CN106634041B - 一种水性固体预分散颜料及其制备工艺 - Google Patents

一种水性固体预分散颜料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种水性固体预分散颜料及其制备工艺，属于颜料生产技术领域，该预分散颜料的原料包括按照重量百分比配比的50％‑90％的颜料、2％‑15％的助剂、10％‑40％的树脂以及3％‑10％的辅料，颜料为各色系有机颜料、无机颜料炭黑以及无机颜料钛白粉中的一种或者一种以上的混合物，助剂为三乙醇胺、季铵盐、N,N‑二甲基丙二胺、分散剂NNO、FM、BYK190以及BYK192中的一种或者一种以上的混合物，树脂为水性丙烯酸、水性醇酸、丙烯酸酯以及聚醚中的两种或者两种以上的混合物，辅料为碳酸钙、高岭土以及硫酸钠中的一种或者一种以上的混合物，上述原料经过混合搅拌、研磨以及喷雾干燥后得到水性固体预分散颜料成品，该成品润湿性、分散性和稳定性较好，无粉尘污染、计量准确。

Description

一种水性固体预分散颜料及其制备工艺
技术领域
本发明属于颜料生产技术领域，具体涉及一种水性固体预分散颜料及其制备工艺。
背景技术
现有的颜料大部分为干粉颜料，在使用时与所加工材料进行混合搅拌，为了达到较好的着色效果，混合搅拌的时间一般较长，干粉颜料在制备时主要是将颜料滤饼烘干粉碎后制得的，在烘干过程中颜料粒子易凝聚，造成粒子分布较宽，形成的大颗粒颜料不易分散、色光暗，而且使用和运输过程中粉尘污染较为严重，因此需要开发一种水性固体预分散颜料。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提供了一种水性固体预分散颜料及其制备工艺，该预分散颜料润湿性、分散性和稳定性较好，制备工艺也较为简便。
本发明的具体技术方案是：
一种水性固体预分散颜料，关键点是，所述预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的50％-90％的颜料、2％-15％的助剂、10％-40％的树脂以及3％-10％的辅料，所述颜料为各色系有机颜料、无机颜料炭黑以及无机颜料钛白粉中的一种或者一种以上的混合物，所述助剂为三乙醇胺、季铵盐、N,N-二甲基丙二胺、分散剂NNO、FM、BYK190以及BYK192中的一种或者一种以上的混合物，所述树脂为水性丙烯酸、水性醇酸、丙烯酸酯以及聚醚中的两种或者两种以上的混合物，所述辅料为碳酸钙、高岭土以及硫酸钠中的一种或者一种以上的混合物。
所述的预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的60％的颜料、5％的助剂、30％的树脂以及5％的辅料。
所述的预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的70％的颜料、3％的助剂、20％的树脂以及7％的辅料。
所述的预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的80％的颜料、6％的助剂、10％的树脂以及4％的辅料。
如上所述的水性固体预分散颜料的制备工艺，关键点是，所述的制备工艺包括以下步骤：
A、混合
将预分散颜料原料中各个组分按照重量百分比进行配比，然后放入混合釜中进行搅拌，搅拌时间10-40min，搅拌转速100-1000rpm，形成均匀的浆料；
B、研磨
用研磨机对浆料进行研磨，研磨机设置有冷却水系统，冷却水温度为20-55℃，研磨机转速为1200-3000r/min，研磨机中的研磨球为玻璃珠、氧化锆珠或者钢珠，研磨球的直径为0.1-2.0mm，浆料研磨后得到研磨料，研磨料的粒径为纳米级；
C、干燥
用喷雾干燥机对研磨料进行喷雾干燥，工作温度为150-210摄氏度，干燥后含水率小于3％，最终得到水性固体预分散颜料成品。
所述的步骤B中，所述的研磨机为蜗轮研磨机、立式研磨机或者卧式研磨机。
所述的步骤B中，冷却水温度为30℃，研磨机转速为2000r/min，研磨球的直径为1mm。
本发明的有益效果是：本发明中的水性固体预分散颜料在颜料中添加的助剂和辅料能够同时与有机颜料或者无机颜料进行均匀混合，并且助剂与树脂和水均具有较好的相容性，保证无机颜料和有机颜料的分散稳定，所用的辅料能够平衡颜料的着色强度，同时还起一个空间位阻作用，阻止颜料粒子聚集成大分子集团，保证成品具有较好的分散性；
制备工艺中，混合后进行的研磨能够调整颜料表面的极性，逐渐将颜料和水的接触角调整到小于90度，颜料的润湿性能够得到显著提高，颜料颗粒内部的润湿性能得到提高，为后续使用过程中的润湿提供良好的颗粒通道结构，后续的干燥将颜料颗粒的水分蒸发掉，消除颗粒间的附着力，保持颜料成品具备良好的分散性，与此同时，颜料颗粒的润湿通道收缩，颜料成品在后期使用时分散溶于水的速度较快，颗粒间的附着力较为均衡，不会形成明显的团聚，分散均匀稳定，且不沉淀、不分层、不泛花，使用效果明显优于现有颜料。
具体实施方式
本发明涉及一种水性固体预分散颜料及其制备工艺，所述预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的50％-90％的颜料、2％-15％的助剂、10％-40％的树脂以及3％-10％的辅料，所述颜料为各色系有机颜料、无机颜料炭黑以及无机颜料钛白粉中的一种或者一种以上的混合物，所述助剂为三乙醇胺、季铵盐、N,N-二甲基丙二胺、分散剂NNO、FM、BYK190以及BYK192中的一种或者一种以上的混合物，所述树脂为水性丙烯酸、水性醇酸、丙烯酸酯以及聚醚中的两种或者两种以上的混合物，所述辅料为碳酸钙、高岭土以及硫酸钠中的一种或者一种以上的混合物，利用上述组分构成的原料进行制备后得到水性固体预分散颜料成品。
实施例1，水性固体预分散颜料的制备工艺包括以下具体步骤：
A、混合
将预分散颜料原料中各个组分按照重量百分比进行配比，其原料包括按照重量百分比进行配比的60％的颜料、5％的助剂、30％的树脂以及5％的辅料，所述颜料按照颜色需求在各色系的有机颜料、无机颜料炭黑以及无机颜料钛白粉中进行选择，选择一种或者一种以上的混合物，各色系有机颜料包括黄、橙、红、紫、蓝、绿、棕、黑共八个色系，所述助剂为N,N-二甲基丙二胺和分散剂NNO的混合物，所述辅料为硫酸钠，将制备原料放入混合釜中进行搅拌，搅拌时间30min，搅拌转速800rpm，形成均匀的浆料，浆料中树脂包围在颜料颗粒周围，形成以颜料颗粒为中心的大颗粒；
B、研磨
用研磨机对浆料进行研磨，研磨机为蜗轮研磨机，研磨机设置有冷却水系统，冷却水温度为30℃，研磨机转速为2000r/min，研磨机中的研磨球为钢珠，直径为1mm，浆料研磨后得到研磨料，研磨料的粒径为纳米级，研磨过程将树脂包围颜料颗粒的大颗粒状态打破，该过程是对颜料颗粒的润湿性的改善过程，颜料颗粒与水的接触角逐渐小于90度，润湿性能增强，颜料颗粒中形成顺畅的水分进出通道，树脂颗粒也逐渐被研磨变小，小的树脂颗粒与颜料颗粒相互粘附，与此同时，硫酸钠吸水性较强，既能够保证多余水分的吸收以减少颜料颗粒外部水分产生的附着力，同时提高颜料成品的润湿性，避免成品使用时产生的扬尘情况；
C、干燥
用喷雾干燥机对研磨料进行喷雾干燥，干燥后含水率小于2％，干燥过程不仅将颜料颗粒间多余的水分蒸发掉，而且将颜料颗粒中的水分进出通道烘干，水分进出通道收缩并锁紧保留一小部分水分，保持了一定的润湿性，颗粒重量重于完全烘干后的颗粒，最终得到水性固体预分散颜料成品。
该成品由于小的树脂颗粒粘附在颜料颗粒上，并且颜料颗粒具有较好的润湿性以及较大的粒重，在运输和装卸过程中无粉尘飞扬，运输过程不会有损失，计量准确，并且该颜料成品为固体，相比于液体颜料，其保质期和寿命均可以视为无保质期限。
使用时，将该水性固体预分散颜料成品混合于水中使用时，该水性固体预分散颜料的颗粒中水分进出通道迅速吸收水分并分散溶于水中，颜料溶液较为均匀，分散性较高。
实施例2，作为另一种实施方式，所述预分散颜料的制备原料包括按照重量百分比进行配比的70％的颜料、3％的助剂、20％的树脂以及7％的辅料。
实施例3，作为另一种实施方式，所述预分散颜料的制备原料包括按照重量百分比进行配比的80％的颜料、6％的助剂、10％的树脂以及4％的辅料。
本发明制备工艺简单、效率高，制备得到的水性固体预分散颜料极性较大，有较好的润湿性、分散性以及稳定性，该颜料在运输和使用过程中无粉尘飞扬、计量准确，方便运输和使用，而且该颜料没有保质期限制，避免了浪费的产生，能够广泛应用于环保型的水性涂料、水性油墨、农药、复合肥和种子等行业。

Claims (7)

1.一种水性固体预分散颜料，其特征在于：所述预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的50％-90％的颜料、2％-15％的助剂、10％-40％的树脂以及3％-10％的辅料，所述颜料为各色系有机颜料、无机颜料炭黑以及无机颜料钛白粉中的一种或者一种以上的混合物，所述助剂为三乙醇胺、季铵盐、N,N-二甲基丙二胺、分散剂NNO、FM、BYK190以及BYK192中的一种或者一种以上的混合物，所述树脂为水性丙烯酸、水性醇酸、丙烯酸酯以及聚醚中的两种或者两种以上的混合物，所述辅料为碳酸钙、高岭土以及硫酸钠中的一种或者一种以上的混合物。
2.根据权利要求1所述的一种水性固体预分散颜料，其特征在于：所述的预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的60％的颜料、5％的助剂、30％的树脂以及5％的辅料。
3.根据权利要求1所述的一种水性固体预分散颜料，其特征在于：所述的预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的70％的颜料、3％的助剂、20％的树脂以及7％的辅料。
4.根据权利要求1所述的一种水性固体预分散颜料，其特征在于：所述的预分散颜料的原料包括按照重量百分比进行配比的80％的颜料、6％的助剂、10％的树脂以及4％的辅料。
5.如权利要求1所述的水性固体预分散颜料的制备工艺，其特征在于，所述的制备工艺包括以下步骤：
A、混合
将预分散颜料原料中各个组分按照重量百分比进行配比，然后放入混合釜中进行搅拌，搅拌时间10-40min，搅拌转速500-1000rpm，形成均匀的浆料；
B、研磨
用研磨机对浆料进行研磨，研磨机设置有冷却水系统，冷却水温度为20-55℃，研磨机转速为1200-3000r/min，研磨机中的研磨球为玻璃珠、氧化锆珠或者钢珠，研磨球的直径为0.1-2.0mm，浆料研磨后得到研磨料，研磨料的粒径为纳米级；
C、干燥
用喷雾干燥机对研磨料进行喷雾干燥，工作温度为150-210摄氏度，干燥后含水率小于3％，最终得到水性固体预分散颜料成品。
6.根据权利要求5所述的水性固体预分散颜料的制备工艺，其特征在于：所述的步骤B中，所述的研磨机为蜗轮研磨机、立式研磨机或者卧式研磨机。
7.根据权利要求5所述的水性固体预分散颜料的制备工艺，其特征在于：所述的步骤B中，冷却水温度为30℃，研磨机转速为2000r/min，研磨球的直径为1mm。
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