CN103923512A

CN103923512A - 一种w/w多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法

Info

Publication number: CN103923512A
Application number: CN201410161449.6A
Authority: CN
Inventors: 沈林
Original assignee: CHANGSHU LINRUN FLUORINE AND SILICONE MATERIAL Co Ltd
Current assignee: CHANGSHU LINRUN FLUORINE AND SILICONE MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2014-04-22
Filing date: 2014-04-22
Publication date: 2014-07-16
Anticipated expiration: 2034-04-22
Also published as: CN103923512B

Abstract

本发明公开了一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，该方法包括以下步骤：将多价磷酸盐和锂皂石混合均匀，然后加入去离子水进行充分搅拌，得到锂皂石悬浮液；将有机改性剂加入到去离子水中，充分搅拌直至完全溶解形成有机改性溶液；将有机改性溶液一次性加入锂皂石悬浮液，在充分搅拌的状态下于一定反应温度下反应一定时间后，冷却至室温再经离心、去离子水洗涤、干燥、粉碎、过筛，即制得有机改性锂皂石。本发明首先对锂皂石侧面电荷进行改性，再利用有机改性剂对其进行改性，制得可以完全水化分散成溶胶又对水分子可以产生排斥作用的有机改性锂皂石，可以大量地应用于多彩涂料中；其原料价格低廉、制备工艺简单，经济前景极为广阔。

Description

一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法

技术领域

本发明涉及一种作为保护胶而可以直接大量地在水包水（W/W）多彩涂料中得到广泛应用的高质量有机改性锂皂石，具体是一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法。

背景技术

随着社会不断的发展、科技迅速进步以及人们生活水平不断的提高，人们对建筑物的装饰要求也越来越高，节能环保、安全美观、绿色健康已经成为建筑物装饰的首要元素。其中，水性的W/W多彩涂料既符合绿色环保要求，又可以产生典雅壮观和瑰丽多姿的花岗岩之感，是一种具有极大发展潜力的环保型建筑涂料，符合国家“十一五”涂料科技规划。W/W多彩涂料几乎完全水性化，VOC含量极低，不仅是真正意义上的环保型建筑涂料，而且由于具备非常逼真的花岗岩感觉，因此可以有效地有助于减少天然石材的开采；同时W/W多彩涂料具有高抗沾污性、高弹性、自洁性、高耐候性等优良的应用性能。

W/W多彩涂料是水性分散相不连续地分散在水性连续相中，从而形成稳定的W/W多彩粒子的分散体系。水性分散相是彩色乳胶漆，而水性连续相是一种可以对色漆粒子表面起到物理隔离作用的保护胶，这种保护胶是制备稳定的W/W多彩涂料的关键成分之一。

目前主要用作W/W多彩涂料的保护胶的是经过多价磷酸根离子改性后的锂皂石。锂皂石hectorite，又称为“硅酸镁锂”，是属于三八面体的蒙皂石族矿物，它的结构晶胞是由上下两层硅氧四面体中间夹一层镁氧八面体所构成，其八面体中部分Mg²⁺和OH^-被Li⁺和F^-置换，从而形成强电负性结构，在宏观上表现出具备优异的增稠性、分散性、吸附性等性能，因此被广泛应用于医药、化妆品、日用化工、涂料等行业中。

将焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠对锂皂石进行改性，锂皂石侧面的正电荷变成负电荷，因此改性后的锂皂石在水性体系中完全分散开并形成低粘度、高透明的溶胶体系，这种溶胶体系可以对乳胶彩色粒子起到隔离保护作用。但是，焦磷酸根离子、多聚磷酸根离子、六偏磷酸根离子在水中会逐渐水解，生成不具备改变锂皂石侧面负电荷功能的正磷酸根离子，导致W/W多彩涂料会形成“果冻状”凝胶，即“后增稠”现象，从而无法进行喷涂、滚涂、浸涂等涂饰工序。

当前国内市场出售的保护胶主要是Laponite RDS、Laponite S482、GTS等从国外进行口的改性锂皂石产品，不仅价格相当昂贵，而且时间一长就会出现后增稠现象。在现有技术和产品中，对锂皂石进行改性后，其后增稠现象依旧没有得到明显的改善，从而使国内W/W多彩涂料的发展和应用受到了极大限制。因此，提供一种生产工艺简单、成本低廉的改性锂皂石的制备方法是本技术领域急需解决的技术难题。

发明内容

为了解决上述锂皂石改性后依然存在的后增稠现象，本发明通过选用合适的改性工艺和有机改性剂，高产率地制备W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石，其在水性体系中可以保持长时间的低粘度，不会出现后增稠现象。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其包括以下步骤：

（1）首先将一定量多价磷酸盐和锂皂石混合均匀，然后加入一定量去离子水进行充分搅拌，得到锂皂石悬浮液；

（2）在一定温度下，将一定量有机改性剂加入到一定量去离子水中，充分搅拌直至完全溶解形成有机改性溶液；

（3）将步骤（2）所得到的有机改性溶液一次性加入步骤（1）所得的锂皂石悬浮液，在充分搅拌的状态下于一定反应温度下反应一定时间后，冷却至室温再经离心、去离子水洗涤、干燥、粉碎、过筛，即制得有机改性锂皂石。

步骤（1）中所述多价磷酸盐为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或两种以上的任意组合。

步骤（1）中，以每公斤锂皂石为基准，所述多价磷酸盐的用量为0.01~0.1kg，所述去离子水用量为1~4kg。

步骤（2）中所述温度为50~80℃。

步骤（2）中所述有机改性剂为十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基氯化铵中的一种或两种以上的任意组合。

步骤（2）中，以每公斤锂皂石为基准，所述有机改性剂的用量为0.01~0.05kg，所述去离子水的用量为0.1~0.5kg。

步骤（3）中所述反应温度为60~90℃，所述反应时间为1~5h。

步骤（3）中所述干燥温度为140-165℃，优选150℃，干燥时间为2-6h，优选4h。

步骤（3）中粉碎后过300目筛。

诚如前述，仅仅是用焦磷酸钠等多价磷酸盐对锂皂石进行改性，W/W多彩涂料较短时间后就会出现后增稠现象。当对锂皂石进行有机改性后，锂皂石表面和层间的部分区域被有机改性剂包覆，具备一定的疏水化作用，对锂皂石片状结构的水化作用起到一定程度的抑制作用，从而能够对乳胶色漆粒子分散体系起到极大的稳定作用。

本发明使得有机阳离子取代锂皂石层间的可交换金属离子（如Na⁺、Li⁺、Ca²⁺等），即制得有机改性锂皂石。锂皂石有机改性后，亲水性有所降低，疏水性较大地增加，在水性体系中的水化、分散、增稠等功能得到抑制，同时还具备一定乳化和增溶等功能，用作W/W多彩涂料的保护胶，能长时间保持低粘度，乳胶色漆粒子不聚集，不会出现后增稠现象。

锂皂石充分溶于水后，由于层间阳离子的水化膨胀作用而导致层间距逐渐增大，直至突破结构单元层之间的库伦力作用而彼此分离，从而在水性体系中形成无数个相对独立的结构单元层。本发明首先利用多价磷酸盐对锂皂石进行改性，主要目的是将锂皂石侧面正电荷变成负电荷，抑制“卡片房子”（House of cards）结构的形成，从而使水性体系的粘度变得很低。

但是，多价磷酸根离子会在水中能缓慢水解成正磷酸根离子，由于正磷酸根不能吸附在锂皂石侧面，所以锂皂石侧面逐渐恢复成原来的正电荷状态，导致已剥离的结构单元层通过侧面和端面的正负电荷静电引力作用而逐渐形成“卡片房子”结构，致使水性体系的粘度逐渐增大直至形成凝胶。

因此，在侧面电荷改性后，还需要对锂皂石进行有机改性，通过控制有机改性程度来调控有机改性锂皂石的亲水和疏水作用，在不降低锂皂石水化分散成溶胶的前提下，尽量提高锂皂石对水分子的排斥作用，从而极大地提高对W/W多彩涂料的稳定作用。

另一方面，锂皂石首先经过多价磷酸盐改性后，水性体系粘度变得很低，即可以得到高固含量的悬浮液，将其与有机改性剂共混反应时，可以提高反应产率，降低生产成本。

本发明的有益效果：本发明首先对锂皂石侧面电荷进行改性，再利用疏水的有机改性剂对其进行改性，制得可以完全水化分散成溶胶又对水分子可以产生排斥作用的有机改性锂皂石，可以大量地应用于W/W多彩涂料中；并且原料价格低廉、制备工艺简单，经济前景极为广阔。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本发明所适用或将来通过官方渠道要求保护范围的限制。

实施例1

（1）首先将0.05kg三聚磷酸钠和1kg锂皂石混合均匀，然后加入3kg离子水进行充分搅拌，得到固含量为25%的锂皂石悬浮液；

（2）在60℃温度条件下，将0.03kg十六烷基三甲基氯化铵加入到0.3kg去离子水中，充分搅拌直至完全溶解以形成有机改性溶液；

（3）将步骤（2）所得到的有机改性溶液一次性加入步骤（1）所得的锂皂石悬浮液，在充分搅拌的状态下于80℃下反应3h后，冷却至室温再经离心、去离子水洗涤、于150℃温度条件下干燥4h、粉碎后过300目筛，即制得有机改性锂皂石产品1。

实施例2

（1）首先将0.02kg焦磷酸钠、0.4kg六偏磷酸钠和1kg锂皂石混合均匀，然后加入2kg离子水进行充分搅拌，得到固含量为33%的锂皂石悬浮液；

（2）在65℃温度条件下，将0.03kg四甲基氯化铵、0.01kg十二烷基三甲基氯化铵加入到0.3kg去离子水中，充分搅拌直至完全溶解以形成有机改性溶液；

（3）将步骤（2）所得到的有机改性溶液一次性加入步骤（1）所得的锂皂石悬浮液，在充分搅拌的状态下于85℃下反应3h后，冷却至室温再经离心、去离子水洗涤、于145℃温度条件下干燥3h、粉碎后过300目筛，即制得有机改性锂皂石产品2。

实施例3

（1）首先将0.01kg焦磷酸钠和1kg锂皂石混合均匀，然后加入1kg离子水进行充分搅拌，得到固含量为50%的锂皂石悬浮液；

（2）在50℃温度条件下，将0.01kg十八烷基三甲基溴化铵加入到0.1kg去离子水中，充分搅拌直至完全溶解以形成有机改性溶液；

（3）将步骤（2）所得到的有机改性溶液一次性加入步骤（1）所得的锂皂石悬浮液，在充分搅拌的状态下于60℃下反应1h后，冷却至室温再经离心、去离子水洗涤、于140℃温度条件下干燥5h、粉碎后过300目筛，即制得有机改性锂皂石产品3。

实施例4

（1）首先将0.1kg六偏磷酸钠和1kg锂皂石混合均匀，然后加入4kg离子水进行充分搅拌，得到固含量高达20%的锂皂石悬浮液；

（2）在80℃温度条件下，将0.01kg四甲基溴化铵加入到0.5kg去离子水中，充分搅拌直至完全溶解以形成有机改性溶液；

（3）将步骤（2）所得到的有机改性溶液一次性加入步骤（1）所得的锂皂石悬浮液，在充分搅拌的状态下于90℃下反应5h后，冷却至室温再经离心、去离子水洗涤、于160℃温度条件干燥6h、粉碎后过300目筛，即制得有机改性锂皂石产品4。

将实施例1-4制备的有机改性锂皂石产品1~4按照下列配方（如表1和表2所示）配制连续相，然后于恒温干燥箱中80℃储存120h，再取出测试连续相的粘度，其结果（样品编号依次对应有机改性锂皂石产品1~4）见表3。

表1 保护胶配方及工艺要求

表2 连续相配方及工艺要求

表3保护胶和连续相测试结果

样品编号	1#	2#	3#	4#
					保护胶粘度/cP	5	7	8	5
连续相粘度/cP	28	32	46	15

由表3的测试数据可知，先后对锂皂石进行多价磷酸盐和季铵盐有机改性剂进行改性，所制备得的有机改性锂皂石应用于连续相后，连续相可以长时间保持低粘度和流动性，对乳胶色漆粒子的分散性能显著提高，可以广泛应用于W/W多彩涂料中，前景极为广阔，值得大力开发。

上述参照实施例的目的在于对本发明进行详细描述，是说明性的而不是限定性的。对本领域技术人员来说，在不背离本发明的范围和总体构思的前提下，按照本发明的方法作出不同的修改和变化是显而易见的，应属本发明将来通过官方渠道寻求保护范围之内。

Claims

1.一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下的步骤：

2.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：步骤（1）中所述多价磷酸盐为焦磷酸钠、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠中的一种或两种以上的任意组合。

3.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：以每公斤锂皂石为基准，步骤（1）中所述多价磷酸盐的用量为0.01~0.1kg，所述去离子水用量为1~4kg。

4.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述温度为50~80℃。

5.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：步骤（2）中所述有机改性剂为十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基氯化铵中的一种或两种以上的任意组合。

6.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：以每公斤锂皂石为基准，步骤（2）中所述有机改性剂的用量为0.01~0.05kg，所述去离子水的用量为0.1~0.5kg。

7.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述反应温度为60~90℃，所述反应时间为1~5h。

8.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述干燥温度为140-165℃，干燥时间为2-6h。

9.根据权利要求8所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：步骤（3）中所述干燥温度为150℃，干燥时间为4h。

10.根据权利要求1所述的一种W/W多彩涂料保护胶用有机改性锂皂石的制备方法，其特征在于：步骤（3）中粉碎后过300目筛。