CN106243837A - 零voc颜料型着色剂的配方及生产工艺 - Google Patents

Abstract

一种零VOC颜料型着色剂的配方及制备工艺，包括：植物油：20～40％；亚麻油长油树脂：20～40％；安巴粉颜料：0～40％；透明氧化铁颜料：0～40％；色素有机颜料：0～20％；高色素碳黑颜料：0～20％；大豆油卵磷脂：1～5％；甲乙酮肟：0～0.5％；催干剂0～1.0％。工艺包括下述步骤：1、将植物油与亚麻油长油树脂在搅拌机混合后添加大豆油卵磷脂与甲乙酮肟；2、将搅拌机的转速调到1000rpm/min，高速分散30～60min；3、用卧式研磨机研磨，控制机内物料温度在80～90℃，待出料细度达到15μm以下即合格。本发明不含挥发性有机溶剂，规避了化学危险品管理的范畴，不含水、不影响家具结构。

Description

零VOC颜料型着色剂的配方及生产工艺

技术领域

本发明公开一种着色剂的配方及生产工艺，特别是一种零VOC颜料型着色剂的配方及生产工艺。

背景技术

格丽斯(即Glaze)是一种半透明至透明的颜料著色剂，由颜料树脂溶解于油脂性溶剂所组成，干燥慢，可以被擦拭，刷拭和做层次明暗，使整体颜色柔和、自然、层次感强，绝大多数是在NC漆中使用。现有的格丽斯(即Glaze)有两种：

一是溶剂型格丽斯：亚麻仁油树脂为基料，以高透明有机颜料与透明级氧化铁为着色颜料，用中高沸点的脂肪烃或芳香烃为稀释剂，采用常温下高速分散后再研磨到微米级至纳米级的颜料型着色剂。其缺点是含有有机溶剂，会对人体健康有危害，挥发至大气中有环境污染，且属于易燃危险化学品，储存及运输都存在安全隐患。国家十三五规划至今，地方政府对有机溶剂VOC(VOC是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写)相继出台多项禁令，如：北京2017年禁止家具油漆喷涂，2015年颁布《关于挥发性有机物排污收费标准的通知》，深圳2015年成为全国首个全面禁止溶剂型油漆的城市等；国家十三五规划中资源环境中重点提出“节能减排”，“生态文明”，“循环经济”等纲领，因此去有机溶剂，高固含低有机溶剂排放是构建健康和谐社会的绿色产业发展方向；

二是水溶性格丽斯：以水性亚麻仁油树脂为基料，以安巴粉颜料、高透明有机颜料与透明级氧化铁为着色颜料，用纯净水及丙二醇类水性溶剂为稀释剂，采用常温下高速分散后再研磨至微米级至纳米级的颜料型着色剂。水性格丽斯减少了挥发性有机溶剂的排放，也规避了危险化学品的风险，但是水性格丽斯仍然含有10～15％左右的水溶性有机溶剂，这些水性有机溶剂与水性添加剂会溶解于水中，使用后的余料易对地下水产生污染；另外水性着色剂以水为主要稀释剂，在木材表面着色时会对木材的材质产生浸鉵，易使木材涨筋、发胀、发霉甚至结构变形，所有木制家具都忌水是木材的基本特性，家具涂装一项重要目的是采用涂装材料的防水性能来保护木材，所以水性格丽斯在实木家具及木制产品涂装领域大规模应用存在技术瓶颈。

发明内容

针对上述提到的现有技术中的格丽斯存在环境污染或对木材有伤害的缺点，本发明提供一种零VOC颜料型着色剂的配方及生产工艺，其采用植物油脂作为溶剂，可有效解决上述问题。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是：一种零VOC颜料型着色剂的配方，该配方包括下述重量百分比成份：

(1)、溶剂：53.5％～80％；

(2)、大豆油卵磷脂：1～5％；

(3)、甲乙酮肟：0～0.5％；

(4)、其余为溶质；

所述的溶剂包括植物油和亚麻油长油树脂，其中，植物油占配方总重量的百分比为20～40％，其余为亚麻油长油树脂；

所述的溶质包括安巴粉颜料、透明氧化铁颜料、高色素有机颜料和高色素碳黑颜料中的一种或几种的混合物，其中，

A、安巴粉颜料占配方总重量的百分比为：0～40％；

B、透明氧化铁颜料占配方总重量的百分比为：0～40％；

C、高色素有机颜料占配方总重量的百分比为：0～20％；

D、高色素碳黑颜料占配方总重量的百分比为：0～20％。

一种零VOC颜料型着色剂的制备工艺，该制备工艺包括下述步骤：

(1)、将植物油与亚麻油长油树脂倒入容器中，添加大豆油卵磷脂与甲乙酮肟，在搅拌机400±50rpm/min的转速下搅拌混合10～15分钟；

(2)、加入颜料后将搅拌机的转速调到1000±100rpm/min，高速分散30～60min，至颜料与植物油基料混合均匀；

(3)、将混合均匀的色料用卧式研磨机研磨，控制机内物料温度在80～90℃，待出料细度达到15μm以下即为合格。

本发明解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：

所述的植物油采用亚麻仁油、梓油、橄榄油、核桃油或葵花籽油。

所述的配方还包括占总体重量百分比为0～1.0％的催干剂。

所述的卧式研磨机采用1.0～1.4μm高浓度氧化锆为研磨介质。

本发明的有益效果是：本发明中的零VOC格丽斯不含有溶剂型挥发性有机溶剂，规避了化学危险品管理的范畴，不含水、不对家具材质浸蚀不影响家具结构，本发明采用的亚麻油对家具有很好的防水防开裂效果。

本发明的零VOC颜料型着色剂(即无溶剂型格丽斯Glaze)从配方及生产工艺上都有重大的突破：

一、本发明采用无溶剂体系的配方设计，在溶剂型格丽斯中存在的有机烃类溶剂对人体健康危害及大气排放污染，在水性格丽斯中的丙二醇等水溶性溶剂与添加剂对地下水的污染，而本发明的无溶剂格丽斯既不含有机烃也不含有机醇溶剂，从配方根源上去除了有机溶剂，真正做到零危害零排放的绿色产品，更加符合国家十三五规划对我国涂料行业指引的发展方向；

二、相对溶剂型格丽斯，本发明的无溶剂配方的格丽斯产品不属于易燃易爆危险化学品，在仓储与运输，销售与应用各种环节减少了危害与管理成本，扩大了市场应用领，比如儿童用品，家庭DIY及油画彩绘等领域都可用到；

三、相对水性格丽斯存在易使木材涨筋、发胀、发霉甚至家具制品变形开裂等弊病，本发明的无溶剂格丽斯采用高含量的植物油，不但规避了上述的弊病，而且植物油渗透入木材纹理可以起到防水防裂的保护效果，延长实木家具及木制产品的使用寿命；

四、本发明的生产过程采用80～90℃高温工艺，可以节约能源及提高生产效率。由于高浓缩颜料色浆在生产过程中都会产生热量，物料的温度都会达到80℃以上，在水性格丽斯与溶剂型格丽斯的生产过程中，要采取冷却水降温来保障物料的稳定性，而无溶剂配方的格丽斯稳定性更高，不需要冷却降温工艺而减少了大量的冷却能耗，并且高温环境下有利于颜料与基料的渗透分散，缩短了生产时间而提高了生产效率。

下面将结合具体实施方式对本发明做进一步说明。

具体实施方式

本实施例为本发明优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本发明保护范围之内。

本发明中的零VOC颜料型着色剂的配方材料，主要包含溶剂、溶质和其他配料，其中，溶剂占配方总重量的百分比为40％～60％，除去少量的其它配料之外，剩余的全部为溶质。

本实施例中，溶剂包括植物油和亚麻油长油树脂，其中，植物油占配方总重量的百分比为20％～40％，剩余的为亚麻油长油树脂，溶剂为二者的混合物，二者总重量约(除了溶剂和色素颜料之外，其他添加剂忽略不计，或将其算在溶剂的总量百分比之内)占配方总重量的百分比为60％～80％，植物油在其中占配方总重量的百分比为20％～40％，在此基础上，植物油和亚麻油长油树脂的配比可自由搭配，本实施例中，植物油采用亚麻仁油，具体实施时，其也可以采用梓油、橄榄油、核桃油、葵花籽油等，本发明中，采用植物油(亚麻仁油)替代传统产品中的有机溶剂或水。

本发明中的溶质包括安巴粉颜料、透明氧化铁颜料、高色素有机颜料和高色素碳黑颜料中的一种或几种的混合物，在其满足各个组分在总配比重量的前提下，安巴粉颜料、透明氧化铁颜料、高色素有机颜料和高色素碳黑颜料的比例可自由搭配，以调配出不同颜色，也可以选用单一物质，从而生产出单一颜色的色母，其中，

A、安巴粉颜料占配方总重量的百分比为：0～40％，本实施例中，安巴粉颜料主色为红棕色、黄棕色与黑棕色，可根据实际需要选取安巴粉的具体颜色，或者采用几种颜色的混合物；

B、透明氧化铁颜料占配方总重量的百分比为：0～40％，本实施例中，无机透明氧化铁颜料的吸油量低，添加量以40％为上限，本实施例中，透明氧化铁颜料主色有红色、黄色、黑色及棕色，可根据实际需要选取透明氧化铁颜料的具体颜色，或者采用几种颜色的混合物；

C、高色素有机颜料(本实施例中，高色素有机颜料是指颜料粒径比较小，粒径分布在10～100nm，有较大的比表面积，因而色饱和度高、着色力强、透明度好等优点)占配方总重量的百分比为：0～20％，本实施例中，高色素有机颜料的吸油量高，添加量以20％为上限，本实施例中，高色素有机颜料主色有永固黄、永固红、酞菁蓝以及酞菁绿等，可根据实际需要选取高色素有机颜料的具体颜色，或者采用几种颜色的混合物；

D、高色素碳黑颜料(本实施例中，高色素碳黑颜料的粒径在10～50nm，比表面积大、着色力强，所以高色素颜料具备上述性能的同时，也会有较高的吸油量，因而在格丽斯色浆中的添加量只限于20％以下，即达到饱和色浓度)占配方总重量的百分比为：0～20％，本实施例中，高色素碳黑颜料的吸油量高，添加量以20％为上限，本实施例中，高色素碳黑分蓝口黑与红口黑等，可根据实际需要选取高色素碳黑颜料的具体颜色，或者采用几种颜色的混合物；

本发明中，高色素有机颜料和高色素碳黑颜料的当量值是安巴粉颜料和透明氧化铁颜料的二倍，上述A、B、C、D四种颜料中的任意一种达到最大值时，其他颜料的添加量为0，按照当量值折算成安巴粉颜料(即一份高色素有机颜料或高色素碳黑颜料等同于两份安巴粉颜料)的话，色素颜料的总添加值当量不超过40％。

本发明中的其它配料包括大豆油卵磷脂、甲乙酮肟和催干剂，其中，

(7)、大豆油卵磷脂占配方总重量的百分比为：1～5％，大豆油卵磷脂可以入药或食用，在本发明中可以起到降低树脂粘度与润湿分散颜料的作用；

(8)、甲乙酮肟占配方总重量的百分比为：0～0.5％，本实施例中，甲乙酮肟的加入可以防止产品表层氧化结皮，视情况来添加。

(9)、催干剂占配方总重量的百分比为：0～1.0％，本实施例中，催干剂为环烷酸钴、环烷酸锰、环烷酸锆等非有毒重金属类催干剂，且一般为后添加(本实施例中，催干剂所起的作用为增快其使用时的干燥速度，其可根据实际情况选择添加或不添加，如果添加的话，可在产品最终完成后，加入催干剂搅拌均匀即可封装，或者在产品使用前添加催干剂)，本实施例中，催干剂是一种能促进植物油不饱和链氧化干燥的助剂，在生产过程高温环境下防止过度氧化结皮，故在配料生产时先不添加，等生产后段时加入催干剂即可包装入罐。

下面将以几个具体实例对本发明做进一步说明：

实施例一：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：20％；亚麻油长油树脂：39％；安巴粉颜料：40％；大豆油卵磷脂：1％，其中，安巴粉颜料可选用红棕色、黄棕色与黑棕色，则本配方为单一颜色色母，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例二：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：25％；亚麻油长油树脂：32.7％；安巴粉颜料：10％；透明氧化铁颜料：30％；大豆油卵磷脂：2％；甲乙酮肟：0.1％；催干剂0.2％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例三：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：35％；亚麻油长油树脂：31.4％；安巴粉颜料：10％；透明氧化铁颜料：10％；色素有机颜料：10％；大豆油卵磷脂：3％；甲乙酮肟：0.2％；催干剂0.4％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例四：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：35％；亚麻油长油树脂：24.1％；安巴粉颜料：30％；透明氧化铁颜料：2％；色素有机颜料：3％；高色素碳黑颜料：1％；大豆油卵磷脂：4％；甲乙酮肟：0.3％；催干剂0.6％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例五：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：40％；亚麻油长油树脂：23.8％；透明氧化铁颜料：20％；色素有机颜料：10％；大豆油卵磷脂：5％；甲乙酮肟：0.4％；催干剂0.8％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例六：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：30％；亚麻油长油树脂：40％；安巴粉颜料：10％；透明氧化铁颜料：3.5％；高色素碳黑颜料：10％；大豆油卵磷脂：5％；甲乙酮肟：0.5％；催干剂：1.0％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例七：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：30％；亚麻油长油树脂：27.2％；透明氧化铁颜料：40％；大豆油卵磷脂：2％；甲乙酮肟：0.3％；催干剂0.5％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例八：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：35％；亚麻油长油树脂：35％；安巴粉颜料：10％；透明氧化铁颜料：7％；色素有机颜料：10％；大豆油卵磷脂：2％；甲乙酮肟：0.5％；催干剂0.5％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例九：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：32％；亚麻油长油树脂：35％；安巴粉颜料：15％；透明氧化铁颜料：5％；高色素碳黑颜料：8％；大豆油卵磷脂：4％；甲乙酮肟：0.3％；催干剂0.7％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

实施例十：本实施例中，包含下述物料配比，其分别为占配方总重量的百分比，其中，植物油：27％；亚麻油长油树脂：35％；安巴粉颜料：25％；透明氧化铁颜料：10％；大豆油卵磷脂：2％；甲乙酮肟：0.2％；催干剂0.8％，经测试，其着色性和稳定性均可达到要求。

本发明同时保护一种零VOC颜料型着色剂的生产工艺，其主要包括下述步骤：

(1)、将植物油与亚麻油长油树脂倒入搅拌机容器中，添加大豆油卵磷脂与甲乙酮肟，在搅拌机400±50rpm/min的转速下搅拌混合10分钟～15分钟；

(2)、在步骤(1)搅拌好的混合物中加入颜料(即溶质)后将搅拌机的转速调到1000±100rpm/min，高速(此处的高速是相对于步骤1中的转速为高速)分散30～60min，至颜料与植物油基料混合均匀，本实施例中，搅拌机预分散工段，利用搅拌机的1000rpm/min的转速产生的剪切力可以将颜料预分散至细度为25～50μm，为下段研磨工序节省时间与能耗，本实施例中，搅拌机是一种利用高速旋转的轴盘产生的剪切力来分散颜料颗粒的设备，可以在较短的时间内将颜料分散，但细度只能达到25um以上，所以该工段的作用是颜料预分散或初分散；

(3)、将混合均匀的色料用卧式研磨机研磨，控制机内物料温度在80～90℃，待出料细度达到15μm以下即为合格，本实施例中，卧式研磨机采用粒径1.0～1.4μm高浓度纯氧化锆为研磨介质，可以将颜料快速研磨至细度达到15um以下，本实施例中，在搅拌机进行预分散的物料，细度可达到25～50um，但格丽斯的合格细度是5～15nm，所以需要卧式研磨机进行研磨，研磨机是采用高速散运动的研磨介质与颜料撞击来分散颜料，本实施例中的研磨介质采用纯度为95％的氧化锆球珠，氧化锆球珠的直径采用1.0～1.4μm。棒梢式研磨机(本实施例中，棒梢式研磨机为卧式研磨机中的一种，其中棒梢轴的棒梢柱撞击氧化锆球珠产生能量与热量，因此棒梢式研磨机的分散效率快，热量散发高)内部因研磨介质高速运动产生热量，温度会达80～90℃，普通的物料因含有溶剂而需要采用冷却水循环来降温，这样会产生工业废水与能耗，本发明中的无溶剂格丽斯可以接受这个高温环境，同时较高的温度降低了物料粘度更有利于研磨效率。

1.规避危险化学品管理范围：国务院令591号文件《危险化学品安全管理条例》规定危险化学品在生产，储存、使用、经营与运输，以及使用后的废弃处理都要受国家环境保护的法律，行政法规和国家有关规定执行。本发明采用植物油与颜料，不添加有机溶剂，也不采用含溶剂的合成树脂，规避了危险化学品管理范围；

2.从有害产品升级到绿色健康产品：2016年《大气污染防治法》实施并将VOCs纳入监管范围与有法律依据，根据世界卫生组织定义，挥发性有机物(VOCs)是指沸点在50～250℃，以蒸气形式存在于空气的有机物质，VOC对人身健康，环境污染都有很大的危害；本发明剔除了含有VOC的原料，采用纯天然可再生的植物油替代VOC当溶剂，将格丽斯由有害产品升级到绿色健康产品；

3.自然法则降能耗：本发明利用植物油耐高温不挥发不易燃的特点，物料在设备内利用生产温度来降低物料自身的粘度，有利于颜料的分散与油脂的渗透来提升生产效率，物料出料后在常温下又可以回升粘度起到防止沉淀的效果，一举多得在于无溶剂体系的配方设计优点；

4.以亚麻仁油为代表的植物油粘度低，相溶性好可以当溶剂来降低树脂的粘稠度；同时亚麻仁油这类干性油具备相当好的干燥性能，无需挥发又可空气氧化干燥成膜，成膜后对木材有很好的防水防开裂功能，解决了水性格丽斯对木材腐蚀的缺限，还比油性格丽斯更具备对木制家具的保护性能。因此，无溶剂格丽斯是对家具的装饰效果与保护性能合二为一的高品质新型发明材料。

Claims (5)

1.一种零VOC颜料型着色剂的配方，其特征是：所述的配方包括下述重量百分比成份：

(1)、溶剂：53.5％～80％；

(2)、大豆油卵磷脂：1～5％；

(3)、甲乙酮肟：0～0.5％；

(4)、其余为溶质；

所述的溶剂包括植物油和亚麻油长油树脂，其中，植物油占配方总重量的百分比为20～40％，其余为亚麻油长油树脂；

所述的溶质包括安巴粉颜料、透明氧化铁颜料、高色素有机颜料和高色素碳黑颜料中的一种或几种的混合物，其中，

A、安巴粉颜料占配方总重量的百分比为：0～40％；

B、透明氧化铁颜料占配方总重量的百分比为：0～40％；

C、高色素有机颜料占配方总重量的百分比为：0～20％；

D、高色素碳黑颜料占配方总重量的百分比为：0～20％。

2.根据权利要求1所述的零VOC颜料型着色剂的配方，其特征是：所述的植物油采用亚麻仁油、梓油、橄榄油、核桃油或葵花籽油。

3.根据权利要求1所述的零VOC颜料型着色剂的配方，其特征是：所述的配方还包括占总体重量百分比为0～1.0％的催干剂。

4.一种零VOC颜料型着色剂的制备工艺，其特征是：所述的制备工艺包括下述步骤：

(1)、将植物油与亚麻油长油树脂倒入容器中，添加大豆油卵磷脂与甲乙酮肟，在搅拌机400±50rpm的转速下搅拌混合10～15分钟；

(2)、加入颜料后将搅拌机的转速调到1000±100rpm，高速分散30～60min，至颜料与植物油基料混合均匀；

(3)、将混合均匀的色料用卧式研磨机研磨，控制机内物料温度在80～90℃，待出料细度达到15μm以下即为合格。

5.根据权利要求4所述的零VOC颜料型着色剂的制备工艺，其特征是：所述的卧式研磨机采用1.0～1.4μm高浓度氧化锆为研磨介质。