有机高分子树脂基体的相容性较差，且ato粒子表面能高，其表面分布有一定量的羟基基团，粒子间羟基易形成氢键使其聚集，同时物质总是趋于相对稳定，高表面能的ato粒子也会大量集中以降低其表面能量来维持稳定。

4、在涂料中具体表现为大量ato粒子聚集成团，致使其在涂料中分散极不均匀，进而导致涂层的辐射隔热功能不均一。功能粒子分布较多的区域对红外光线的辐射作用较强，有很好的隔热效果，但由于粒子之间团聚现象严重，树脂不能完全包覆纳米粒子，影响涂层的表面平整度，存在针眼、缩孔等缺陷，对涂层的基本物理性能和耐腐蚀性能均有不利影响。ato粒子分布较少的区域，涂层仅为透明树脂涂层，对红外光线没有辐射阻隔作用，光线可以直接通过涂层到达物体内部，涂层起不到隔热降温的效果，因此提高ato功能粒子在涂料中的分散性对涂层综合性能的提高至关重要。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种辐射隔热防腐功能涂料的制备方法，以解决现有分散技术及涂料制备方法所得到涂料体系分散性不佳的技术问题。

2、本发明的一种辐射隔热防腐功能涂料的制备方法，包括以下内容：

3、（1）将ato纳米颗粒分散于去离子水中，在搅拌下加入强氧化试剂，将ph值调节至1-2，氧化反应一段时间；所得ato纳米粒子进行洗涤、干燥；

4、（2）步骤（1）中所得ato纳米粒子加入酸溶液中进行分散，然后在搅拌下加入木质纤维素，进行反应；

5、（3）步骤（2）中所得ato纳米粒子-木质纤维素进行洗涤、干燥，得到改性纳米ato功能粒子；

6、（4）将步骤（3）得到改性纳米ato功能粒子、有机环氧树脂、固化剂及可选的助剂等按照比例加入反应器中，充分混合均匀，制得辐射隔热功能涂料。

7、进一步，上述技术方案中，步骤（1）中所述强氧化试剂包括高锰酸钾、浓硫酸、重铬酸钾、浓硝酸、四氯化碳中的一种以上，优选高锰酸钾和重铬酸钾。步骤（1）中可以通过控制浓硫酸、浓硝酸等浓酸试剂用量调节体系的ph值。

8、进一步，上述技术方案中，步骤（1）中ato粒子的洗涤、干燥采用本领域的常规操作。如洗涤可以采用离心洗涤，干燥条件一般为：干燥温度为25±10 ℃，干燥时间一般为12±6 h。

9、进一步，上述技术方案中，步骤（2）中所述的酸溶液选自稀盐酸、稀硫酸溶液中至少一种。所述分散可以采用机械搅拌或超声分散，优选采用超声分散。所述反应的温度为80±15 ℃，反应时间一般为2-6 h。

10、进一步，上述技术方案中，所述洗涤需洗涤至溶液ph值为7-8为止；所述烘干采用本领域的常规操作。

11、进一步，所述可选的助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂等中的至少一种。

12、进一步，上述技术方案中，步骤（4）中涂料的混合方法采用本领域的常规操作。混合温度一般为25±10 ℃，搅拌转速一般为600±100 rpm。

13、进一步，以步骤（3）中的改性纳米功能粒子为填料制备隔热防腐功能涂层。涂层基体为有机环氧树脂，固化剂为脂肪胺类，其他助剂分别为分散剂，消泡剂、流平剂、增稠剂等，辅助功能填料有防锈剂、除垢剂等。涂覆方式为喷涂，固化条件一般为温度25±10 ℃，湿度50±15%。

14、申请人基于研究发现，在ato功能粒子和木质纤维素表面均有一些可发生缩聚反应的活性基团，如果利用这些活性反应基团（主要是羟基基团），在合适的反应条件下，可将ato表面的羟基基团氧化成羧基，进而与木质纤维素表面的羟基进行缩合反应，两者之间由于发生缩合反应生成酯键，ato和木质纤维素二者形成统一整体。同时，由于木质纤维素与环氧树脂基体相容性较好，改性后的ato粒子与木质纤维素键合在一起，因此可以提高ato在树脂基体中的分散性。当ato粒子分散更加均匀时，涂层各部分隔热性能更加均一，同时由于ato粒子聚集中而产生的应力集中点减少，因此涂层的隔热性能和物理性机能均有大幅提高。由于木质纤维素和ato表面羟基活性不高，常温条件下反应速率慢，转化率也较低，因此可以对ato粒子进行强酸氧化处理，在强酸条件下羟基基团被氧化成羧基，增加了粒子表面的羧基数量。随着反应基团数量增加，酯化反应活性提高，同时提供较高的反应温度，以此提升反应速率，推动酯化反应进行。

15、与现有技术相比较，本发明的方法具有以下有益效果：

16、1、本发明制备的改性ato功能涂层具有辐射隔热功能，木质纤维素的加入使涂层具有一定的耐候性，同时对改善涂层的韧性有助益作用。

17、2、木质纤维素作为一种天然生物基高分子，绿色环保无污染，对人体和环境更友好，在自然环境中可自行降解。其来源广泛，在自然界中储量丰富，可大大降低运行成本。

18、3、相比于传统用硅烷偶联剂改善ato粒子分散性的方法，本发明提供了一种对ato表面改性的新思路，在提高粒子分散性的同时，精简反应流程，降低生产成本，同时避免磺化反应对材料自身性能带来不利影响。

19、综上所述使用本发明方法改性ato纳米粒子并制备一种辐射隔热功能涂层有一定的优越性。

技术特征：

1.一种辐射隔热防腐功能涂料的制备方法，包括以下内容：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述强氧化试剂包括高锰酸钾、浓硫酸、重铬酸钾、浓硝酸、四氯化碳中的一种以上，优选高锰酸钾或/和重铬酸钾。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中反应时间为2-8 h。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述干燥的条件为：干燥温度为25±10 ℃，干燥时间为12±6 h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中所述的酸溶液选自稀盐酸、稀硫酸溶液中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的分散采用机械搅拌或超声分散，优选采用超声分散。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述反应的温度为80±15℃，反应时间为2-6 h。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述可选的助剂选自分散剂、消泡剂、流平剂和增稠剂中的至少一种。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中所述混合的温度为25±10℃。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化剂为脂肪胺类，辅助功能填料包括防锈剂、除垢剂中的至少一种。

技术总结本发明公开了一种辐射隔热防腐功能涂料的制备方法。所述方法包括：（1）将ATO纳米颗粒分散于去离子水中，在搅拌下加入强氧化试剂进行反应；（2）步骤（1）中所得ATO纳米粒子加入酸溶液中进行分散，然后在搅拌下加入木质纤维素进行反应；（3）所得ATO纳米粒子‑木质纤维素进行洗涤、干燥，得到改性纳米ATO功能粒子；（4）将改性纳米ATO功能粒子、有机环氧树脂、固化剂及可选助剂等按照比例加入反应器中，充分混合。本发明利用木质纤维素对ATO进行改性，改善了ATO功能粒子的分散性，所得到功能涂料隔热性能和物理性机能均有大幅提高。技术研发人员：郭艳秋,赵巍,李世瀚,刘洪达,王晓霖受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/27