CN105199492A - 彩色乳胶涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种彩色乳胶涂料，包含以下重量份的组分：水10—28、羟乙基纤维素0.10—0.26、六偏磷酸钠0.8—3.4、磷酸三丁酯0.90—3.80、乙二醇3.0—10.0、1，2—丙二醇3.0—6.0、钛白粉2.0—8.0、滑石粉6.0—14.0、碳酸钙8.0—22.0、白炭黑4.0—9.0、苯丙乳液25.0—45.0、氨水溶液(质量分数为28％)2.0—5.0、水性色素1.0—3.0。该涂料的制备方法包括各种助剂的分散、混合、色浆加入等步骤。本发明采用白炭黑部分取代钛白粉制备的乳胶涂料，不仅降低了成本，而且耐沾污性和各项综合性能相对于普遍涂料都有提升，其颜色的保质期也更加持久。

Description

彩色乳胶涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及乳胶涂料领域，特别是涉及一种彩色乳胶涂料及其制备方法。

背景技术

随着我国房地产行业的高速发展和建筑涂料市场需求的不断扩大，推动了我国涂料行业的发展，如今我国已成为世界第一大建筑涂料消费国。但是与发达国家相比，我国涂料行业的发展在技术方面仍存在较大的差距。

目前，我国普遍的涂料生产方主要以丙烯酸酯、苯乙烯丙烯酸酯类外墙涂料作为主流，其外墙涂料有着优良的性能，而采用苯丙乳液配制造的乳胶涂料兼具有机材料和无机材料的优点，弥补了这两种材料的弱点。但涂膜的耐沾污性对涂层装饰性的影响至关重要，而当今传统的乳胶涂料在制备过程中使用了大量的钛白粉，但涂膜的耐沾污性依旧不理想，在其它各个性能方面如耐洗刷性、耐酸碱、耐水性等方面也都不是很理想。另外，钛白粉价格昂贵，使用大量的钛白粉制作的乳胶涂料增大涂料的生产成本，同时也给涂料消费者带来负担。

因此亟需提供一种新型的乳胶涂料及其制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐玷污性、耐洗刷性、耐酸碱性、耐水性较优的彩色乳胶涂料。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种彩色乳胶涂料，包含以下重量份的组分：

所述水优选蒸馏水。

所述白炭黑为沉淀法白炭黑，其添加量为钛白粉的0％—15％。

所述1，2—丙二醇和乙二醇作为成膜助剂使用的同时还可以作为防冻剂，起到防冻效果。

所述六偏磷酸钠为分散剂。

所述磷酸三丁酯为消泡剂。

本发明所述彩色乳胶涂料采用白炭黑部分取代二氧化钛添加到苯丙乳液中，使所述彩色乳胶涂料的各项性能都能超过国家水性外墙乳胶涂料标准。添加白炭黑可明显改善涂料的开关效果、涂料不分层，具有触变性、防流挂、实施性能良好，尤其防污性能力大大提高，具有良好的自清洁能力和附着力，同时在其它各性能方面都有不同程度的提高。白炭黑具有三维网状结构，能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不褪色。

本发明所涉及的白炭黑原料丰富，且价格低廉，为彩色涂胶涂料的制备提供了新的配方，开拓了新的应用领域。

下面通过实验来进一步说明采用白炭黑部分取代二氧化钛制备的彩色乳胶涂料的有益效果。

1、涂料制备完成后放置1d，涂覆于水泥板上，室温干燥，待涂膜完全干燥后测试涂膜性能。

2、性能测试：

(1)涂膜耐老化性能测定

按照GB/T1766—2008测定涂膜耐老化性能，以试验前后涂膜白度值的变化来表征。涂膜的白度按照GB/T5950—2008进行测试。实验用不同用量的白炭黑替代部分钛白粉制备彩色苯丙乳胶涂料，考察相应的涂膜进行耐老化性测试前后白度值的变化，结果见表1。

表1不同涂膜的白度

由表1可以看出，随着涂料配方中替代二氧化钛的白炭黑用量增加，涂膜颜色逐渐加深，由最初的亮白色逐渐变为暗红色。未添加白炭黑时涂膜白度值为86.64％，当白炭黑添加量为4.5％，其白度值为73.92％，减小了12.72％。可见随着白炭黑用量的提高，涂料中白色颜料二氧化钛的相对含量下降，涂膜的白度随之减小，涂料的颜色逐渐加深。

由表1还可以看出，用不同用量的白炭黑代替二氧化钛制备涂料样品，经过耐老化试验后，涂膜的白度下降率在8.09％—39.2％范围内，随着白炭黑用量的逐渐增加，白度下降率先逐渐下降再升高，未添加白炭黑的彩色涂料样板经过耐候性测试，白度下降率较大，这可能是由于长时间的老化作用使钛白粉在光照作用下被还原为不稳定的三氧化二钛并放出初生态氧。当用4.5％—10.5％的白炭黑替代钛白粉制备涂料时，由于白炭黑对紫外光具有吸收、屏蔽作用，使钛白粉的被还原速度有所降低，进而使得涂膜白度下降率的增加速度有所减缓。当白炭黑用量超过10.5％时，由于白色颜料二氧化钛的含量大幅度减少，同时涂膜样品的表面不平整度进一步增加，导致红色涂板的白度值下降率大幅度增加。

(2)涂膜耐污性能

按照GB/T9780—2013测试涂膜的耐沾污性能。涂膜的耐沾污性由耐沾污实验前后涂膜的反射系数的下降率来表征，结果如表2所示。

表2反射率下降率与白炭黑用量的关系

由表2可以看出，白炭黑用量为1.5％—10.5％时，涂膜耐沾污性得到一定程度的提高，当其用量为3.0％—6.0％时，涂膜耐沾污性提高显著。这可能是因为白炭黑表面自由能高，在涂膜干燥过程中可以迅速补充到水挥发后留下的细孔中，改善涂膜的平整度，减少涂膜表面孔隙，提高涂膜的耐沾污性；但是当白炭黑用量大于6.0％时，填料比例过高，导致涂膜产生开裂现象，同时也会降低涂膜的耐沾污性能。

(3)涂膜硬度

参考GB/T6739—2006对涂膜硬度进行测试，测试结果如表3所示。

表3白炭黑用量与涂膜铅笔硬度的关系

从表3中可以看出，随着白炭黑的加入，涂膜硬度先增大后减小。当白炭黑用量为4.5％—9.0％时，涂膜的硬度能达到2B—3B。这可能是因为白炭黑作为填料填充到涂料的网格中，使涂膜更加致密，从而提高了涂膜的硬度，但是当其用量超过10.5％时，过多的白炭黑会破坏涂膜原有的网格结构，降低涂膜硬度。

(4)涂膜耐水性、耐碱性及耐洗刷性

将涂膜在室温条件下干燥1周后，按照GB/T1733—1993进行涂膜耐水性测试；耐碱性测试参考GB/T9265—2009；参考GB/T9266—2009，用QFS耐洗刷测定仪进行检测，记录洗刷次数。测试结果如表4所示。

表4涂膜耐洗刷性、耐水性及耐碱性检测结果

从表4可以看出，加入白炭黑后，涂膜的耐洗刷性、耐水性、耐碱性都得到了提高，其中耐洗刷性提高最为显著。白炭黑用量为6.0％—9.0％时，涂膜的耐洗刷性能提高显著，达到了6150次，耐水性100h无异常，甚至超过130h，耐碱性达到了72h，完全能满足国标GB/T9755-2014要求。继续提高白炭黑的用量，涂膜的综合性能下降。分析原因可能是由于白炭黑的化学稳定性高，其独特的内在小分子链(不饱和残键羟基等)在涂料的干燥过程中迅速扩散到水挥发后留下的细孔中，形成骨架结构，改善涂膜表面的平整度，从而提高了涂料的耐洗刷性，且耐水性、耐碱性也随之提高，当白炭黑添加量大于10.5％时，超细填料比例过高，使涂膜的性能下降。

3、测试结果：

白炭黑含量在6.0％—9.0％，涂膜的耐污性和硬度有了显著的提高。随着白炭黑代替量增加，其耐洗刷性、耐水性、耐碱性均有所增强。添加白炭黑所制得的彩色乳胶涂料增加了涂料的颜色强度和光洁度，且能保持涂料的颜色长期不褪色。

本发明还提供一种所述彩色乳胶涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水置于反应釜中，在转速为150—500r/min的搅拌条件下加入六偏磷酸钠、羟乙基纤维素搅拌5—10分钟，加入质量分数为28％的氨水溶液，在转速为800r/min的搅拌条件下加入1，2-丙二醇、乙二醇搅拌10—20分钟，得到混合液；

(2)将钛白粉、碳酸钙、滑石粉、白炭黑混合均匀得混合物；

(3)将步骤(1)得到的混合液高速分散，在保持转速200—450r/min的条件下加入磷酸三丁酯搅拌3—8分钟，再加入苯丙乳液搅拌10—20分钟，得到混合液；

(4)将步骤(2)得到的混合物缓慢加入步骤(3)得到的混合液中，在转速为1300—2000r/min的条件下搅拌15—30分钟，进行高速分散；

(5)将步骤(4)高速分散到物料细度≤50μm后，按照配比加入不同颜色的水性色素，在转速为100—400r/min的条件下继续搅拌20—50分钟即得所述彩色乳胶涂料。

本发明制备的彩色乳胶涂料的技术规格为：

耐污性：涂膜反射率下降到1.2％

涂膜硬度：2B—3B

耐洗刷次数：达到6150次

耐水性：搞到160h

耐碱性：达到72h

在制备过程中当用白炭黑替代0—9.0％的二氧化钛制备涂料，其涂料性能在各方面都有不同程度的提高，同时降低钛白粉被还原的速率，保证颜色的持久性。采用相对廉价的白炭黑部分替代钛白粉，降低了涂料的生产成本，且制备方法工艺简单、经济适用、质量稳定。

具体实施方式

下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

实施例1：

彩色乳胶涂料，其制备方法包括以下步骤：

(1)将12ml蒸馏水置于反应釜中，在转速为150—500r/min的搅拌条件下加入1.0g六偏磷酸钠和0.12g羟乙基纤维素搅拌5—10分钟，加入3ml质量分数为28％的氨水溶液，在转速为800r/min的搅拌条件下加入1，2-丙二醇1.4ml、乙二醇1.2ml搅拌10—20分钟，得到混合液；

(2)将钛白粉2.5g、碳酸钙10.0g、滑石粉6.0g、白炭黑4.5g混合均匀得混合物；

(3)将步骤(1)得到的混合液高速分散，在保持转速200—450r/min的条件下加入磷酸三丁酯2.0ml搅拌3—8分钟，再加入苯丙乳液25ml搅拌10—20分钟，得到混合液；

(4)将步骤(2)得到的混合物缓慢加入步骤(3)得到的混合液中，在转速为1300—2000r/min的条件下搅拌15—30分钟，进行高速分散；

(5)将步骤(4)高速分散到物料细度≤50μm后，按照配比加入红色水性色素1.0g，在转速为100—400r/min的条件下继续搅拌20—50分钟即得所述红色乳胶涂料。

实施例2：

彩色乳胶涂料，其制备方法包括以下步骤：

(1)将20ml蒸馏水置于反应釜中，在转速为150—500r/min的搅拌条件下加入1.90g六偏磷酸钠和0.18g羟乙基纤维素搅拌5—10分钟，加入4ml质量分数为28％的氨水溶液，在转速为800r/min的搅拌条件下加入1，2-丙二醇1.6ml、乙二醇2.0ml搅拌10—20分钟，得到混合液；

(2)将钛白粉3.5g、碳酸钙14.0g、滑石粉10.0g、白炭黑4.0g混合均匀得混合物；

(3)将步骤(1)得到的混合液高速分散，在保持转速200—450r/min的条件下加入磷酸三丁酯2.5ml搅拌3—8分钟，再加入苯丙乳液35ml搅拌10—20分钟，得到混合液；

(4)将步骤(2)得到的混合物缓慢加入步骤(3)得到的混合液中，在转速为1300—2000r/min的条件下搅拌15—30分钟，进行高速分散；

(5)将步骤(4)高速分散到物料细度≤50μm后，按照配比加入红色水性色素3.0g，在转速为100—400r/min的条件下继续搅拌20—50分钟即得所述红色乳胶涂料。

实施例3：

彩色乳胶涂料，其制备方法包括以下步骤：

(1)将25ml蒸馏水置于反应釜中，在转速为150—500r/min的搅拌条件下加入3.2g六偏磷酸钠和0.24g羟乙基纤维素搅拌5—10分钟，加入6ml质量分数为28％的氨水溶液，在转速为800r/min的搅拌条件下加入1，2-丙二醇2.5ml、乙二醇2.5ml搅拌10—20分钟，得到混合液；

(2)将钛白粉4.5g、碳酸钙18.0g、滑石粉12g、白炭黑4.5g混合均匀得混合物；

(3)将步骤(1)得到的混合液高速分散，在保持转速200—450r/min的条件下加入磷酸三丁酯3.0ml搅拌3—8分钟，再加入苯丙乳液40ml搅拌10—20分钟，得到混合液；

(4)将步骤(2)得到的混合物缓慢加入步骤(3)得到的混合液中，在转速为1300—2000r/min的条件下搅拌15—30分钟，进行高速分散；

(5)将步骤(4)高速分散到物料细度≤50μm后，按照配比加入黄色水性色素2.0g，在转速为100—400r/min的条件下继续搅拌20—50分钟即得所述黄色乳胶涂料。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种彩色乳胶涂料，包含以下重量份的组分：

2.根据权利要求1所述的彩色乳胶涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将水置于反应釜中，在转速为150—500r/min的搅拌条件下加入六偏磷酸钠、羟乙基纤维素搅拌5—10分钟，加入质量分数为28％的氨水溶液，在转速为800r/min的搅拌条件下加入1，2-丙二醇、乙二醇搅拌10—20分钟，得到混合液；

(2)将钛白粉、碳酸钙、滑石粉、白炭黑混合均匀得混合物；

(3)将步骤(1)得到的混合液高速分散，在保持转速200—450r/min的条件下加入磷酸三丁酯搅拌3—8分钟，再加入苯丙乳液搅拌10—20分钟，得到混合液；

(4)将步骤(2)得到的混合物缓慢加入步骤(3)得到的混合液中，在转速为1300—2000r/min的条件下搅拌15—30分钟，进行高速分散；

(5)将步骤(4)高速分散到物料细度≤50μm后，按照配比加入不同颜色的水性色素，在转速为100—400r/min的条件下继续搅拌20—50分钟即得所述彩色乳胶涂料。