CN103740213A - 含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法,含有硅微粉的乳胶涂料,各个组分的重量份数为:乳液80-100份,钛白粉0-25份,改性硅微粉20-50份,水100-200份,分散剂1.0-1.5份,消泡剂0.2-0.4份,防霉剂0.1-0.3份,消光剂0-0.2份,成膜助剂0.1-0.3份;所述改性的硅微粉为对硅微粉依次采用酸改性、胺化剂改性、偶联剂A改性和偶联剂B改性获得的产物。本发明采用硅微粉,作为乳胶涂料中的填料使用,替代常用的钛白粉和立德粉,在获得高性能的乳胶涂料的同时还能降低生产成本。该制备方法简单高效,可以获得高性能的乳胶涂料,节约了生产成本,扩大了乳胶涂料的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及一种含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法。
背景技术
乳胶涂料又称乳胶漆,其制备方法是在乳化剂存在的条件下,将合成树脂以极细颗粒分散于水中形成乳液,它是乳胶涂料的主要成膜物质,而后添加一定量的辅助助剂,颜料和填料,均匀地分散在乳胶中,最后经过研磨机的研磨后,是的乳胶涂料的颗粒更细,有利于提高涂料的性能。由于乳胶涂料具有无毒,无味,环保,良好的装饰效果等优点,使得它成为目前最受欢迎、最为流行的一种建筑涂料。乳胶涂料是建筑涂料的未来发展的重要方向。在乳胶涂料中使用量最大的除树脂以外是填料部分,通用的填料包括:钛白粉,立德粉,硫酸钡等。填料价格直接影响了乳胶涂料生产成本。目前各企业和研究人员积极探讨其他填料替代传统的填料,保证产品质量的前提下,压缩生产成本,提高产品的利润。
硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。由天然石英(SiO2)矿经过破碎、球磨、浮选、酸洗提纯等多道工艺加工而成的微粉。还可以将天然石英经高温熔融、冷却后得到的非晶态SiO2的熔融石英。硅微粉具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能。
硅微粉在涂料中的应用前期已经有相关文献报道,例如将硅微粉添加到环氧树脂中,作为流变剂;与其他阻燃剂复配,提高涂料的阻燃效果;将硅微粉添加到耐火材料中,提高材料的性能。
硅微粉是一种无机材料,为了提高与高聚物之间的相容性,必须对其进行有机化改性。目前常常采用硅烷偶联剂对其进行处理,然而处理的效果并不明显,不能有效对提高乳胶涂料的性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法,以克服现有技术存在的上述缺陷。
本发明的含有硅微粉的乳胶涂料,各个组分的重量份数为:
优选的,本发明的含有硅微粉的乳胶涂料,各个组分的重量份数为:
所述的乳液为纯丙乳液或丙烯酸乳液等,重量固含量为35~55%;
所述改性的硅微粉为对硅微粉依次采用酸改性、胺化剂改性、偶联剂A改性和偶联剂B改性获得的产物;
所述硅微粉粒径大小为300~5000目;
所述的酸为硫酸,盐酸,硝酸或醋酸;
所述的胺化剂为N,N-二甲基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺;
所述的偶联剂A为脂肪酸;
所述脂肪酸优选油酸、亚油酸、二十碳五烯酸或γ-亚麻酸或α-亚麻酸;
所述的偶联剂B为钛酸酯、硼酸酯或Si-69;
所述的钛酸酯优选二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯或四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯;
所述的硼酸酯优选三乙醇胺硼酸酯、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯或2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯;
所述的Si-69的化学名称为双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物,可采用南京曙光硅烷化工有限公司公司牌号为KH-845-4产品;
所述的分散剂选自聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠或聚羧酸氨;
所述的消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、聚醚或月桂酸钾;
所述的防霉剂选自吡啶硫酮锌、四氯间苯二甲腈或苯并咪唑氨基甲酸甲酯;
所述的消光剂选自聚乙烯蜡、水凝胶型二氧化硅或硬脂酸锌;
所述的成膜助剂选自二丙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇单油酸酯;
所述改性的硅微粉的制备方法,包括如下步骤:
(1)将硅微粉浸渍在重量浓度为5~15%的酸溶液中12~24小时,然后从溶液中收集固体产物,洗涤,酸溶液的重量用量为硅微粉用量的100%~300%;
(2)将步骤(1)的产物,加入重量浓度为3~10%的胺化剂中,浸渍12~24小时,过滤水洗至中性,80~110℃干燥2~4小时,胺化剂的重量用量为硅微粉用量的50%~200%;
(3)将偶联剂A加入步骤(2)的产物中,在60~80℃的温度下搅拌混合5~15min,获得偶联剂A改性的产物,偶联剂A重量用量为硅微粉用量的0.5%~5.0%;
(4)将偶联剂B加入步骤(3)的产物,在100~120℃的温度下搅拌混合5~15min,得到所述的改性硅微粉,偶联剂B的重量用量为硅微粉用量的0.4%~4.0%。
所述的含有硅微粉的乳胶涂料的制备方法,包括如下步骤:
将乳液、钛白粉,分散剂、防霉剂、消光剂、成膜助剂和水按照比例进行预混合10~20min,混合过程中,添加消泡剂和所述改性硅微粉,而后在混料机中,搅拌20~40min,砂磨机研磨后过筛,出料,即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
本发明采用硅微粉,作为乳胶涂料中的填料使用,替代常用的钛白粉和立德粉,在获得高性能的乳胶涂料的同时还能降低生产成本。该制备方法简单高效,可以获得高性能的乳胶涂料,节约了生产成本,扩大了乳胶涂料的使用范围。
具体实施方式
通过以下的实施例将进一步理解本发明,但不能限定本发明的内容。
实施例中,漆膜性能是采用GB/T 6739测试漆膜硬度铅笔;GB/T 9286测试漆膜附着力;GB/T 1732测试漆膜耐冲击性;GB/T 23989测试漆膜耐溶剂擦拭性;GB/T 1771测试漆膜耐盐雾性能;GB/T 23988-2009测试涂料耐磨性。
实施例1
将200g,300目的硅微粉浸渍在200g的质量浓度为15%的盐酸溶液中,24小时后过滤,将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至无氯离子;
将上述硅微粉添加到100g的质量浓度为10%的N,N-二甲基丙烯酰胺中,浸渍12小时后过滤,将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至中性,80℃温度下干燥4小时;
将1.0g的油酸添加到胺化干燥后的硅微粉中,在60℃的温度下搅拌混合15min;
再按照比例添加8g的二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯,在120℃的温度下搅拌混合5min,得到改性的硅微粉。
将固含量为35%的纯丙乳液800g乳液、10g聚丙烯酸铵,1.0g吡啶硫酮锌,二丙二醇丁醚1.0g和1000g的水进行预混合10min,混合过程中,添加1g的聚二甲基硅氧烷。在预混合液体中添加200g改性硅微粉,而后在高速混料机上高速搅拌40min,混合过程中,添加1g的消泡剂。而后经过砂磨机研磨后过筛,出料,即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
漆膜性能:
实施例2
采用与实施例1相同的方法,其中:
将100g,5000目的硅微粉浸渍在300g的质量浓度为5%的硫酸溶液中,12小时后过滤,将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至无氯离子;将上述硅微粉添加到200g的质量浓度为3%的N-羟甲基丙烯酰胺中,浸渍24小时,后过滤,将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至中性,110℃温度下干燥2小时;将5.0g的亚油酸添加到胺化干燥后的硅微粉中,在80℃的温度下搅拌混合15min;再按照比例添加0.4g的二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯,在100℃的温度下搅拌混合5min,得到改性的硅微粉。
将固含量为55%的苯丙乳液200g乳液、50g钛白粉、3g聚丙烯酸钠、0.6g四氯间苯二甲腈、0.4g水凝胶型二氧化硅、0.6g乙二醇和400g的水进行预混合20min,混合过程中,添加0.4g的聚醚。在预混合液体中添加100g改性硅微粉,而后在高速混料机上高速搅拌20min,混合过程中,添加0.4g的聚醚。而后经过砂磨机研磨后过筛,出料,即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
漆膜性能:
实施例3
采用与实施例1相同的方法,其中:
将400g,3000目的硅微粉浸渍在600g的质量浓度为10%的醋酸溶液中,30小时后过滤,将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至无氯离子;将上述硅微粉添加到400g的质量浓度为6%的N,N-二甲基丙烯酰胺中,浸渍16小时,后过滤,将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至中性,100℃温度下干燥3小时;将8.0g的γ-亚麻酸添加到胺化干燥后的硅微粉中,在100℃的温度下搅拌混合12min;再按照比例添加6g的四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯,在120℃的温度下搅拌混合6min,得到改性的硅微粉。
将固含量为45%的纯丙乳液900g乳液、40g钛白粉、9g聚羧酸氨、1.5g苯并咪唑氨基甲酸甲酯、0.5g硬脂酸锌、3g丙二醇单油酸酯和600g的水进行预混合15min,混合过程中,添加0.6g的月桂酸钾。在预混合液体中添加400g改性硅微粉,而后在高速混料机上高速搅拌30min,混合过程中,添加0.6g的月桂酸钾。而后经过砂磨机研磨后过筛,出料,即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
漆膜性能:
Claims (6)
3.根据权利要求1或2所述的含有硅微粉的乳胶涂料,其特征在于,所述的乳液为纯丙乳液或丙烯酸乳液,重量固含量为35~55%;所述硅微粉粒径大小为300~5000目;所述的分散剂选自聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠或聚羧酸氨;所述的消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、聚醚或月桂酸钾;所述的防霉剂选自吡啶硫酮锌、四氯间苯二甲腈或苯并咪唑氨基甲酸甲酯;所述的消光剂选自聚乙烯蜡、水凝胶型二氧化硅或硬脂酸锌;所述的成膜助剂选自二丙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇单油酸酯;所述的酸为硫酸,盐酸,硝酸或醋酸。
4.根据权利要求3所述的含有硅微粉的乳胶涂料,其特征在于,所述的胺化剂为N,N-二甲基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺;
所述的偶联剂A为脂肪酸,所述脂肪酸为油酸、亚油酸、二十碳五烯酸或γ-亚麻酸或α-亚麻酸;偶联剂B为钛酸酯、硼酸酯或Si-69;
所述的钛酸酯为二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯或四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯;
所述硼酸酯为三乙醇胺硼酸酯、2-[2-(2-乙氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯或2-[2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯。
5.根据权利要求3所述的含有硅微粉的乳胶涂料,其特征在于,所述改性的硅微粉的制备方法,包括如下步骤:
(1)将硅微粉浸渍在重量浓度为5~15%的酸溶液中12~24小时,然后从溶液中收集固体产物,洗涤,酸溶液的重量用量为硅微粉用量的100%~300%;
(2)将步骤(1)的产物,加入重量浓度为3~10%的胺化剂中,浸渍12~24小时,过滤水洗至中性,80~110℃干燥2~4小时,胺化剂的重量用量为硅微粉用量的50%~200%;
(3)将偶联剂A加入步骤(2)的产物中,在60~80℃的温度下搅拌混合5~15min,获得偶联剂A改性的产物,偶联剂A重量用量为硅微粉用量的0.5%~5.0%;
(4)将偶联剂B加入步骤(3)的产物,在100~120℃的温度下搅拌混合5~15min,得到所述的改性硅微粉,偶联剂B的重量用量为硅微粉用量的0.4%~4.0%。
6.根据权利要求1~5任一项所述的含有硅微粉的乳胶涂料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将乳液、钛白粉,分散剂、防霉剂、消光剂、成膜助剂和水按照比例进行预混合10~20min,混合过程中,添加消泡剂和所述改性硅微粉,而后在混料机中,搅拌20~40min,砂磨机研磨后过筛,出料,即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
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Granted publication date: 20160120 Termination date: 20170925 |