CN106366739A - 一种水性涂料添加剂及其制备方法 - Google Patents

一种水性涂料添加剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性涂料添加剂，其组分包括去离子水、二氧化硅气凝胶粉、膨润土、偏硼酸钡、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、浸润分散剂、增光剂、增稠剂和香精。本发明通过对涂膜成膜机理的研究，选择采用二氧化硅气凝胶分与膨润土的混合物作为该添加剂的基础载体。进一步地，选择偏硼酸钡作为防霉添加剂，同时选择添加椰子油脂肪酸二乙醇酰胺进一步助其分散。本发明提供的一种适合应用于水性涂料中的添加剂可使涂料具有令人愉悦的香气，而且该香气的散发对人体无害、环保无毒，进一步地，该添加剂可与水性涂料匹配使用，不影响涂料的使用性能。

Description

一种水性涂料添加剂及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料添加剂领域，具体涉及一种水性涂料的添加剂及该添加剂的制备方法。
背景技术
现代生活中，涂料已经广泛应用于至国民生活的方方面面，尤其是水性涂料，因其无有机物的挥发，环保安全，受到了消费者的青睐。在水性涂料应用于家装领域时，涂料能够给家具、电器、日用品等产品表面提供优良的防腐保护以及装饰性能。随着涂料应用的越来越广泛，对涂料的要求也越来越高，除了装饰性能和防腐性能以外，还要求涂料具有良好的使用性能和其他优异的性能。
具有特殊功能的水性涂料越来越受到细分市场的青睐，在家装领域，由于现有的涂料大部分具有令人不悦的化学物质的味道，所以具有令人愉悦香味的涂料应运而生。如申请号为201010588963.X的名为《一种室内装修用的草本空气净化型涂料添加剂》的中国专利中提供的一种具有空气净化功能的涂料添加剂，不仅能够有效捕捉吸附室内装修后空气中的游离态甲醛，而且能够减少污染。上述技术方案中的添加剂适用于有机溶剂类的涂料，无法应用于水性涂料。
发明内容
考虑到水性涂料中添加剂的特点，本发明中提供了一种水性涂料添加剂及该涂料添加剂的制备方法。水性涂料在使用添加剂的过程中主要存在以下几点问题：
（1）水性涂料是使用水作为分散介质，水性涂料中使用的添加剂必须能够均匀分散在水中或者溶解于水中，同时需考虑到对涂料粘度和涂装过程的影响，如是否会影响导致涂料中颜料沉降分离、涂料的干燥性能、涂料的流平性、流挂性等问题；
（2）水性涂料成膜后，涂层比有机类的涂层更容易滋生细菌，在潮湿的环境中长期使用后涂层表面易生霉，影响涂料的耐久使用性；
（3）水性涂料中一旦添加防霉剂以后，防霉剂需与其他添加剂相配伍，否则易引起涂料内固体颗粒团聚沉淀，引起涂料变质；
（4）为改善涂料气味，需选用合适的气味添加剂。
本发明考虑到上述使用中的问题，提供了一种适合应用于水性涂料中的添加剂，该添加剂应用于水性涂料中可使涂料具有令人愉悦的香气，而且该香气的散发对人体无害、环保无毒，进一步地，该添加剂可与水性涂料匹配使用，不影响涂料的使用性能。
本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案来实现：
本发明提供一种水性涂料添加剂，其特征在于组分及重量份为：
去离子水 25-40份
二氧化硅气凝胶粉 4-8份
膨润土 5-7份
偏硼酸钡 0.3-0.5份
椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 0.8-1.4份
浸润分散剂 0.1-0.5份
增光剂 0.3-0.6份
增稠剂 0.05-0.1份
香精 0.8-2份。
在使用涂料添加剂的过程中，首先要考虑的即不影响涂料本身的粘度和性能。本发明中在设计涂料添加剂配方时，主要考虑的除了对涂膜性能的影响之外，同时还考虑了涂料储存过程、涂装过程和涂料成膜过程的影响。水性涂料一般来说表观粘度比有机类涂料低，涂装过程较为容易，所以添加在水性涂料中的添加剂需稳定且具备一定的粘度，能够有助于在涂装过程中形成稳定厚度的涂膜，现有技术中常通过添加增稠剂、防流挂剂和防沉降剂来达到上述目的。
本发明通过对涂膜成膜机理的研究，选择采用二氧化硅气凝胶粉与膨润土的混合物作为该添加剂的基础载体。二氧化硅气凝胶密度小、比表面积和孔隙率大，具有非常好的分散性，而且触变补强作用非常好，当二氧化硅气凝胶与细粒膨润土相适配使用，细粒膨润土搭载在二氧化硅气凝胶上，以微粒的形式高度均匀分散，当应用于涂料中时，各个微粒以弱价键力相互吸引，形成胶体状网络结构，从而发挥出增稠、防流挂、防沉降的作用，同时与其他添加剂相配合，可改善涂料的稳定性。现有技术中的增稠剂、防流挂剂、防沉淀剂添加后一旦受到搅拌或者涂装时的高剪切力的作用，很容易结构受到破坏，引起涂料粘度降低，而本发明中由于选择的二氧化硅气凝胶与膨润土相互适配，能够有效抵抗搅拌或者涂装过程中带来的影响。
本发明中选择的二氧化硅气凝胶粉原料中气凝胶比表面积为350-450m2/g，密度为52-60kg/m3。膨润土为钠基膨润土。
进一步地，选择偏硼酸钡作为防霉添加剂，同时选择添加椰子油脂肪酸二乙醇酰胺进一步助其分散。在本发明中的添加剂中，可以视所添加使用的水性涂料添加适用的浸润分散剂，实践中可采用将所要应用的水性涂料中的浸润分散剂以本发明中的配比添加至本发明中的添加剂中，这样的处理方式可有助于本发明中的添加剂与涂料进一步有机融合。
在实践中，本发明的发明人还发现，尽管采用上述配方能够解决本发明中的添加剂对涂料成膜性能、存储性能的影响，但是在涂膜涂装完毕干燥后，涂膜光泽度会有一定的减弱，所以在本发明的添加剂配方中还添加了增光剂来改善该问题。本发明中优选增光剂为水性有机硅增光剂。
进一步地，还需添加增稠剂来进行添加剂粘度的整体调节，以达到根据适用的涂料体系不同而微调添加剂粘度的目的。本发明中进一步优选黄原胶作为增稠剂。
进一步地，本发明添加剂体系中还添加有合适的香精作为气味调节成分，从环保及香味适用的角度考虑，本发明中选用的香精为龙葵醇与香紫苏醇质量比为1:0.8-1.8的混合物，该混合物气味淡雅，具有类似于风信子和丁香花的香气，能够很好地遮盖涂料本身的味道，使涂料具有令人愉悦放松的香味。
本发明还提供一种制备上述水性涂料添加剂的方法，包括如下步骤：
步骤一，将二氧化硅气凝胶微粉、膨润土搅拌混合均匀后加入偏硼酸钡、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、浸润分散剂和增光剂，搅拌混合均匀；在球磨机内将上述混合物磨至固体颗粒粒度为3-10μm。
进一步优选，步骤一中所使用的球磨机为行星式球磨机。
步骤二，将去离子水加热至35-45℃，加入增稠剂，搅拌均匀后保持温度不变1.5-3h，然后持续搅拌，自然冷却至室温。
进一步优选，步骤二中保持温度为40-42℃。
步骤三，将步骤一中的原料加入去离子水，研磨至固体颗粒粒度为1-3μm；
步骤四，将步骤二与步骤三中的产物混合，加入香精，搅拌均匀，即得所需水性涂料添加剂。
本发明具有如下有益效果：
1、本发明中提供了一种新型环保的应用于水性涂料的添加剂；
2、本发明中的水性涂料添加剂有助于增强水性涂料的稳定性，增强其存储和使用过程中的稳定性，且对涂料涂装过程无影响；
3、本发明中的水性涂料添加剂可有效抑制涂层在使用过程中的表面产生霉菌；
4、本发明中的水性涂料添加剂中选用龙葵醇与香紫苏醇的混合物作为香精添加剂，可有效改善涂料的气味，使涂料具有令人愉悦放松的香味。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的内容进行进一步的描述。
按照以下组分及质量份数进行涂料添加剂的制备：
上述原料中二氧化硅气凝胶原料中的气凝胶比表面积为425m2/g，密度为55kg/m3。原料中选择使用膨胀倍数大、分散程度更高的钠基膨润土。增光剂选用水性有机硅增光剂，增稠剂选用黄原胶。黄原胶是一种稳定性能好、低浓度高粘度的环保型增稠原料，不仅增稠效果好，而且对于添加剂中不溶性固体具有良好的悬浮作用，与二氧化硅气凝胶粉和膨润土的分散具有相辅相成的作用。二氧化硅气凝胶粉和膨润土原料粒径为后续加工考虑可控制不大于50μm。
浸润分散剂选择市售水性涂料用浸润分散剂即可（本实施例中选用浸润分散剂为BYK生产的分散剂DISPERBYK-194），进一步优选，可根据所添加的涂料配方，选择与涂料中浸润分散剂相同的原料。
在选择香精的过程中发现，香紫苏醇含量多，则香味更加生动持久，而且香紫苏醇具有一定的协同杀菌的效果，龙葵醇含量多则香味更具有植物的天然清香。在本发明中的实施例中，采用的香精为龙葵醇与香紫苏醇质量比为1:1.5的混合物，使用后使涂料具有较为生动持久的天然香氛。
添加剂制备方法为：
步骤一，将二氧化硅气凝胶微粉、膨润土搅拌混合均匀后加入偏硼酸钡、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、浸润分散剂和增光剂，搅拌混合均匀；在行星式球磨机内将上述混合物磨至固体颗粒粒度为8-10μm；
步骤二，将去离子水加热至40-42℃，加入增稠剂，搅拌均匀后保持温度不变3h，然后持续搅拌，自然冷却至室温；
步骤三，将步骤一中的原料加入去离子水，研磨至固体颗粒粒度为1μm；
步骤四，将步骤二与步骤三中的产物混合，加入香精，搅拌均匀，即得所需水性涂料添加剂。
将实施例中制得的添加剂以质量比10%添加至水性涂料中，将涂料与添加剂搅拌混合均匀后涂装于室内墙体表面，将添加剂的分散性能以及涂料最终成膜后的漆膜性能结果记录如下：
通过实施例的结果可以看出，本发明中的涂料添加剂可有效应用于水性涂料中，有助于增强水性涂料的稳定性，增强其存储和使用过程中的稳定性，且对涂料涂装过程无影响，同时使涂料具有抑菌效果、使涂料具有令人愉悦放松的香味。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种水性涂料添加剂，其特征在于组分及重量份为：
去离子水 25-40份
二氧化硅气凝胶粉 4-8份
膨润土 5-7份
偏硼酸钡 0.3-0.5份
椰子油脂肪酸二乙醇酰胺 0.8-1.4份
浸润分散剂 0.1-0.5份
增光剂 0.3-0.6份
增稠剂 0.05-0.1份
香精 0.8-2份。
2.如权利要求1所述水性涂料添加剂，其特征在于：所述二氧化硅气凝胶粉原料中气凝胶比表面积为350-450m2/g，密度为52-60kg/m3。
3.如权利要求1所述水性涂料添加剂，其特征在于：所述膨润土为钠基膨润土。
4.如权利要求1所述水性涂料添加剂，其特征在于：所述增光剂为水性有机硅增光剂。
5.如权利要求1所述水性涂料添加剂，其特征在于：所述增稠剂为黄原胶。
6.如权利要求1所述水性涂料添加剂，其特征在于：所述香精为龙葵醇与香紫苏醇质量比为1:0.8-1.8的混合物。
7.一种制备如权利要求1-6任一所述水性涂料添加剂的方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一，将二氧化硅气凝胶微粉、膨润土搅拌混合均匀后加入偏硼酸钡、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺、浸润分散剂和增光剂，搅拌混合均匀；在球磨机内将上述混合物磨至固体颗粒粒度为3-10μm；
步骤二，将去离子水加热至35-45℃，加入增稠剂，搅拌均匀后保持温度不变1.5-3h，然后持续搅拌，自然冷却至室温；
步骤三，将步骤一中的原料加入去离子水，研磨至固体颗粒粒度为1-3μm；
步骤四，将步骤二与步骤三中的产物混合，加入香精，搅拌均匀，即得所需水性涂料添加剂。
8.如权利要求8所述水性涂料添加剂的制备方法，其特征在于：步骤一中所使用的球磨机为行星式球磨机。
9.如权利要求8所述水性涂料添加剂的制备方法，其特征在于：步骤二中保持温度为40-42℃。
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