CN108912930A - 一种环保水性漆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环保水性漆，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物50‑60份、Ti‑Zn‑S‑O 5‑10份、碳酸钙10‑15份、分散剂1‑3份、流平剂1‑3份、消泡剂1‑3份、水15‑25份。本发明还公开了所述环保水性漆的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。本发明公开的环保水性漆具有生产成本低廉，漆膜硬度大、耐磨性高、丰满度高、施工宽容、稳定性好、使用安全环保、耐热性好的优点。

Description

一种环保水性漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及漆料技术领域，尤其涉及一种环保水性漆及其制备方法。
背景技术
近年来，随着经济的发展及生活水平的提高，人们对完美生活和物质的追求越来越强烈，对生活中家居的装饰装潢也提出了更高的要求。这些家居装饰装潢材料在给人们带来舒适感的同时，也给人们带来了环境污染的威胁。漆料是众多装饰装潢材料中的一种，由于现有技术中的漆料大多含有甲醇等有毒有害的物质，从而对环境造成严重污染，对人体产生极大危害。
水性漆就是以水为稀释剂、不含有机溶剂的涂料，具有不含苯、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，漆膜丰满、晶莹透亮、柔韧性好并且具有耐水、耐磨、耐老化、耐黄变、干燥快、使用方便等特点。与现有技术中的溶剂型涂料相比，水性漆在节能、环保方面具有很大优越性。然而，现有技术中的水性漆虽然环保，但成膜性能、硬度和耐磨性较差、光泽差、消泡困难、不耐高温。
中国发明专利CN 107722684 A公开了一种家具水性漆，包括有聚氨酯水性分散体、去离子水、成膜剂、消泡剂、流平剂、润湿剂、分散剂、炭黑、碳酸钙、纳米氧化铝、增稠剂、交联剂、缓冲剂、2-乙基己酸铈、2-[1-(乙基磺酰基)-3氮杂环丁亚基]乙氰、丙二醇鲸蜡醇聚醚-3乙酸酯、叠氮磷酸二苯酯和碳酸二苯酯。本发明硬度和耐磨性能能够达到正常油性漆的同时，还有很好的抗热性；但其原料复杂，成膜性能和耐候性有待进一步提高。
因此，有必要寻求更为有效的方法，制备出生产成本低廉，漆膜硬度大、耐磨性高、丰满度高、施工宽容、稳定性好、使用安全环保、耐热性好的环保水性漆。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种环保水性漆及其制备方法，该水性漆克服了传统溶剂型漆料环境污染严重的问题，也克服了现有技术中公开的水性漆或多或少存在的成膜性能、硬度和耐磨性较差、光泽差、消泡困难、不耐高温的缺陷，具有生产成本低廉，漆膜硬度大、耐磨性高、丰满度高、施工宽容、稳定性好、使用安全环保、耐热性好的优点。
为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是，一种环保水性漆，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物50-60份、Ti-Zn-S-O 5-10份、碳酸钙10-15份、分散剂1-3份、流平剂1-3份、消泡剂1-3份、水15-25份。
优选地，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；所述流平剂优选为聚丙烯酸酯流平剂、醋丁纤维素流平剂、聚乙烯醇缩丁醛流平剂中的一种或几种。
优选地，所述马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在氮气或惰性气体氛围下，将1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷与2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器的三口瓶中，再向瓶中加入有机溶剂，在110-120℃下回流搅拌反应3-4小时，后旋蒸除去溶剂，得到中间产物；
2)将经过步骤1)制备得到的中间产物、双丙酮丙烯酰胺、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯、引发剂溶于高沸点溶剂中，在60-70℃下氮气氛围下搅拌反应6-8小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱70-80℃下烘8-10小时，得到马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物。
优选地，步骤1)中所述所述1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷、2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯、有机溶剂的质量比为1:1.35:(5-8)。
较佳地，所述有机溶剂选自异丙醇、丙酮、二氯甲烷中的一种或几种。
较佳地，所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
优选地，步骤2)中所述中间产物、双丙酮丙烯酰胺、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:2:(0.02-0.04):(8-12)。
较佳地，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或两种。
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。
优选地，所述Ti-Zn-S-O的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯、硝酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠加入水中混合均匀，再向其中加入柠檬酸，超声15-20分钟，然后进行喷雾干燥，得到前驱体颗粒；再将喷雾干燥得到的前驱体颗粒，于马弗炉中400-500℃煅烧3h，待冷却至室温，研磨，然后置于800-900℃的马弗炉中煅烧24-28h，冷却至室温，研磨，即得Ti-Zn-S-O。
较佳地，所述钛酸四丁酯、硝酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠、水、柠檬酸的质量比为3:1:0.1:(:10-14):(2-4)。
优选地，所述环保水性漆的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1)本发明提供的环保水性漆，原料易得，价格低廉，制备方法简单易行，反应条件温和，对反应设备要求不高，适合工业化生产。
2)本发明提供的环保水性漆，克服了传统溶剂型漆料环境污染严重的问题，也克服了现有技术中公开的水性漆或多或少存在的成膜性能、硬度和耐磨性较差、光泽差、消泡困难、不耐高温的缺陷，具有生产成本低廉，漆膜硬度大、耐磨性高、丰满度高、施工宽容、稳定性好、使用安全环保、耐热性好的优点。
3)本发明提供的环保水性漆，加入了Ti-Zn-S-O，通过异质掺杂，使得光催化效率更高、光响应波长范围更宽，对甲醛等有毒有害气体具有较强的净化作用，且不含有具有挥发性的有机溶剂，使用更加安全环保。
4)本发明提供的环保水性漆，选择马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物作为成膜聚合物，成膜性能好，与基材粘附能力强，耐候性佳，结构中由于交联作用，形成三维网络结构，有利于进一步提高水性漆综合性能。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明下述实施例中所使用的原料购自上海泉昕进出口贸易有限公司。
实施例1
一种环保水性漆，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物50份、Ti-Zn-S-O 5份、碳酸钙10份、六偏磷酸钠1份、聚丙烯酸酯流平剂1份、磷酸三丁酯1份、水15份。
所述马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在氮气氛围下，将1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷10g与2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯13.5g加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器的三口瓶中，再向瓶中加入异丙醇50g，在110℃下回流搅拌反应3小时，后旋蒸除去异丙醇，得到中间产物；
2)将经过步骤1)制备得到的中间产物10g、双丙酮丙烯酰胺10g、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯20g、偶氮二异丁腈0.2g溶于二甲亚砜80g中，在60℃下氮气氛围下搅拌反应6小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱70℃下烘8小时，得到马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物。
所述Ti-Zn-S-O的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯30g、硝酸锌10g、二乙基二硫代氨基甲酸钠1g加入水100g中混合均匀，再向其中加入柠檬酸20g，超声15分钟，然后进行喷雾干燥，得到前驱体颗粒；再将喷雾干燥得到的前驱体颗粒，于马弗炉中400℃煅烧3h，待冷却至室温，研磨，然后置于800℃的马弗炉中煅烧24h，冷却至室温，研磨，即得Ti-Zn-S-O。
所述环保水性漆的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。
实施例2
一种环保水性漆，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物53份、Ti-Zn-S-O 6份、碳酸钙12份、聚羧酸钠盐2份、醋丁纤维素流平剂2份、消泡剂德谦31001份、水17份。
所述马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在氦气氛围下，将1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷10g与2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯13.5g加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器的三口瓶中，再向瓶中加入丙酮60g，在113℃下回流搅拌反应3.2小时，后旋蒸除去丙酮，得到中间产物；
2)将经过步骤1)制备得到的中间产物10g、双丙酮丙烯酰胺10g、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯20g、偶氮二异庚腈0.25g溶于N,N-二甲基甲酰胺95g中，在63℃下氮气氛围下搅拌反应7小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱73℃下烘8.5小时，得到马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物。
所述Ti-Zn-S-O的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯30g、硝酸锌10g、二乙基二硫代氨基甲酸钠1g加入水110g中混合均匀，再向其中加入柠檬酸25g，超声17分钟，然后进行喷雾干燥，得到前驱体颗粒；再将喷雾干燥得到的前驱体颗粒，于马弗炉中420℃煅烧3h，待冷却至室温，研磨，然后置于830℃的马弗炉中煅烧25h，冷却至室温，研磨，即得Ti-Zn-S-O。
所述环保水性漆的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。
实施例3
一种环保水性漆，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物55份、Ti-Zn-S-O 7份、碳酸钙13份、六偏磷酸钠3份、聚乙烯醇缩丁醛流平剂2份、消泡剂BYK088 2份、水19份。
所述马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在氖气氛围下，将1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷10g与2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯13.5g加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器的三口瓶中，再向瓶中加入二氯甲烷65g，在116℃下回流搅拌反应3.6小时，后旋蒸除去二氯甲烷，得到中间产物；
2)将经过步骤1)制备得到的中间产物10g、双丙酮丙烯酰胺10g、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯20g、偶氮二异丁腈0.3g溶于N-甲基吡咯烷酮100g中，在66℃下氮气氛围下搅拌反应7.2小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱77℃下烘9.2小时，得到马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物。
所述Ti-Zn-S-O的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯30g、硝酸锌10g、二乙基二硫代氨基甲酸钠1g加入水125g中混合均匀，再向其中加入柠檬酸32g，超声18分钟，然后进行喷雾干燥，得到前驱体颗粒；再将喷雾干燥得到的前驱体颗粒，于马弗炉中450℃煅烧3h，待冷却至室温，研磨，然后置于860℃的马弗炉中煅烧26h，冷却至室温，研磨，即得Ti-Zn-S-O。
所述环保水性漆的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。
实施例4
一种环保水性漆，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物58份、Ti-Zn-S-O 9份、碳酸钙14份、分散剂3份、流平剂2份、消泡剂3份、水23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；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2:3:5混合而成的混合物；所述流平剂是聚丙烯酸酯流平剂、醋丁纤维素流平剂、聚乙烯醇缩丁醛流平剂按质量比3:2:1混合而成的混合物。
所述马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在氩气氛围下，将1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷10g与2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯13.5g加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器的三口瓶中，再向瓶中加入异丙醇75g，在118℃下回流搅拌反应3.8小时，后旋蒸除去异丙醇，得到中间产物；
2)将经过步骤1)制备得到的中间产物10g、双丙酮丙烯酰胺10g、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯20g、引发剂0.35g溶于N,N-二甲基甲酰胺110g中，在68℃下氮气氛围下搅拌反应7.5小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱78℃下烘9.5小时，得到马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物；所述引发剂是偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成的混合物。
所述Ti-Zn-S-O的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯30g、硝酸锌10g、二乙基二硫代氨基甲酸钠1g加入水135g中混合均匀，再向其中加入柠檬酸37g，超声19分钟，然后进行喷雾干燥，得到前驱体颗粒；再将喷雾干燥得到的前驱体颗粒，于马弗炉中480℃煅烧3h，待冷却至室温，研磨，然后置于880℃的马弗炉中煅烧27h，冷却至室温，研磨，即得Ti-Zn-S-O。
所述环保水性漆的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。
实施例5
一种环保水性漆，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物60份、Ti-Zn-S-O 10份、碳酸钙15份、聚羧酸钠盐3份、聚乙烯醇缩丁醛流平剂3份、磷酸三丁酯3份、水25份。
所述马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在氮气氛围下，将1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷10g与2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯13.5g加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器的三口瓶中，再向瓶中加入丙酮80g，在120℃下回流搅拌反应4小时，后旋蒸除去丙酮，得到中间产物；
2)将经过步骤1)制备得到的中间产物10g、双丙酮丙烯酰胺10g、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯20g、偶氮二异庚腈0.4g溶于N-甲基吡咯烷酮120g中，在70℃下氮气氛围下搅拌反应8小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱80℃下烘10小时，得到马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物。
所述Ti-Zn-S-O的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯30g、硝酸锌10g、二乙基二硫代氨基甲酸钠1g加入水140g中混合均匀，再向其中加入柠檬酸40g，超声20分钟，然后进行喷雾干燥，得到前驱体颗粒；再将喷雾干燥得到的前驱体颗粒，于马弗炉中500℃煅烧3h，待冷却至室温，研磨，然后置于900℃的马弗炉中煅烧28h，冷却至室温，研磨，即得Ti-Zn-S-O。
所述环保水性漆的制备方法，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。
对比例
本例提供一种环保水性漆，按照中国发明专利CN 105802477 A实施例1的配方和制备方法制备得到。
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，测试结果及测试方法如表1所示。
表1
从表1可以看出，本发明实施例公开的环保水性漆，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，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)

1.一种环保水性漆，其特征在于，由如下重量份的原料制成：马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物50-60份、Ti-Zn-S-O 5-10份、碳酸钙10-15份、分散剂1-3份、流平剂1-3份、消泡剂1-3份、水15-25份。
2.根据权利要求1所述的环保水性漆，其特征在于，所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚羧酸钠盐；所述消泡剂为磷酸三丁酯、消泡剂德谦3100、消泡剂BYK088中的一种或几种；所述流平剂为聚丙烯酸酯流平剂、醋丁纤维素流平剂、聚乙烯醇缩丁醛流平剂中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的环保水性漆，其特征在于，所述马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物的制备方法，包括如下步骤：
1)在氮气或惰性气体氛围下，将1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷与2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯加入到装有回流冷凝管、电动搅拌器的三口瓶中，再向瓶中加入有机溶剂，在110-120℃下回流搅拌反应3-4小时，后旋蒸除去溶剂，得到中间产物；
2)将经过步骤1)制备得到的中间产物、双丙酮丙烯酰胺、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯、引发剂溶于高沸点溶剂中，在60-70℃下氮气氛围下搅拌反应6-8小时，后在丙酮中沉出，并置于真空干燥箱70-80℃下烘8-10小时，得到马来酰亚胺基聚醚类成膜聚合物。
4.根据权利要求3所述的环保水性漆，其特征在于，步骤1)中所述所述1,8-二(马来酰亚胺基)-3,6-二氧杂辛烷、2,3-二甲氧基-1,3-丁二烯、有机溶剂的质量比为1:1.35:(5-8)。
5.根据权利要求3所述的环保水性漆，其特征在于，所述有机溶剂选自异丙醇、丙酮、二氯甲烷中的一种或几种；所述惰性气体选自氦气、氖气、氩气中的一种或几种。
6.根据权利要求3所述的环保水性漆，其特征在于，步骤2)中所述中间产物、双丙酮丙烯酰胺、聚(乙二醇)苯基醚丙烯酸酯、引发剂、高沸点溶剂的质量比为1:1:2:(0.02-0.04):(8-12)。
7.根据权利要求3所述的环保水性漆，其特征在于，所述引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的一种或两种；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。
8.根据权利要求1所述的环保水性漆，其特征在于，所述Ti-Zn-S-O的制备方法，包括如下步骤：将钛酸四丁酯、硝酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠加入水中混合均匀，再向其中加入柠檬酸，超声15-20分钟，然后进行喷雾干燥，得到前驱体颗粒；再将喷雾干燥得到的前驱体颗粒，于马弗炉中400-500℃煅烧3h，待冷却至室温，研磨，然后置于800-900℃的马弗炉中煅烧24-28h，冷却至室温，研磨，即得Ti-Zn-S-O。
9.根据权利要求8所述的环保水性漆，其特征在于，所述钛酸四丁酯、硝酸锌、二乙基二硫代氨基甲酸钠、水、柠檬酸的质量比为3:1:0.1:(10-14):(2-4)。
10.一种根据权利要求1-9任一项所述环保水性漆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将各原料按比例混合均匀，后经过碾磨、过滤，得到水性漆。
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