CN108774448A - 一种甲醛净化水性漆及其制备方法 - Google Patents

一种甲醛净化水性漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种甲醛净化水性漆,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物50‑60份、环氧基环糊精15‑25份、分散剂1‑3份、表面修饰Ti‑Si‑O‑B15‑20份、消泡剂1‑4份、水15‑25份。本发明还公开了所述甲醛净化水性漆的制备方法,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。本发明制备得到的甲醛净化水性漆克服了现有技术中的水性漆存在的施工难、不耐水、易揭皮、丰满度差、硬度差等缺陷,生产成本更加低廉,漆料综合性能更优异,使用更加绿色环保。

Description

一种甲醛净化水性漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及漆料及其制备方法技术领域,尤其涉及一种甲醛净化水性漆及其制备方法。
背景技术
近年来,随着经济的快速发展,环保也日益被提上进程。生活物质条件改善后,人们更加注重生活的品质和生活环境的健康无公害。漆料作为与人们生活息息相关的一种建筑装饰装潢材料,在给人们的生活带来舒适感和美感的同时,也给环境和人们的身体健康带来了威胁。因为现有技术中的传统漆料大多数采用有机试剂苯、甲苯等作为溶剂并且加入一些有毒添加剂,这些原料和添加剂制成的漆料含有易挥发的有毒气体,另外,由于装修材料中大多含有脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂等,当这些物质遇热时,就会分解出甲醛,直接危害人体健康。
水性漆就是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料,不含苯、甲苯、二甲苯、甲醛、游离TDI有毒重金属,无毒无刺激气味,对人体无害,不污染环境的漆料,近年来引起了业内的广泛关注。但是现有技术中的水性漆功能比较单一,只能解决传统溶剂型油漆带来的挥发危害,但是其它综合性能又相对传统溶剂型油漆有所下降,如漆膜硬度及耐磨性较差。
中国发明专利CN105273545B旨在提高漆膜硬度和耐磨性的“一种水性木器漆及制备方法”,包括以下重量份的原料组成:丙烯酸乳液:60~80;聚氨酯水性分散体:30~50;填料:1~40;助剂:0.1~10。该发明公开的水性漆漆膜厚度和耐磨性有提高,但还存在配漆工艺烦杂,多种助剂的搭配不易掌握,很难获得最佳效果,多种助剂的添加降低了漆膜的光亮度,使得水性漆的贮存稳定性较差,贮存一段时间后,水性漆的润湿性、流平性和使用时出现的泡沫都发生劣化,必需重新进行调整。
因此,业内亟需一种环保、综合性能优越的水性漆。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种甲醛净化水性漆及其制备方法,该制备方法简单易行,对设备依赖性不高,价格低廉,制备得到的甲醛净化水性漆克服了现有技术中的水性漆存在的施工难、不耐水、易揭皮、丰满度差、硬度差等缺陷,生产成本更加低廉,漆料综合性能更优异,使用更加绿色环保。
为达到以上目的,本发明提供一种甲醛净化水性漆,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物50-60份、环氧基环糊精15-25份、分散剂1-3份、表面修饰Ti-Si-O-B15-20份、消泡剂1-4份、水15-25份。
较佳地,所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚羧酸钠盐;所述消泡剂优选为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088中的一种或几种。
优选地,所述环氧基环糊精为预先制备,制备方法参考:环氧基环糊精的合成及真丝接枝,印染,2010年05期。
优选地,所述聚醚胺类成膜聚合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚醚胺、甘油二缩水甘油基醚溶于有机溶剂中形成溶液,再向溶液中加入碱性催化剂,在氮气或惰性气体氛围下搅拌反应8-10小时,后旋蒸除去有机溶剂,得到聚醚胺类聚合物;
2)将经过步骤1)制备得到的聚醚胺类聚合物溶于高沸点溶剂中形成溶液,在向其中加入二叔丁基氯甲基磷酸酯,在室温下搅拌反应6-8小时,后在乙醚中沉出,并置于真空干燥箱70-80℃下烘10-15小时,得到离子化聚醚胺类聚合物;
3)将经过步骤2)制备得到的离子化聚醚胺类聚合物加入到质量分数为10-15%的硅铝酸的水溶液中搅拌反应6-8小时,后在90-100℃下旋蒸除去水,得到聚醚胺类成膜聚合物。
较佳地,所述聚醚胺、甘油二缩水甘油基醚、有机溶剂、碱性催化剂的质量比为(2-4):(1-2):(10-15):(0.3-0.5)。
较佳地,所述有机溶剂选自异丙醇、乙醇、丙酮中的一种或几种。
较佳地,所述碱性催化剂选自三乙胺、三苯基膦、四丁基溴化胺中的一种或几种。
较佳地,所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
较佳地,步骤2)中所述聚醚胺类聚合物、高沸点溶剂、二叔丁基氯甲基磷酸酯的质量比为(3-5):(8-12):(1-2)。
较佳地,所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
较佳地,步骤3)中所述离子化聚醚胺类聚合物、硅铝酸的水溶液的质量比为(3-5):(40-60)。
优选地,所述表面修饰Ti-Si-O-B的制备方法,包括如下步骤:
1)将钛酸四丁酯,正硅酸四丁酯和四硼酸钠溶于水中,混合搅拌2h-3h,然后在鼓风干燥箱中100℃-110℃烘干,冷却至室温后球磨,并在750-850℃下煅烧18-24h,煅烧结束后,冷却冷却至室温,取出研磨,过200-400目筛得Ti-Si-O-B;
2)将经过步骤1)制备得到的Ti-Si-O-B分散于乙醇中,再向其中加入硅烷偶联剂kh560,在室温下搅拌反应4-6小时,后过滤,并置于真空干燥箱中70-80℃下烘15-20小时。
较佳地,步骤1)中所述钛酸四丁酯,正硅酸四丁酯、四硼酸钠、水的质量比为2:1:0.2:(10-15)。
较佳地,步骤2)中所述Ti-Si-O-B、乙醇、硅烷偶联剂kh560的质量比为(3-5):(10-15):0.5。
优选地,所述甲醛净化水性漆的制备方法,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。
由于上述技术方案的运用,本发明具有以下有益效果:
(1)本发明公开的甲醛净化水性漆的制备方法,简单易行,对设备依赖性不高,原料易得,价格低廉,适合大规模生产。
(2)本发明公开的甲醛净化水性漆,克服了现有技术中的水性漆存在的施工难、不耐水、易揭皮、丰满度差、硬度差等缺陷,生产成本更加低廉,漆料综合性能更优异,使用更加绿色环保。
(3)本发明公开的甲醛净化水性漆,添加表面修饰的Ti-Si-O-B,一方面,起到提高漆膜硬度和耐磨性的作用;另一方面,使得漆膜具有优异的光催化净化甲醛的作用,通过引入非金属元素B,提高了其光响应范围,进而提高了净化效率;另外通过对其表面改性,让其与成膜聚合物以化学键的形式链接,提高了水性漆漆膜稳定性。
(4)本发明公开的甲醛净化水性漆,各组分协同作用,使得水性漆综合性能更好,与基材附着力更大,成膜聚合物中通过离子交换引入硅铝酸结构,进一步提高漆膜硬度、耐磨性及附着力。使用时,与环氧基环糊精交联固化,形成三维网络结构,进一步提高漆膜综合性能。另外,其不含挥发性有机溶剂,不会释放甲醛等有害物质,反而对甲醛具有净化作用,使用更加绿色环保。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。
本发明实施例中使用的[0009]所述环氧基环糊精为预先制备,制备方法参考:环氧基环糊精的合成及真丝接枝,印染,2010年05期;其他原料购于摩贝(上海)生物科技有限公司。
实施例1
一种甲醛净化水性漆,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物50份、环氧基环糊精15份、六偏磷酸钠1份、表面修饰Ti-Si-O-B15份、磷酸三丁酯1份、水15份。
所述聚醚胺类成膜聚合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚醚胺20g、甘油二缩水甘油基醚10g溶于异丙醇100g中形成溶液,再向溶液中加入三乙胺3g,在氮气氛围下搅拌反应8小时,后旋蒸除去异丙醇,得到聚醚胺类聚合物;
2)将经过步骤1)制备得到的聚醚胺类聚合物18g溶于二甲亚砜48g中形成溶液,在向其中加入二叔丁基氯甲基磷酸酯6g,在室温下搅拌反应6小时,后在乙醚中沉出,并置于真空干燥箱70℃下烘10小时,得到离子化聚醚胺类聚合物;
3)将经过步骤2)制备得到的离子化聚醚胺类聚合物18g加入到质量分数为10%的硅铝酸的水溶液240g中搅拌反应6小时,后在90℃下旋蒸除去水,得到聚醚胺类成膜聚合物。
所述表面修饰Ti-Si-O-B的制备方法,包括如下步骤:
1)将钛酸四丁酯20g,正硅酸四丁酯10g和四硼酸钠2g溶于水100g中,混合搅拌2h,然后在鼓风干燥箱中100℃烘干,冷却至室温后球磨,并在750℃下煅烧18h,煅烧结束后,冷却冷却至室温,取出研磨,过200目筛得Ti-Si-O-B;
2)将经过步骤1)制备得到的Ti-Si-O-B18g分散于乙醇60g中,再向其中加入硅烷偶联剂kh5603g,在室温下搅拌反应4小时,后过滤,并置于真空干燥箱中70℃下烘15小时。
所述甲醛净化水性漆的制备方法,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。
实施例2
一种甲醛净化水性漆,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物53份、环氧基环糊精17份、聚羧酸钠盐2份、表面修饰Ti-Si-O-B16份、消泡剂德谦31002份、水17份。
所述聚醚胺类成膜聚合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚醚胺25g、甘油二缩水甘油基醚13g溶于乙醇110g中形成溶液,再向溶液中加入三苯基膦3.5g,在氦气氛围下搅拌反应8.5小时,后旋蒸除去乙醇,得到聚醚胺类聚合物;
2)将经过步骤1)制备得到的聚醚胺类聚合物22g溶于N,N-二甲基甲酰胺53g中形成溶液,在向其中加入二叔丁基氯甲基磷酸酯7.5g,在室温下搅拌反应6.5小时,后在乙醚中沉出,并置于真空干燥箱72℃下烘11小时,得到离子化聚醚胺类聚合物;
3)将经过步骤2)制备得到的离子化聚醚胺类聚合物22g加入到质量分数为11%的硅铝酸的水溶液290g中搅拌反应6.5小时,后在93℃下旋蒸除去水,得到聚醚胺类成膜聚合物。
所述表面修饰Ti-Si-O-B的制备方法,包括如下步骤:
1)将钛酸四丁酯20g,正硅酸四丁酯10g和四硼酸钠2g溶于水125g中,混合搅拌2.3h,然后在鼓风干燥箱中105℃烘干,冷却至室温后球磨,并在790℃下煅烧20h,煅烧结束后,冷却冷却至室温,取出研磨,过250目筛得Ti-Si-O-B;
2)将经过步骤1)制备得到的Ti-Si-O-B 23g分散于乙醇70g中,再向其中加入硅烷偶联剂kh5603g,在室温下搅拌反应4.5小时,后过滤,并置于真空干燥箱中73℃下烘17小时。
所述甲醛净化水性漆的制备方法,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。
实施例3
一种甲醛净化水性漆,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物55份、环氧基环糊精20份、六偏磷酸钠2份、表面修饰Ti-Si-O-B 18份、消泡剂BYK0883份、水19份。
所述聚醚胺类成膜聚合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚醚胺30g、甘油二缩水甘油基醚15g溶于丙酮140g中形成溶液,再向溶液中加入四丁基溴化胺4.2g,在氖气氛围下搅拌反应9小时,后旋蒸除去丙酮,得到聚醚胺类聚合物;
2)将经过步骤1)制备得到的聚醚胺类聚合物26g溶于N-甲基吡咯烷酮60g中形成溶液,在向其中加入二叔丁基氯甲基磷酸酯9g,在室温下搅拌反应7小时,后在乙醚中沉出,并置于真空干燥箱77℃下烘14小时,得到离子化聚醚胺类聚合物;
3)将经过步骤2)制备得到的离子化聚醚胺类聚合物26g加入到质量分数为12%的硅铝酸的水溶液310g中搅拌反应7小时,后在97℃下旋蒸除去水,得到聚醚胺类成膜聚合物。
所述表面修饰Ti-Si-O-B的制备方法,包括如下步骤:
1)将钛酸四丁酯20g,正硅酸四丁酯10g和四硼酸钠2g溶于水140g中,混合搅拌2.7h,然后在鼓风干燥箱中107℃烘干,冷却至室温后球磨,并在810℃下煅烧21h,煅烧结束后,冷却冷却至室温,取出研磨,过300目筛得Ti-Si-O-B;
2)将经过步骤1)制备得到的Ti-Si-O-B 28g分散于乙醇85g中,再向其中加入硅烷偶联剂kh5603g,在室温下搅拌反应5.3小时,后过滤,并置于真空干燥箱中76℃下烘17.5小时。
所述甲醛净化水性漆的制备方法,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。
实施例4
一种甲醛净化水性漆,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物58份、环氧基环糊精24份、分散剂3份、表面修饰Ti-Si-O-B 19份、消泡剂4份、水24份;所述分散剂是六偏磷酸钠、聚羧酸钠盐按质量比2:3混合而成的混合物;所述消泡剂是磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088按质量比2:3:1混合而成的混合物。
所述聚醚胺类成膜聚合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚醚胺35g、甘油二缩水甘油基醚18g溶于有机溶剂145g中形成溶液,再向溶液中加入碱性催化剂4.5g,在氩气氛围下搅拌反应9.5小时,后旋蒸除去有机溶剂,得到聚醚胺类聚合物;所述有机溶剂是异丙醇、乙醇、丙酮按质量比2:4:5混合而成的混合物;所述碱性催化剂是三乙胺、三苯基膦、四丁基溴化胺按质量比1:2:2混合而成的混合物;
2)将经过步骤1)制备得到的聚醚胺类聚合物28g溶于高沸点溶剂70g中形成溶液,在向其中加入二叔丁基氯甲基磷酸酯10g,在室温下搅拌反应7.7小时,后在乙醚中沉出,并置于真空干燥箱78℃下烘14小时,得到离子化聚醚胺类聚合物;所述高沸点溶剂是二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比2:3:4混合而成的混合物;
3)将经过步骤2)制备得到的离子化聚醚胺类聚合物28g加入到质量分数为14%的硅铝酸的水溶液350g中搅拌反应7.7时,后在99℃下旋蒸除去水,得到聚醚胺类成膜聚合物。
所述表面修饰Ti-Si-O-B的制备方法,包括如下步骤:
1)将钛酸四丁酯20g,正硅酸四丁酯10g和四硼酸钠2g溶于水145g中,混合搅拌2.8h,然后在鼓风干燥箱中108℃烘干,冷却至室温后球磨,并在840℃下煅烧23h,煅烧结束后,冷却冷却至室温,取出研磨,过350目筛得Ti-Si-O-B;
2)将经过步骤1)制备得到的Ti-Si-O-B 28g分散于乙醇90g中,再向其中加入硅烷偶联剂kh5603g,在室温下搅拌反应5.5小时,后过滤,并置于真空干燥箱中79℃下烘19小时。
所述甲醛净化水性漆的制备方法,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。
实施例5
一种甲醛净化水性漆,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物60份、环氧基环糊精25份、聚羧酸钠盐3份、表面修饰Ti-Si-O-B 20份、磷酸三丁酯4份、水25份。
所述聚醚胺类成膜聚合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚醚胺40g、甘油二缩水甘油基醚20g溶于异丙醇150g中形成溶液,再向溶液中加入三乙胺5g,在氮气氛围下搅拌反应8-10小时,后旋蒸除去异丙醇,得到聚醚胺类聚合物;
2)将经过步骤1)制备得到的聚醚胺类聚合物30g溶于N,N-二甲基甲酰胺72g中形成溶液,在向其中加入二叔丁基氯甲基磷酸酯12g,在室温下搅拌反应8小时,后在乙醚中沉出,并置于真空干燥箱80℃下烘15小时,得到离子化聚醚胺类聚合物;
3)将经过步骤2)制备得到的离子化聚醚胺类聚合物30g加入到质量分数为15%的硅铝酸的水溶液360g中搅拌反应8小时,后在100℃下旋蒸除去水,得到聚醚胺类成膜聚合物。
所述表面修饰Ti-Si-O-B的制备方法,包括如下步骤:
1)将钛酸四丁酯20g,正硅酸四丁酯10g和四硼酸钠2g溶于水150g中,混合搅拌3h,然后在鼓风干燥箱中110℃烘干,冷却至室温后球磨,并在850℃下煅烧24h,煅烧结束后,冷却冷却至室温,取出研磨,过400目筛得Ti-Si-O-B;
2)将经过步骤1)制备得到的Ti-Si-O-B30g分散于乙醇90g中,再向其中加入硅烷偶联剂kh5603g,在室温下搅拌反应6小时,后过滤,并置于真空干燥箱中80℃下烘20小时。
所述甲醛净化水性漆的制备方法,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。
对比例
本例提供一种环保水性漆,其原料和配方同中国发明专利CN105802477A实施例1。
对上述实施例1-5以及对比例所得水性漆进行相关性能测试,测试结果如表1所示。
表1
从表1可以看出,本发明实施例公开的甲醛净化水性漆,与现有技术中的水性漆相比,具有更加优异的耐水性、硬度,附着力更大,干燥时间更短,使用更加绿色环保。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围内。本发明要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (10)

1.一种甲醛净化水性漆,其特征在于,按照重量份计由以下成分制成:聚醚胺类成膜聚合物50-60份、环氧基环糊精15-25份、分散剂1-3份、表面修饰Ti-Si-O-B15-20份、消泡剂1-4份、水15-25份。
2.根据权利要求1所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚羧酸钠盐;所述消泡剂优选为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,所述聚醚胺类成膜聚合物的制备方法,包括如下步骤:
1)将聚醚胺、甘油二缩水甘油基醚溶于有机溶剂中形成溶液,再向溶液中加入碱性催化剂,在氮气或惰性气体氛围下搅拌反应8-10小时,后旋蒸除去有机溶剂,得到聚醚胺类聚合物;
2)将经过步骤1)制备得到的聚醚胺类聚合物溶于高沸点溶剂中形成溶液,在向其中加入二叔丁基氯甲基磷酸酯,在室温下搅拌反应6-8小时,后在乙醚中沉出,并置于真空干燥箱70-80℃下烘10-15小时,得到离子化聚醚胺类聚合物;
3)将经过步骤2)制备得到的离子化聚醚胺类聚合物加入到质量分数为10-15%的硅铝酸的水溶液中搅拌反应6-8小时,后在90-100℃下旋蒸除去水,得到聚醚胺类成膜聚合物。
4.根据权利要求3所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,步骤1)中所述聚醚胺、甘油二缩水甘油基醚、有机溶剂、碱性催化剂的质量比为(2-4):(1-2):(10-15):(0.3-0.5);所述有机溶剂选自异丙醇、乙醇、丙酮中的一种或几种;所述碱性催化剂选自三乙胺、三苯基膦、四丁基溴化胺中的一种或几种;所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
5.根据权利要求3所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,步骤2)中所述聚醚胺类聚合物、高沸点溶剂、二叔丁基氯甲基磷酸酯的质量比为(3-5):(8-12):(1-2);所述高沸点溶剂选自二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,步骤3)中所述离子化聚醚胺类聚合物、硅铝酸的水溶液的质量比为(3-5):(40-60)。
7.根据权利要求1所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,所述表面修饰Ti-Si-O-B的制备方法,包括如下步骤:
1)将钛酸四丁酯,正硅酸四丁酯和四硼酸钠溶于水中,混合搅拌2h-3h,然后在鼓风干燥箱中100℃-110℃烘干,冷却至室温后球磨,并在750-850℃下煅烧18-24h,煅烧结束后,冷却冷却至室温,取出研磨,过200-400目筛得Ti-Si-O-B;
2)将经过步骤1)制备得到的Ti-Si-O-B分散于乙醇中,再向其中加入硅烷偶联剂kh560,在室温下搅拌反应4-6小时,后过滤,并置于真空干燥箱中70-80℃下烘15-20小时。
8.根据权利要求7所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,步骤1)中所述钛酸四丁酯,正硅酸四丁酯、四硼酸钠、水的质量比为2:1:0.2:(10-15)。
9.根据权利要求7所述的甲醛净化水性漆,其特征在于,步骤2)中所述Ti-Si-O-B、乙醇、硅烷偶联剂kh560的质量比为(3-5):(10-15):0.5。
10.一种权利要求1-9任一项所述甲醛净化水性漆的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将各成分按质量百分比依次混合搅拌后,研磨、过滤,即得到本发明的甲醛净化水性漆。
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