CN101121834A - 乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂及制备方法 - Google Patents

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CN101121834A CNA2007100594809A CN200710059480A CN101121834A CN 101121834 A CN101121834 A CN 101121834A CN A2007100594809 A CNA2007100594809 A CN A2007100594809A CN 200710059480 A CN200710059480 A CN 200710059480A CN 101121834 A CN101121834 A CN 101121834A
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田福祯
李儒生
张海丽
刘芬
马庆奎
何长平
焦寅
朱琳
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Tianjin University of Science and Technology
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Tianjin Bo Shuai Industry And Trade Co Ltd
Tianjin University of Science and Technology
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Abstract

本发明提供一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂及制备方法,是采用天然系列食品胶经与一种或几种纳米氧化物经溶胀、结合、改性,使得纳米材料以高能状态均匀分散在系列食品胶中不团聚,而且与水性的天然及合成高分子乳液有很好的混溶性。采用本发明助剂制备的乳胶漆胶体均匀不分层不死底,具有很好的开罐效应,并可根据不同用途可以制成具有抗紫外、光降解、光催化自洁、杀菌防霉、防污超硬、释放负离子等功能的乳胶漆涂料用增稠流平助剂。

Description

乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂及制备方法
技术领域
本发明属于乳胶漆涂料领域,尤其是一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂及制备方法。
背景技术
助剂在传统乳胶漆中的作用很重要,也是国内外企业众相竞争的研究对象,世界上用于涂料的助剂每年产值约上百亿美元,国内大部分市场都被许多国外企业产品占领。作为涂料乳胶漆的助剂大部分对人体有害,这是多年来国内外人们十分关注的问题。随着人们崇尚自然和环保意识的增强,为生物及发酵表面活性剂提供了更加广阔的应用前景,并有可能成为化学合成表面活性剂的替代品或升级换代品。水性涂料中的增稠、流平助剂通常是挥发性或半挥发性的高分子化合物(总有机挥发物TVOC和二异氰酸酯TDI),这类物质将缓慢地挥发到空气中,对室内空气有长期的污染;另外这类助剂的合成过程往往成本较高且对环境有污染;而且,众多品牌的增稠、流平助剂在实际使用中还存在一些难以克服的问题,如流平性不好,长时间存放出现分层现象,从而降低了其商业价值。
目前,纳米涂料中的纳米材料如何以高分散状态加入及在涂料中如何能够始终保持高分散状态,是当前纳米材料在涂料应用中的重要课题,欧美等大公司均投放巨大力量进行研究。制备纳米涂料一般都将纳米材料直接加入到涂料中去,是一种简单的混配,涂料使用的纳米粒子的粒径一般在50nm以下,由于其粒子的小尺寸及非常大的比表面积效应,故其粒子表面自由能很高,离子之间极易团凝聚在一起,因此纳米材料很难达到有效的分散于涂料中而失去了纳米粒子的作用。
CN1448454A中叙述的是一种天然植物水性涂料及其制备方法,其主要采用天然植物树脂、天然植物色浆。但在专利中涉及的防腐剂、增稠剂、流平剂、PH稳定剂都从美国进口,具体是否天然物构成未进一步披露。
CN1267687A涉及了一种水性涂料助剂的配方,是由聚氧化乙烯、聚乙二醇、羧甲基淀粉钠组成,在涂料中起到分散、增稠和流平作用,长时间存放不会出现分层现象。专利中未涉及与纳米材料复合的制备方法和应用效果。
CN1451433A“水性建筑涂料用纳米助剂及其制备方法”中叙述了一种纳米助剂的组成和生产方法,该助剂是包括纳米氧化锌和纳米碳酸钙超细微粉与稳定剂、分散剂、PH调节剂、消泡剂、保湿剂、杀菌剂组成的胶体,这种胶体中纳米粒子分散均匀,因而解决了现有技术中纳米粒子极易聚集成团的问题。因此与乳胶漆和水性树脂有很好的相溶性,很容易均匀分散在涂料中。但在该专利中未涉及这种纳米助剂中的增稠、流平材料的成分及功能。
CN1597801A叙述的纳米多功能涂料助剂,采用纳米粒径60nm以下的二氧化钛、氧化锌、载银磷酸锆和防霉剂,辅料占10%为表面活性剂、增稠剂、分散剂等,在其权利要求书中未详细表明是什么物质。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足之处,提供一种成本低、制备工艺简单、绿色环保、纳米材料在涂料中得到很好的分散、增稠防沉作用且同时可使乳胶漆涂料具有良好涂刷及流平性能的乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂及制备方法。
本发明采取的技术方案是:
一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其构成组分及各组分的重量百分比分别为:
纳米无机氧化物浆料:30~60%;
食品胶:1~10%;
其余加洁净水至100%。
而且,所述的纳米无机氧化物浆料含纳米无机氧化物为5~50%。
而且,所述的纳米无机氧化物材料为纳米金红石型二氧化钛、纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米锐钛矿型与金红石型混晶、载过渡元素或载稀土、非金属纳米锐钛矿型二氧化钛或上述任一材料与纳米SiO2、纳米ZnO、纳米Al2O3的复合物的其中一种、或者几种的混合物。
而且,所述的系列食品胶为黄原胶、瓜儿豆胶、卡拉胶、刺槐豆胶、阿拉伯胶、魔芋胶的一种或者其中几种的混合物。
一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂的制备方法,其步骤为:
(1).在涂料分散机中按重量配比加入处理洁净的水,在搅拌下按重量配比缓慢加入食品胶,直至形成一均匀的胶状液体;
(2).在胶状液体中按重量配比加入纳米无机氧化物浆料,搅拌分散后即成为一均匀的胶状体,该胶状体即为本乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂成品。
本发明的优点和积极效果是:
1.本天然纳米增稠流平助剂体系中的有效物均为系列食品胶,与化学合成的表面活性助剂相比,除具有降低表面张力、稳定乳化等相同作用外,还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的无毒、能生物降解等优点。
2.本天然纳米增稠流平助剂具有较好的增稠、流平等作用,其内含的纳米材料能够在乳胶漆涂料中保持很好的分散状态。
3.本天然纳米增稠流平助剂绿色环保,能生物降解,无毒,对环境无影响,且成本低廉,使用方便。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的技术内容做进一步说明;下述实施例是说明性的,不是限定性的,不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。
本发明的助剂是由系列食品胶经与几种纳米无机氧化物材料复合改性而成,所添加的纳米无机氧化物材料按功能分为:
1.纳米金红石型二氧化钛抗紫外改性增稠流变剂(抗紫外纳米乳胶漆专用);
2.纳米锐钛矿型二氧化钛或混晶光降解改性增稠流变剂(光降解纳米乳胶漆专用);
3.纳米金红石型二氧化钛与纳米氧化硅/纳米氧化铝复合性增稠流变剂(抗老化增强纳米乳胶漆专用)
4.载银纳米锐钛矿型二氧化钛或载银混晶与纳米氧化锌复合改性增稠流变剂(杀菌防霉纳米乳胶漆专用);
实施例1:
一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其构成组分及各组分的重量分别为:
含纳米金红石型二氧化钛浆料:30公斤;
黄原胶:3公斤;
洁净水:67公斤。
制备方法的步骤是:
(1).在涂料分散机中加入处理洁净的水67公斤,在搅拌下慢慢加入3公斤黄原胶,直至成为一均匀的胶状液体;
(2).在胶状液体内加入含纳米金红石型二氧化钛浓度为20%的浆料30公斤,搅拌分散后为一均匀的胶状体,即为本乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂成品,在助剂成品中含纳米金红石型二氧化钛浓度为6.0%。
实施例2:
一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其构成组分及各组分的重量分别为:
含载银纳米锐钛矿型二氧化钛与纳米ZnO的混合浆料:35公斤;
卡拉胶:5公斤;
洁净水:60公斤。
制备方法的步骤是:
(1).在涂料分散机中加入处理洁净的水60公斤,在搅拌下慢慢加入5公斤卡拉胶,直至成为一均匀的胶状液体;
(2).在胶状液体内加入含载银纳米锐钛矿型二氧化钛与纳米ZnO(重量比为1∶1)且其浓度为15%的浆料35公斤,搅拌分散后为一均匀的胶状体,即为本乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂成品,在助剂成品中含载银纳米锐钛矿型二氧化钛与纳米ZnO的浓度为5.25%。
实施例3:
一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其构成组分及各组分的重量分别为:
含纳米金红石型二氧化钛、纳米SiO2、纳米AL2O3的混合浆料:50公斤;
刺槐豆胶与阿拉伯胶的混合食品胶:2公斤;
洁净水:48公斤。
制备方法的步骤是:
(1).在涂料分散机中加入处理洁净的水48公斤,在搅拌下慢慢加入2公斤刺槐豆胶与阿拉伯胶的混合食品胶(重量比为1∶1),直至成为一均匀的胶状液体;
(2).在胶状液体内加入含纳米氧化物浓度为10%的纳米金红石型二氧化钛、纳米SiO2、纳米AL2O3(其重量比为1∶1∶1)的混合浆料50公斤,搅拌分散后为一均匀的胶状体,即为本乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂成品,在助剂成品中含纳米金红石型二氧化钛、纳米SiO2、纳米AL2O3的浓度为5.0%。
本发明通过食品胶与纳米级无机氧化物的结合而制备成一种纳米改性增稠、流平助剂(以下简称NMRT)。在涂料制备中,采用的纳米金红石型二氧化钛、纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米锐钛矿型与金红石型混晶、载过渡元素或载稀土、非金属纳米锐钛矿型二氧化钛均是天津科技大学研究并已公开的专利产品。这些纳米材料以系列食品胶为载体,预分散好的纳米粒子被食品胶包裹,从国家纳米产业化基地检测中心对纳米二氧化钛胶体和与食品胶结合的胶体的透射电子显微镜表征可以清楚的观察到纳米粒子周围有一层半透明胶质物质,在纳米粒子之间构成了空间位阻,从而克服了纳米粒子之间的范德华力等,形成一种高分散性的均匀胶体。这种纳米改性增稠、流平助剂与乳液、颜填料、水和其他助剂有很好的相溶性,故可以有效的均匀分散到涂料成分中,解决了将纳米材料直接加入涂料中分散不均匀的现象。同时,又增加了涂料的增稠、流平之功能。另外,其他各类具有特殊功能的纳米材料也能与系列食品胶结合,保持很好的分散状态加入到涂料中。
采用本发明的多功能乳胶漆增稠、流平助剂分别进行了加入10%、12%、14%、16%、18%的实验,表1为多功能乳胶漆增稠、流平助剂对乳胶漆粘度的影响。
表1.多功能乳胶漆增稠、流平助剂不同加入量对乳胶漆的粘度影响
  1   2   3   4   5
  纳米改性助剂加入量即时粘度η(Pa.s)7天后粘度η(Pa.s)15天后粘度η(Pa.s)   10%6.7876.4826.395   12%7.9467.5467.501   14%10.75010.71610.359   16%11.39311.07310.805   18%,12.57112.21611.98
从表1数据中可以看出,上述内墙乳胶漆配方中加入改性纳米二氧化钛助剂从10%--18%递增,乳胶漆即时粘度从6.787--12.571(Pa.s)也呈递增变化,其变化为线性关系。存放7天后测定它们的粘度,数值变化不大,总的趋势略有下降。15天后测定它们的粘度,总的数值趋势略有下降。上述样品3号配方存放了2年,测其粘度为11.23η(Pa.s),由于密封缘故,失掉一些水分也是粘度增大的一个原因。但胶体未发现浮水、死底现象,搅拌后触变性、流平性仍很好。

Claims (5)

1.一种乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其特征在于:
其构成组分及各组分的重量百分比分别为:
纳米无机氧化物浆料:30~60%;
食品胶:1~10%;
其余加洁净水至100%。
2.根据权利要求1所述的乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其特征在于:所述的纳米无机氧化物浆料含纳米无机氧化物为5~50%。
3.根据权利要求2所述的乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其特征在于:所述的纳米无机氧化物材料为纳米金红石型二氧化钛、纳米锐钛矿型二氧化钛、纳米锐钛矿型与金红石型混晶、载过渡元素或载稀土、非金属纳米锐钛矿型二氧化钛或上述任一材料与纳米SiO2、纳米ZnO、纳米Al2O3的复合物的其中一种、或者几种的混合物。
4.根据权利要求1所述的乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂,其特征在于:所述的系列食品胶为黄原胶、瓜儿豆胶、卡拉胶、刺槐豆胶、阿拉伯胶、魔芋胶的一种或者其中几种的混合物。
5.一种如权利要求1所述的乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂的制备方法,其特征在于:其制备方法的步骤为:
(1).在涂料分散机中按重量配比加入处理洁净的水,在搅拌下按重量配比缓慢加入食品胶,直至形成一均匀的胶状液体;
(2).在胶状液体中按重量配比加入纳米无机氧化物浆料,搅拌分散后即成为一均匀的胶状体,该胶状体即为本乳胶漆涂料的天然纳米增稠流平助剂成品。
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PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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