CN102220060B - 弹性体凝胶水包水多彩体系涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，是由分散相和连续相混合而成，其特征在于所述分散相由保护胶溶液和弹性漆组成，所述保护胶溶液中含有阳离子保护胶，是一种低接枝度的季铵盐多糖聚合物；所述连续相中含有凝胶剂，是一种阴离子型多糖纤维素醚；所述分散相与连续相的质量比是1∶1～2。本发明分散相中的阳离子保护胶与连续相中的凝胶剂相遇时，阴阳离子会互相键合，同时长链季铵盐能与酸性多糖形成络合物，活性基团间发生化学交联，使本涂料软硬可调，稳定性好，彩色粒子比例达到40-50％。
Description
技术领域
本发明涉及一种水包水多彩涂料，属于涂料配方和制备技术领域，特别涉及一种弹性体凝胶水包水多彩体系涂料。
背景技术
液态仿花岗岩涂料是一种胶体，含有分散相与连续相，在分散相中有保护胶溶液的存在，使表面张力不同，从而两相互不相容。这种涂料通过喷枪喷出，具有多彩效果，装饰完成后如花岗岩般自然绽放粒子花纹。
液态仿花岗岩涂料最早是一种俗称“水包油”的涂料，但是由于其生产过程污染环境、稳定性不高、耐候性和耐污性低等缺点，导致生产成本高，不易运输保存，喷涂后效果不易持久，已经渐渐被市场所淘汰。
通过对“水包油”涂料的改进，近年来多使用“水包水”涂料，“水包水”涂料的优点为：(1)水性配方，更加环保，节约能源；(2)安全性高，对人身体健康不会造成危害；(3)仿真度高，更具有美感，可以制备各种不同时尚新潮的图案；(4)耐水性好，抗老化，抗雨水，使用寿命长，易保养。
目前市场上“水包水”涂料根据硬度的不同，主要分为软粒子和硬粒子两种体系，软粒子适合大花纹，喷涂过程中色粒自然绽放，花纹边界稍模糊，漆膜平整自然，但该体系不适合小花纹；硬粒子体系适合小花纹，花纹边界清晰，漆膜有凹凸感，但当采用该体系生产大花纹时，造粒过程很难控制，而且整体效果更像水磨石而非大理石和花岗岩，附着力差，花纹不自然。即，这种体系对乳液的选择性较高，针对性强，使用不够广泛，软粒子通常只能对应大花纹，硬粒子通常只能对应小花纹。现有技术对涂料体系粒子软硬及大小的调整，需要实验调整保护胶、凝胶剂等助剂的搭配，并且对乳液钙离子稳定性有特殊要求，很多品种的乳液无法使用，提高了生产成本。
中国专利申请号是200610044560.2、200710048390.x、200810162869.0和200910090969.1，均公开了各自配方的“水包水”涂料，在上述专利配方中均采用水溶性无机盐，如MgCl2、Al2(SO4)3等，或采用纤维素类水溶物，如PVA、CMC等来形成凝胶，这种凝胶耐水性差，对体系中乳液的稳定性有极大破坏，因此大大影响了产品的储存稳定性，软硬粒子的转化难以实现，配方复杂，并且需要经常调整。
另外，由于软硬度不可通过简单配方改变进行调整，“水包水”涂料的制备方法较为复杂，如中国专利申请号为200810162869.0，可以概括为依次进行保护胶溶液的配制、基础漆制备、交联剂制备、彩粒制备、混合制成单色成品漆、成品漆配制，过程较为复杂。这种体系成品漆中彩色粒子比例只有25％左右。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，采用有机高分子助剂件的阴阳离子及化学交联形成凝胶，粒子软硬可调，制备方法简单，稳定性高。
本发明是通过以下的技术方案实现的：
一种弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，是由分散相和连续相混合而成，所述分散相由保护胶溶液和弹性漆组成，所述保护胶溶液中含有阳离子保护胶，所述阳离子保护胶是一种低接枝度的季铵盐多糖聚合物；所述连续相中含有凝胶剂，所述凝胶剂是一种阴离子型多糖纤维素醚；所述分散相与连续相的质量比是1∶1～2。
所述阳离子保护胶的低接枝度的季铵盐多糖聚合物的接枝度为1～2.5％，结构中至少含有酰胺基或氨基。这种阳离子保护胶具有较高的阳离子性，而结构中大量的酰胺基或氨基等活性基团，又具有絮凝和吸附等功能。
所述凝胶剂的阴离子型多糖纤维素醚的摩尔取代度1.6～2.2，(mPa.s2％水溶液)粘度为1000～2000。
当所述分散相中的阳离子保护胶与连续相中的凝胶剂相遇时，不但阴阳离子会相互键合，同时长链季铵盐能与酸性多糖形成络合物，活性基团间也会发生化学交联反应，形成弹性体凝胶，粒子的软硬可调，适合制成成品漆后所有花纹的喷涂。
所述保护胶溶液是由以下重量份数的物质组成：阳离子保护胶25～40份，消泡剂1～3份，杀菌剂1～2份，水300～570份。
所述弹性漆是由以下重量份数的物质组成：润湿剂1～3份，分散剂0.5～1份，消泡剂1～3份，钛白粉0～10份，硅酸铝0～10份，高岭土20～90份，羟乙基纤维素0～2份，杀菌剂1～2份，弹性乳液100～200份，水50～140份。
所述弹性乳液是是丙烯酸酯类共聚物。
通过调节所述高岭土在所述弹性漆中的比例，即可完成粒子软硬和花纹大小的调节，当需要制备大中花纹的成品漆时，使用1～10％的高岭土；当需要制备小花纹的成品漆时，使用10～30％的高岭土。
所述连续相是由以下重量份数的物质组成：悬浮剂3～5份，阴离子定型剂4～8份，凝胶剂6～10份，消泡剂1～2份，AP-95中和助剂1～2份，杀菌剂1～2份，成膜助剂10～13份，乳液200～500份，水700～1000份。
所述阴离子定型剂是带有羧基、羟基等活性基团的纤维素-多糖共聚物。
所述乳液是丙烯酸酯类共聚物。
本发明也公开了上述弹性体凝胶水包水多彩体系涂料的制备方法：
(1)在分散罐中加入水300～570份，1000～2000转/分得转速分散下加入25～40份阳离子保护胶，1～3份消泡剂，1～2份杀菌剂，搅拌至彻底溶解，得保护胶溶液；
(2)在分散罐中加入50～140份水，1～3份润湿剂，0.5～1分散剂，1～3份消泡剂，0～10份钛白粉，0～10份硅酸铝，20～90份高岭土，0～2份羟乙基纤维素，1～2份杀菌剂，100～200份弹性乳液，得弹性漆；
(3)将上述制得的保护胶溶液与弹性漆均匀混合制得分散相；
(4)在700～1000份水中加入3～5份悬浮剂，4～8份阴离子定型剂，6～10份凝胶剂，1～2份消泡剂，1～2份AP-95中和助剂，1～2份杀菌剂，搅拌溶解彻底，再加入200～500份建筑乳液，10～13份成膜助剂，搅拌均匀得连续相；
(5)在反应罐中将分散相流入连续相，在200～800转/分转速下搅拌切粒，混合比例为所述分散相与连续相的质量比是1∶1～2。
本发明的有益效果为：
1、采用有机高分子助剂间阴阳离子及化学交联形成凝胶，并且凝胶本身是一种弹性体，使粒子的软硬可调，增大其使用范围，无需重新调整配方，即可根据既有配方含量的多少调控粒子的软硬度。
2、未使用对乳液选择性高的物质形成凝胶，对体系乳液的稳定性不会影响，增强成品漆的稳定性，提高其使用寿命，效果更佳持久。
3、配方和工艺比较简单，只需无级变速浆式搅拌机即可完成制备。
4、喷涂面积大，现有体系成品漆中彩色粒子比例约25％左右，本发明体系中彩色粒子比例可达到40-50％，单位重量成品漆施工面积是现有技术两倍左右。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明做进一步说明。
实施例1
1、制备保护胶溶液600份。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 556份 |
| 阳离子保护胶 | 乙烯酰胺聚合物 | 40份 |
| 消泡剂 | 厚浆消泡剂 | 2份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 2份 |
方法：将上述试剂混合搅拌至彻底溶解。其中阳离子保护胶是接枝度为1％的乙烯酰胺聚合物。
2、制备弹性漆400份。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 140份 |
| 润湿剂 | BS-100 | 3份 |
| 分散剂 | BS-5060 | 1份 |
| 消泡剂 | BS-154 | 3份 |
| 钛白粉 | 金红石 | 10份 |
| 硅酸铝 | 硅酸铝 | 10份 |
| 高岭土 | 煅烧高岭土 | 20份 |
| 羟乙基纤维素 | 3-5万粘度 | 2份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 1份 |
| 弹性乳液 | 苯丙 | 200 |
方法：在分散罐中加入140份水，3份润湿剂，1分散剂，3份消泡剂，10份钛白粉，10份硅酸铝，20份高岭土，2份羟乙基纤维素，1份杀菌剂，200份弹性乳液，得弹性漆；
3、将上述600份保护胶溶液与400份弹性漆溶液混合，得1000份分散相溶液；
4、配制1000份连续相溶液。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 720份 |
| 悬浮剂 | 市售涂料悬浮剂 | 4份 |
| 阴离子定型剂 | 羟基纤维素聚合物 | 8份 |
| 凝胶剂 | 羟甲基纤维素醚 | 10份 |
| 消泡剂 | BS-154 | 2份 |
| AP-95 | AP-95 | 2份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 2份 |
| 乳液 | 苯丙 | 220份 |
| 成膜助剂 | 乙醇酯 | 13份 |
方法：在720份水中加入4份悬浮剂，8份阴离子定型剂，10份凝胶剂，2份消泡剂，2份AP-95中和助剂，2份杀菌剂，搅拌溶解彻底，再加入220份建筑乳液，13份成膜助剂，搅拌均匀得连续相。其中凝胶剂是羟甲基纤维素醚，摩尔取代度1.6，(mPa.s 2％水溶液)粘度为1500。
5、将上述1000份分散相流入1000份连续相，控制转速200-300转/分，搅拌3-10min，得产品。
在本实施例中，高岭土在分散相中的比例是2％，制成的成品漆是一种大花纹(粒径大约3-5mm，喷涂后花纹5-10mm)，彩色粒子在体系中的比例约为45％；取5Kg进行墙面施工，施工面积达到12平方左右，是现有涂料的两倍。
实施例2
1、制备保护胶溶液450份。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 416份 |
| 阳离子保护胶 | 甲基丙烯酰氧基氯化铵聚合物 | 30份 |
| 消泡剂 | 厚浆消泡剂 | 3份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 1份 |
方法：将上述试剂混合搅拌至彻底溶解。其中阳离子保护胶是接
枝度为1.5％的甲基丙烯酰氧基氯化铵聚合物；
2、制备弹性漆300份。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 90份 |
| 润湿剂 | BS-100 | 2份 |
| 分散剂 | BS-5060 | 1份 |
| 消泡剂 | BS-154 | 2份 |
| 钛白粉 | 钛白粉 | 5份 |
| 硅酸铝 | 硅酸铝 | 5份 |
| 高岭土 | 高岭土 | 50份 |
| 羟乙基纤维素 | 羟乙基纤维素 | 1份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 2份 |
| 弹性乳液 | 纯丙 | 142 |
方法：在分散罐中加入90份水，2份润湿剂，1分散剂，1份消泡剂，5份钛白粉，5份硅酸铝，50份高岭土，1份羟乙基纤维素，2份杀菌剂，142份弹性乳液，得弹性漆；
3、将上述450份保护胶溶液与300份弹性漆溶液混合，得750份分散相溶液；
4、配制1500份连续相溶液。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 1000份 |
| 悬浮剂 | 市售涂料悬浮剂 | 5份 |
| 阴离子定型剂 | 二甲基二烯丙基纤维素聚合物 | 6份 |
| 凝胶剂 | 羧基纤维素醚 | 8份 |
| 消泡剂 | BS-154 | 2份 |
| AP-95 | AP-95 | 1份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 2份 |
| 乳液 | 纯丙 | 466份 |
| 成膜助剂 | 乙醇酯 | 10份 |
方法：在1000份水中加入5份悬浮剂，6份阴离子定型剂，8份凝胶剂，2份消泡剂，1份AP-95中和助剂，2份杀菌剂，搅拌溶解彻底，再加入466份苯丙乳液，10份成膜助剂，搅拌均匀得连续相。其中凝胶剂是羧基纤维素醚，摩尔取代度2.0，(mPa.s2％水溶液)粘度为1500。
5、将上述1500份连续相与750份分散相在反应罐中混合，控制转速300-800转/分，搅拌10-30min，得产品。
在本实施例中，高岭土在弹性漆中的比例是16％，制成的成品漆是一种小花纹(粒径大约1-2mm)，彩色粒子在体系中的比例约为50％；取5Kg进行墙面施工，施工面积达到15平方左右，是现有涂料的两倍。
实施例3
1、制备保护胶溶液600份。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 562份 |
| 阳离子保护胶 | 羟甲基氯化铵聚合物 | 35份 |
| 消泡剂 | 厚浆消泡剂 | 1份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 2份 |
方法：将上述试剂混合搅拌至彻底溶解。其中阳离子保护胶是羟甲基氯化铵聚合物，接枝度是2.5％；
2、制备弹性漆400份。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 108份 |
| 润湿剂 | BS-100 | 3份 |
| 分散剂 | BS-5060 | 1份 |
| 消泡剂 | BS-154 | 1份 |
| 钛白粉 | 钛白粉 | 2份 |
| 硅酸铝 | 硅酸铝 | 2份 |
| 高岭土 | 高岭土 | 80份 |
| 羟乙基纤维素 | 羟乙基纤维素 | 2份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 1份 |
| 弹性乳液 | 硅丙 | 200 |
方法：在分散罐中加入108份水，3份润湿剂，1分散剂，1份消泡剂，2份钛白粉，2份硅酸铝，80份高岭土，2份羟乙基纤维素，1份杀菌剂，108份弹性乳液，得弹性漆；
3、将上述600份保护胶溶液与400份弹性漆溶液混合，得1000份分散相溶液；
4、配制1200份连续相溶液。
| 组分 | 选用试剂 | 含量 |
| 水 | 水 | 950份 |
| 悬浮剂 | 市售涂料悬浮剂 | 3份 |
| 阴离子定型剂 | 二甲基二烯丙基纤维素聚合物 | 8份 |
| 凝胶剂 | 二甲基乙烯纤维素醚 | 9份 |
| 消泡剂 | BS-154 | 1份 |
| AP-95 | AP-95 | 2份 |
| 杀菌剂 | 异噻唑啉酮 | 2份 |
| 纯丙乳液 | 硅丙 | 218份 |
| 成膜助剂 | 乙醇酯 | 13份 |
方法：在1200份水中加入3份悬浮剂，8份阴离子定型剂，9份凝胶剂，1份消泡剂，2份AP-95中和助剂，2份杀菌剂，搅拌溶解彻底，再加入218份弹性乳液，13份成膜助剂，搅拌均匀得连续相。其中凝胶剂是二甲基乙烯纤维素醚，摩尔取代度2.2，(mPa.s2％水溶液)粘度为2000。
5、将上述1000份连续相与1200份分散相在反应罐中混合，控制转速300-800转/分，搅拌10-30min，得产品。
在本实施例中，高岭土在弹性漆中的比例是20％，制成的成品漆是一种小花纹(粒径大约1-2mm)，彩色粒子在体系中的比例约为50％；取5Kg进行墙面施工，施工面积达到15平方左右，是现有涂料的两倍。
Claims (6)
1.一种弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，是由分散相和连续相混合而成，其特征在于所述分散相由保护胶溶液和弹性漆组成，所述保护胶溶液中含有阳离子保护胶，所述阳离子保护胶是一种低接枝度的季铵盐多糖聚合物；所述连续相中含有凝胶剂，所述凝胶剂是一种阴离子型多糖纤维素醚；所述分散相与连续相的质量比是1∶1～2；
其中，所述阳离子保护胶是低接枝度的季铵盐接枝改性多糖聚合物，接枝度为1～2.5％，结构中含有酰胺基、氨基或羟基活性基团；
其中，所述凝胶剂是羧酸阴离子型多糖纤维素醚，其摩尔取代度1.6～2.2，当在mPa.s2％水溶液条件下，粘度为1000～2000，分子含有羧基、羟基活性基团。
2.如权利要求1所述的弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，其特征在于所述保护胶溶液是由以下重量份数的物质组成：阳离子保护胶25～40份，消泡剂1～3份，杀菌剂1～2份，水300～570份。
3.如权利要求1所述的弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，其特征在于所述弹性漆是由以下重量份数的物质组成：润湿剂1～3份，分散剂0.5～1份，消泡剂1～3份，钛白粉0～10份，硅酸铝0～10份，高岭土20～90份，羟乙基纤维素0～2份，杀菌剂1～2份，丙烯酸酯类共聚物100～200份，水50～140份。
4.如权利要求1所述的弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，其特征在于所述连续相是由以下重量份数的物质组成：悬浮剂3～5份，阴离子定型剂4～8份，凝胶剂6～10份，消泡剂1～2份，AP-95中和助剂1～2份，杀菌剂1～2份，成膜助剂10～13份，丙烯酸酯类共聚物200～500份，水700～1000份。
5.如权利要求4所述的弹性体凝胶水包水多彩体系涂料，其特征在于所述阴离子定型剂是带有羧基、羟基活性基团的纤维素-多糖共聚物。
6.一种弹性体凝胶水包水多彩体系涂料的制备方法：其特征在于是通过以下的步骤实现的：
(1)在分散罐中加入水300～570份，1000～2000转/分的转速分散下加入25～40份阳离子保护胶，1～3份消泡剂，1～2份杀菌剂，搅拌至彻底溶解，得保护胶溶液；
(2)在分散罐中加入50～140份水，1～3份润湿剂，0.5～1分散剂，1～3份消泡剂，0～10份钛白粉，0～10份硅酸铝，20～90份高岭土，0～2份羟乙基纤维素，1～2份杀菌剂，100～200份弹性乳液，得弹性漆；
(3)将上述制得的保护胶溶液与弹性漆均匀混合；
(4)在700～1000份水中加入3～5份悬浮剂，4～8份阴离子定型剂，6～10份凝胶剂，1～2份消泡剂，1～2份AP-95中和助剂，1～2份杀菌剂，搅拌溶解彻底，再加入200～500份建筑乳液，10～13份成膜助剂，搅拌均匀得连续相；
(5)在反应罐中将分散相流入到连续相中，在200～800转/分转速下搅拌切粒，混合比例为所述分散相与连续相的质量比是1∶1～2。
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