CN109233419A - 一种涂料用防沉剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种涂料用防沉剂及其制备方法，属于涂料技术领域。防沉剂的原料包括50‑60重量份的改性膨润土、2‑3重量份的极性添加剂、10‑12重量份的钛酸酯偶联剂、0.5‑0.8重量份的硅酸钠、8‑12重量份的纳米ZnO、2‑4重量份的二氧化钛、0.5‑1重量份的群青和15‑20重量份的分散剂。极性添加剂包括甲醇水溶液或乙醇水溶液。改性膨润土经十二烷基三甲基溴化铵改性后得到。该防沉剂配方合理，成本较低，在涂料中能有效起到防沉降的作用，并且能够避免涂料白度降低。其制备方法包括按配比混合上述原料，该方法简单快速，适于工业化生产。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，且特别涉及一种涂料用防沉剂及其制备方法。
背景技术
沉降现象是涂料生产和使用过程中常常碰到的重要问题。在涂料生产和使用的各个阶段，涂料的流变性能亦是一个必须考虑的重要因素。颜料在涂料、油墨中形成固-液态下，容易形成沉底现象，即悬浮在溶剂中的颜料会在一定时间后发现絮凝沉底。在制漆、储存、施工应用中均可能发生聚集。为了得到均一稳定分散体，经常需要使用防沉剂。
目前，市售的防沉剂质量参差不齐，大部分防沉降作用不佳。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涂料用防沉剂，该涂料用防沉剂配方合理，成本较低，在涂料中能有效起到防沉降的作用，并且能够避免涂料白度降低。
本发明的第二目的在于提供一种上述涂料用防沉剂的制备方法，该方法简单快速，适于工业化生产。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种涂料用防沉剂，按重量份数计，其原料包括50-60重量份的改性膨润土、2-3重量份的极性添加剂、10-12重量份的钛酸酯偶联剂、0.5-0.8重量份的硅酸钠、8-12重量份的纳米ZnO、2-4重量份的二氧化钛、0.5-1重量份的群青和15-20重量份的分散剂。
极性添加剂包括甲醇水溶液或乙醇水溶液。
改性膨润土经十二烷基三甲基溴化铵改性后得到。
本发明还提出上述涂料用防沉剂的制备方法：按配比混合改性膨润土、极性添加剂、钛酸酯偶联剂、硅酸钠、纳米ZnO、二氧化钛、群青和分散剂。
本发明较佳实施例提供的涂料用防沉剂及其制备方法的有益效果包括：
本发明较佳实施例提供的涂料用防沉剂配方合理，成本较低，在涂料中能有效起到防沉降的作用，并且能够避免涂料白度降低。其制备方法简单快速，适于工业化生产。
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，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的涂料用防沉剂及其制备方法进行具体说明。
本申请的涂料用防沉剂，按重量份数计，其原料可以包括50-60重量份的改性膨润土、2-3重量份的极性添加剂、10-12重量份的钛酸酯偶联剂、0.5-0.8重量份的硅酸钠、8-12重量份的纳米ZnO、2-4重量份的二氧化钛、0.5-1重量份的群青和15-20重量份的分散剂。
其中，极性添加剂包括甲醇水溶液或乙醇水溶液。改性膨润土经十二烷基三甲基溴化铵改性后得到。
在一些具体的实施方式中，涂料用防沉剂的原料可以包括55-58重量份的改性膨润土、2.5-3重量份的极性添加剂、11-12重量份的钛酸酯偶联剂、0.6-0.7重量份的硅酸钠、9-10重量份的纳米ZnO、2-3重量份的二氧化钛、0.8-1重量份的群青和16-18重量份的分散剂。
在一些具体的优选实施方式中，涂料用防沉剂的原料可以包括57重量份的改性膨润土、3重量份的极性添加剂、12重量份的钛酸酯偶联剂、0.65重量份的硅酸钠、9.5重量份的纳米ZnO、2.5重量份的二氧化钛、0.9重量份的群青和18重量份的分散剂。在该优选配比下，各原料配合更为合适，对涂料的防沉降效果更佳。
本申请中，改性膨润土是膨润土在水中与十二烷基三甲基溴化铵混合，然后于微波气氛下改性而得。经过改性后的膨润土能够与涂料中的成膜有机物结合形成网状结构，改变涂料的流变性能，使其具有触变性，防止沉降。并且改性膨润土其本身即可作为乳化剂，有利于使涂料形成稳定的分散体系。
可参考地，本申请中，膨润土与十二烷基三甲基溴化铵的重量比可以为1:1-1.2，例如1:1、1:1.5或1:2。按上述配比，十二烷基三甲基溴化铵所含的阳离子与膨润土中所含的阳离子发生离子交换反应，十二烷基三甲基溴化铵离子进入膨润土层间，增加膨润土的层间距，生成有机膨润土络合物，其在涂料的有机溶剂中能够强烈膨胀，形成触变性好的凝胶体。值得说明的是，十二烷基三甲基溴化铵的量不宜过多，十二烷基三甲基溴化铵的量一旦超过膨润土的离子交换能力后，反而会降低凝胶体的触变性。
可参考地，本申请中，微波气氛是指微波照射的强度可以为100-120W/g，例如100-120W/g、105W/g、110W/g、115W/g或120W/g。微波照射的时间可以为30-40min，例如30min、32min、34min、36min、38min或40min。经上述微波气氛下微波照射后，能够提高膨润土整体的传质速度，加快离子交换，进而能够较快地在涂料形成触变性好的凝胶体，及时避免涂料出现沉降现象。值得说明的是，微波照射的强度以及微波照射的时间均不能过高，否则会导致改性膨润土温度过高或过于干燥，破坏离子交换化学平衡，反而不利于避免涂料沉降。
本申请中，大部分极性添加剂能够在膨润土未被取代的有机阳离子所覆盖的薄片表面进行溶剂化，降低膨润土层间的吸引力，少部分极性添加剂可在混合过程的外力作用下部分渗进薄片间，进一步降低膨润土层间的吸引力。极性添加剂通过降低改性膨润土层间的吸引力，能够进一步提高改性膨润土在涂料中的膨胀性，使其解离成薄片结构，薄片之间通过氢键搭桥形成凝胶结构，同时，改性膨润土薄片上的长烃链能够降低涂料的界面能。
钛酸酯偶联剂中的中长链烷氧基能够改善有机物与无机物的相容性，一方面能够与无机颜料填料表面化学结合，另一方面能够与有机涂料中的有机聚合体交联，从而在无机颜料和有机聚合物之间形成化学桥键，增加粘度，提高涂料的防沉降能力。值得说明的是，当钛酸酯偶联剂含量过多时，反而会导致涂料粘度降低，不利于避免沉降。
硅酸钠在本申请中主要用于辅助改性膨润土及钛酸酯偶联剂，进一步提高防沉剂的粘结能力，避免涂料发生沉降。
但改性膨润土作为防沉剂应用到涂料中虽能改善涂料的性能，但其同时存在降低涂料白度的问题。
本申请的一些更优的实施方式中，膨润土在与十二烷基三甲基溴化铵混合前，先在氯气气氛中于950-1000℃的条件下加热5.5-6h。
经上述温度下加热，能够改变膨润土的晶体结构，提高膨润土的结构孔隙率和离子交换能力，使其所含的染色物质，如铁离子能够经离子交换或与氯气结合生成氯化物而降低游离铁离子的含量，避免游离铁离子降低涂料的白度。
纳米ZnO其本身具有较高的白度，将其作为防沉剂原料之一，能够用于提高涂料的白度。较佳地，本申请中的纳米ZnO的平均粒径不超过50nm。该粒径下的ZnO粒径较小，表面积更大，所起的改善涂料白度的效果更佳。
二氧化钛为白色颜料，粘附力强，不易发生化学变化，既有利于提高涂料的防沉降能力，又能起到增白作用。
群青在本申请中能够消除及降低白色材料中含有的黄色色光，提高涂料的白度。
承上，纳米ZnO、二氧化钛和群青能够从不同角度改善或避免本申请中改性膨润土作所存在的降低涂料白度的问题。
本申请中不对分散剂做特殊限定，本领域常用的分散剂均在本申请方案中使用。
承上，本申请提供的上述涂料用防沉剂配方合理，成本较低，在涂料中能有效起到防沉降的作用，并且能够避免涂料白度降低。
此外，本申请还提供了一种上述涂料用防沉剂的制备方法，例如可以包括以下步骤：按配比混合改性膨润土、极性添加剂、钛酸酯偶联剂、硅酸钠、纳米ZnO、二氧化钛、群青和分散剂。
在一些优选地实施方式中，上述涂料用防沉剂的制备方法可按以下步骤进行：先混合改性膨润土和极性添加剂，然后与钛酸酯偶联剂、硅酸钠及分散剂混合，再与纳米ZnO、二氧化钛和群青混合。
在上述优选的实施方式中，能够使改性膨润土先与极性添加剂反应，降低改性膨润土层间的吸引力，充分提高改性膨润土在涂料中的膨胀性，接着与钛酸酯偶联剂、硅酸钠及分散剂混合，能够使防沉降的物质得以均匀分散。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
先混合50重量份的改性膨润土和2重量份的乙醇水溶液，然后与10重量份的钛酸酯偶联剂、0.5重量份的硅酸钠以及15重量份的分散剂混合，再与8重量份的平均粒径为50nm的纳米ZnO、2重量份的二氧化钛以及0.5重量份的群青混合，得涂料用防沉剂。
其中，改性膨润土是膨润土在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:1混合，然后于微波照射强度为100W/g的条件下照射40min后改性而得。
实施例2
先混合60重量份的改性膨润土和3重量份的乙醇水溶液，然后与12重量份的钛酸酯偶联剂、0.8重量份的硅酸钠以及20重量份的分散剂混合，再与12重量份的平均粒径为50nm的纳米ZnO、4重量份的二氧化钛以及1重量份的群青混合，得涂料用防沉剂。
其中，改性膨润土是膨润土在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:1混合，然后于微波照射强度为100W/g的条件下照射40min后改性而得。
实施例3
先混合55重量份的改性膨润土和2.5重量份的乙醇水溶液，然后与11重量份的钛酸酯偶联剂、0.6重量份的硅酸钠以及16重量份的分散剂混合，再与9重量份的平均粒径为50nm的纳米ZnO、2重量份的二氧化钛以及0.8重量份的群青混合，得涂料用防沉剂。
其中，改性膨润土是膨润土在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:1混合，然后于微波照射强度为100W/g的条件下照射40min后改性而得。
实施例4
先混合58重量份的改性膨润土和3重量份的乙醇水溶液，然后与12重量份的钛酸酯偶联剂、0.7重量份的硅酸钠以及18重量份的分散剂混合，再与10重量份的平均粒径为50nm的纳米ZnO、3重量份的二氧化钛以及1重量份的群青混合，得涂料用防沉剂。
其中，改性膨润土是膨润土在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:1混合，然后于微波照射强度为100W/g的条件下照射40min后改性而得。
实施例5
先混合57重量份的改性膨润土和3重量份的乙醇水溶液，然后与12重量份的钛酸酯偶联剂、0.65重量份的硅酸钠以及18重量份的分散剂混合，再与9.5重量份的平均粒径为50nm的纳米ZnO、2.5重量份的二氧化钛以及0.9重量份的群青混合，得涂料用防沉剂。
其中，改性膨润土是膨润土在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:1混合，然后于微波照射强度为100W/g的条件下照射40min后改性而得。
实施例6
本实施例与实施例5的区别在于，改性膨润土经以下处理而得：先将膨润土在氯气气氛中于950℃的条件下加热6h，然后在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:1混合，接着于微波照射强度为100W/g的条件下照射40min。
实施例7
本实施例与实施例5的区别在于，改性膨润土经以下处理而得：先将膨润土在氯气气氛中于980℃的条件下加热5.8h，然后在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:1.5混合，接着于微波照射强度为120W/g的条件下照射35min。
实施例8
本实施例与实施例5的区别在于，改性膨润土经以下处理而得：先将膨润土在氯气气氛中于1000℃的条件下加热5.5h，然后在水中与十二烷基三甲基溴化铵按重量比为1:2混合，接着于微波照射强度为110W/g的条件下照射30min。
实施例9
本实施例与实施例5的区别在于：纳米ZnO的平均粒径为20nm。
实施例10
本实施例与实施例5的区别在于：极性添加剂为甲醇水溶液。
实施例11
本实施例与实施例5的区别在于：制备过程是将所有原料一次性混合。
试验例1
重复实施上述实施例1-11，得到足够多的涂料用防沉剂。分别将实施例1-11的防沉剂分别加入11份体积和品种均相同的涂料中作为试验组1-11，防沉剂的加入量也相同。设置对照组1和对照组2，以不加入防沉剂的涂料为对照组1，防沉剂的加入量以水代替；以未改性的膨润土代替实施例5中改性膨润土作为对照组2。将上述涂料与水按1:15混合，每份取1000mL分别置于13个1000mL的具塞量筒中。静置，分别于15天和30天观察量筒底部产生的沉淀量，其结果如表1所示。
表1沉淀量(mL)
对比试验组1-11以及对照组1和对照组2可以看出，试验组1-11对应的涂料在静置15天和30天的沉降量均较对照组1和对照组2的明显更低，说明本申请提供的含有改性膨润的防沉剂能有效改善涂料的沉降现象。
对比试验组1-5可以看出，试验组5较试验组1-4的涂料沉降量更少，说明实施例5中防沉剂所含的各原料的配比较实施例1-4更佳。
对比试验组5和试验组6-8可以看出，试验组6-8较试验组5的涂料沉降量更少，说明膨润土在与十二烷基三甲基溴化铵混合前，先在氯气气氛中加热更对防沉剂的防沉降效果有一定积极影响。
对比试验组5和试验组9可以看出，原料中纳米ZnO的平均粒径对防沉剂的防沉降效果有一定影响，粒径越小，效果越好。
对比试验组5和试验组11可以看出，各原料一次性混合较分批混合会明显降低防沉剂的防沉效果。
试验例2
设置对照组3-5，其原料中所含的纳米ZnO、二氧化钛以及群青的含量分别如表2所示。按照试验例1中的方法将对照组3-5的防沉剂加入涂料中，按《GB/T 5950-2008》的方法测定涂料的白度，其结果如表3所示。
表2成分含量
| 纳米ZnO | 二氧化钛 | 群青 | |
| 试验组5 | 9.5 | 2.5 | 0.9 |
| 对照组3 | 12.9 | 0 | 0 |
| 对照组4 | 0 | 12.9 | 0 |
| 对照组5 | 0 | 0 | 12.9 |
表3测定结果
对比试验组5-9可以看出，试验组5较试验组6-9的白度更低，说明膨润土在与十二烷基三甲基溴化铵混合前，先在氯气气氛中加热能够明显提高含有该改性膨润土的涂料的白度，并且纳米ZnO的平均粒径对涂料的白度也有一定影响，纳米ZnO的粒径越小，效果越好。
对比试验组5与对照组3-5可以看出，纳米ZnO、二氧化钛以及群青对含有本申请提供的防沉剂的涂料的白度具有一定的协同增效作用。
综上所述，本发明较佳实施例提供的防沉剂配方合理，成本较低，在涂料中能有效起到防沉降的作用，并且能够避免涂料白度降低。其制备方法简单快速，适于工业化生产。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，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。
Claims (10)
1.一种涂料用防沉剂，其特征在于，按重量份数计，其原料包括50-60重量份的改性膨润土、2-3重量份的极性添加剂、10-12重量份的钛酸酯偶联剂、0.5-0.8重量份的硅酸钠、8-12重量份的纳米ZnO、2-4重量份的二氧化钛、0.5-1重量份的群青和15-20重量份的分散剂；
所述极性添加剂包括甲醇水溶液或乙醇水溶液；
所述改性膨润土经十二烷基三甲基溴化铵改性后得到。
2.根据权利要求1所述的涂料用防沉剂，其特征在于，所述原料包括55-58重量份的所述改性膨润土、2.5-3重量份的所述极性添加剂、11-12重量份的所述钛酸酯偶联剂、0.6-0.7重量份的所述硅酸钠、9-10重量份的所述纳米ZnO、2-3重量份的所述二氧化钛、0.8-1重量份的所述群青和16-18重量份的所述分散剂。
3.根据权利要求2所述的涂料用防沉剂，其特征在于，所述原料包括57重量份的所述改性膨润土、3重量份的所述极性添加剂、12重量份的所述钛酸酯偶联剂、0.65重量份的所述硅酸钠、9.5重量份的所述纳米ZnO、2.5重量份的所述二氧化钛、0.9重量份的所述群青和18重量份的所述分散剂。
4.根据权利要求1-3任一项所述的涂料用防沉剂，其特征在于，所述改性膨润土是由膨润土在水中与所述十二烷基三甲基溴化铵混合，然后于微波气氛下改性而得。
5.根据权利要求4所述的涂料用防沉剂，其特征在于，所述膨润土与所述十二烷基三甲基溴化铵的重量比为1:1-1.2。
6.根据权利要求4所述的涂料用防沉剂，其特征在于，微波照射的强度为100-120W/g。
7.根据权利要求4所述的涂料用防沉剂，其特征在于，微波照射的时间为30-40min。
8.根据权利要求4所述的涂料用防沉剂，其特征在于，所述膨润土在与所述十二烷基三甲基溴化铵混合前，先在氯气气氛中于950-1000℃的条件下加热5.5-6h。
9.根据权利要求1-3任一项所述的涂料用防沉剂，其特征在于，所述纳米ZnO的平均粒径不超过50nm。
10.如权利要求1-9任一项所述的涂料用防沉剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：按配比混合所述改性膨润土、所述极性添加剂、所述钛酸酯偶联剂、所述硅酸钠、所述纳米ZnO、所述二氧化钛、所述群青和所述分散剂。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190118 |