CN107523143A - 一种水性纳米通用无脂色浆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水性纳米通用无脂色浆及其制备方法，该色浆由分散剂与纳米通用色浆组成；分散剂由疏水性单体、亲水性单体、功能性单体、引发剂、环保溶剂制备而成；纳米通用色浆以色粉、分散剂、保湿剂、消泡剂、防沉剂、杀菌剂、去离子水为原料制备而成。该分散剂适用于各种水性无树脂色浆，特别是对喹丫啶酮类等难分散的颜料；本发明制得色浆稳定性好、粒径为纳米级，具有高效的分散和防絮凝作用、低粘度、储存稳定性；可广泛应用于水性木器漆、水性金属烤漆、汽车电泳漆、水性塑料色漆、水性纺织印花、水性丝印油墨等领域。

Description

一种水性纳米通用无脂色浆及其制备方法
技术领域
本发明属于精细化工涂料技术领域，具体涉及一种水性纳米通用无脂色浆的制备方法。
背景技术
根据所使用的溶剂不同，色浆分为水性色浆、油性色浆、水油通用色浆等，随着水性环保意识的提高，水性色浆越来越被人们所推广。水性色浆用于着色,其应用领域十分广阔,包括涂料、皮革、印刷、造纸、乳胶、纺织等行业,目前主要服务对象是涂料行业。优秀的水性色浆必须与水性聚合物乳胶体相容性好，质地均匀、不含交联剂和APE（烷基苯酚多乙二醇醚）溶剂，成品着色剂应该是着色力强，流动性好，长时间储存不结块，不沉淀，不返粗，固含量高，产品粘度稳定，泡沫低，与冰冻可融化后再使用。
但是，现在市场上的水性色浆，因色粉不容易在水中分散，往往水性通用色浆的色粉固含不高，着色力较差。同时由于诸多色粉含量低、色泽差也容易导致色浆稳定性差等问题，因此国内真正意义上的水性纳米色浆较少。
相比较而言，惠州市长润发涂料有限公司的发明专利CN 104559479 A，一种水性无树脂色浆所公开的无树脂色浆由丙二醇、乙二醇单丁醚、丁醇、水溶性色粉、水性分散剂、防沉剂、水组成。该发明采用超级高分子量的分散剂和助剂一起直接研磨颜料，获得无树脂色浆，在当时很好的解决了有树脂色浆的局限性，由于不含树脂，因此该色浆与水性涂料有很好的相容性。但是由于该色浆含有大量的有机溶剂，实则属于假水性色浆，具有VOC超标、气味较大等环保问题，使用时会对环境及操作人员造成一定的危害。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足，而提出一种水性纳米通用无脂色浆及其制备方法。
一种水性纳米通用无脂色浆，包括分散剂和纳米通用色浆，其中，分散剂包括以下质量份的原料：疏水性单体28.0-40.0份，亲水性单体19.0-35.0份，功能性单体4-10份，引发剂0.8-1.2份，环保溶剂 29.0-32.2份；
所述的纳米通用色浆包括以下质量份的原料：润湿剂2.0-5.0份，分散剂6.0-10.0份，pH缓冲剂 0.1-0.3份，颜料30.0-40.0份，消泡剂0.1-0.2份，杀菌剂0.1-0.2份，防沉剂1.5-2.0份，去离子水42.4-58.3份。
所述的疏水性单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯中的一种或几种混合单体。
所述的亲水性单体是丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸、甲氧基聚乙二醇单甲丙烯酸酯中的一种或几种混合单体。
所述的功能性单体是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种混合单体。
所述的引发剂是偶氮二异丁腈。
所述的环保溶剂是异丙醇。
所述的润湿剂为二甘醇。
所述的pH缓冲剂为二甲基乙醇胺。
一种水性纳米通用无脂色浆的制备方法，包括如下步骤：
（1）将疏水性单体、亲水单体、功能性单体溶于80%环保溶剂异丙醇中配成单体混合液，将引发剂溶于剩余20%环保溶剂配制成引发剂溶液；
在反应器中加入单体混合液体积的20%，搅拌并升温到50℃-65℃，同时用两个恒压分液漏斗，滴加引发剂溶液和剩余单体混合液，1-2小时滴加完毕后，保温反应4-5小时，40℃下利用旋转蒸发仪蒸出溶剂，得到白色液体分散剂；
（2）先将去离子水加入预分散釜内，边搅拌边添加润湿剂、pH缓冲剂，添加完成后继续搅拌15分钟，然后边搅拌边依次加入分散剂、颜料和消泡剂，直至混合均匀，继续搅拌，将上述混合液研磨分散，混合液过滤测试分散粒度，转移到调色槽内调整色光浓度，然后加入防沉剂、杀菌剂，即得到产品。搅拌时间30分钟，转速1000r/min。
有益效果：
（1）本发明采用溶剂法制备水性超细颜料色浆用分散剂，制备的分散剂适用于各种水性无树脂色浆，具有分散能力比常规分散剂强，稳定效果好、粒径更小等优点，特别是对喹丫啶酮类等难分散的颜料；
（2）所制得色浆稳定性好、粒径为纳米级，具有高效的分散和防絮凝作用、低粘度、储存稳定性；可广泛应用于水性木器漆、水性金属烤漆、汽车电泳漆、水性塑料色漆、水性纺织印花、水性丝印油墨等领域；
（3）本发明原料简单、易得，制备方便。
附图说明
图1为实施例1配制的水性通用色浆粒径分析图，可见所配制的色浆粒径适中，为纳米级色浆。
具体实施方式
以下将结合实施例具体说明本发明的技术方案：
本实施例中所采用的原料说明：
颜料为江苏丽王科技股份有限公司所产的有机颜料；所述的有机颜料包括颜料红PR122、颜料黄PY74、颜料紫PV19等。
所述的消泡剂为德国毕克公司的BYK1711。
所述的杀菌剂为 美国陶氏化学的BIT20。
所述的防沉剂为德国毕克公司的BYK420。
实施例1
一种水性纳米通用无脂色浆，由分散剂的合成与纳米通用色浆的制备两部分组成；
分散剂由表1所示的质量份的原料制备而成：表1：分散剂的具体物料配比
所述的纳米通用色浆由表2所示的质量份的原料制备而成：
表2
制备方法，包括如下步骤：
（1）将疏水性单体、亲水单体、功能性单体溶于80%环保溶剂中配成单体混合液，在反应器中加入该单体混合液体积的20%，搅拌并升温到60℃，同时用两个恒压分液漏斗，滴加引发剂溶液（引发剂溶于剩余20%环保溶剂）和剩余单体混合液，2小时滴加完毕后，保温反应5小时，40℃下利用旋转蒸发仪蒸出溶剂，得到白色液体分散剂；
（2）先将去离子水加入预分散釜内，边搅拌边添加润湿剂、pH缓冲剂，添加完成后继续搅拌15分钟，然后边搅拌边依次加入分散剂、颜料红122和消泡剂，直至混合均匀，继续搅拌（搅拌时间30分钟，转速1000r/min），将上述混合液通过装有研磨介质（0.8mm的锆珠）的卧式砂磨机进行研磨分散4小时，分散后的混合液过滤测试分散粒度，转移到调色槽内调整色光浓度，然后加入防沉剂、杀菌剂，即得到产品。
实施例2
一种水性纳米通用无脂色浆，由分散剂的合成与纳米通用色浆的制备两部分组成；
分散剂由表3的原料制备而成：
表3：分散剂的具体物料配比
所述的纳米通用色浆由表4所示的质量份的原料制备而成：
表4
制备方法，与实施例1不同之处在于：步骤（1）中将单体溶液升温到65℃，1小时滴加完毕引发剂溶液，保温反应5小时。
实施例3
一种水性纳米通用无脂色浆，由分散剂的合成与纳米通用色浆的制备两部分组成；
分散剂由表5的原料制备而成：表5：分散剂的具体物料配比
所述的纳米通用色浆由表6所示的质量份的原料制备而成：表6
制备方法，与实施例1不同之处在于：步骤（1）中将单体溶液升温到50℃，2小时滴加完毕引发剂溶液，保温反应5小时。
实施例4
一种水性纳米通用无脂色浆，由分散剂的合成与纳米通用色浆的制备两部分组成；
分散剂合成方法与实例1相同。
所述的纳米通用色浆由表7所示的质量份的原料制备而成：
表7
制备方法，与实施例1不同之处在于：步骤（1）中将单体溶液升温到55℃，2小时滴加完毕引发剂溶液，保温反应5小时。
将实施例1-4制备所得的色浆进行检测，检测标准如下：粒径，GB/T 19077-2016粒度分析激光衍射法；储存稳定性，GB/T 6753.3-1986涂料贮存稳定性试验方法；老化测试，GB/T1865-2009 人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧辐射粒径，结果见表8。
表8

Claims (9)

1.一种水性纳米通用无脂色浆，包括分散剂和纳米通用色浆，其中，分散剂包括以下质量份的原料：疏水性单体28.0-40.0份，亲水性单体19.0-35.0份，功能性单体4-10份，引发剂0.8-1.2份，环保溶剂 29.0-32.2份；
所述的纳米通用色浆包括以下质量份的原料：润湿剂2.0-5.0份，分散剂6.0-10.0份，pH缓冲剂 0.1-0.3份，颜料30.0-40.0份，消泡剂0.1-0.2份，杀菌剂0.1-0.2份，防沉剂1.5-2.0份，去离子水42.4-58.3份。
2.根据权利要求1所述的水性纳米通用无脂色浆，其特征在于，所述的疏水性单体为丙烯酸乙酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、苯乙烯中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的水性纳米通用无脂色浆，其特征在于，所述的亲水性单体是丙烯酰胺、丙烯腈、甲基丙烯酸、烯丙基磺酸、甲氧基聚乙二醇单甲丙烯酸酯中的一种或两种混合单体。
4.根据权利要求1所述的水性纳米通用无脂色浆，其特征在于，所述的功能性单体是2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、N-乙烯基吡咯烷酮中的一种或几种混合单体。
5.根据权利要求1所述的水性纳米通用无脂色浆，其特征在于，所述的引发剂是偶氮二异丁腈。
6.根据权利要求1所述的水性纳米通用无脂色浆，其特征在于，所述的环保溶剂是异丙醇。
7.根据权利要求1所述的水性纳米通用无脂色浆，其特征在于，所述的润湿剂为二甘醇。
8.根据权利要求1所述的水性纳米通用无脂色浆，其特征在于，所述的pH缓冲剂为二甲基乙醇胺。
9.权利要求1所述的一种水性纳米通用无脂色浆的制备方法，包括如下步骤：
将疏水性单体、亲水单体、功能性单体溶于80%环保溶剂异丙醇中配成单体混合液，将引发剂溶于剩余20%环保溶剂配制成引发剂溶液；
在反应器中加入单体混合液体积的20%，搅拌并升温到50℃-65℃，同时用两个恒压分液漏斗，滴加引发剂溶液和剩余单体混合液，1-2小时滴加完毕后，保温反应4-5小时，40℃下利用旋转蒸发仪蒸出溶剂，得到白色液体分散剂；
先将去离子水加入预分散釜内，边搅拌边添加润湿剂、pH缓冲剂，添加完成后继续搅拌15分钟，然后边搅拌边依次加入分散剂、颜料和消泡剂，直至混合均匀，继续搅拌，将上述混合液研磨分散，混合液过滤测试分散粒度，转移到调色槽内调整色光浓度，然后加入防沉剂、杀菌剂，即得到产品。
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