CN107573762A - 一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料及其制备方法和应用，将纤维素制成纤维素溶液，然后再生得到再生纤维素与水性粘合剂混合制得，其中再生纤维素固含量为水性涂料总量的0.1～10％，水性粘合剂固含量为水性涂料总量的10～30％。制备方法包括：将纤维素溶解于无机酸、尿素/氢氧化钠或离子液体中得到纤维素溶液，然后加入水中再生，得到再生纤维素防流挂剂与水性粘合剂混合，得到含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，可用于建筑涂料，印染涂料，涂层等领域。本发明的包含再生纤维素的水性涂料具有剪切变稀的流变性能，同时能够有效的防止水性涂料的流挂现象，在防流挂水性涂料领域具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料防流挂材料技术领域，特别涉及一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料及其制备方法和应用。
背景技术
随着人类生活水平的提高，对涂料性能的要求也越来越严格，为了改进涂料的某方面的性能，必定要添加一定的涂料助剂。涂料助剂在涂料中的用量一般不超过10％，但占涂料的价值可能高达30％。
自20世纪70年代以来，以乳胶漆为代表的水性涂料逐渐取得世人的信赖。流变助剂是水性涂料最常用的一种助剂，用以解决涂料储存和施工中的流变问题。关注的重点是涂料储存稳定，不分层，不沉淀，施工时有良好的流动性和流平性，但又不会流挂。高剪切状态对应于施工时的情况。在涂装时受到刷涂力或喷涂力的作用时涂料在基布上展布。要想得到好的涂装效果，必须有合适的剪切粘度，以便控制漆液既能有良好的流动流平性又不会流挂。一方面粘度要足够大，这样会得到一层较厚的湿膜，从而保证涂层有足够的丰满度；另一方面在剪切受力后涂料的流变行为要尽可能接近牛顿流体，否则会影响漆液的流平，从而不能得到均匀的涂层。高剪切粘度太小时垂直面涂装会产生流挂，涂膜干后产生泪痕斑，这就需要通过防流挂剂的合理使用将涂料的施工性能调节到最佳状态。
纤维素是自然界中最丰富的可再生资源，具有绿色、环保、廉价、易得等特点，是未来化工和能源的主要原料。纤维素纳米线已经有报道用于水性涂料的流变改性剂(Grüneberger F,Künniger T,Zimmermann T,et al.Cellulose,2014,21(3):1313-1326.)。制备纤维素纳米线需要消耗大量的能量(每吨耗能25000kWh)，不利于工业的生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料及其制备方法和应用，本发明使用再生纤维素为水性涂料的防流挂剂，得到的含再生纤维素的水性涂料具有剪切变稀的流变性能，同时能够有效的防止水性涂料的流挂现象，可用于建筑涂料，印染涂料，涂层等诸多领域。
本发明的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，将纤维素制成纤维素溶液，然后再生得到再生纤维素与水性粘合剂混合制得，其中再生纤维素固含量为水性涂料总量的0.1～10％，水性粘合剂固含量为水性涂料总量的10～30％。
所述纤维素为微晶纤维素、木材、棉、麻、麦秸、海藻、棉纸浆、亚麻、苎麻、桑皮、竹或木浆板。优选微晶纤维素、棉或木浆板。
所述水性粘合剂为水性丙烯酸酯粘合剂或水性聚氨酯粘合剂。
所述水性涂料还包括添加剂。
所述添加剂为润湿剂、流平剂、分散剂、流变助剂、消泡剂、成膜助剂、颜料、交联固化剂中的至少一种。
本发明的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的制备方法，包括：
(1)将纤维素溶解于无机酸、尿素/氢氧化钠或离子液体中得到纤维素溶液，然后加入去离子水中再生，搅拌、离心至pH＝6～8，得到再生纤维素防流挂剂；其中纤维素溶液与去离子水的用量比为1：2～10；
(2)将步骤(1)得到的再生纤维素防流挂剂与水性粘合剂混合，得到含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，其中再生纤维素固含量为水性涂料总量的0.1～10％，水性粘合剂固含量为水性涂料总量的10～30％。
所述步骤(1)中溶解于无机酸中的工艺参数为：无机酸的浓度为70～100％，纤维素与无机酸的质量比1：4～80，溶解温度为-20～50℃，溶解时间为1～24h。
所述无机酸为磷酸。
所述步骤(1)中溶解于尿素/氢氧化钠中的工艺参数为：氢氧化钠、尿素、纤维素的质量分数比为7％：12％：1～10％，溶解温度为-20～50℃，溶解时间为1～12h。
所述步骤(1)中溶解于离子液体中的工艺参数为：纤维素的质量分数为1～20％，溶解温度为50～150℃，溶解时间为1～20h。
本发明的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的应用，用于建筑涂料、涂层、印花涂料。
再生纤维素产率高(86％)，具有良好的流变性能，作为水性涂料的防流挂助剂具有良好的发展前景。
有益效果
(1)本发明使用再生纤维素为水性涂料的防流挂剂，绿色、环保、原料来源广泛，制得的涂料组合物可调剂涂料的粘度，防流挂效果好，防止涂层流挂现象，可建立厚层涂料，可用于建筑涂料，印染涂料，涂层等领域。
(2)本发明的包含再生纤维素的水性涂料具有剪切变稀的流变性能，同时能够有效的防止水性涂料的流挂现象，在防流挂水性涂料领域具有良好的应用前景。
附图说明
图1为本发明实施例1与对比例1的水性涂料的防流挂图片，其中左边为对比例1中普通水性涂料；右边为实施例1中含再生纤维素防流挂剂的水性涂料；
图2为本发明实施例1～4与对比例1的水性涂料的频率/粘度关系曲线对比图；
图3为本发明实施例1～4与对比例1的水性涂料的蠕变性能结果对比图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
(1)将2g微晶纤维素加入三口烧瓶中，加入6mL去离子水和100mL浓度为85％的磷酸，在0℃下搅拌24h得到纤维素溶液，加入到500mL去离子水中再生成絮状纤维素，搅拌、离心至pH＝7，得到再生纤维素防流挂剂。
(2)将5g质量分数为2％的上述再生纤维素防流挂剂与10g含固量为30％的水性丙烯酸酯粘合剂混合，得到含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，防流挂效果如图1所示。
对本实施例得到的含再生纤维素防流挂剂的水性涂料进行流变测试，在受控的剪切模式下测试含再生纤维素的水性涂料的频率/粘度的关系，并对水性的涂料的蠕变性能进行测试。
频率粘度测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制形变为1％，频率为0.1～10Hz，进行粘度测试，结果如图2所示，经过测试，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的剪切变稀性能。
蠕变测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制应力为0.8Pa，经过测试，结果如图3所示，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的蠕变回复性能。
实施例2
(1)将2g木浆板加入三口烧瓶中，加入6mL去离子水和100mL浓度为85％的磷酸，在0℃下搅拌24h得到纤维素溶液，加入到500mL去离子水中再生成絮状纤维素，搅拌、离心至pH＝7，得到再生纤维素防流挂剂。
(2)将5g质量分数为2％的上述再生纤维素防流挂剂与10g含固量为30％的水性丙烯酸酯粘合剂混合，得到含再生纤维素防流挂剂的水性涂料。
对本实施例得到的含再生纤维素防流挂剂的水性涂料进行流变测试，在受控的剪切模式下测试含再生纤维素的水性涂料的频率/粘度的关系，并对水性的涂料的蠕变性能进行测试。
频率粘度测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制形变为1％，频率为0.1～10Hz，进行粘度测试，结果如图2所示，经过测试，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的剪切变稀性能。
蠕变测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制应力为0.8Pa，经过测试，结果如图3所示，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的蠕变回复性能。
实施例3
(1)将2g微晶纤维素加入三口烧瓶中，加入6mL去离子水和100mL浓度为85％的磷酸，在0℃下搅拌24h得到纤维素溶液，加入到500mL去离子水中再生成絮状纤维素，搅拌、离心至pH＝7，得到再生纤维素防流挂剂。
(2)将5g质量分数为2％的上述再生纤维素防流挂剂与10g含固量为30％的水性聚氨酯粘合剂混合，得到含再生纤维素防流挂剂的水性涂料。
对本实施例得到的含再生纤维素防流挂剂的水性涂料进行流变测试，在受控的剪切模式下测试含再生纤维素的水性涂料的频率/粘度的关系，并对水性的涂料的蠕变性能进行测试。
频率粘度测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制形变为1％，频率为0.1～10Hz，进行粘度测试，结果如图2所示，经过测试，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的剪切变稀性能。
蠕变测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制应力为0.8Pa，经过测试，结果如图3所示，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的蠕变回复性能。
实施例4
(1)将2g木浆板加入三口烧瓶中，加入6mL去离子水和100mL浓度为85％的磷酸，在0℃下搅拌24h得到纤维素溶液，加入到500mL去离子水中再生成絮状纤维素，搅拌、离心至pH＝7，得到再生纤维素防流挂剂。
(2)将5g质量分数为2％的上述再生纤维素防流挂剂与10g含固量为30％的水性聚氨酯粘合剂混合，得到含再生纤维素防流挂剂的水性涂料。
对本实施例得到的含再生纤维素防流挂剂的水性涂料进行流变测试，在受控的剪切模式下测试含再生纤维素的水性涂料的频率/粘度的关系，并对水性的涂料的蠕变性能进行测试。
频率粘度测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制形变为1％，频率为0.1～10Hz，进行粘度测试，结果如图2所示，经过测试，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的剪切变稀性能。
蠕变测试：取0.5mL上述水性涂料放在25mm的平板上，控制应力为0.8Pa，经过测试，结果如图3所示，本实施例得到的含再生纤维素的水性涂料具有良好的蠕变回复性能。
对比例1
取市售普通水性涂料，其防流挂图片如图1所示，流挂效果明显。
另对普通水性涂料进行对比流变测试，在受控的剪切模式下测试普通水性涂料的频率/粘度的关系，并对水性涂料的蠕变性能进行测试。
频率粘度测试：取0.5mL普通水性涂料放在25mm的平板上，控制形变为1％，频率为0.1～10Hz，进行粘度测试，结果如图2所示，经过测试，普通水性涂料的剪切变稀性能相比本发明的含再生纤维素的水性涂料较差。
蠕变测试：取0.5mL普通水性涂料放在25mm的平板上，控制应力为0.8Pa，经过测试，结果如图3所示，本对比例的普通水性涂料不具有蠕变回复性能。
Claims (10)
1.一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，其特征在于：将纤维素制成纤维素溶液，然后再生得到再生纤维素与水性粘合剂混合制得，其中再生纤维素固含量为水性涂料总量的0.1～10％，水性粘合剂固含量为水性涂料总量的10～30％。
2.根据权利要求1所述的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，其特征在于：所述纤维素为微晶纤维素、木材、棉、麻、麦秸、海藻、棉纸浆、亚麻、苎麻、桑皮、竹或木浆板。
3.根据权利要求1所述的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，其特征在于：所述水性粘合剂为水性丙烯酸酯粘合剂或水性聚氨酯粘合剂。
4.根据权利要求1所述的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料，其特征在于：所述水性涂料还包括添加剂。
5.一种如权利要求1所述的含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的制备方法，包括：
(1)将纤维素溶解于无机酸、尿素/氢氧化钠或离子液体中得到纤维素溶液，然后加入去离子水中再生，搅拌、离心至pH＝6～8，得到再生纤维素防流挂剂；其中纤维素溶液与去离子水的用量比为1：2～10；
(2)将步骤(1)得到的再生纤维素防流挂剂与水性粘合剂混合，得到含再生纤维素防流挂剂的水性涂料。
6.根据权利要求5所述的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶解于无机酸中的工艺参数为：无机酸的浓度为70～100％，纤维素与无机酸的质量比1：4～80，溶解温度为-20～50℃，溶解时间为1～24h。
7.根据权利要求6所述的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的制备方法，其特征在于：所述无机酸为磷酸。
8.根据权利要求5所述的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶解于尿素/氢氧化钠中的工艺参数为：氢氧化钠、尿素、纤维素的质量分数比为7％：12％：1～10％，溶解温度为-20～50℃，溶解时间为1～12h。
9.根据权利要求5所述的一种含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中溶解于离子液体中的工艺参数为：纤维素的质量分数为1～20％，溶解温度为50～150℃，溶解时间为1～20h。
10.一种如权利要求1所述的含再生纤维素防流挂剂的水性涂料的应用，其特征在于：用于建筑涂料、涂层、印花涂料。
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