CN103881421A - 一种纳米表面改性剂及其制备方法、使用方法 - Google Patents
一种纳米表面改性剂及其制备方法、使用方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种纳米表面改性剂，其特征在于包括如下组分：包覆剂5-30份、稳定剂5-20份、增稠剂0.1-10份和调节剂，以重量份计；其中，所述包覆剂为纳米TiO2，所述稳定剂为磷酸盐、多元醇及聚乙二醇类酯醚中的任意一种或几种混合物；所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮或海藻酸钠；所述调节剂为氨水、碳酸氢钠或磷酸氢二钠，调节pH值为7-10。本发明还公开这种纳米表面改性剂的制备方法和使用方法。经过本发明纳米表面改性剂改善后的颜料，显著改善了无机有机颜料的互溶分散性，制得的颜料色泽鲜艳,遮盖力好。
Description
技术领域
本发明涉及一种对无机颜料进行表面处理的纳米表面改性剂，本发明还涉及到这种纳米表面改性剂的制备方法和使用方法。
背景技术
随着油漆,油墨、塑料等行业的生产工艺的优化和应用品质的高要求，对颜料在水性和油性介质中的分散性和互溶稳定性要求越来越高。随着环保性要求的不断提高，有机颜料的使用越来越多。有机颜料比无机颜料色彩鲜艳，有更高的着色力、透明度，且毒性小，而应用更为广泛。但有机颜料耐光耐气候牢度、耐热性能和耐溶解性能劣于无机颜料，而得到两种颜料要复配使用。由于无机颜料表面的亲水性强,使其在油漆,油墨、塑料、涂料等油性介质中的互溶性下降。此外，有机颜料亲油性较强，且密度小。两者混用时，容易分层，与被着色物体没有亲和力。由此，在使用过程中使两种颜料获得良好的分散性是困难的，并且稳定性不好,大大限制了其使用期限和使用范围。
为改进无机颜料分散在水性（油性）有机颜料中的分散性，以使其具有良好的相溶性和分散稳定性，通常采用添加表面改性剂的方法改善颜料的分散互溶性。中国专利公开号CN 102131574A公开了一种适于非水系中的碱性无机颜料的高分子分散剂。其采用包含共聚物的无机颜料用高分子分散剂，对于提高无机颜料润湿性、稳定性等方面有相当大的作用。但此分散剂对颜料选择性强，只适用水性无机颜料，对有机颜料作用欠佳。中国专利公开号CN102712465A提供了一种包含表面改性纳米粒子的无机颜料组合物及其制备方法，此类组合物可允许用非加色增量剂将所述无机颜料稀释至显著的程度，同时保持或增强所述颜料的着色能力。中国专利公开号CN 1132225A介绍了一种采用二氧化硅及硬脂酸钠包覆无机颜料钛白粉的方法，以改善表面润滑而易于分散，不易集聚和结块。中国专利公开号CN 1203616A介绍了一种硅烷化处理无机颜料钛白粉，使其表面由亲水性转变为疏水性，而易于分散在有机聚合物中。这些表面包膜处理方法，主要为改善无机颜料表面的疏水性，与溶剂的互溶性较差。
发明内容
发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种能够改善无机颜料在有机颜料中的分散性、改善光泽度、同时能降低颜料的吸油量的纳米表面改性剂。
本发明的第二目的是提供这种纳米表面改性剂的制备方法。
本发明的第三目的是提供这种纳米表面改性剂的使用方法。
技术方案：本发明所述纳米表面改性剂，包括如下组分：包覆剂5-30份、稳定剂5-20份、增稠剂0.1-10份和调节剂，以重量份计；其中，所述包覆剂为纳米TiO2，所述稳定剂为磷酸盐、多元醇及聚乙二醇类酯醚中的任意一种或几种混合物；所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮或海藻酸钠；所述调节剂为氨水、碳酸氢钠或磷酸氢二钠，调节pH值为7-10。
优选地，所述纳米TiO2为纳米TiO2粉末或纳米TiO2溶胶，其粒径为2-200 nm，晶型为锐钛矿。
本发明所述的纳米表面改性剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）将所述稳定剂和增稠剂加入反应釜中，再加入70-95份的水，升温到25-90℃，高速乳化5-60min；
（2）将所述包覆剂投入到反应釜中，升温到25-90℃，高速乳化5-60min；
（3）向反应釜中加入调节剂，调节pH值为7-10，升温到25-90℃，高速乳化5-15min后制备出纳米表面改性剂。
优选地，步骤（1）（2）（3）中所述的高速乳化为搅拌转速不少于10000转/分钟。
本发明所述的纳米表面改性剂的使用方法为：将无机颜料及有机颜料按照重量比（1～30）：50投入到反应釜中，加入蒸馏水，固液比1:10，高速搅拌5-30 min，然后加入所述纳米表面改性剂，用量为颜料总重量的1～10%，继续高速搅拌5-60 min，得颜料成品。本发明使用方法中，固液比确定为1:10，能够显著改善了无机有机颜料的互溶分散性，制得色泽更鲜艳,遮盖力好,着色力更强。
优选地，本发明能够改善的无机颜料包括无机荧光颜料、透明颜料或/和珠光颜料，如铅铬黄、钼铬红、氧化铁红、钛白粉。
优选地，本发明能够改善的有机颜料为酞青、偶氮、苯并咪唑酮或/和吡咯并吡咯二酮颜料。所述偶氮优选为颜料黄PY74、PY65、颜料橙P013和颜料橙P073；所述苯并咪唑酮优选为颜料橙P034和PY151，所述吡咯并吡咯二酮颜料优选为颜料红PR254。
本发明与现有技术相比，其有益效果是： 1、本发明所述纳米表面改性剂能改善无机颜料在水性和油性介质中与有机颜料的分散性，使其具有良好的相溶性、润湿性和分散稳定性，改善光泽度，同时降低颜料的吸油量，可长期保存，尤其提高了无机颜料在使用过程的均匀稳定性，适应中高档油墨、塑料以及涂料等应用领域。2、经过本发明纳米表面改性剂改善后的颜料，显著改善了无机有机颜料的互溶分散性，制得色泽鲜艳,遮盖力好,着色力强的混合颜料体系，大大提高了颜料在水性及油性介质中的互溶性和稳定性。3、本发明产品制备和使用方法简单，操作方便，经常规生产工艺生产而得，经济环保，适应中高档涂料、油墨、塑料等的着色水平。
具体实施方式
下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。
实施例1：称取稳定剂磷酸钠和增稠剂羧甲基纤维素钠，用量分别为4份和1份，加入反应釜中，再加入85份水。升温90℃，高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）10 min。加入纳米TiO2粉，颗粒大小为200 nm，投料重量份为5份，升温90℃，高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）5 min。加入氨水，调节pH为10，高速乳化5 min。制备出固含量为10%的纳米表面改性剂。称取铅铬黄颜料和颜料橙P013投于反应釜中，配料比1：5，加蒸馏水，固液比1:10，高速搅拌10 min，加入纳米表面改性剂，用量为1%，高速乳化15 min 后，即得成品。所测得颜料性能，与其他改性剂的处理效果比较见表1。
表1 实施例1中采用纳米表面改性剂处理PY151颜料后的各项性能
由表1可以看出，本发明产品在分散性、光泽度方面都具有显著的优越性，且吸油量低，互溶性好，无沉淀。
实施例2：称取稳定剂磷酸钠和增稠剂羧甲基纤维素钠，用量分别为10份和5份，加入反应釜中，再加入70份水。升温50℃，高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）30 min。加入纳米TiO2溶胶，颗粒大小为50 nm，投料重量份为15份，高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）30 min。加入氨水，pH为8，高速乳化5 min。制备出固含量为30%的纳米表面改性剂。称取铅铬黄颜料和颜料橙P013投于反应釜中，配料比3：5，加蒸馏水，固液比1:10，高速搅拌10 min，加入纳米表面改性剂，用量为10%，高速乳化30 min 后，即得成品。测得改性后颜料的吸油量为29，分散性细度为10μm，油漆光泽95,60天不沉降。
实施例3：称取稳定剂磷酸钠、聚乙二醇-1000混合物和增稠剂聚乙烯吡咯烷酮，用量分别为15份、5份和0.2份，加入反应釜中，再加入70份水。升温90℃，高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）60 min。加入纳米TiO2溶胶，颗粒大小为10 nm，投料重量份为10份，高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）60 min。加入氨水，pH为8，高速乳化5 min。制备出固含量为30%的纳米表面改性剂。称取钼铬红、和颜料红PR254投于反应釜中，配料比1：10，加蒸馏水，固液比1:10，高速搅拌10 min，加入纳米表面改性剂，用量为5%，高速乳化30 min 后，即得成品。测得改性后颜料的吸油量为30，分散性细度为20μm，油漆光泽91,60天不沉降。
实施例4：称取稳定剂聚己内酯多元醇、聚乙二醇单甲醚丙烯酸酯混合物和增稠剂海藻酸钠，用量分别为5份、5份和1份，加入反应釜中，再加入84份水。室温高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）15 min。加入纳米TiO2粉，颗粒大小为100 nm，投料重量为5%，高速乳化（搅拌转速10000转/分钟）60 min。加入磷酸氢二钠，pH为7-8，高速乳化5 min。制备出固含量为16%的纳米表面改性剂。称氧化铁红和颜料橙P034投于反应釜中，配料比1：5，加蒸馏水，固液比1:10，高速搅拌10 min，加入纳米表面改性剂，用量为8%，高速乳化30 min 后，即得成品。测得改性后颜料的吸油量为25，分散性细度为15μm，油漆光泽90,60天不沉降。
如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。
Claims (10)
1.一种纳米表面改性剂，其特征在于包括如下组分：包覆剂5-30份、稳定剂5-20份、增稠剂0.1-10份和调节剂，以重量份计；其中，所述包覆剂为纳米TiO2，所述稳定剂为磷酸盐、多元醇及聚乙二醇类酯醚中的任意一种或几种混合物；所述增稠剂为羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯吡咯烷酮或海藻酸钠；所述调节剂为氨水、碳酸氢钠或磷酸氢二钠，调节pH值为7-10。
2.根据权利要求1所述的纳米表面改性剂，其特征在于：所述纳米TiO2为纳米TiO2粉末或纳米TiO2溶胶，其粒径为2-200 nm，晶型为锐钛矿。
3.根据权利要求1所述的纳米表面改性剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
（1）将所述稳定剂和增稠剂加入反应釜中，再加入70-95份的水，升温到25-90℃，高速乳化5-60min；
（2）将所述包覆剂投入到反应釜中，升温到25-90℃，高速乳化5-60min；
（3）向反应釜中加入调节剂，调节pH值为7-10，升温到25-90℃，高速乳化5-15min后制备出纳米表面改性剂。
4.根据权利要求3所述的纳米表面改性剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）（2）（3）中所述的高速乳化为搅拌转速不少于10000转/分钟。
5.根据权利要求1所述的纳米表面改性剂的使用方法，其特征在于：将无机颜料及有机颜料按照重量比（1～30）：50投入到反应釜中，加入蒸馏水，固液比1:10，高速搅拌5-30 min，然后加入所述纳米表面改性剂，用量为颜料总重量的1～10%，继续高速搅拌5-60 min，得颜料成品。
6.根据权利要求5所述的纳米表面改性剂的使用方法，其特征在于：所述无机颜料为无机荧光颜料、透明颜料或/和珠光颜料。
7.根据权利要求6所述的纳米表面改性剂的使用方法，其特征在于：所述无机颜料包括铅铬黄、钼铬红、氧化铁红和钛白粉。
8.根据权利要求5所述的纳米表面改性剂的使用方法，其特征在于：所述有机颜料为酞青、偶氮、苯并咪唑酮或/和吡咯并吡咯二酮颜料。
9.根据权利要求8所述的纳米表面改性剂的使用方法，其特征在于：所述偶氮包括颜料黄PY74、PY65、颜料橙P013和颜料橙P073。
10.根据权利要求8所述的纳米表面改性剂的使用方法，其特征在于：所述苯并咪唑酮包括颜料橙P034和PY151，所述吡咯并吡咯二酮颜料包括颜料红PR254。
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