CN103087575A - 一种水性消光浆及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种水性消光浆，其主要成份为气相SiO₂和水，其中还包括微量的分散剂、防沉剂、消泡剂和pH调节剂；且原料组成以重量百分比计，包括：气相SiO₂ 10～15重量份，分散剂1～5重量份，所述分散剂采用丙烯酸氨盐类分散剂、羧酸盐类分散剂、非离子高分子分散剂或其组合；防沉剂0.1～0.5重量份，所述防沉剂选自膨润土类防沉剂、聚酰胺类防沉剂、蒙脱石类防沉剂或其组合；消泡剂0.1～0.5重量份，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、炔醇类消泡剂或其组合；pH调节剂0.5～1重量份，水70～80重量份。本发明提供一种具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性的水性消光浆。

Description

一种水性消光浆及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及装饰材料中的涂料领域，具体公开了一种水性消光浆的制备方法及应用。

背景技术

众所周知，涂料为获得低光泽，消光剂起了不可替代的作用。物体表面光泽和物体表面的粗糙程度紧密相关。涂层要形成微细的粗糙表面则必须具备两个条件：一是湿膜中存在大量粒径适宜的消光剂颗粒，二是涂膜干燥过程中产生体积收缩。如果其中一个条件不能满足或不充分满足，那么消光将是困难的甚至是不可能的。

水性涂料用水作为稀释剂，在干燥或固化过程中水挥发而使涂膜仍有相当的体积收缩，所以水性涂料的消光并不难。气相二氧化硅消光剂的消光效率高且在水性涂料中的透明度好。但是，气相二氧化硅消光剂与水性体系相溶的同时，也会遇到困难。将其添加、分散到水性体系的过程中，会因其多孔性结构特征而吸水过快，从而破坏基料颗粒得分散稳定性，进而使基料树脂颗粒絮凝，要使已絮凝的树脂颗粒再度分散将会十分困难，这样会影响形成连续的涂膜并在涂膜表面出现颗粒，另一个问题，如果从消光剂的细小孔隙中逸出的空气形成了稳定的微小泡沫，会导致涂膜发雾或呈乳白色，透明度变差。因微小气泡的存在对涂膜的耐化学品性也有影响。于是考虑把消光粉预分散成消光浆，但现有的消光浆存在生产不便利及储存稳定性差的问题。由于消光粉的多孔结构，现有的消光浆在生产过程中浆料粘度上升很快，既影响了投料的速度，也使得消光浆的固含量低于＜14％，从而也影响到消光浆的消光效率。同时现有消光浆储存一段时间后稳定性差，具体表现为细度会上升，分水，粘度上升而无流动性，既不便于生产，也影响到水性木器涂料的品质。

因此，本领域缺乏一种具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性，无论是高温或是常温储存，消光浆的消光效率、细度和pH值都没有明显变化。而且储存过后经搅拌仍保持较好流动性的水性消光浆，从而使涂料的生产过程变得更简易，更有效，更环保，更安全。因此，本领域迫切需要这样一种具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性的水性消光浆。

发明内容

本发明的第一目的在于获得一种具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性的水性消光浆。

本发明的第二目的在于获得一种具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性的清漆。

本发明的第三目的在于获得一种具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性的水性消光浆的应用。

本发明的第四目的在于获得一种具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性的水性消光浆的制备方法。

在本发明的第一方面，提供了一种水性消光浆，其主要成份为气相SiO₂和水，其中还包括微量的分散剂、防沉剂、消泡剂和pH调节剂；且原料组成以重量百分比计，包括：

气相SiO₂ 10～15重量份，

分散剂1～5重量份，所述分散剂采用丙烯酸氨盐类分散剂、羧酸盐类分散剂、非离子高分子分散剂或其组合；

防沉剂0.1～0.5重量份，所述防沉剂选自膨润土类防沉剂、聚酰胺类防沉剂、蒙脱石类防沉剂或其组合；

消泡剂0.1～0.5重量份，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、炔醇类消泡剂或其组合；

pH调节剂0.5～1重量份，

水70～80重量份。

在本发明的一个具体实施方式中，所述分散剂采用羧酸盐类分散剂时，采用Clariant公司的Dispesogen DIP；

所述分散剂采用非离子高分子分散剂时，采用明凌公司的EDAPLAN480。

在本发明的一个具体实施方式中，所述防沉剂选用聚酰胺类防沉剂时，采用DISPARLON公司的AQ600；

所述防沉剂选用蒙脱石类防沉剂时，选用海名斯公司的BETONE LT。

在本发明的一个具体实施方式中，所述消泡剂采用炔醇类消泡剂时，采用气体公司的SURFYNOLDF-37，

所述消泡剂采用有机硅类消泡剂时，采用Nopco公司的SN-Defoamer 399。

在本发明的一个具体实施方式中，所述pH调节剂采用DOW公司的AMP-95或是氨水。

在本发明的一个具体实施方式中，还含有表面活性剂0.1～0.5重量份。

本发明的第二方面提供一种含有本发明所述的水性消光浆的清漆。

在一优选例中，所述清漆为水性高光清漆；更优选地，所述清漆为以水性聚氨酯和水性丙烯酸聚合物为混合乳液的清漆。

在本发明的一个具体实施方式中，所述水性消光漆在清漆中的添加量以清漆重量百分比计为10～15％。

本发明的第三方面提供一种本发明所述的水性消光浆在水性高光清漆中的应用。

本发明的第四方面提供一种水性消光浆的制备方法，其包括以下步骤：

将本发明所述的组分进行混合，得到水性消光浆。

在一优选例中，将防沉剂0.1～0.5重量份在高转速的搅拌条件下，缓慢的加入到水60～70重量份中，维持该转速搅拌一段时间，待防沉剂均匀分散，然后在保持上述搅拌速度不变的条件下，依次加入任选的表面活性剂1～5重量份、分散剂1～5重量份、消泡剂0.1～0.5重量份、pH调节剂0.5～1重量份等助剂，维持上述转速搅拌一段时间后降低转速，并在低转速下，将气相SiO₂缓慢加入到上述混合溶液中，由于气相SiO₂ 10～15重量份加入，溶液粘度逐渐增加，转速也相应的提高，投料结束后维持该转速直到细度合格再将剩余的水加入，继续搅拌分散一段时间即得成品。

附图说明

图1(a)为不同消光浆的粘度和pH值；(b)为不同半光清漆的粘度和细度。

(a)中，横轴为样品编号；纵轴为粘度(viscosity)和pH；

样品2为存放在50℃(stored at 50degree)下的样品；

样品3为存放在室温下(stored at room temperature)下的样品；

样品5-9分别是含有15％、14％、13％、12％、11％的水性消光浆的清漆样品；

(b)中，横轴为样品编号；纵轴为颗粒的细度(fineness)和粘度(viscosity)；

样品1为空白样品；

样品2存放在50℃(stored at 50degree)下的样品；

样品3为存放在室温下(stored at room temperature)下的样品；

样品4为粉状二氧化硅；

样品5-9分别是含有15％、14％、13％、12％、11％的水性消光浆的清漆样品；

图2半光清漆的反射光谱，

图(a)中横轴为波长(wavelength)，纵轴为R％(反射率)，其中曲线从上至下分别是空白样品(blank)、存放在50℃(stored at 50degree)下的样品、存放在室温下(stored at room temperature)下的样品、含有15％的水性消光浆的清漆样品和粉末二氧化硅；

图(b)横轴为波长(wavelength)，纵轴为R％(反射率)，其中曲线从上至下分别是含有14％、15％、11％、12％、13％的水性消光浆的清漆样品。

具体实施方式

本发明人经过广泛而深入的研究，通过改进配方，解决了本领域中涂料使用消光粉的问题。在此基础上完成了本发明。

本发明的技术构思如下：

本发明的目的就是为解决涂料使用消光粉的难点，发明了一种新的水性消光浆。本发明的水性消光浆具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性，无论是高温或是常温储存，消光浆的消光效率、细度和pH值都没有明显变化。而且储存过后经搅拌仍保持较好流动性。使涂料的生产过程变得更简易，更有效，更环保，更安全。用其制备的半光清漆可用于任何木器家具。

本文中，所述“高光清漆”是指60度光泽＞85°的清漆本文中，所述“半光清漆”是指60度光泽40°-60°的清漆

以下对本发明的各个方面进行详述：

水性消光浆

综述

一种水性消光浆，其主要成份为气相SiO₂和水，其特征在于，其中还包括微量的防沉剂、分散剂、消泡剂和pH调节剂；且原料组成以重量百分比计，包括：

气相SiO₂ 10～15重量份，

分散剂1～5重量份，所述分散剂采用丙烯酸氨盐类分散剂、羧酸盐类分散剂、非离子高分子分散剂或其组合；

防沉剂0.1～0.5重量份，所述防沉剂选自膨润土类防沉剂、聚酰胺类防沉剂、蒙脱石类防沉剂或其组合；

消泡剂0.1～0.5重量份，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、炔醇类消泡剂或其组合；

pH调节剂0.5～1重量份，

水70～80重量份。

在一个优选实施方式中，本发明提供一种水性消光浆，其主要成份为气相SiO₂和水，其中还包括微量的表面活性剂、防沉剂、分散剂、消泡剂和pH调节剂。其技术特征是，原料组成以总重量的重量百分比计，包括：

气相SiO₂ 10～15％、表面活性剂1～5％、分散剂1～5％、防沉剂0.1～0.5％、消泡剂0.1～0.5％、pH调节剂0.5～1％、水70～80％。

气相SiO ₂

所述气相SiO₂可以市售得到，例如EVONIK公司的ACEMATT TS-100。

分散剂

所述分散剂采用丙烯酸氨盐类分散剂、羧酸盐类分散剂、非离子高分子分散剂或其组合。

所述分散剂采用羧酸盐类分散剂时，采用Clariant公司的Dispesogen DIP；

所述分散剂采用非离子高分子分散剂时，采用明凌公司的EDAPLAN480。

所述分散剂的用量是1～5重量份。

防沉剂

所述防沉剂选自膨润土类防沉剂、聚酰胺类防沉剂、蒙脱石类防沉剂或其组合。

所述防沉剂选用聚酰胺类防沉剂时，采用DISPARLON公司的AQ600；

所述防沉剂选用蒙脱石类防沉剂时，选用海名斯公司的BETONE LT。

所述防沉剂的用量是0.1～0.5重量份。

消泡剂

所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、炔醇类消泡剂或其组合；

所述消泡剂采用炔醇类消泡剂时，采用气体公司的SURFYNOL DF-37，

所述消泡剂采用有机硅类消泡剂时，采用Nopco公司的SN-Defoamer 399。

所述消泡剂的用量是0.1～0.5重量份。

pH调节剂

所述pH调节剂采用DOW公司的AMP-95或是氨水。

所述pH调节剂的用量是0.5～1重量份。

表面活性剂

在一优选实施方式中，还含有表面活性剂0.1～0.5重量份。

清漆

本发明还提供一种含有所述的水性消光浆的清漆。

在一优选例中，所述水性消光漆在清漆中的添加量以清漆重量百分比计为10～15％。

在一优选例中，所述清漆为水性高光清漆；更优选地，所述清漆为以水性聚氨酯和水性丙烯酸聚合物为混合乳液的清漆。

制备方法

本发明的一种水性消光浆的制备方法，其包括以下步骤：

将本发明的水性消光浆的组分进行混合，得到水性消光浆。

在一优选例中，将防沉剂0.1～0.5重量份在高转速的搅拌条件下，缓慢的加入到水60～70重量份中，维持该转速搅拌一段时间，待防沉剂均匀分散，然后在保持上述搅拌速度不变的条件下，依次加入任选的表面活性剂1～5重量份、分散剂1～5重量份、消泡剂0.1～0.5重量份、pH调节剂0.5～1重量份等助剂，维持上述转速搅拌一段时间后降低转速，并在低转速下，将气相SiO₂缓慢加入到上述混合溶液中，由于气相SiO₂ 10～15重量份加入，溶液粘度逐渐增加，转速也相应的提高，投料结束后维持该转速直到细度合格再将剩余的水加入，继续搅拌分散一段时间即得成品。

更具体地，为达到上述发明目的，本发明通过以下优选技术方案予以实现：

上述水性消光浆的制备方法，包括以下步骤：

第一步消光浆的制备：将防沉剂0.1～0.5％在高转速的搅拌条件下，缓慢的加入到水60～70％中，维持该转速搅拌一段时间，待防沉剂均匀分散，然后在保持上述搅拌速度不变的条件下，依次加入表面活性剂1～5％、分散剂1～5％、消泡剂0.1～0.5％、pH调节剂0.5～1％等助剂，维持上述转速搅拌一段时间后降低转速，并在低转速下，将气相SiO₂缓慢加入到上述混合溶液中，由于气相SiO₂ 10～15％地加入，溶液粘度逐渐增加，转速也相应的提高，投料结束后维持该转速直到细度合格再将剩余的水加入，继续搅拌分散一段时间即得成品。

第二步性能测试：将上述水性消光浆10～15％高速分散到以水性聚合物为乳液的水性高光清漆当中，分散均匀后，用水稀释至适当粘度，涂制样板进行测试。

有益效果

性能测试结果表明，本发明的水性消光浆具有较高的消光效率，并具有较好的储存稳定性，无论是高温或是常温储存，消光浆的消光效率、细度和pH值都没有明显变化。而且储存过后经搅拌流动性仍然较好，便于投料。用其制备的半光清漆可用于任何木器家具。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1)本发明实现了将气相SiO₂均匀稳定的分散在纯水中。在得到的消光浆中，纯水为分散介质，气相SiO₂为分散体。气相SiO₂在水中的均匀分散保留了其原有的高消光效率，在200～800nm范围内的反射率可以控制在40％以内。

2)本发明的水性消光浆，流动性和储存稳定性较好(储存后细度不返粗，搅拌后可流动)，与直接用气相SiO₂及其它消光浆相比，涂料的投料过程变得更简易，更有效，更环保，更安全。

3)本发明的制备工艺简单易操作，原料价廉易得，适合工业化生产，反应过程没有工业三废，具有绿色环保、低能耗、高效益特点。

如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

本发明的其他方面由于本文的公开内容，对本领域的技术人员而言是显而易见的。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比，所述的聚合物分子量为数均分子量。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

具体实施方式

下面通过实施例对本发明作进一步说明，其目的仅在于更好理解本发明的内容而非限制本发明的保护范围。

实施例1

第一步消光浆的制备：将防沉剂6g(包括属于聚酰胺类防沉剂的DISPARLON公司的AQ600和属于蒙脱石类防沉剂的海名斯公司的BETONE LT，1∶1重量比)在1500rad/min的搅拌条件下，缓慢的加入到1050g水中，维持该转速搅拌一段时间，至防沉剂均匀分散，然后在保持上述搅拌速度不变的条件下，依次加入丙二醇75g、分散剂(包括羧酸盐类的Clariant公司的Dispesogen DIP，非离子高分子类的明凌公司的EDAPLAN480，1∶1重量比)30g、消泡剂(包括炔醇类的气体公司的SURFYNOL DF-37类，有机硅类的Nopco公司的SN-Defoamer 399，1∶1重量比)1.5g、pH调节剂(如DOW公司的AMP-95，氨水)9g，维持上述转速搅拌10min后降低转速至1000rad/min，在该转速下，将气相SiO₂ 225g(如Evonik公司的ACEMATT TS-100)缓慢加入到上述混合溶液中，由于气相SiO₂地加入，溶液粘度逐渐增加，转速也要由1000rad/min上升至2000rad/min，投料结束后维持该转速继续搅拌，直至细度合格后再将104.25g水加入，继续搅拌分散10min即得成品。

第二步性能测试：将上述水性消光浆高速分散到以水性聚氨酯和水性丙烯酸聚合物为混合乳液的水性高光清漆当中，水性消光浆的用量为清漆的15％(质量百分比)，分散均匀后，用水稀释至适当粘度，涂制样板进行测试。

所得水性消光浆和半光清漆的紫外-可见-近红外反射光谱图(测试条件为：Data Interval 1.0nm，Ave.Time 0.1sec，SBW 2.0nm，Scan Rate 600nm/min)表明：该发光材料在200～800nm的区域有很好的反射效果，反射率都在40％以下(如图2所示)。

实施例2

本实施例与实施例1的不同之处在于：气相SiO₂的添加量为11％，其余内容同实施例1所述，从而得到目标产物，用100μm的刮板细度计测试其细度在40μm以下；pH测试仪测试其pH值为9.28；KU-2 VISCOMETER测试其粘度为64ku。所得样品的反射光谱分析方法同实施例1中所述。

实施例3

本实施例与实施例1的不同之处在于：气相SiO₂的添加量为12％，其余内容同实施例1所述，从而得到目标产物，用100μm的刮板细度计测试其细度在40μm以下；pH测试仪测试其pH值为9.17；KU-2 VISCOMETER测试其粘度为60ku。所得样品的反射光谱分析方法同实施例1中所述。

实施例4

本实施例与实施例1的不同之处在于：气相SiO₂的添加量为13％，其余内容同实施例1所述，从而得到目标产物，用100μm的刮板细度计测试其细度在40μm以下；pH测试仪测试其pH值为9.20；KU-2VISCOMETER测试其粘度为61ku。所得样品的反射光谱分析方法同实施例1中所述。

实施例5

本实施例与实施例1的不同之处在于：气相SiO₂的添加量为14％，其余内容同实施例1所述，从而得到目标产物，用100μm的刮板细度计测试其细度在40μm以下；pH测试仪测试其pH值为9.08；KU-2VISCOMETER测试其粘度为62ku。所得样品的反射光谱分析方法同实施例1中所述。

实施例6

本实施例与实施例1的不同之处在于：制备半光清漆所用的消光浆为实施例1中的消光浆50℃储存1个月的样品，其余内容同实施例1所述，50℃储存1个月的样品，用100μm的刮板细度计测试其细度在40μm以下；pH测试仪测试其pH值为9.03；KU-2VISCOMETER测试其粘度为85ku。所得样品的反射光谱分析方法同实施例1中所述。

实施例7

本实施例与实施例1的不同之处在于：制备半光清漆所用的消光浆为实施例1中的消光浆常温储存1个月的样品，其余内容同实施例1所述，常温储存1个月的样品，用100μm的刮板细度计测试其细度在40μm以下；pH测试仪测试其pH值为9.07；KU-2VISCOMETER测试其粘度为86ku。所得样品的反射光谱分析方法同实施例1中所述。

实施例8

本实施例与实施例1的不同之处在于：高光清漆当中未添加消光浆，其余内容同实施例1所述。细度用100μm的刮板细度计测试其细度为30μm，所得样品的反射光谱分析方法同实施例1中所述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的实质技术内容范围，本发明的实质技术内容是广义地定义于申请的权利要求范围中，任何他人完成的技术实体或方法，若是与申请的权利要求范围所定义的完全相同，也或是一种等效的变更，均将被视为涵盖于该权利要求范围之中。

在本发明提及的所有文献都在本申请中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本发明的上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种水性消光浆，其主要成份为气相SiO₂和水，其特征在于，其中还包括微量的分散剂、防沉剂、消泡剂和pH调节剂；且原料组成以重量百分比计，包括：

气相SiO₂ 10～15重量份，

分散剂1～5重量份，所述分散剂采用丙烯酸氨盐类分散剂、羧酸盐类分散剂、非离子高分子分散剂或其组合；

防沉剂0.1～0.5重量份，所述防沉剂选自膨润土类防沉剂、聚酰胺类防沉剂、蒙脱石类防沉剂或其组合；

消泡剂0.1～0.5重量份，所述消泡剂选自有机硅类消泡剂、炔醇类消泡剂或其组合；

pH调节剂0.5～1重量份，

水70～80重量份。

2.如权利要求1所述的水性消光浆，其特征在于，

所述分散剂采用羧酸盐类分散剂时，采用Clariant公司的Dispesogen DIP；

所述分散剂采用非离子高分子分散剂时，采用明凌公司的EDAPLAN480。

3.如权利要求1所述的水性消光浆，其特征在于，

所述防沉剂选用聚酰胺类防沉剂时，采用DISPARLON公司的AQ600；

所述防沉剂选用蒙脱石类防沉剂时，选用海名斯公司的BETONE LT。

4.如权利要求1所述的水性消光浆，其特征在于，

所述消泡剂采用炔醇类消泡剂时，采用气体公司的SURFYNOLDF-37，

所述消泡剂采用有机硅类消泡剂时，采用Nopco公司的SN-Defoamer 399。

5.如权利要求1所述的水性消光浆，其特征在于，所述pH调节剂采用DOW公司的AMP-95或是氨水。

6.如权利要求1所述的水性消光浆，其特征在于，还含有表面活性剂0.1～0.5重量份。

7.一种含有如权利要求1所述的水性消光浆的清漆。

8.如权利要求7所述的清漆，其特征在于，所述水性消光漆在清漆中的添加量以清漆重量百分比计为10～15％。

9.一种如权利要求1所述的水性消光浆在水性高光清漆中的应用。

10.一种水性消光浆的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将权利要求1的组分进行混合，得到水性消光浆。

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