CN107207880B - 油漆配制品和其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种油漆配制品，其包含：粘合剂分散液和疏水改性的碱可溶胀乳液。所述粘合剂分散液与所述疏水改性的碱可溶胀乳液的湿重比是1:3到1:10。以所述粘合剂分散液的总干重计，所述粘合剂分散液包含：以干重计0.1％到80％的聚合物粒子和0.1％到5％的多糖；并且以所述疏水改性的碱可溶胀乳液的总干重计，所述疏水改性的碱可溶胀乳液包含：以干重计30％到50％的α,β‑烯系不饱和羧酸单体和30％到60％的α,β‑烯系不饱和非离子单体。一种用于制备所述油漆配制品的方法，其包含：在搅拌下，使所述粘合剂分散液与所述疏水改性的碱可溶胀乳液混合。

Description

油漆配制品和其制造方法
技术领域
本发明涉及一种油漆配制品，其尤其适于单色和多色油漆配制品。本发明进一步涉及制造所述油漆配制品的方法。
背景技术
单色油漆仅含有一种着色剂，而多色油漆含有至少两种不同的着色剂。理想地，在涂覆前，着色剂在油漆中均匀分散并且受到稳定保护。已进行研究以提供使着色剂在其中受到保护并且均匀分散的油漆配制品。所述油漆配制品通常包含粘土以保护着色剂。然而，粘土可能价格昂贵，并且经常带来不稳定性问题且使油漆外观的选择受到限制。基于粘土的油漆配制品仅在使用喷涂法时发挥良好作用。因此，研究已聚焦于研发对于单色和多色油漆配制品都包含较少粘土的新型油漆配制品。
因此，在行业中需要一种具有改良的黏度稳定性和可定制油漆外观的油漆配制品，其尤其适于单色和多色油漆配制品。这些油漆配制品不仅可以通过喷涂，还同样可以通过滚涂和刷涂来涂覆。
发明内容
本发明提供一种油漆配制品，其包含粘合剂分散液和疏水改性的碱可溶胀乳液。粘合剂分散液与疏水改性的碱可溶胀乳液的湿重比是1:3到1:10。以粘合剂分散液的总干重计，粘合剂分散液包含：以干重计0.1％到80％的聚合物粒子和0.1％到5％的多糖；并且以疏水改性的碱可溶胀乳液的总干重计，疏水改性的碱可溶胀乳液包含：以干重计30％到50％的α,β-烯系不饱和羧酸单体和30％到60％的α,β-烯系不饱和非离子单体。
本发明进一步提供一种用于制备油漆配制品的方法，其包含：在搅拌下，使粘合剂分散液与疏水改性的碱可溶胀乳液混合。
具体实施方式
本发明的油漆配制品包含粘合剂分散液和疏水改性的碱可溶胀乳液。粘合剂分散液与疏水改性的碱可溶胀乳液的湿重比是1:3到1:10，优选地1:4到1:8，并且更优选地1:4到1:6。
粘合剂分散液
以粘合剂分散液的总干重计，粘合剂分散液包含：以干重计0.1％到80％、优选地1％到60％、并且更优选地2％到40％的聚合物粒子。
聚合物粒子包含以下作为聚合单元：至少一种α,β-烯系不饱和非离子单体，即在pH＝1-14之间时不携带离子电荷的α,β-烯系不饱和单体。α,β-烯系不饱和非离子单体的适合实例包括：(甲基)丙烯酸酯单体，即，甲基丙烯酸酯或丙烯酸酯单体，包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异癸酯以及甲基丙烯酸月桂酯；(甲基)丙烯腈；苯乙烯和被取代的苯乙烯，如α-甲基苯乙烯和乙烯基甲苯；丁二烯；乙烯；丙烯；α-烯烃，如1-癸烯；乙烯基酯，如乙酸乙烯酯、丁酸乙烯酯以及叔碳酸乙烯酯；以及其它乙烯基单体，如氯乙烯和偏二氯乙烯。优选地，α,β-烯系不饱和非离子单体是丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸2-羟丁酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯、甲基丙烯酸2-羟丙酯、乙酸乙烯酯、丙烯腈以及其任何组合。
任选地，以聚合物粒子的总干重计，聚合物粒子可以进一步包含：以干重计0.1％到10％、并且优选地0.5％到5％的携有至少一个选自以下的官能团的烯系不饱和单体：羧基、羧酸酐、羟基、酰胺、氨基、脲基、乙酰乙酸酯、磺酸酯、膦酸酯以及其任何组合。这些单体的适合实例是：烯系不饱和羧酸或二羧酸，如丙烯酸或甲基丙烯酸、衣康酸(itaconicacid)以及顺丁烯二酸；酰胺，如如(甲基)丙烯酰胺；N-烷基醇酰胺，如N-羟甲基(甲基)丙烯酰胺和2-羟乙基(甲基)丙烯酰胺；上述羧酸的羟基烷基酯，如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯；氨基官能单体，如甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯；脲基官能单体，如甲基丙烯酰胺乙基-2-咪唑烷酮；或携带乙酰乙酸酯官能团的单体，如甲基丙烯酸乙酰乙酰氧基乙酯。
以粘合剂分散液的总干重计，粘合剂分散液进一步包含：以干重计0.1％到5％、优选地0.3％到3％、并且更优选地0.5％到2％的多糖。多糖的适合实例选自：甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、羟丁基甲基纤维素(HBMC)、羟乙基乙基纤维素(HEEC)、瓜尔胶、果胶、角叉菜胶(carrageenan)、明胶以及其任何组合。优选地，多糖选自甲基纤维素(MC)、羟丙基甲基纤维素(HPMC)、羟乙基甲基纤维素(HEMC)、瓜尔胶、明胶以及其任何组合。
任选地，以粘合剂分散液的总干重计，粘合剂分散液可以进一步包含：以干重计0.1％到5％、优选地0.5％到3％、并且更优选地1％到2％的粘土。
粘土是指含水页硅酸盐，所述含水页硅酸盐具有不同量的铁、镁、碱金属、铝、碱土以及其它阳离子。粘土的适合实例包括：可商购自Rockwood Additives Ltd.的LAPONITETMRD和LAPONITE RDS硅酸锂镁和可商购自Vanderbilt Company,Inc的VEEGUMTM牌[商标用作形容词，而非名词]硅酸铝镁。
任选地，以粘合剂分散液的总干重计，粘合剂分散液可以进一步包含：以干重计0.05％到5％、优选地0.1％到3％、并且更优选地0.5％到2％的至少一种着色剂。着色剂是有机的或无机的，并且优选地是无机着色剂。着色剂的适合实例选自：二氧化钛白、碳黑、灯黑、氧化铁黑、氧化铁红、氧化物透明红、氧化铁黄、氧化物透明黄、氧化铁棕、酞菁绿、酞菁蓝、萘酚红、喹吖啶酮红、喹吖啶酮洋红、喹吖啶酮紫、DNA橙、有机黄以及其任何组合。
任选地，粘合剂分散液可以进一步包含选自以下的其它添加剂：色素、增量剂、聚结剂、共溶剂、表面活性剂、缓冲剂、中和剂、增稠剂、非增稠流变改性剂、分散剂、保湿剂、润湿剂、防霉剂、杀生物剂、增塑剂、防沫剂、除沫剂、防结皮剂、流动剂、交联剂以及抗氧化剂。
色素是能够促成分散液不透明性或遮盖能力的粒状无机材料，并且其折射率通常大于1.8。色素的适合实例选自：二氧化钛(TiO2)、氧化锌、硫化锌、硫酸钡、碳酸钡、锌钡白以及其任何组合。TiO2是优选的。
增量剂是折射率小于或等于1.8并且大于1.3的粒状无机材料。增量剂的适合实例是：碳酸钙、硫酸钙、铝硅酸盐、硅酸盐、沸石、云母、硅藻土、Al2O3、磷酸锌、实心或空心玻璃、瓷珠以及其任何组合。
粘合剂分散液进一步包含水，以使粘合剂分散液的总湿重％到达100％。
粘合剂分散液通过在搅拌下简单地混合粘合剂组分直到形成粘合剂分散液来制备。
疏水改性的碱可溶胀乳液(HASE)
以HASE的总干重计，疏水改性的碱可溶胀乳液(HASE)包含：以干重计30％到50％、优选地35％到47％、并且更优选地40％到45％的α,β-烯系不饱和羧酸单体；以及30％到60％、优选地40％到55％、并且更优选地45％到50％的α,β-烯系不饱和非离子单体。
α,β-烯系不饱和羧酸单体是含有至少一个羧酸基的α,β-烯系不饱和单体。α,β-烯系不饱和羧酸单体的适合实例包括：一元酸，如丙烯酸、甲基丙烯酸、巴豆酸(crotonicacid)以及酰氧基丙酸；以及二元酸单体，如顺丁烯二酸、反丁烯二酸以及衣康酸。在一些实施例中，使用二元酸单体替代一元酸的一部分，例如至多约10重量％。也可以使用二元酸单体的单酯，如顺丁烯二酸的单丁酯。优选地，α,β-烯系不饱和羧酸单体是丙烯酸、甲基丙烯酸以及其任何组合。
任选地，以HASE的总干重计，HASE可以进一步包含：以干重计1％到20％、优选地2％到15％、并且更优选地3％到10％的非离子大分子单体。
非离子大分子单体具有下式：
H2C＝C(R)CO2(CH2CH2O)n(CH(R1)CH2O)mR2，
其中R是H或CH3；R1是C1-C2烷基；R2是C8-C30烷基、C8-C16烷基苯基或C13-C36芳烷基苯基；n是整数6到100，并且m是整数0到50，其条件是n≥m并且m+n是6到100。优选地，m＝0，并且n是整数10到60；并且更优选地，m＝0，并且n是整数20到40。
非离子大分子单体的适合实例包括：可商购自索尔维化学品公司(SolvayChemicals,Inc.)的SIPOMERTM BEM(50％活性成分)乙氧基化甲基丙烯酸二十二烷酯、SIPOMER SEM-25(60％活性成分)聚烷氧基多芳基酚烯系甲基丙烯酸酯、SIPOMER HPM-100(50％活性成分)甲基丙烯酸酯单体、SIPOMER HPM-200(50％活性成分)和SIPOMER HPM-400(50％活性成分)甲基丙烯酸酯；以及甲基丙烯酸酯醇(MACS)。优选实例是乙氧基化甲基丙烯酸二十二烷酯和甲基丙烯酸酯。更优选的实例是SIPOMER BEM(50％活性成分)和SIPOMERHPM-400(50％活性成分)。
疏水改性的碱可溶胀乳液(HASE)通过所属领域中众所周知的乳液聚合来制备。
应注意到，本发明的HASE常规上用作增稠剂，以油漆配制品的总湿重计，其使用量为以湿重计的1％到3％。在本发明中，HASE并非用作增稠剂，并且以更高湿浓度加以使用，即，以油漆配制品的总湿重计75％到91％(考虑到粘合剂分散液与HASE的湿重比是1:3到1:10)。此外，如果HASE用作增稠剂，那么应使用pH调节剂将其pH调节到至少7，从而可能中和HASE以将其释放到增稠系统中。本发明未必使用pH调节剂。优选地，本发明不使用pH调节剂。
油漆配制品
油漆配制品通过以上文披露的所建议的湿重比使粘合剂分散液与HASE混合而制备。优选地，将粘合剂分散液滴入HASE中随后混合。
单色油漆配制品
在一个实施例中，粘合剂分散液包含一种单一着色剂，由其制成的油漆配制品是单色油漆配制品。
多色油漆配制品
在另一实施例中，多种单色油漆配制品混合在一起，由其制成的油漆配制品是多色油漆配制品。多色油漆配制品也可以通过分别将多种粘合剂分散液(每种包含一种单一着色剂)滴入疏水改性的碱可溶胀乳液中随后混合来制备。
实例
I.原材料
化学名称 缩写
甲基丙烯酸 MAA
丙烯酸乙酯 EA
正十二基硫醇 n-DDM
过硫酸铵 APS
叔丁基过氧化氢 t-BHP
异抗坏血酸 IAA
甲基丙烯酸酯醇 MACS
过硫酸铵 APS
II.测试方法
1.着色剂保护
在搅拌下(>600rpm)，将包含红色着色剂的粘合剂分散液添加到HASE中以制造单色油漆。通过裸眼观察这些油漆的颜色释放。如果红色着色剂在粘合剂分散液中受到保护，那么红色将保持或限制在油漆的特定区域内，并且彩色区域与非彩色区域之间将存在清晰界线。这种现象在结果部分中记录为“受保护”。如果红色着色剂在粘合剂分散液中未受保护，那么红色将不会保持或限制在油漆的特定区域内，并且彩色区域与非彩色区域之间将不存在清晰界线。这种现象在结果部分中记录为“释放”。
2.粘度稳定性
根据美国测试与材料协会(American Society for Testing and Materials，ASTM)D562方法使用斯托默粘度计(Stormer viscometer)测试油漆配制品的粘度。在形成油漆配制品后，在室温下测试油漆配制品的初始中等剪切粘度初始KU。随后将油漆配制品放入烘箱中在50℃下持续10天。测试储存后的油漆配制品粘度，并且记录为最终KU。初始KU与最终KU之间的差值定义为粘度改变ΔKU。总ΔKU值越小，粘度稳定性越好。
III.实验实例
1.制备粘合剂分散液
通过以200-1500rpm搅拌5min将多糖粉末分散于水中，并且随后以500-2000rpm搅拌下在60-90℃下保温10min。当粉末溶解时，将聚合物粒子、任选地粘土、任选地着色剂以及任选地油漆添加剂的水性分散液添加到粉末分散液中，同时以2000rpm搅拌20min。
2.制备疏水改性的碱可溶胀乳液(HASE)1到3
制备HASE 1：向配备有机械搅拌器、氮气吹扫、热电耦以及冷凝器的五升四颈烧瓶中馈入720.00g水和32.17g DISPONIL FES 32乳化剂，并且在86℃下加热。添加引发剂，即1.30g APS溶解于31.00g水中。两分钟后，历时80分钟共同馈入单体乳液，即583.74g EA、565.11g MAA、124.20g SIPOMER BEM单体以及32.17g DISPONIL FES32乳化剂和0.74g n-DDM于900.00g水中；以及引发剂，即0.56g APS溶解于115.5g水中；同时烧瓶温度维持在86℃。在馈入结束后，将烧瓶温度保持在86℃达十分钟，并且随后冷却到60℃。随后添加追加剂系统，即30.80g FeSO4溶液(0.15％)、1.66g t-BHP于19.00g水中以及0.83g IAA于27.00g水中。在60℃下保持15分钟后，再次馈入相同追加剂系统。将烧瓶冷却到40℃，并且历时10分钟添加2.19g NaAc于258.00g水中的缓冲溶液，随后历时10分钟添加7.41gKATHON LX杀生物剂(1.5％活性成分)于28.00g水中的杀生物剂溶液。在聚合完成后，将聚合物乳液冷却到环境温度，并且滤过325目径的筛网。所得聚合物乳液是HASE 1。
根据上文用于制备HASE 1的程序来制备HASE 2和3，其中HASE 2的单体组成是50EA/43MAA/7MACS，并且HASE 3的组成是65EA/35MAA。
3.制备油漆配制品
将粘合剂分散液倒入HASE中，同时以100～1500rpm搅拌5min以制备油漆配制品。用于每种油漆配制品的相应粘合剂分散液和HASE列出于表1中。
表1
*比较油漆。
IV.结果
表2
*比较油漆。
#着色剂是红色着色剂。
如表2中所示，粘合剂分散液与HASE的湿重比相对较高的油漆配制品(比较油漆1和5)相比于其它油漆配制品(油漆2到4，以及油漆6到13)具有较差着色剂保护(释放)和粘度稳定性(胶化)。
比较油漆14和15使用非建议的多糖、阿拉伯胶或羧甲基纤维素，并且作为油漆都不稳定(胶化)。

Claims (11)

1.一种油漆配制品，其包含：粘合剂分散液和疏水改性的碱可溶胀乳液，其中所述粘合剂分散液与所述疏水改性的碱可溶胀乳液的湿重比是1:3到1:10；以所述粘合剂分散液的总干重计，所述粘合剂分散液包含：以干重计0.1％到80％的聚合物粒子和0.1％到5％的多糖；并且以所述疏水改性的碱可溶胀乳液的总干重计，所述疏水改性的碱可溶胀乳液包含：以干重计30％到50％的α,β-烯系不饱和羧酸单体和30％到60％的α,β-烯系不饱和非离子单体。
2.根据权利要求1所述的油漆配制品，其中所述多糖选自甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基甲基纤维素、瓜尔胶、明胶以及其任何组合。
3.根据权利要求1所述的油漆配制品，其中所述α,β-烯系不饱和羧酸单体选自丙烯酸、甲基丙烯酸以及其任何组合。
4.根据权利要求1所述的油漆配制品，其中以所述聚合物粒子的总干重计，所述聚合物粒子进一步包含：以干重计0.1％到10％的携有至少一个选自以下的官能团的烯系不饱和单体：羧基、羧酸酐、羟基、酰胺、氨基、脲基、乙酰乙酸酯、磺酸酯、膦酸酯以及其任何组合。
5.根据权利要求1所述的油漆配制品，其中以所述粘合剂分散液的总干重计，所述粘合剂分散液进一步包含：以干重计0.1％到5％的粘土。
6.根据权利要求1所述的油漆配制品，其中以所述粘合剂分散液的总干重计，所述粘合剂分散液进一步包含：以干重计0.05％到5％的至少一种着色剂。
7.根据权利要求1所述的油漆配制品，其中以所述疏水改性的碱可溶胀乳液的总干重计，所述疏水改性的碱可溶胀乳液进一步包含：以干重计1％到20％的非离子大分子单体，其具有式H2C＝C(R)CO2(CH2CH2O)n(CH(R1)CH2O)mR2，其中R是H或CH3，R1是C1-C2烷基；R2是C8-C30烷基、C8-C16烷基苯基或C13-C36芳烷基苯基；n是整数6到100，并且m是整数0到50，其条件是n≥m并且m+n是6到100。
8.根据权利要求7所述的油漆配制品，其中m＝0，并且n是整数10到60。
9.一种用于制备根据权利要求1所述的油漆配制品的方法，其包含：在搅拌下，使所述粘合剂分散液与所述疏水改性的碱可溶胀乳液混合，其中所述粘合剂分散液与所述疏水改性的碱可溶胀乳液的湿重比是1:3到1:10；以所述粘合剂分散液的总干重计，所述粘合剂分散液包含：以干重计0.1％到80％的聚合物粒子和0.1％到5％的多糖；并且以所述疏水改性的碱可溶胀乳液的总干重计，所述疏水改性的碱可溶胀乳液包含：以干重计30％到50％的α,β-烯系不饱和羧酸单体和30％到60％的α,β-烯系不饱和非离子单体。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在搅拌下，将所述粘合剂分散液滴入所述疏水改性的碱可溶胀乳液中。
11.根据权利要求9所述的方法，其中以所述粘合剂分散液的总干重计，所述粘合剂分散液进一步包含：以干重计0.05％到5％的至少一种着色剂。
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