CN105860590B

CN105860590B - 一种水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法

Info

Publication number: CN105860590B
Application number: CN201610205493.1A
Authority: CN
Inventors: 张天志; 张天毅
Original assignee: Jiangsu Hemmings New Material Technology Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Hemmings New Material Technology Co Ltd
Priority date: 2016-04-05
Filing date: 2016-04-05
Publication date: 2017-12-29
Anticipated expiration: 2036-04-05
Also published as: CN105860590A

Abstract

本发明公开了一种水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法，包括如下步骤，首先将锂皂石用水配成固含量为1～10%的分散液，升温至50～80℃，然后加入疏水性有机物，搅拌反应30～90min；然后将已用水溶解的亲水性高分子加入步骤1中，继续搅拌反应15～45min；步骤2反应完毕，反应体系无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石，本发明目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种环保、高效、低成本的水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法。

Description

一种水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法

技术领域

本发明涉及锂皂石改性的制备技术领域，具体涉及一种作为水包水多彩涂料保护溶胶而的亲水-疏水改性锂皂石。

背景技术

水包水多彩涂料（学术名称为“液态仿石水性涂料”） VOC含量极低，是真正意义上的环保型水性建筑涂料，因而具备健康环保、节能低耗的优点。同时，水包水多彩涂料可以做到仿真程度达到99%的花岗岩效果，完全能够替代外墙花岗岩，不仅有助于减少天然石材的开采，而且极大地减小了建筑外墙花岗岩脱落、掉坠等安全风险。另外，水包水多彩涂料能给人以典雅壮观、瑰丽多姿之感，满足人们的美学和感官享受要求。由于具备诸如上述等优点，因此水包水多彩涂料在建筑领域应用极其广泛，市场应用势头迅猛。

水包水多彩涂料是一种以水性乳胶涂料为分散相，以保护胶溶液为连续相而构成的热力学不稳定的多相悬浮体系。其中，保护溶胶溶液是锂皂石在水中充分水化分散的胶体溶液，其主要功能是对乳胶彩色粒子起到包覆和隔离保护作用，是制备水包水多彩涂料的关键成分之一。为了提高保护胶溶液的稳定性和应用性，一般需要加入焦磷酸钠、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠等降粘剂对锂皂石进行降粘改性。降粘改性后的锂皂石能够在水中完全水化分散而形成低粘度、稳定性较好的胶体溶液。

但是，焦磷酸钠、多聚磷酸钠、六偏磷酸钠等降粘剂在水中会逐渐水解成没有降粘效果的正磷酸钠；此时，锂皂石结构单元层侧面由负电荷变回正电荷，很容易形成“卡片房子”结构，导致水包水多彩涂料迅速增粘增稠甚至凝胶而无法喷涂施工。与此同时，市面上现有保护胶对乳胶彩色粒子包覆性不是非常令人满意，导致水包水多彩涂料储存时极易发生渗色、溶胀、团聚、絮凝等后果。

当前国内保护溶胶高档市场基本被英国Laponite生产的RDS和S482所垄断，国产保护胶产品只占据了低档市场。国产保护胶产品性能差，后增稠、渗色等现象严重，导致应用受到了极大限制。实际上，进口保护胶产品也依然存在后增稠、渗色等缺陷（而价格十分昂贵），只是相较于国产保护胶程度轻的多。因此，提供一种能够彻底解决后增稠、渗色等缺陷的锂皂石的改性方法是当前行业亟需解决的关键技术难题。

发明内容

本发明提出了一种水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法，目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种环保、高效、低成本的水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法，其特征在于：所述制备方法，由以下步骤制得：

1）首先将锂皂石用水配成固含量为1～10%的分散液，升温至50～80℃，然后加入疏水性有机物，搅拌反应30～90min；

2）然后将已用水溶解的亲水性高分子加入步骤1中，继续搅拌反应15～45min；

3）步骤2反应完毕，反应体系无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石。

本发明进一步解决的技术改进方案是：

所述疏水性有机物为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中的一种或几种任意组合。

本发明进一步解决的技术改进方案是：

所述亲水性高分子为聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、淀粉中的一种或几种任意组合。

本发明进一步解决的技术改进方案是：

所述疏水性有机物用量为锂皂石质量的0.1～1.5%。

本发明进一步解决的技术改进方案是：

所述亲水性高分子用量为锂皂石质量的0.05～0.5%。

本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：

本发明采用的制备方法对锂皂石经过亲水-疏水改性后，锂皂石对乳胶彩色粒子的包覆能力迅速提高，并且消除了后增稠和耐水性较差的缺陷，相关应用性能超过了国内外同类产品，并且工艺简单，成本低，因而可以广泛用于水包水多彩涂料中，工商业应用前景十分光明。

具体实施方式

本发明首先将锂皂石用水配成固含量为1~10%的分散液，升温至50~80℃，然后加入疏水性有机物，搅拌反应30~90min；然后将已用水溶解的亲水性高分子加入上述物料中，继续搅拌反应15~45min；反应完毕，反应体系无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石。

其中所述的疏水性有机物为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中的一种或几种任意组合，其用量为锂皂石质量的0.1～1.5%，疏水性有机物的主要功能是将无机亲水的锂皂石表面微环境改变成有机疏水状态，导致锂皂石对乳胶彩色粒子的相容性更好，能够迅速牢固地包覆乳胶彩色粒子表面，使之稳定分散悬浮于水包水多彩涂料体系中，并且在储存时阻止乳胶彩色粒子发生渗透、融合、团聚。

未经过有机疏水改性的锂皂石虽然在水中能够迅速水化分散，但是由于其结构亲水性很强，因而与极性低的乳胶彩色粒子相容性差，导致无法稳定高效地包覆。锂皂石表面一旦经过有机疏水改性，其极性迅速降低，因此与乳胶彩色粒子的相容性很好，从而能够有效包覆。同时，疏水改性后的锂皂石不再形成“卡片房子”结构，因此后增稠现象被彻底根除了。与此同时，疏水改性后的锂皂石呈现出一定程度的疏水性，因此其耐水性得到显著提高。

研究发现，疏水性有机物中的烷烃链太短（比如四甲基溴化铵、四甲基氯化铵、四乙基溴化铵、四乙基氯化铵等）或者其用量太低，则锂皂石的疏水效果较差，极性仍旧较大，因此其包覆效果不好；但如果其烷烃链太长（比如十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵等）或者其用量太高，则锂皂石的表面极性太低，在水中无法水化、分散和剥片，几乎不能起到任何包覆作用。

其中所述的亲水性高分子为聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、淀粉中的一种或几种任意组合，其用量为锂皂石质量的0.05～0.5%，锂皂石经过疏水性有机物的改性后，尽管对乳胶彩色粒子的包覆性能得到极大提高，但是在水中的分散和剥片能力迅速减弱。因此，加入亲水性高分子对疏水改性的锂皂石进行亲水改性。

亲水性高分子在锂皂石结构中的吸附是非常复杂的物理化学作用过程：其一部分被通过扩散作用进入锂皂石的孔隙结构，一部分受到锂皂石表面未被有机物包覆烦人亲水区域的吸引而占据部分外表面，一部分受到仍旧处于层间的Na⁺的静电引力而进入层间。

亲水性高分子主要的功能是赋予疏水改性锂皂石的水化、分散、剥片能力。当经过亲水性高分子和疏水性有机物改性的锂皂石加到水中，亲水性高分子迅速水化膨胀，其大分子链迅速舒展，利用空间体积的“机械动力”充分撑开锂皂石层间结构，使得锂皂石在水中充分水化分散、剥片。

由于亲水性高分子的强亲水性，如果其用量太多，将导致水包水多彩涂料的耐水性和奶水白性变得很差；如果其用量太少，则导致锂皂石水化分散能力较差。因此，亲水性高分子用量要控制在合理范围。

以下给出部分实施例并结合相关测试数据，对本发明作进一步说明。

实施例一：

1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为1%的分散液，升温至50℃，然后加入1份十二烷基三甲基氯化铵，搅拌反应30min；

2）然后将已用水溶解的0.5份聚乙烯醇加入步骤1中，继续搅拌反应15min；

3）反应完毕，无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石A。

实施例二：

1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为10%的分散液，升温至80℃，然后加入10份十二烷基三甲基氯化铵和5份十六烷基三甲基溴化铵，搅拌反应90min；

2）然后将已用水溶解的3份聚乙烯醇和2份羟乙基纤维素加入步骤1中，继续搅拌反应45min；

3）反应完毕，无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石B。

实施例三：

1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为5%的分散液，升温至70℃，然后加入5份十二烷基三甲基氯化铵、3份十六烷基三甲基溴化铵和2份十二烷基三甲基溴化铵，搅拌反应60min；

2）然后将已用水溶解的1份聚乙烯醇、1份羟乙基纤维素和1份淀粉加入步骤1中，继续搅拌反应35min；

3）反应完毕，无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石C。

实施例四：

1）首先将1000份锂皂石用水配成固含量为7%的分散液，升温至65℃，然后加入3份十二烷基三甲基氯化铵、3份十六烷基三甲基溴化铵、2份十六烷基三甲基氯化铵和2份十二烷基三甲基溴化铵，搅拌反应50min；

2）然后将已用水溶解的1份聚乙烯醇、1份羟乙基纤维素、1份淀粉、1份阿拉伯胶加入步骤1中，继续搅拌反应30min；

3）反应完毕，无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石D。

将实施例制备的改性锂皂石产品A~D按照下列配方（如表1所示）配制水包水多彩涂料，其相关分析测试结果如表2所示。

表1 多彩涂料配方及工艺要求

表2 水包水多彩涂料分析测试结果

注：根据行业标准《HG/T 4343-2012 水性多彩建筑涂料》测试耐水性、耐洗刷性、耐酸雨性、耐人工气候老化性。

需要说明的是上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所做出的等同替换或替代，均属于本发明的保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims

1.一种水包水多彩涂料保护胶用改性锂皂石的制备方法，其特征在于：所述制备方法，由以下步骤制得：

3）步骤2反应完毕，反应体系无需过滤和洗涤，直接干燥、粉碎、过筛，即制得改性锂皂石；

所述疏水性有机物为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中的一种或几种任意组合；

所述亲水性高分子为聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、阿拉伯胶、淀粉中的一种或几种任意组合；

所述疏水性有机物用量为锂皂石质量的0.1～1.5%；

所述亲水性高分子用量为锂皂石质量的0.05～0.5%。