CN103980767B - 一种适用于调色机调色的水性色浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种适用于调色机调色的水性色浆及其制备方法，该色浆使用表面改性剂改性的有机颜料、润湿剂、分散剂、有机溶剂、防锈剂、防霉杀菌剂、聚甘油脂肪酸酯、去离子水经分散、混合、研磨、过滤、消泡等工艺制备而得，能够满足调色机用水性色浆高保湿性、低泡性和高储存稳定性的要求。

Description

一种适用于调色机调色的水性色浆及其制备方法

技术领域

本发明属于精细化工技术领域，具体涉及一种适用于调色机调色的水性色浆及其制备方法。

背景技术

颜料、分散剂、润湿剂、水等原料经分散、研磨、过滤、消泡等工艺制备的水性色浆，是涂料着色中最常用的着色剂。水性色浆的制备过程一般包含对颜料的润湿、机械粉碎和稳定化三个阶段，润湿是色浆中其它组分取代颜料颗粒表面吸附的空气等组分将颜料表面从固/气界面转化为固/液界面的过程；机械粉碎颜料颗粒过程，主要通过分散机、砂磨机等外部设备提供的机械力将颜料大颗粒分散成小颗粒，并将分散剂吸附在颜料表面的过程；稳定化过程则是通过分散剂提供的静电斥力、空间位阻力等作用，防止颜料颗粒的重新附聚或凝聚。

传统的涂料调色都是配备专门调色人员在一定专业知识和配色经验的基础上，先小批量手工配色，再通过拉缸加入不同比例的各种色浆后，经搅拌、灌装来实现涂料调色，调色过程中出现的色差则是通过目测继续添加色浆或补加涂料进行修正，这种手工调色方式不仅调色工时长、批次重现性低、成本无法控制，且所需色浆品种繁多、色漆浪费大，颜色的准确度受配色人员的经验、心理等外部影响较大。

调色机调色是一种以调色软件控制调色机来添加色浆并混匀的新型调色方式，先通过分光光度计读取、分析目标色，再通过配色软件计算，在10-16种基础色浆中选择合适的色浆和对应添加量，以体积计量方式经泵送将色浆直接注入待调色的基础漆中，再经封盖、震荡，实现涂料自动调色的一种新型调色方式，调色机结构和工作原理如本发明说明书附图1和附图2所示。该调色方式简化了调色过程，减少了生产和服务的中间环节，能够以较少的基础色浆实现不同颜色的调色目标，有利于节省调色成本、提高调色效率和准确性，有助于实现涂料企业调色过程零排放目标。

由于润湿剂、分散剂等色浆制备原料都是具有较强表面活性的物质，而在泵送过程和设备震动过程中，这些表面活性物质往往会导致大量细小泡沫的产生，导致按体积计量的色浆，因混入空气而导致用量出现较大偏差；与常规水性色浆不一样的是，为了避免长时间不用或者断电等因素带来的色浆在调色机管路中的干结、堵塞等问题，调色机用色浆对保湿性有着极高的要求，实际应用中，常将色浆在一定湿度和温度下放置一段时间，观察其是否结成硬块，以此来判断色浆保湿性的优劣，避免因色浆保湿性差而影响调色机的正常使用；更为重要的是，由于调色机调色依赖于软件对现有目标色的分析和计算，而计算过程中，默认调色机中所装色浆的着色力应该是固定不变的，尽管色浆出厂时可以通过严格的质量控制来保证其着色力，但是在长时间的储存、运输和使用过程中，一旦色浆的着色力出现较大变化，仍会显著影响涂料的最终着色效果，因此对调色机用水性色浆着色力的稳定性，有较高的要求。与一般水性色浆相比，涂料调色机用色浆必须需具有较高的保湿性、良好的低泡性和储存稳定性能，这样才能避免色浆堵塞调色机喷头、保证涂料调色的准确性、减少调色机调色过程中的色差。

涂料调色用水性色浆的制备工艺已为本领域技术人员所熟知，例如，申请号为CN02142264.8的中国专利公开了一种以颜料、分散剂、稳定剂、保湿剂、杀菌剂和水等原料制备水性建筑外墙涂料用耐老化色浆的制备方法，公开号为US3841888则公开了一种使用颜料、表面活性剂、保湿剂和水等原料制备乳胶漆用水性色浆的方法。但是，现有技术中通过在水性色浆中添加常规的保湿剂，都难以达到调色机用水性色浆高保湿性、低泡性和高储存稳定性的要求。

颜料表面改性是常用的改进颜料表面物理化学性能、进而改变颜料下游产品品质的重要方法，如公开号为US5466482的美国专利公开了一种使用脂肪族磷酸酯及其铵盐、金属盐改变颜料表面性能的方法，但至今未见将表面处理后的颜料用于制备高保湿性、低泡性和高储存稳定性的调色机专用色浆的报道。

发明内容

为满足调色机用水性色浆高保湿性、低泡性和高储存稳定性的要求，本发明提出了一种高保湿性、低泡性和高储存稳定性的水性色浆及其制备方法，该水性色浆可以满足作为调色机用色浆的苛刻要求。

为了解决上述技术问题，本发明提供了以下技术方案：

一种适用于调色机调色的水性色浆，以质量百分比计含有:3-8％的聚甘油脂肪酸酯，30-45％的颜料，1-3％的润湿剂，5-10％的分散剂，5-15％的有机溶剂，0.05-0.2％的防锈剂，0.1-0.3％的防霉杀菌剂，和余量的去离子水。

按照《颜料索引》(C.I.，Colour Index)等颜料相关行业常用的表示具体颜料物质的方法，可以将同样颜色的颜料依次序编号排列，如酞菁蓝15:1颜料被命名为颜料蓝15:1，苯并咪唑酮黄被命名为颜料黄154。本发明选取颜料红122(P.R.122)、颜料红254(P.R.254)、颜料橙73(P.O.73)、颜料黄110(P.Y.110)、颜料黄154(P.Y.154)和颜料紫23(P.V.23)中的任意一种颜料，上述颜料的具体结构和名称可从《有机颜料索引卡》等常用书籍中查询。

本发明所用颜料为采用表面改性剂改性的有机颜料，所述表面改性剂为十二烷基磺酸钠和硬脂酸钠中的至少一种，该有机颜料的表面改性工艺为：

a)将占有机颜料质量2-5％的表面改性剂溶解在占有机颜料质量300-600％的水溶液中，为保证表面改性剂的完全溶解，将水溶液加热至60℃-90℃在搅拌状态下溶解；

b)在60℃-90℃、高于200转/分钟的转速下，加入有机颜料混合搅拌不少于30分钟，得到混合液；

c)降至常温后，将步骤b)的混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

上述工艺中，过滤过程，一般选择板框式过滤等工业上常用的过滤工艺。

本发明中，所述润湿剂为脂肪酸聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯中的至少一种；所用分散剂为聚酯改性丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸树脂、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种。

本发明中，所用有机溶剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇中的至少一种，虽然增加有机溶剂的用量可以提升色浆的保湿性，但是，过多的有机溶剂用量会增加色浆和涂料的有机挥发物含量，且难以完全达到调色机用色浆的保湿效果，因此，本发明中有机溶剂仅作为辅助的保湿剂，用量占色浆总质量的5-15％之间。

聚甘油脂肪酸酯的酯化合成，可以通过选择各种聚甘油的聚合度、脂肪酸的种类和酯化度的不同组合，得到不同HLB值、从亲水性到亲油性的多种酯。本发明中，聚甘油脂肪酸酯优选四甘油单硬脂酸酯、四甘油单月桂酸酯、六甘油单硬脂酸酯、六甘油单月桂酸酯等HLB值在8-13的物质为主的产品。

为防止色浆腐蚀调色机上的金属部件，本发明中会在色浆内添加色浆质量0.05-0.2％的防锈剂，本发明优选苯并三氮唑作为防锈剂。

本发明中，只要能够保证色浆在储存和使用过程中不会出现因细菌滋生导致的发霉或者发臭现象、并且符合涂料行业相关法规限制的防霉杀菌剂都可以在本发明中使用，其用量一般占色浆总质量的0.1-0.3％，可以选择的有机防霉杀菌剂有酰基苯胺类、咪唑类、噻唑类、异噻唑酮衍生物、季铵盐类、双胍类和酚类等防霉杀菌剂。

本发明所揭示的适用于调色机调色的水性色浆的制备方法，包含如下步骤：

a)将部分去离子水和润湿剂、分散剂、有机溶剂、防锈剂和聚甘油脂肪酸酯在分散机中分散至少30分钟，得到预混合液；

b)将经表面改性的有机颜料加入步骤a)得到的预混合液中进行分散，并在分散过程中加入防霉杀菌剂和剩余的去离子水，得到预混合颜料浆；

c)将步骤b)得到的预混合颜料浆进行研磨，研磨至平均粒径小于0.5微米，再进行过滤、消泡，得到所述适用于调色机调色的水性色浆。

该制备过程中，平均粒径可以采用工业上常用的测试水性色浆粒径分布的激光粒度仪，如英国马尔文仪器有限公司的Mastersizer 2000激光粒度分析仪；所用研磨设备，一般选择使用工业上常见的0.1-0.4mm直径陶瓷珠作为研磨介质的卧式砂磨机。

与现有技术相比，本发明所述的适用于调色机调色的水性色浆及其制备方法具有以下有益效果：

(1)本发明通过颜料表面改性和在色浆组分中添加适量的聚甘油脂肪酸酯从而制备得到了保湿性和存储稳定性优异的水性色浆，从而特别适合作为调色机调色的水性色浆使用。

(2)在本发明的水性色浆体系中，在颜料表面改性和添加聚甘油脂肪酸酯的基础上，通过对润湿剂和分散剂的选择和协同作用，使得所述水性色浆具有优异的低泡性。

附图说明

图1为调色机工作原理示意图；

图2为调色机转盘及色浆桶的顶视图；

其中：各附图标记所代表的含义分别为：1—色浆桶；2—计量泵；3—色浆出料口；4—基础色浆；5—涂料桶；6—基础漆；7—电脑；8—托盘；9—自动控制装置，控制搅拌及振动以利于色浆在基础漆中的分散；10—色浆计量标尺；11—转盘。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步的阐述，但本发明不局限于下列实施例。

表面改性有机颜料的制备

实施例1

将10g十二烷基磺酸钠加入1500g温度在80℃的热水溶液中，搅拌至完全溶解；在80℃、200转/分钟的转速下，加入500g颜料红122颜料混合搅拌40分钟，得到混合液；降至常温后，将混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

实施例2

将25g硬脂酸钠加入3000g温度在60℃的热水溶液中，搅拌至完全溶解；在60℃、300转/分钟的转速下，加入500g颜料橙73颜料混合搅拌30分钟，得到混合液；降至常温后，将混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

实施例3

将18g硬脂酸钠加入1800g温度在90℃的热水溶液中，搅拌至完全溶解；在90℃、300转/分钟的转速下，加入500g颜料黄110颜料混合搅拌30分钟，得到混合液；降至常温后，将混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

实施例4

将15g十二烷基磺酸钠加入2000g温度在70℃的热水溶液中，搅拌至完全溶解；在70℃、450转/分钟的转速下，加入500g颜料紫23颜料混合搅拌30分钟，得到混合液；降至常温后，将混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

实施例5

将16g十二烷基磺酸钠加入2500g温度在80℃的热水溶液中，搅拌至完全溶解；在80℃、350转/分钟的转速下，加入500g颜料黄154颜料混合搅拌30分钟，得到混合液；降至常温后，将混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

实施例6

将22g硬脂酸钠加入2100g温度在75℃的热水溶液中，搅拌至完全溶解；在70℃、500转/分钟的转速下，加入500g颜料红254颜料混合搅拌30分钟，得到混合液；降至常温后，将混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

水性色浆制备及性能测试

表1中，防霉杀菌剂为5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮；防锈剂为苯并三氮唑；聚甘油脂肪酸酯主要成分的HLB值在8-13之间；润湿剂A为脂肪酸聚氧乙烯醚磷酸酯，润湿剂B为脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯，润湿剂C为烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯；分散剂A为聚酯改性丙烯酸，分散剂B为苯乙烯-丙烯酸树脂,分散剂C为烷基聚氧乙烯醚。

表1中，每个实施例和对比例的质量份数均为100份，所述去离子水的补足量，指将由各组分组成的配方补足至质量份数为100份。

其色浆制备工艺为：将配方中80％的去离子水和润湿剂、分散剂、有机溶剂、防锈剂和聚甘油脂肪酸酯在分散机中分散30分钟，得到预混合液；将表1中的有机颜料加入上述预混合液中进行分散，并在分散过程中加入防霉杀菌剂和剩余的20％去离子水，得到预混合颜料浆；将预混合颜料浆进行研磨，研磨至平均粒径小于0.5微米，再进行过滤、消泡，得到水性色浆。

储存稳定性测试：根据HG/T 3951-2007附录B所描述的B法(仪器法)测试实施例和对比实施例制备的色浆在刚制备完毕1天和常温储存180天后的相对着色力变化，以每个实施例和对比例刚制备完毕1天的色浆为标准色浆，其着色力为100％，测试常温储存180天后的对应色浆的相对着色力。

保湿性测试：取色浆5克色浆放在玻璃板上，形成直径1厘米左右的圆，在60％相对湿度和25℃温度下放置6小时，观察是否形成一个干燥的硬块。

起泡性测试：分别取50毫升实施例和对比实施例制备的水性色浆样品加入100毫升具塞量筒中，装入同一个震荡设备中震荡30秒，取出，分别读取取出10秒、30秒和90秒时的液面高度。

上述测试结果见表2。表2中，保湿性测试√表示未形成干燥的硬块，×表示形成干燥的硬块。

表1.实施例7-12和对比实施例13-18的配方

表2.测试结果

Claims (7)

1.一种适用于调色机调色的水性色浆，其特征在于以质量百分比计含有:3-8％的聚甘油脂肪酸酯，30-45％的颜料，1-3％的润湿剂，5-10％的分散剂，5-15％的有机溶剂，0.05-0.2％的防锈剂，0.1-0.3％的防霉杀菌剂，和余量的去离子水；所述颜料为采用表面改性剂改性的有机颜料，并且所述表面改性剂为十二烷基磺酸钠和硬脂酸钠中的至少一种；所述有机颜料的表面改性工艺为：

a)将占有机颜料质量2-5％的表面改性剂溶解在占有机颜料质量300-600％的水溶液中，为保证表面改性剂的完全溶解，将水溶液加热至60℃-90℃在搅拌状态下溶解；

b)在60-90℃、高于200转/分钟的转速下，加入有机颜料混合搅拌不少于30分钟，得到混合液；

c)降至常温后，将步骤b)的混合液过滤，再将滤出的滤饼烘干、粉碎，得到表面改性剂改性的有机颜料。

2.根据权利要求1所述的水性色浆，其特征在于：所述有机颜料为颜料红122、颜料红254、颜料橙73、颜料黄110、颜料黄154和颜料紫23中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的水性色浆，其特征在于：所述润湿剂为脂肪酸聚氧乙烯醚磷酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸酯和烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯中的至少一种；分散剂为聚酯改性丙烯酸、苯乙烯-丙烯酸树脂、烷基聚氧乙烯醚中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的水性色浆，其特征在于：所述有机溶剂为乙二醇、丙二醇、二甘醇、三甘醇中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的水性色浆，其特征在于：所述聚甘油脂肪酸酯为HLB值在8-13的聚甘油脂肪酸酯，并且其选自四甘油单硬脂酸酯、四甘油单月桂酸酯、六甘油单硬脂酸酯或六甘油单月桂酸酯中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的水性色浆，其特征在于：所述防锈剂为苯并三氮唑。

7.根据权利要求1-6任一项所述的适用于调色机调色的水性色浆的制备方法，其特征在于所述制备方法包括以下步骤：

a)将部分去离子水、润湿剂、分散剂、有机溶剂、防锈剂和聚甘油脂肪酸酯在分散机中分散至少30分钟，得到预混合液；

b)将经表面改性的有机颜料加入步骤a)得到的预混合液中进行分散，并在分散过程中加入防霉杀菌剂和剩余的去离子水，得到预混合颜料浆；

c)将步骤b)得到的预混合颜料浆进行研磨，研磨至平均粒径小于0.5微米，再进行过滤、消泡，得到所述适用于调色机调色的水性色浆。