CN108624212A - 一种无毒环保型水性涂料及其制备方法 - Google Patents

一种无毒环保型水性涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种无毒环保型水性涂料及其制备方法，该水性涂料由下述重量组份制成：聚氨酯乳液30～45份、丙烯酸酯乳液20～30份、消泡剂2～5份、表面活性剂3～6份、流平剂1～2份、成膜助剂1～2份、增稠剂2～5份、填料5～10份、抗氧化剂1～2份、纳米α‑Al2O33～5份、纳米TiO23～5份、去离子水20～25份，由本发明的制备方法通过聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液的合理配比，不仅提高了材料的耐磨性、耐水性、力学性能等，通过助剂的合理添加还增强了水性涂料整体的韧性以及附着性能，对涂料光泽度和硬度可显著提高，增强耐水性、抗氧化性能，本发明的制备工艺绿色低能且操作方式简单环保，生产制备过程中无任何有害有毒的污染排放适宜广泛推广生产。

Description

一种无毒环保型水性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，具体涉及一种无毒环保型水性涂料及其制备方法。
背景技术
水性涂料因其能很好的分散于水中，不再用含有苯、甲苯、二甲苯、酯类等的有机溶剂作为稀释剂的这一环保特性而深受欢迎，在因此水性涂料生产废水的处理逐渐受到人们的关注。随着我国建筑行业不断发展，人们对绿色建筑、城市形象建设提出了更高的要求。高性能水性涂料作为重要的建筑材料，其应用性能也在不断提高。在绿色经济条件下，国际各国都在开发环保型水性涂料，推动绿色经济发展。从使用情况分析，水性涂料由于性能优越，在当今建筑领域中的应用愈加广泛；水性涂料不仅可降低污染问题，具有节省能源消耗的特点。水性涂料对施工要求较低，如在潮湿的环境中依然能够施工，适应性非常强，并且能够直接用水洗涤，极大的降低有机清洗溶剂的使用量。可见，加强水性涂料的制备工作，对于建筑行业发展尤为重要，也是驱动建筑行业发展的巨大推动力，为此本发明提出了一种无毒环保型水性涂料及其制备方法。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提出了一种无毒环保型水性涂料及其制备方法，可通过聚氨酯乳液和丙烯酸酯乳液的合理配比，不仅可提高材料的耐磨性、耐水性、力学性能等，通过助剂的合理添加还增强水性涂料整体的韧性以及附着性能，对涂料光泽度和硬度可显著提高，增强耐水性、抗氧化性能。
为了实现上述的目的，本发明采用以下的技术方案：
一种无毒环保型水性涂料，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液30～45份、丙烯酸酯乳液20～30份、消泡剂2～5份、表面活性剂3～6份、流平剂1～2份、成膜助剂1～2份、增稠剂2～5份、填料5～10份、抗氧化剂1～2份、纳米α-Al2O33～5份、纳米TiO23～5份、去离子水20～25份。
优选的，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液35～40份、丙烯酸酯乳液23～27份、消泡剂2～4份、表面活性剂4～6份、流平剂1.2～1.6份、成膜助剂1.2～1.8份、增稠剂3～5份、填料6～9份、抗氧化剂1.2～1.6份、纳米α-Al2O33.5～4.5份、纳米TiO23.5～4.5份、去离子水22～24份。
优选的，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液37份、丙烯酸酯乳液25份、消泡剂3份、表面活性剂5份、流平剂1.4份、成膜助剂1.5份、增稠剂4份、填料7份、抗氧化剂1.5份、纳米α-Al2O34份、纳米TiO24份、去离子水23份。
优选的，所述消泡剂为硅酮消泡剂、硅酮类化合物、水性非硅酮脂肪酸聚合物中的一种或多种，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述流平剂为羧甲基纤维素，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚，所述增稠剂为TT935、羟乙基纤维素、聚氨酯型增稠剂中的一种或多种，所述填料为高岭土、轻质碳酸钙、膨润土、凹凸棒土中的一种或多种，所述抗氧化剂为次磷酸、乙氧基喹啉、二辛基二苯胺的一种或多种。
优选的，无毒环保型水性涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照组份配比称取各原料，将总去离子水质量7/10～9/10的去离子水加入容器中，升温至50～65℃，均匀加入聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、消泡剂、表面活性剂、增稠剂、填料，进行超声处理，超声功率为600～700W，超声时间为0.3～0.5h，超声结束后得混合液；
(2)将所述混合液升温至170～200℃，加入流平剂、成膜助剂、抗氧化剂、纳米α-Al2O3、纳米TiO2、剩余去离子水，在转速为800～1000r/min的搅拌速度下搅拌1～1.5h，搅拌结束后降温至85～90℃，检测粘度合格后停止搅拌，出料，得无毒环保型水性涂料。
优选的，所述步骤(1)中加入去离子水的质量为总去离子水质量的4/5。
优选的，所述步骤(1)中超声功率为650W，超声时间为0.4h。
优选的，所述步骤(2)中搅拌速度为900r/min，搅拌时间为1.2h。
由于采用上述的技术方案，本发明的有益效果是：
(1)本发明通过聚氨酯乳液与丙烯酸酯乳液的合理配比，有效弥补聚氨酯乳液树脂耐水性能差和丙烯酸酯乳液耐腐蚀、耐候性差的缺点，两者相互协同作用提高材料整体的性能；添加的纳米α-Al2O3和纳米TiO2在有效的负载于填料间，经过超声作用，有效的分散于分子骨架间，提高材料的耐磨性能，成膜助剂、抗氧化剂等助剂的添加，增强水性涂料整体的韧性以及附着性能，对涂料光泽度和硬度有显著提高，增强耐水性、抗氧化性能等。
(2)本发明的制备工艺绿色低能，操作方式简单环保，生产制备过程中无任何有害有毒的污染排放，做到绿色生产，适宜广泛推广生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种无毒环保型水性涂料，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液37份、丙烯酸酯乳液25份、硅酮消泡剂1份、硅酮类化合物2份、十二烷基苯磺酸钠5份、羧甲基纤维素1.4份、二丙二醇丁醚1.5份、羟乙基纤维素4份、高岭土3份、轻质碳酸钙4份、次磷酸1.5份、纳米α-Al2O34份、纳米TiO24份、去离子水23份。
上述无毒环保型水性涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照组份配比称取各原料，将总去离子水质量4/5的去离子水加入容器中，升温至60℃，均匀加入聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、硅酮消泡剂、硅酮类化合物、十二烷基苯磺酸钠、羟乙基纤维素、高岭土、轻质碳酸钙，进行超声处理，超声功率为650W，超声时间为0.4h，超声结束后得混合液；
(2)将所述混合液升温至185℃，加入羧甲基纤维素、二丙二醇丁醚、次磷酸、纳米α-Al2O3、纳米TiO2、剩余去离子水，在转速为900r/min的搅拌速度下搅拌1.2h，搅拌结束后降温至87℃，检测粘度合格后停止搅拌，出料，得无毒环保型水性涂料。
实施例2：
一种无毒环保型水性涂料，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液30份、丙烯酸酯乳液30份、硅酮类化合物2份、水性非硅酮脂肪酸聚合物2份、十二烷基苯磺酸钠6份、羧甲基纤维素2份、二丙二醇丁醚1份、聚氨酯型增稠剂3份、轻质碳酸钙3份、膨润土5份、乙氧基喹啉2份、纳米α-Al2O35份、纳米TiO23份、去离子水25份。
上述无毒环保型水性涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照组份配比称取各原料，将总去离子水质量7/10的去离子水加入容器中，升温至55℃，均匀加入聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、硅酮类化合物、水性非硅酮脂肪酸聚合物、十二烷基苯磺酸钠、聚氨酯型增稠剂、轻质碳酸钙、膨润土，进行超声处理，超声功率为600W，超声时间为0.5h，超声结束后得混合液；
(2)将所述混合液升温至200℃，加入羧甲基纤维素、二丙二醇丁醚、乙氧基喹啉、纳米α-Al2O3、纳米TiO2、剩余去离子水，在转速为800r/min的搅拌速度下搅拌1h，搅拌结束后降温至88℃，检测粘度合格后停止搅拌，出料，得无毒环保型水性涂料。
实施例3：
一种无毒环保型水性涂料，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液45份、丙烯酸酯乳液20份、硅酮消泡剂1份、水性非硅酮脂肪酸聚合物4份、十二烷基苯磺酸钠3份、羧甲基纤维素1.7份、二丙二醇丁醚1.3份、增稠剂TT9351.2份、羟乙基纤维素0.8份、轻质碳酸钙4份、膨润土6份、二辛基二苯胺1.3份、纳米α-Al2O34份、纳米TiO24份、去离子水20份。
上述无毒环保型水性涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照组份配比称取各原料，将总去离子水质量7/10的去离子水加入容器中，升温至57℃，均匀加入聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、硅酮消泡剂、水性非硅酮脂肪酸聚合物、十二烷基苯磺酸钠、TT935、羟乙基纤维素、轻质碳酸钙、膨润土，进行超声处理，超声功率为700W，超声时间为0.3h，超声结束后得混合液；
(2)将所述混合液升温至180℃，加入羧甲基纤维素、二丙二醇丁醚、二辛基二苯胺、纳米α-Al2O3、纳米TiO2、剩余去离子水，在转速为950r/min的搅拌速度下搅拌1.3h，搅拌结束后降温至85℃，检测粘度合格后停止搅拌，出料，得无毒环保型水性涂料。
实施例4：
一种无毒环保型水性涂料，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液40份、丙烯酸酯乳液27份、硅酮消泡剂3份、十二烷基苯磺酸钠5份、羧甲基纤维素1.2份、二丙二醇丁醚1.7份、TT9351份、羟乙基纤维素2份、轻质碳酸钙5份、乙氧基喹啉0.7份、二辛基二苯胺1份、纳米α-Al2O33份、纳米TiO25份、去离子水24份。
优选的，所述消泡剂为硅酮消泡剂中的一种或多种，所述流平剂为羧甲基纤维素，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚，所述增稠剂为TT935、羟乙基纤维素中的一种或多种，所述填料为轻质碳酸钙中的一种或多种，所述抗氧化剂为乙氧基喹啉、二辛基二苯胺的一种或多种。
上述无毒环保型水性涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照组份配比称取各原料，将总去离子水质量9/10的去离子水加入容器中，升温至62℃，均匀加入聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、硅酮消泡剂、十二烷基苯磺酸钠、TT935、羟乙基纤维素、轻质碳酸钙，进行超声处理，超声功率为620W，超声时间为0.4h，超声结束后得混合液；
(2)将所述混合液升温至170℃，加入羧甲基纤维素、二丙二醇丁醚、乙氧基喹啉、二辛基二苯胺、纳米α-Al2O3、纳米TiO2、剩余去离子水，在转速为850r/min的搅拌速度下搅拌1.5h，搅拌结束后降温至89℃，检测粘度合格后停止搅拌，出料，得无毒环保型水性涂料。
实施例5：
一种无毒环保型水性涂料，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液33份、丙烯酸酯乳液23份、硅酮类化合物2份、十二烷基苯磺酸钠4份、羧甲基纤维素1份、二丙二醇丁醚2份、TT9355份、膨润土9份、次磷酸0.5份、二辛基二苯胺0.5份、纳米α-Al2O35份、纳米TiO23份、去离子水22份。
上述无毒环保型水性涂料的制备方法包括以下步骤：
(1)按照组份配比称取各原料，将总去离子水质量9/10的去离子水加入容器中，升温至65℃，均匀加入聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、硅酮类化合物、十二烷基苯磺酸钠、TT935、膨润土，进行超声处理，超声功率为670W，超声时间为0.3h，超声结束后得混合液；
(2)将所述混合液升温至190℃，加入羧甲基纤维素、二丙二醇丁醚、次磷酸、二辛基二苯胺、纳米α-Al2O3、纳米TiO2、剩余去离子水，在转速为1000r/min的搅拌速度下搅拌1.4h，搅拌结束后降温至90℃，检测粘度合格后停止搅拌，出料，得无毒环保型水性涂料。
下表为实施例1～5制得的水性涂料与普通市售的水性涂料在附着性能、胶膜硬度、耐打磨性、柔韧性的数据统计表，如表1所示。
表1数据统计
综合上表可得，本发明制得的无毒环保型水性涂料较市面上普通的水性涂料具有良好的附着性能、耐磨性能以及韧性等。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种无毒环保型水性涂料，其特征在于，由下述重量组份制成：聚氨酯乳液30～45份、丙烯酸酯乳液20～30份、消泡剂2～5份、表面活性剂3～6份、流平剂1～2份、成膜助剂1～2份、增稠剂2～5份、填料5～10份、抗氧化剂1～2份、纳米α-Al2O33～5份、纳米TiO23～5份、去离子水20～25份。
2.根据权利要求1所述的无毒环保型水性涂料，其特征在于：由下述重量组份制成：聚氨酯乳液35～40份、丙烯酸酯乳液23～27份、消泡剂2～4份、表面活性剂4～6份、流平剂1.2～1.6份、成膜助剂1.2～1.8份、增稠剂3～5份、填料6～9份、抗氧化剂1.2～1.6份、纳米α-Al2O33.5～4.5份、纳米TiO23.5～4.5份、去离子水22～24份。
3.根据权利要求1所述的无毒环保型水性涂料，其特征在于：由下述重量组份制成：聚氨酯乳液37份、丙烯酸酯乳液25份、消泡剂3份、表面活性剂5份、流平剂1.4份、成膜助剂1.5份、增稠剂4份、填料7份、抗氧化剂1.5份、纳米α-Al2O34份、纳米TiO24份、去离子水23份。
4.根据权利要求1所述的无毒环保型水性涂料，其特征在于：所述消泡剂为硅酮消泡剂、硅酮类化合物、水性非硅酮脂肪酸聚合物中的一种或多种，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述流平剂为羧甲基纤维素，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚，所述增稠剂为TT935、羟乙基纤维素、聚氨酯型增稠剂中的一种或多种，所述填料为高岭土、轻质碳酸钙、膨润土、凹凸棒土中的一种或多种，所述抗氧化剂为次磷酸、乙氧基喹啉、二辛基二苯胺的一种或多种。
5.根据权利要求1-4任一所述的无毒环保型水性涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)按照组份配比称取各原料，将总去离子水质量7/10～9/10的去离子水加入容器中，升温至50～65℃，均匀加入聚氨酯乳液、丙烯酸酯乳液、消泡剂、表面活性剂、增稠剂、填料，进行超声处理，超声功率为600～700W，超声时间为0.3～0.5h，超声结束后得混合液；
(2)将所述混合液升温至170～200℃，加入流平剂、成膜助剂、抗氧化剂、纳米α-Al2O3、纳米TiO2、剩余去离子水，在转速为800～1000r/min的搅拌速度下搅拌1～1.5h，搅拌结束后降温至85～90℃，检测粘度合格后停止搅拌，出料，得无毒环保型水性涂料。
6.根据权利要求5所述的无毒环保型水性涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中加入去离子水的质量为总去离子水质量的4/5。
7.根据权利要求5所述的无毒环保型水性涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中超声功率为650W，超声时间为0.4h。
8.根据权利要求5所述的无毒环保型水性涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中搅拌速度为900r/min，搅拌时间为1.2h。
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