一种高抗逆性自修复型水性涂料制备工艺

技术领域

本发明涉及涂料制备领域，更具体地说，涉及一种高抗逆性自修复型水性涂料制备工艺。

背景技术

凡是用水作溶剂或者作分散介质的涂料，都可称为水性涂料。依据涂料中粘合剂类别,水性涂料被分为两大类：天然物质或矿物质(如硅酸钾)的天然水性涂料和人工合成树脂(如丙烯酸树脂)的石油化工水性涂料。此处仅对人工合成树脂类的水性涂料进行阐述。

水性涂料包括水溶性涂料、水稀释性涂料、水分散性涂料(乳胶涂料)3种。水溶性涂料是以水溶性树脂为成膜物，以聚乙烯醇及其各种改性物为代表，除此之外还有水溶醇酸树脂、水溶环氧树脂及无机高分子水性树脂等。

水性涂料在使用时，通常存在以下问题，在涂覆后，其抗逆性较差，当受到意外撞击时，局部易破损，导致起皮掉落，影响其后续对其内部材料的保护效果，并且破损处会不断扩大，导致维修频率较高。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种高抗逆性自修复型水性涂料制备工艺，它通过在制备过程中加入的抗力自修复粒，在搅拌时，导液纤维条向外延伸，使本水性涂料形成的涂层强度更高，从而使其在受意外撞击时不易发生较大的裂纹，在受到意外撞击时，抗力自修复粒内的多个抗力内包向中部相互靠近抵压，既能达到吸收撞击力的作用，还可以有效限制抗力自修复粒的形变范围，从而有效避免其形变过大导致涂层发生局部塌陷的情况发生，从而保证形成的涂层的强度以及稳定性，使得形成的涂层不易因局部受力过大而起皮鼓包掉落，同时在受到撞击时，撞击点附近的抗力自修复粒受到挤压内部得乳胶液沿着导液纤维条溢出到撞击处，从而有效弥补因撞击而受损的强度。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种高抗逆性自修复型水性涂料制备工艺，所述水性涂料包括按照质量份计的以下配料：水性丙烯酸树脂90-120份、分散剂2-5份、成膜助剂2-10份、高岭土10-20份、硅酸铝15-25份、碳酸钙15-25份、聚氨酯类增稠剂2-7份、润湿剂3-5份、消泡剂2-5份、流平剂2-5份、去离子水30-50份以及抗力自修复粒10-25份，其制备工艺包括以下步骤：

S1、将上述水性丙烯酸树脂、分散剂和去离子水置于分散器中，搅拌35-65分钟，之后加入消泡剂和润湿剂，并在不低于1000转/分钟下进行高速搅拌，搅拌时间不低于半小时，得到均匀的混合物；

S2、向混合物中依次加入成膜助剂、高岭土、硅酸铝、碳酸钙，再进行高速分散15-25分钟，分散均匀后加入相应重量份的聚氨酯类增稠剂、流平剂以及抗力自修复粒，机械搅拌不低于半小时；

S3、抗力自修复粒内的毛细绒毛导液纤维条在机械离心力作用下向外延伸并嵌入到粘稠度增加的混合物内，得到高抗逆性的自修复型水性涂料。

进一步的，所述S2中加入聚氨酯类增稠剂、流平剂以及抗力自修复粒后具体的机械搅拌步骤为：先加入流平剂和抗力自修复粒，进行高速机械搅拌，由于此时还未加入聚氨酯类增稠剂，混合物整体的粘稠度不高，高速搅拌时，使得抗力自修复粒先在离心作用下，使其表面的导液纤维条向外延伸而出，5-10分钟后，再加入聚氨酯类增稠剂，进行10-20分钟的低速机械搅拌，由于加入了聚氨酯类增稠剂，其粘稠度较高，此时能够对延伸而出的导液纤维条进行一定的限位作用，使其不易缩回抗力自修复粒内，导液纤维条既可以引导外储液腔内的乳胶液向外移动，从而使得本水性涂料形成的涂层发生裂纹时，乳胶液能够及时对裂缝处进行修复，有效抑制裂缝的增大，同时导液纤维条可以有效增加形成的涂层的强度，使其不易发生起皮掉落的情况。

进一步的，所述高速机械搅拌的转速不低于1000转/分钟，所述低速机械搅拌不低于500转/分钟。

进一步的，所述抗力自修复粒包括弹性球壳,所述弹性球壳内部固定连接有多个均匀分布的抗力内包，所述抗力内包内部开凿有外储液腔，所述弹性球壳和外储液腔内均填充有乳胶液，所述外储液腔内部设置有多个导液纤维条，所述弹性球壳和抗力内包上开凿有多个与导液纤维条相匹配的输液长孔，所述导液纤维条依次贯穿抗力内包和弹性球壳上的输液长孔并延伸至弹性球壳外，所述抗力内包位于靠近弹性球壳中心处的一侧镶嵌有导液管束，所述导液管束两端分别延伸至弹性球壳和外储液腔内，且两端部均与乳胶液相接触，在受到意外撞击时，抗力自修复粒内的多个抗力内包向中部相互靠近抵压，既能达到吸收撞击力的作用，还可以有效限制抗力自修复粒的形变范围，从而有效避免其形变过大导致涂层发生局部塌陷的情况发生，从而保证形成的涂层的强度以及稳定性，进而有效提高形成的涂层整体的抗逆性，使得在受到意外撞击时不易因局部受力过大而起皮鼓包掉落，同时由于毛细作用，配合抗力内包的挤压作用，弹性球壳内的乳胶液经过导液管束会不断的向外储液腔内流动，从而不断补充外储液腔内部乳胶液的量，从而使得抗力自修复粒能够持续性的产生自修复的功能，在受到撞击时，撞击点附近的抗力自修复粒受到挤压内部得乳胶液沿着导液纤维条溢出到撞击处，从而有效弥补撞击处受损的强度。

进一步的，所述外储液腔内的乳胶液填充度不低于50％，所述弹性球壳内的乳胶液为饱和填充，使得受到撞击时，弹性球壳内的乳胶液能够较为快速的进入到外储液腔内，从而便于其沿着导液纤维条向撞击点处溢出，从而达到对撞击点处进行定点补强的效果。

进一步的，所述导液纤维条包括多个与外储液腔靠近导液管束的内壁固定连接的内缩纤维条以及固定连接在内缩纤维条端部的外延纤维条，所述外延纤维条贯穿输液长孔。

进一步的，所述内缩纤维条在外储液腔内呈现松弛折叠状，使得抗力自修复粒在未进行S2的操作之前，导液纤维条能够缩在其内部，一方面有效抑制外储液腔内的乳胶液向外泄露过多，另一方面使其不易影响到抗力自修复粒的存放。

进一步的，所述导液管束包括镶嵌在抗力内包内的导液主管、以及多个固定连接在导液主管外的柔性导液支管，所述柔性导液支管端部延伸至弹性球壳内侧，所述导液主管端部与外储液腔内乳胶液相接触，导液主管和柔性导液支管相互连通，便于弹性球壳内的乳胶液通过导液主管和柔性导液支管进入到外储液腔内，从而补充外储液腔内的乳胶液的含量，使得本水性涂料形成的涂层在受到意外撞击时，乳胶液能够及时向着撞击点处溢出，从而可以有效抑制撞击处由于局部受力过大而导致的裂缝的变大，进而达到定点弥补撞击处受损的强度的效果，相较于现有技术，显著降低涂层局部的掉皮现象的发生，有效延长其使用寿命。

进一步的，多个所述抗力内包之间放置有内控缩弹球，当受到意外撞击时，多个抗力内包向着弹性球壳中心处形变移动，多个抗力内包会作用在内控缩弹球上，内控缩弹球可以新一步控制抗力自修复粒的形变范围，进一步限制其不易因外力作用发生明显的凹陷，使得形成的涂层整体的稳定性更强，所述内控缩弹球直径大于相邻两个抗力内包之间的空隙，使得内控缩弹球不易从多个抗力内包之间脱离。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案在制备过程中加入的抗力自修复粒，在搅拌时，导液纤维条向外延伸，使本水性涂料形成的涂层强度更高，在受到意外撞击时，抗力自修复粒内的多个抗力内包向中部相互靠近抵压，既能达到吸收撞击力的作用，还可以有效限制抗力自修复粒的形变范围，从而有效避免其形变过大导致涂层发生局部塌陷的情况发生，从而保证形成的涂层的强度以及稳定性，使得形成的涂层不易因局部受力过大而起皮鼓包掉落，同时在受到撞击时，撞击点附近的抗力自修复粒受到挤压内部得乳胶液沿着导液纤维条溢出到撞击处，从而有效弥补因撞击而受损的强度。

(2)S2中加入聚氨酯类增稠剂、流平剂以及抗力自修复粒后具体的机械搅拌步骤为：先加入流平剂和抗力自修复粒，进行高速机械搅拌，由于此时还未加入聚氨酯类增稠剂，混合物整体的粘稠度不高，高速搅拌时，使得抗力自修复粒先在离心作用下，使其表面的导液纤维条向外延伸而出，5-10分钟后，再加入聚氨酯类增稠剂，进行10-20分钟的低速机械搅拌，由于加入了聚氨酯类增稠剂，其粘稠度较高，此时能够对延伸而出的导液纤维条进行一定的限位作用，使其不易缩回抗力自修复粒内，导液纤维条既可以引导外储液腔内的乳胶液向外移动，从而使得本水性涂料形成的涂层发生裂纹时，乳胶液能够及时对裂缝处进行修复，有效抑制裂缝的增大，同时导液纤维条可以有效增加形成的涂层的强度，使其不易发生起皮掉落的情况。

(3)高速机械搅拌的转速不低于1000转/分钟，低速机械搅拌不低于500转/分钟。

(4)抗力自修复粒包括弹性球壳,弹性球壳内部固定连接有多个均匀分布的抗力内包，抗力内包内部开凿有外储液腔，弹性球壳和外储液腔内均填充有乳胶液，外储液腔内部设置有多个导液纤维条，弹性球壳和抗力内包上开凿有多个与导液纤维条相匹配的输液长孔，导液纤维条依次贯穿抗力内包和弹性球壳上的输液长孔并延伸至弹性球壳外，抗力内包位于靠近弹性球壳中心处的一侧镶嵌有导液管束，导液管束两端分别延伸至弹性球壳和外储液腔内，且两端部均与乳胶液相接触，在受到意外撞击时，抗力自修复粒内的多个抗力内包向中部相互靠近抵压，既能达到吸收撞击力的作用，还可以有效限制抗力自修复粒的形变范围，从而有效避免其形变过大导致涂层发生局部塌陷的情况发生，从而保证形成的涂层的强度以及稳定性，进而有效提高形成的涂层整体的抗逆性，使得在受到意外撞击时不易因局部受力过大而起皮鼓包掉落，同时由于毛细作用，配合抗力内包的挤压作用，弹性球壳内的乳胶液经过导液管束会不断的向外储液腔内流动，从而不断补充外储液腔内部乳胶液的量，从而使得抗力自修复粒能够持续性的产生自修复的功能，在受到撞击时，撞击点附近的抗力自修复粒受到挤压内部得乳胶液沿着导液纤维条溢出到撞击处，从而有效弥补撞击处受损的强度。

(5)外储液腔内的乳胶液填充度不低于50％，弹性球壳内的乳胶液为饱和填充，使得受到撞击时，弹性球壳内的乳胶液能够较为快速的进入到外储液腔内，从而便于其沿着导液纤维条向撞击点处溢出，从而达到对撞击点处进行定点补强的效果。

(6)导液纤维条包括多个与外储液腔靠近导液管束的内壁固定连接的内缩纤维条以及固定连接在内缩纤维条端部的外延纤维条，外延纤维条贯穿输液长孔。

(7)内缩纤维条在外储液腔内呈现松弛折叠状，使得抗力自修复粒在未进行S2的操作之前，导液纤维条能够缩在其内部，一方面有效抑制外储液腔内的乳胶液向外泄露过多，另一方面使其不易影响到抗力自修复粒的存放。

(8)导液管束包括镶嵌在抗力内包内的导液主管、以及多个固定连接在导液主管外的柔性导液支管，柔性导液支管端部延伸至弹性球壳内侧，导液主管端部与外储液腔内乳胶液相接触，导液主管和柔性导液支管相互连通，便于弹性球壳内的乳胶液通过导液主管和柔性导液支管进入到外储液腔内，从而补充外储液腔内的乳胶液的含量，使得本水性涂料形成的涂层在受到意外撞击时，乳胶液能够及时向着撞击点处溢出，从而可以有效抑制撞击处由于局部受力过大而导致的裂缝的变大，进而达到定点弥补撞击处受损的强度的效果，相较于现有技术，显著降低涂层局部的掉皮现象的发生，有效延长其使用寿命。

(9)多个抗力内包之间放置有内控缩弹球，当受到意外撞击时，多个抗力内包向着弹性球壳中心处形变移动，多个抗力内包会作用在内控缩弹球上，内控缩弹球可以新一步控制抗力自修复粒的形变范围，进一步限制其不易因外力作用发生明显的凹陷，使得形成的涂层整体的稳定性更强，内控缩弹球直径大于相邻两个抗力内包之间的空隙，使得内控缩弹球不易从多个抗力内包之间脱离。

附图说明

图1为本发明的主要的流程框图；

图2为本发明的抗力自修复粒的结构示意图；

图3为本发明的抗力自修复粒截面的结构示意图；

图4为本发明的抗力内包的结构示意图；

图5为图4中A处的结构示意图。

图中标号说明：

1弹性球壳、2抗力内包、3外储液腔、4导液管束、41导液主管、42柔性导液支管、5内控缩弹球、6导液纤维条、61外延纤维条、62内缩纤维条、7输液长孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种高抗逆性自修复型水性涂料制备工艺，水性涂料包括按照质量份计的以下配料：水性丙烯酸树脂100份、分散剂3份、成膜助剂8份、高岭土15份、硅酸铝20份、碳酸钙20份、聚氨酯类增稠剂5份、润湿剂4份、消泡剂4份、流平剂4份、去离子水40份以及抗力自修复粒15份，其制备工艺包括以下步骤：

S1、将上述水性丙烯酸树脂、分散剂和去离子水置于分散器中，搅拌40分钟，之后加入消泡剂和润湿剂，并在不低于1000转/分钟下进行高速搅拌，搅拌时间不低于半小时，得到均匀的混合物；

S2、向混合物中依次加入成膜助剂、高岭土、硅酸铝、碳酸钙，再进行高速分散20分钟，分散均匀后加入相应重量份的聚氨酯类增稠剂、流平剂以及抗力自修复粒，机械搅拌不低于半小时；

S3、抗力自修复粒内的毛细绒毛导液纤维条6在机械离心力作用下向外延伸并嵌入到粘稠度增加的混合物内，得到高抗逆性的自修复型水性涂料。

以上配料用量仅为其中一种实施方式，实际制备本水性涂料过程中，具体用量可以根据需要在上述配料范围内进行调整。

S2中加入聚氨酯类增稠剂、流平剂以及抗力自修复粒后具体的机械搅拌步骤为：先加入流平剂和抗力自修复粒，进行高速机械搅拌，高速机械搅拌的转速不低于1000转/分钟，由于此时还未加入聚氨酯类增稠剂，混合物整体的粘稠度不高，高速搅拌时，使得抗力自修复粒先在离心作用下，使其表面的导液纤维条6向外延伸而出，5-10分钟后，再加入聚氨酯类增稠剂，进行10-20分钟的低速机械搅拌，低速机械搅拌不低于500转/分钟，由于加入了聚氨酯类增稠剂，其粘稠度较高，此时能够对延伸而出的导液纤维条6进行一定的限位作用，使其不易缩回抗力自修复粒内，导液纤维条6既可以引导外储液腔3内的乳胶液向外移动，从而使得本水性涂料形成的涂层发生裂纹时，乳胶液能够及时对裂缝处进行修复，有效抑制裂缝的增大，同时导液纤维条6可以有效增加形成的涂层的强度，使其不易发生起皮掉落的情况。

请参阅图2-3，抗力自修复粒包括弹性球壳1,弹性球壳1内部固定连接有多个均匀分布的抗力内包2，抗力内包2内部开凿有外储液腔3，弹性球壳1和外储液腔3内均填充有乳胶液，外储液腔3内的乳胶液填充度不低于50％，弹性球壳1内的乳胶液为饱和填充，使得受到撞击时，弹性球壳1内的乳胶液能够较为快速的进入到外储液腔3内，从而便于其沿着导液纤维条6向撞击点处溢出，从而达到对撞击点处进行定点补强的效果，外储液腔3内部设置有多个导液纤维条6，弹性球壳1和抗力内包2上开凿有多个与导液纤维条6相匹配的输液长孔7，导液纤维条6依次贯穿抗力内包2和弹性球壳1上的输液长孔7并延伸至弹性球壳1外，抗力内包2位于靠近弹性球壳1中心处的一侧镶嵌有导液管束4，导液管束4两端分别延伸至弹性球壳1和外储液腔3内，且两端部均与乳胶液相接触，在受到意外撞击时，抗力自修复粒内的多个抗力内包2向中部相互靠近抵压，既能达到吸收撞击力的作用，还可以有效限制抗力自修复粒的形变范围，从而有效避免其形变过大导致涂层发生局部塌陷的情况发生，从而保证形成的涂层的强度以及稳定性，进而有效提高形成的涂层整体的抗逆性，使得在受到意外撞击时不易因局部受力过大而起皮鼓包掉落，同时由于毛细作用，配合抗力内包2的挤压作用，弹性球壳1内的乳胶液经过导液管束4会不断的向外储液腔3内流动，从而不断补充外储液腔3内部乳胶液的量，从而使得抗力自修复粒能够持续性的产生自修复的功能，在受到撞击时，撞击点附近的抗力自修复粒受到挤压内部得乳胶液沿着导液纤维条6溢出到撞击处，从而有效弥补撞击处受损的强度；多个抗力内包2之间放置有内控缩弹球5，当受到意外撞击时，多个抗力内包2向着弹性球壳1中心处形变移动，多个抗力内包2会作用在内控缩弹球5上，内控缩弹球5可以新一步控制抗力自修复粒的形变范围，进一步限制其不易因外力作用发生明显的凹陷，使得形成的涂层整体的稳定性更强，内控缩弹球5直径大于相邻两个抗力内包2之间的空隙，使得内控缩弹球5不易从多个抗力内包2之间脱离。

请参阅图4-5，导液纤维条6包括多个与外储液腔3靠近导液管束4的内壁固定连接的内缩纤维条62以及固定连接在内缩纤维条62端部的外延纤维条61，外延纤维条61贯穿输液长孔7，内缩纤维条62在外储液腔3内呈现松弛折叠状，使得抗力自修复粒在未进行S2的操作之前，导液纤维条6能够缩在其内部，一方面有效抑制外储液腔3内的乳胶液向外泄露过多，另一方面使其不易影响到抗力自修复粒的存放。

导液管束4包括镶嵌在抗力内包2内的导液主管41、以及多个固定连接在导液主管41外的柔性导液支管42，柔性导液支管42端部延伸至弹性球壳1内侧，导液主管41端部与外储液腔3内乳胶液相接触，导液主管41和柔性导液支管42相互连通，便于弹性球壳1内的乳胶液通过导液主管41和柔性导液支管42进入到外储液腔3内，从而补充外储液腔3内的乳胶液的含量，使得本水性涂料形成的涂层在受到意外撞击时，乳胶液能够及时向着撞击点处溢出，从而可以有效抑制撞击处由于局部受力过大而导致的裂缝的变大，进而达到定点弥补撞击处受损的强度的效果，相较于现有技术，显著降低涂层局部的掉皮现象的发生，有效延长其使用寿命。

通过在制备过程中加入的抗力自修复粒，在搅拌时，导液纤维条6向外延伸，使本水性涂料形成的涂层强度更高，从而使其在受意外撞击时不易发生较大的裂纹，在受到意外撞击时，抗力自修复粒内的多个抗力内包2向中部相互靠近抵压，既能达到吸收撞击力的作用，还可以有效限制抗力自修复粒的形变范围，从而有效避免其形变过大导致涂层发生局部塌陷的情况发生，从而保证形成的涂层的强度以及稳定性，使得形成的涂层不易因局部受力过大而起皮鼓包掉落，同时在受到撞击时，撞击点附近的抗力自修复粒受到挤压内部得乳胶液沿着导液纤维条6溢出到撞击处，从而有效弥补因撞击而受损的强度。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。