CN107974154A - 一种改性水性纳米涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种改性水性纳米涂料的制备方法，属于水性纳米涂料技术领域。本发明从解决水性涂料用纳米填料CaCO3和纳米CaCO3在水性介质中的团聚问题入手，根据纳米CaCO3的单分子结构、空间分子结构以及纳米CaCO3在水中的分散情况，选用硅烷偶联剂KH‑570对纳米粒子进行改性。通过硅烷偶联剂KH‑570与纳米颗粒表面硅羟基的缩合，改进纳米CaCO3的亲水性和分散性。然后，再配与羟乙基纤维素、10%聚乙烯醇、焦磷酸钠和硅酸钠等类型分散剂的使用，制备出综合性能较佳的水性纳米涂料。

Description

一种改性水性纳米涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种涂料的制备方法，更具体地说，本发明涉及一种改性水性纳米涂料的制备方法，属于水性纳米涂料技术领域。
背景技术
纳米材料因其独特的纳米效应，通常将纳米材料加入到传统的涂料中分散并对原涂料进行改性后可以赋予涂料优异的性能。
水性涂料是指以水为分散介质的涂料，有机溶剂挥发较少,无污染、安全无毒,是现代涂料发展的主流方向。
所以，纳米材料对水性涂料的改性由于其在环保方面的重要性近年来尤为炙手可热。如何使纳米材料真正以纳米级分散于水性涂料中，发挥其纳米效应，获得高性能、稳定性好的水性纳米涂料具有十分重要的应用价值。
国家知识产权局于2009.07.22公开了一件公开号为CN101486861A，名称为“一种环保抗菌型水性涂料及其制备方法”的发明，该发明提供一种环保抗菌型水性涂料及其制备方法，组份包括去离子水、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、纳米TiO2、乳液或水分散体树脂、填料、防沉剂、流平剂、增稠剂、pH调节剂、抗划伤剂或增滑剂、颜料或着色剂、特殊功能添加剂等。制备方法包括：A.制备水性分散体；B.把步骤 A所得的水性分散体加入搅拌的乳液中，再加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、防沉剂、pH调节剂搅拌分散均匀；C.加入颜料或着色剂；D.补水并调为25℃时斯托默粘度为65～90KU即得该水性涂料。本发明提供的水性涂料对木质材料附着力好，漆膜丰满、具有一定硬度，低VOC、无重金属，具有抗菌、防霉功能，属于环保安全的儿童木制品水性涂料。
现有的水性纳米涂料的综合性能不佳，特别是纳米粒子的分散性能和亲水性较差。
发明内容
本发明旨在解决现有的水性纳米涂料的综合性能不佳的问题，提供一种改性水性纳米涂料的制备方法，该方法制备的水性纳米涂料加入纳米粒子后依然保持优异的综合性能，且纳米粒子分散性能良好，亲水性较佳。
为了实现上述发明目的，其具体的技术方案如下：
一种改性水性纳米涂料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、在一容器内先将分散剂羟乙基纤维素于去离子水中分散溶解完全，得到分散液；
B、将纳米材料纳米CaCO3加入步骤A中的分散液里，经初步搅拌形成预分散悬浮液；
C、加入硅烷偶联剂KH-570并将搅拌速度调至1000-1500r/min，直至形成分散稳定的纳米材料浆料，得到改性纳米CaCO3粒子。
D、于一分散容器内加入丙-苯乳液、改性纳米CaCO3粒子、焦磷酸钠、10%聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸三丁酯及去离子水，搅拌混合均匀；
E、将步骤D中的混合物倒出，并于高速分散机进行高速剪切混合分散，然后将经过高速分散的物料转移至双棍机进行碾磨2-3次，过滤；于分散容器内加入醋酸纤维素，充分搅拌增稠，得到改性水性纳米涂料。
本发明优选的，在步骤A中，所述分散剂羟乙基纤维素与所述去离子水的质量比为3-5:30-40。
本发明优选的，在步骤B中，所述纳米CaCO3为12-30nm。
本发明优选的，所述纳米CaCO3与分散剂羟乙基纤维素、硅烷偶联剂KH-570的质量比为20-25:3-5:3-5。
本发明优选的，在步骤E中，所述高速分散机的转速为1500-2000r/min。
本发明带来的有益技术效果：
本发明从解决水性涂料用纳米填料CaCO3和纳米CaCO3在水性介质中的团聚问题入手，根据纳米CaCO3的单分子结构、空间分子结构以及纳米CaCO3在水中的分散情况，选用硅烷偶联剂KH-570对纳米粒子进行改性。通过硅烷偶联剂KH-570与纳米颗粒表面硅羟基的缩合，改进纳米CaCO3的亲水性和分散性。然后，再配与羟乙基纤维素、10%聚乙烯醇、焦磷酸钠和硅酸钠等类型分散剂的使用，制备出综合性能较佳的水性纳米涂料。
具体实施方式
实施例1
一种改性水性纳米涂料的制备方法，包括以下工艺步骤：
A、在一容器内先将分散剂羟乙基纤维素于去离子水中分散溶解完全，得到分散液；
B、将纳米材料纳米CaCO3加入步骤A中的分散液里，经初步搅拌形成预分散悬浮液；
C、加入硅烷偶联剂KH-570并将搅拌速度调至1000r/min，直至形成分散稳定的纳米材料浆料，得到改性纳米CaCO3粒子。
D、于一分散容器内加入丙-苯乳液、改性纳米CaCO3粒子、焦磷酸钠、10%聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸三丁酯及去离子水，搅拌混合均匀；
E、将步骤D中的混合物倒出，并于高速分散机进行高速剪切混合分散，然后将经过高速分散的物料转移至双棍机进行碾磨2次，过滤；于分散容器内加入醋酸纤维素，充分搅拌增稠，得到改性水性纳米涂料。
实施例2
一种改性水性纳米涂料的制备方法，包括以下工艺步骤：
A、在一容器内先将分散剂羟乙基纤维素于去离子水中分散溶解完全，得到分散液；
B、将纳米材料纳米CaCO3加入步骤A中的分散液里，经初步搅拌形成预分散悬浮液；
C、加入硅烷偶联剂KH-570并将搅拌速度调至1500r/min，直至形成分散稳定的纳米材料浆料，得到改性纳米CaCO3粒子。
D、于一分散容器内加入丙-苯乳液、改性纳米CaCO3粒子、焦磷酸钠、10%聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸三丁酯及去离子水，搅拌混合均匀；
E、将步骤D中的混合物倒出，并于高速分散机进行高速剪切混合分散，然后将经过高速分散的物料转移至双棍机进行碾磨3次，过滤；于分散容器内加入醋酸纤维素，充分搅拌增稠，得到改性水性纳米涂料。
实施例3
一种改性水性纳米涂料的制备方法，包括以下工艺步骤：
A、在一容器内先将分散剂羟乙基纤维素于去离子水中分散溶解完全，得到分散液；
B、将纳米材料纳米CaCO3加入步骤A中的分散液里，经初步搅拌形成预分散悬浮液；
C、加入硅烷偶联剂KH-570并将搅拌速度调至1200r/min，直至形成分散稳定的纳米材料浆料，得到改性纳米CaCO3粒子。
D、于一分散容器内加入丙-苯乳液、改性纳米CaCO3粒子、焦磷酸钠、10%聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸三丁酯及去离子水，搅拌混合均匀；
E、将步骤D中的混合物倒出，并于高速分散机进行高速剪切混合分散，然后将经过高速分散的物料转移至双棍机进行碾磨3次，过滤；于分散容器内加入醋酸纤维素，充分搅拌增稠，得到改性水性纳米涂料。
实施例4
在实施例1-3的基础上：
在步骤A中，所述分散剂羟乙基纤维素与所述去离子水的质量比为1:10。
在步骤B中，所述纳米CaCO3为12nm。
所述纳米SiO2与分散剂羟乙基纤维素、硅烷偶联剂KH-570的质量比为20:3:3。
在步骤E中，所述高速分散机的转速为1500r/min。
实施例5
在实施例1-3的基础上：
在步骤A中，所述分散剂羟乙基纤维素与所述去离子水的质量比为1:8。
在步骤B中，所述纳米CaCO3为30nm。
所述纳米SiO2与分散剂羟乙基纤维素、硅烷偶联剂KH-570的质量比为5:1:1。
在步骤E中，所述高速分散机的转速为2000r/min。
实施例6
在实施例1-3的基础上：
在步骤A中，所述分散剂羟乙基纤维素与所述去离子水的质量比为4:35。
在步骤B中，所述纳米CaCO3为21nm。
所述纳米SiO2与分散剂羟乙基纤维素、硅烷偶联剂KH-570的质量比为22.5:4:4。
在步骤E中，所述高速分散机的转速为1800r/min。

Claims (5)

1.一种改性水性纳米涂料的制备方法，其特征在于：包括以下工艺步骤：
A、在一容器内先将分散剂羟乙基纤维素于去离子水中分散溶解完全，得到分散液；
B、将纳米材料纳米CaCO3加入步骤A中的分散液里，经初步搅拌形成预分散悬浮液；
C、加入硅烷偶联剂KH-570并将搅拌速度调至1000-1500r/min，直至形成分散稳定的纳米材料浆料，得到改性纳米CaCO3粒子。
D、于一分散容器内加入丙-苯乳液、改性纳米CaCO3粒子、焦磷酸钠、10%聚乙烯醇、聚乙二醇、磷酸三丁酯及去离子水，搅拌混合均匀；
E、将步骤D中的混合物倒出，并于高速分散机进行高速剪切混合分散，然后将经过高速分散的物料转移至双棍机进行碾磨2-3次，过滤；于分散容器内加入醋酸纤维素，充分搅拌增稠，得到改性水性纳米涂料。
2.根据权利要求1所述的一种改性水性纳米涂料的制备方法，其特征在于：在步骤A中，所述分散剂羟乙基纤维素与所述去离子水的质量比为3-5:30-40。
3.根据权利要求1所述的一种改性水性纳米涂料的制备方法，其特征在于：在步骤B中，所述纳米CaCO3为12-30nm。
4.根据权利要求1所述的一种改性水性纳米涂料的制备方法，其特征在于：所述纳米CaCO3与分散剂羟乙基纤维素、硅烷偶联剂KH-570的质量比为20-25:3-5:3-5。
5.根据权利要求1所述的一种改性水性纳米涂料的制备方法，其特征在于：在步骤E中，所述高速分散机的转速为1500-2000r/min。
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