CN105331288A - 一种粘土基涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种粘土基涂料的制备方法，该制备方法包括将酸洗粘土、成膜物、有机溶剂、水、颜料和助剂混合后制备涂料。本发明的有益效果为：所制备的粘土基涂料能够解决常规涂料在运输、贮存过程中的沉淀问题，具有较高的粘结度，而且还有较好的抗裂性能。

Description

一种粘土基涂料的制备方法

技术领域

本发明具体涉及一种涂料的制备方法，更具体地说，涉及一种粘土基涂料的制备方法。

背景技术

涂料(paint)，我们平常所说的油漆只是其中的一种。指涂布于物体表面在一定的条件下能形成薄膜而起保护、装饰或其他特殊功能(绝缘、防锈、防霉、耐热等)的一类液体或固体材料。因早期的涂料大多以植物油为主要原料，故又称作油漆。现在合成树脂已取代了植物油，故称为涂料。涂料并非液态，粉末涂料是涂料品种一大类。

传统水性涂料含有成膜物、颜料、助剂、有机溶剂、水和填料等组分，常规的填料组分有滑石粉、碳酸钙、硫酸钡和石英粉等，该系列填料具有颗粒较均匀，更易分散，并有较大的遮盖力，吸油量等有点，但是容易沉淀结块，而且具有粘结度不强等缺点。

中国专利CN104016688A公开了一种中间包超低硅镁质涂料，该涂料是由以下重量份的原料组成：95镁砂250-300、97镁砂500-700、粘土20-40、膨润土10-30、α-Al2O320-40、纸纤维10-20、木质素1-2、三聚磷酸钠0-3、金属铝0.1-0.5、十二烷基磺酸钠0.01-0.15、聚乙烯醇0.5-2，该涂料使用聚乙烯醇作为成膜剂，从而在放入少量凝胶材料时就能达到良好的塑性(涂抹性能)，但是该涂料应用范围较窄，只能作为耐火材料使用，无法作为常规建筑涂料使用，且价格较高。

中国专利CN102702890A公开了一种水性涂料及其制备方法，该涂料含有凹凸棒石粘土和余量的丙烯酸类乳液。凹凸棒石粘土占涂料的重量份数为5～20wt％，优选10～20wt％，进一步优选15wt％。水性涂料的制备方法为：将凹凸棒石粘土于搅拌下加入丙烯酸类乳液中，搅拌，即可得到水性涂料。该发明的水性涂料是一种有环保作用、可吸附有害气体，可在较脆材质上形成大颗粒凸点式涂层，且凸出点饱满结实的水性涂料，但是却不能很好地利用粘土的粘结性能，且干燥后涂料上的凸点容易脱落，不宜长见时间使用。

发明内容

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明提供了一种粘土基涂料的制备方法，该方法制备的粘土基涂料能够解决常规涂料在运输、贮存过程中的沉淀问题，具有较高的粘结度，而且还有较好的抗裂性能。

本发明所采用的技术方案为：一种粘土基涂料的制备方法，该方法包括：a、将粘土进行酸洗和干燥，得到酸洗粘土；其中，所述酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.01-0.3，酸的摩尔浓度为0.01-3摩尔/升，酸洗的温度为室温至90℃；所述干燥的条件为：温度为50-250℃，干燥的时间为1-10小时；b、将成膜物、有机溶剂、水和步骤a中所得酸洗粘土混合，得到基础浆料；c、将颜料、助剂同步骤b中所得基础浆料混合，得到涂料；相对于100重量份的酸洗粘土，所述成膜物为5-100重量份，所述颜料为10-200重量份，所述助剂为2-15重量份，所述有机溶剂为35-250重量份，所述水为20-50重量份；采用激光粒度仪对所述酸洗粘土进行粒径测试，所述酸洗粘土的粒径为100-1000纳米。

优选地，所述酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.05-0.2，酸的摩尔浓度为0.05-1.5摩尔/升，酸洗的温度为45-70℃；所述干燥的条件为：温度为100-150℃，干燥的时间为2-5小时。

优选地，所述采用激光粒度仪对所述酸洗粘土进行粒径测试，所述酸洗粘土的粒径为200-500纳米。

优选地，所述酸洗粘土的固含量为50-75重％，铁含量为10-200ppm，锰含量为10-200ppm，铝含量为0.5-5质量％。

优选地，所述成膜物为树脂和/或油料；所述树脂为天然树脂和/或合成树脂；所述天然树脂为选自虫胶、松香和天然沥青中的至少一种，所述合成树脂为选自醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和氟碳树脂中的至少一种。

优选地，所述颜料为选自钛白、氧化锌、铬黄、铁蓝、铬绿、氧化铁红、炭黑、甲苯胺红、酞青蓝和耐晒黄中的至少一种。

优选地，所述助剂为选自增塑剂、稳定剂、流平剂、消泡剂、乳化剂、分散剂和引发剂中的至少一种。

优选地，所述有机溶剂为选自丙酮、甲醇、乙醇和丙三醇中的至少一种。

优选地，所述涂料的粘度为2000-50000厘泊。

优选地，所述涂料的粘度为5000-30000厘泊。

本发明的有益效果为：本发明采用酸洗的纳米级粘土进行制备涂料，不仅能够长时间贮存运输，而且粘结性能好，不易脱落，有更强的抗裂性能。

具体实施方式

为使本方面的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本方面的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本方面一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本方面中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本方面所保护的范围。

本发明提供一种粘土基涂料的制备方法，该方法包括：a、将粘土进行酸洗和干燥，得到酸洗粘土；其中，所述酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.01-0.3，优选为0.05-0.2，酸的摩尔浓度为0.01-3摩尔/升，优选为0.05-1.5摩尔/升，酸洗的温度为室温至90℃，优选为45-70℃；所述干燥的条件为：温度为50-250℃，优选为100-150℃，干燥的时间为1-10小时，优选为2-5小时；b、将成膜物、有机溶剂、水和步骤a中所得酸洗粘土混合，得到基础浆料；c、将颜料、助剂同步骤b中所得基础浆料混合，得到涂料；相对于100重量份的酸洗粘土，所述成膜物为5-100重量份，所述颜料为10-200重量份，所述助剂为2-15重量份，所述有机溶剂为35-250重量份，所述水为20-50重量份；采用激光粒度仪对所述酸洗粘土进行粒径测试，所述酸洗粘土的粒径为100-1000纳米，优选为200-500纳米。

根据本发明，粘土是一种重要的矿物原料。由多种水合硅酸盐和一定量的氧化铝、碱金属氧化物和碱土金属氧化物组成，并含有石英、长石、云母及硫酸盐、硫化物、碳酸盐等杂质。粘土土矿物的颗粒细小，常在胶体尺寸范围内，呈晶体或非晶体，大多数是片状，少数为管状、棒状。常见的粘土有苏州高岭土、湛江高岭土、广西高岭土和湖南粘土等。

另外，粘土含有硅、铝、铁和锰等元素，其中的铝元素会使粘土基涂料的抗裂性能降低，因此需要采用酸洗除去，本发明优选酸洗粘土中的铝含量为0.5-5质量％。酸洗粘土具有粘结性强，易于成型等优点，本发明采用纳米级别的酸洗粘土进行制备涂料，使涂料处于胶体状态，存放时间更长，为了使所述粘土容易分散，而且不易产生沉淀，作为原料的所述粘土的固含量优选为50-75重％，而且为了降低粘土对涂料颜色的影响，可以控制粘土中铁和锰的含量，例如，铁含量可以为10-200ppm，锰含量可以为10-200ppm。

根据本发明，所谓激光粒度仪是专指通过颗粒的衍射或散射光的空间分布(散射谱)来分析颗粒大小的仪器，一般使用方法是将粘土分散在水等有机溶剂中，然后采用激光粒度仪进行测定，本发明的测定方法参考如下：“用激光粒度仪进行粘土的颗粒分析”，谭晓慧等，《土木建筑与环境工程》，2011，12。

根据本发明，所述成膜物是本领域技术人员所熟知的，是指涂料中除了挥发性的有机溶剂外,剩下来的所有成分,这些是构成涂膜的物质，例如，可以为树脂和/或油料。其中，所述树脂可以为天然树脂和/或合成树脂；所述天然树脂可以为选自虫胶、松香和天然沥青中的至少一种，所述合成树脂为选自醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和氟碳树脂中的至少一种。需要说明的是，本领域其它常规成膜物也可以用于本发明的涂料，本发明不再赘述。

根据本发明，所述颜料是本领域技术人员所熟知的，是分散在涂料中从而赋予涂料某种性质的粉体材料，例如，所述颜料可以为选自钛白、氧化锌、铬黄、铁蓝、铬绿、氧化铁红、炭黑、甲苯胺红、酞青蓝和耐晒黄中的至少一种。

根据本发明，所述助剂是本领域技术人员所熟知的，可以用于增强涂料的某种性质，例如可以为选自增塑剂、稳定剂、流平剂、消泡剂、乳化剂、分散剂和引发剂中的至少一种，所列举的助剂可以商购，也可以自行配制。

根据本发明，所述有机溶剂是涂料配方的重要组成部分，可以用于溶解和分散其他组分，也是本领域技术人员所熟知的，例如所述有机溶剂可以为选自丙酮、甲醇、乙醇和丙三醇中的至少一种。

根据本发明，涂料的粘度是涂料的一种重要性质，涂料的粘度过低会使涂料中的部分固体物质沉淀，从而影响涂料的稳定性，而涂料的粘度过高会使涂料使用不方便，因此，本发明所述涂料的粘度优选为2000-50000厘泊，进一步优选为5000-30000厘泊。

下面将通过实施例来进一步说明本发明，但是本发明并不因此而受到任何限制。

如无特别说明，本发明所用仪器和试剂均为商购，不同品牌的商品不影响具体使用。

本发明所使用粘土的粒径测定方法参考如下：“用激光粒度仪进行粘土的颗粒分析”，谭晓慧等，《土木建筑与环境工程》，2011，12。

本发明采用GB-T6753.3-1986《涂料贮存稳定性试验方法》测量涂料的沉降程度，等级分别为0、2、4、6、8和10级，级别越高，说明沉降程度越低，并在该贮存条件和时间(50℃，30天)下测定涂料的粘度变化。

本发明涂料的抗裂性能测定方法参考如下：“弹性防水抗裂外墙涂料抗裂性能研究”，韦久经等，《中国涂料》，2009,24。

本发明所用的粘土分别为苏州高岭土、湛江高岭土和湖南高岭土，均经过常规漂洗、第一干燥、酸洗、第二干燥、粉碎和粒径分离，得到最小粒径的细粉为本发明所用。

所得苏州高岭土ClayS的粒径为153纳米，其中，酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.05，酸的摩尔浓度为0.05摩尔/升，酸洗的温度为室温；第二干燥的条件为：温度为50℃，干燥的时间为10小时；

所得湛江高岭土ClayZ的粒径为935纳米，酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.1，酸的摩尔浓度为3摩尔/升，酸洗的温度为65℃；第二干燥的条件为：温度为150℃，干燥的时间为5小时；所得湛江高岭土ClaySZ的粒径为1220纳米，且未经酸洗和第二干燥；

所得湖南高岭土ClayH的粒径为517纳米，酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.2，酸的摩尔浓度为1.5摩尔/升，酸洗的温度为90℃；第二干燥的条件为：温度为250℃，干燥的时间为2小时；

其中，铁含量和锰含量均为200ppm以下，ClaySZ在对比例中使用。

实施例1

将成膜物、有机溶剂、水和酸洗粘土混合均匀，得到基础浆料；

将颜料和助剂加入到基础浆料中，得到涂料S01；

相对于100重量份的酸洗粘土，所述成膜物10重量份，所述颜料为60重量份，所述助剂为7重量份，所述有机溶剂为55重量份，所述水为20重量份；

成膜物为松香，有机溶剂为乙醇，酸洗粘土为ClayS，颜料为钛白，助剂为聚二甲基硅氧烷。

实施例2

将成膜物、有机溶剂、水和酸洗粘土混合均匀，得到基础浆料；

将颜料和助剂加入到基础浆料中，得到涂料S02；

相对于100重量份的酸洗粘土，所述成膜物90重量份，所述颜料为20重量份，所述助剂为3重量份，所述有机溶剂为100重量份，所述水为25重量份；

成膜物为环氧树脂，有机溶剂为丙酮，酸洗粘土为ClayZ，颜料为铬黄，助剂为聚乙烯蜡(分子量2300)。

实施例3

将成膜物、有机溶剂、水和酸洗粘土混合均匀，得到基础浆料；

将颜料和助剂加入到基础浆料中，得到涂料S03；

相对于100重量份的酸洗粘土，所述成膜物50重量份，所述颜料为150重量份，所述助剂为12重量份，所述有机溶剂为200重量份，所述水为45重量份；

成膜物为氟碳树脂，有机溶剂为丙三醇，酸洗粘土为ClayH，颜料为炭黑，助剂为邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)。

对比例

按照实施例1的条件进行制备涂料Z01，不同之处采用的粘土为ClaySZ。

测试例1-4

将实施例和对比例所制备的涂料进行粘度、沉降程度和抗裂性能测试，所得数据见表1。

从表1的数据可以看出，本发明的涂料的粘度合适，且贮存30天的沉降程度低，说明本发明的涂料适合贮存运输，稳定性好，而且采用粘土基涂料具有粘结性能好，抗裂性能好，且具有耐高温耐腐蚀等优点。

表1

Claims (10)

1.一种粘土基涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括：

a、将粘土进行酸洗和干燥，得到酸洗粘土；其中，所述酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.01-0.3，酸的摩尔浓度为0.01-3摩尔/升，酸洗的温度为室温至90℃；所述干燥的条件为：温度为50-250℃，干燥的时间为1-10小时；

b、将成膜物、有机溶剂、水和步骤a中所得酸洗粘土混合，得到基础浆料；

c、将颜料、助剂同步骤b中所得基础浆料混合，得到涂料；

相对于100重量份的酸洗粘土，所述成膜物为5-100重量份，所述颜料为10-200重量份，所述助剂为2-15重量份，所述有机溶剂为35-250重量份，所述水为20-50重量份；采用激光粒度仪对所述酸洗粘土进行粒径测试，所述酸洗粘土的粒径为100-1000纳米。

2.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述酸洗的条件为：酸与以干基计的粘土的质量比为0.05-0.2，酸的摩尔浓度为0.05-1.5摩尔/升，酸洗的温度为45-70℃；所述干燥的条件为：温度为100-150℃，干燥的时间为2-5小时。

3.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述采用激光粒度仪对所述酸洗粘土进行粒径测试，所述酸洗粘土的粒径为200-500纳米。

4.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述酸洗粘土的固含量为50-75重％，铁含量为10-200ppm，锰含量为10-200ppm，铝含量为0.5-5质量％。

5.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述成膜物为树脂和/或油料；所述树脂为天然树脂和/或合成树脂；所述天然树脂为选自虫胶、松香和天然沥青中的至少一种，所述合成树脂为选自醇酸树脂、氨基树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂、有机硅树脂和氟碳树脂中的至少一种。

6.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述颜料为选自钛白、氧化锌、铬黄、铁蓝、铬绿、氧化铁红、炭黑、甲苯胺红、酞青蓝和耐晒黄中的至少一种。

7.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述助剂为选自增塑剂、稳定剂、流平剂、消泡剂、乳化剂、分散剂和引发剂中的至少一种。

8.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述有机溶剂为选自丙酮、甲醇、乙醇和丙三醇中的至少一种。

9.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述涂料的粘度为2000-50000厘泊。

10.根据权利要求1的粘土基涂料的制备方法，其特征在于，所述涂料的粘度为5000-30000厘泊。