CN109868061A - 一种水包油型生漆乳液及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种水包油型生漆乳液，它由油包水型天然生漆乳液与水以及反应性乳化剂混合后分散制得。和粘稠的天然生漆乳液相比，本发明制得的水包油型生漆乳液粘度小，仅为6cP‑35cP(20℃)，漆膜硬度高，光泽度好；此外，该水包油型生漆乳液还具有稳定性好、干燥快和成膜颜色浅等优点。同时该乳液制备工艺简单，施工方便，在制备和使用过程中无污染物排放，绿色环保。
Description
技术领域
本发明属于水性涂料领域，特别涉及一种水包油型生漆乳液及其制备方法。
背景技术
天然生漆乳液固化成膜后由于具有优异的耐候性、耐化学品性和表面光泽度，因此被广泛应用于涂料领域，但其自身也存在一定的局限性，如粘度大导致的施工不便、漆膜颜色深、成膜条件苛刻等。因此，生漆乳液的改性受到学者们的高度重视。目前主要采用改性的方法提高其性能，如漆酚改性、生漆的功能改性、添加功能性物质改性等。
公开号CN 102757710A的专利公开了一种水性涂料的制备方法。将白水泥、钛白粉、漆酚基乳化剂、漆酚甲醛缩聚物乳化液混匀制备，由于水性涂料中加有生漆，充分保持了生漆漆膜硬度、光亮、耐磨、耐腐蚀等性能。但是该工艺所需的漆酚基乳化剂制备成本高，并且在提取漆酚过程中需要消耗大量的有机溶剂，对环境也会产生污染。
公开号CN 104073162A的专利公开了一种水基化生漆乳液及其制备方法。该方法采用OP-10、SDS以及PVA组成的复合乳化剂将生漆乳液乳化为水包油型的水基化生漆乳液。该水基化生漆漆膜保持了天然生漆漆膜优良的机械性能、耐污染、耐化学介质和耐热性能，但是其制备的乳液分散粒径较大，对保持乳液的稳定性不利，并且该方案添加了PVA这类大分子物质，会使得制备的乳液粘度增大，同时该水基化生漆乳液干燥性能不佳。
发明内容
针对现有生漆乳液存在粘度大，颜色深等缺陷，本发明提出一种水包油结构的生漆乳液及其制备方法，采用反应性乳化剂通过相反转来制备水包油型生漆乳液，在确保乳液稳定性的同时，还能使相反转生漆乳液的粘度很低并使该乳液具有优异的干燥性能。
实现本发明目的的技术手段如下：
本发明提供的水包油型生漆乳液，由油包水型天然生漆乳液经相反转后制得。
本发明的水包油型生漆乳液按照质量份数，其组成为：天然生漆乳液的质量份数为10份，水的质量份数为10-40份，乳化剂的质量份数为2-4份。
本发明的组分配比有利于天然生漆完全分散到水相中形成水包油结构，降低乳液的粘度和粒径，以利于分散，提高乳液的稳定性和成膜性能；而超出本发明给定范围后，会对乳液稳定性、成膜性能等造成影响。具体表现为乳液分层，氧化严重，成膜时间长或者不能成膜以及成膜后膜性能差。
所述的乳化剂为反应性表面活性剂，主要为马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠、马来酸单脂肪醇聚氧乙烯醚丙基磺酸钠、脂肪醇酯聚氧乙烯醚马来酸单酯以及α-烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵中的一种或两种。采用这些反应性表面活性剂，一方面可以形成稳定的水包油型相反转生漆乳液，另一方面这些反应性乳化剂在成膜过程中可以参与主要成膜物质漆酚的氧化聚合反应，从而使漆膜能快速干燥。
本发明方法改变了生漆的相结构，制得了水包油型乳液，但是制备的水包油型乳液形成的漆膜结构和原始生漆一致，为体型结构，因此，漆膜硬度高，光泽度好，各项指标接近于原始生漆膜。
采用反应性乳化剂来乳化生漆，将反应性乳化剂成功附着在生漆油滴上制成水包油型生漆乳液，一方面对漆酶的催化活性影响小，另一方面在漆膜干燥时能参与反应，传递电子，不会影响漆酚单体聚合干燥成膜，此外，该乳化剂实现了生漆结构的相反转，制得了低粘度乳液并且能和天然生漆一样可以自然干燥成膜，且得到的乳液成膜性能较好。
在乳化剂类型选择上，根据乳化剂的HLB值进行选择，采用的反应性乳化剂HLB值在15-17的范围内，可以确保制得的乳液较为稳定。
本发明制得的水包油型生漆乳液，在20℃时的粘度为6cP-35cP，油滴的粒径为125-300nm。所制备的水包油型生漆乳液粘度低，油滴粒径小，使应用更为方便。
本发明还提供了水包油型生漆乳液的制备方法：将天然生漆乳液，水和乳化剂混合后经球磨或均质制备得到相反转生漆乳液。
其中，所述均质乳化采用均质机进行乳化，条件为转速10000rpm-15000rpm，时间12-30min；球磨乳化采用振动球磨机进行乳化，条件为振速20-30次/秒，时间10-30min。
本发明的有益效果为：
本发明制备的相反转生漆乳液，和原始生漆相比，具有显著降低的粘度以及较小的油滴粒径，可采用喷涂来涂膜，使施工操作更方便；在干燥成膜过程中，反应性表面活性剂参与成膜主要成分漆酚的氧化聚合，使漆膜干燥迅速同时获得的漆膜颜色较浅。此外，本发明相反转生漆乳液制备工艺过程简单，制得的生漆乳液稳定性好；乳液中含量最多的成分是水，有机成分如漆酚和乳化剂也难挥发，因此在制备和使用过程中，无污染物排放，绿色环保。
此外，本方法制备的乳液不仅稳定性好，粒径小，粘度低，更能在较短的时间内自然干燥。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例1
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水12g以及1.2g马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠在均质机上以12000rpm连续均质15min，得到所需乳液。制备的水包油生漆乳液粒径分布均匀，Z均粒径为191.1nm。在20℃时其粘度为14.9cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干6h30min，实干37h10min，干膜50μm呈黄褐色半透明。乳液在4000r/min转速下，离心5min不分层。乳液静置过12h观察，乳液稳定。
实施例2
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水6g以及0.6gα-烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸铵在均质机上以12000rpm连续均质12min，得到所需乳液。制备的水包油生漆乳液粒径分布均匀，Z均粒径为278.1nm。在20℃时其粘度为21.4cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干5h25min，实干31h20min，干膜50μm呈黄褐色半透明。乳液在3000r/min转速下，离心5min不分层。乳液静置过12h观察，乳液未分层。
实施例3
将天然生漆4g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水6g以及1.0gα-烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸铵和马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠的复配乳化剂，其中α-烯丙基壬基酚聚氧乙烯醚(10)硫酸铵和马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠配比为3:7。在球磨仪上以25次/秒球磨15min，得到所需乳液。制备的水包油生漆乳液粒径分布均匀，Z均粒径为289.7nm。在20℃时其粘度为24.6cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干7h20min，实干38h40min，干膜50μm呈黄褐色半透明。乳液在4000r/min转速下，离心5min不分层。乳液静置过12h观察，乳液稳定。
实施例4
将天然生漆4g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水4g以及1.0g十二烷基醇聚氧乙烯醚(9)马来酸单酯钠盐在球磨仪上以25次/秒振速球磨15min，得到所需乳液。制备的水包油生漆乳液粒径分布均匀，Z均粒径为137.7nm。在20℃时其粘度为6.9cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干10h10min，实干48h30min，干膜50μm呈黄褐色半透明。乳液在4000r/min转速下，离心5min不分层。乳液静置过12h观察，乳液稳定。
实施例5
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水9g以及0.6g马来酸单十二烷基醇聚氧乙烯醚丙基磺酸钠在球磨仪上以25次/秒球磨15min，得到所需乳液。制备的水包油生漆乳液粒径分布均匀，Z均粒径为185.4nm。在20℃时其粘度为14.6cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干8h40min，实干42h15min，干膜50μm呈黄褐色半透明。乳液在3000r/min转速下，离心5min不分层。乳液静置过12h观察，乳液未分层。
实施例6
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水6g以及0.9g十二烷基醇聚氧乙烯醚(9)马来酸单酯钠盐在均质机上以15000rpm连续均质25min，得到所需乳液。制备的水包油生漆乳液粒径分布均匀，Z均粒径为238.1nm。在20℃时其粘度为20cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干5h40min，实干34h20min，干膜50μm呈黄褐色。乳液在3000r/min转速下，离心5min不分层。乳液静置过12h观察，乳液未分层。
实施例7
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水6g以及0.9g十二烷基醇聚氧乙烯醚(9)马来酸单酯钠盐在球磨机上以30/s的振速乳化30min。制备的水包油生漆乳液粒径分布均匀，Z均粒径为127.3nm。在20℃时其粘度为13cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干6h30min，实干43h10min，干膜50μm呈黄褐色。乳液在3000r/min转速下，离心5min不分层。乳液静置过12h观察，乳液未分层。
对比实施例1
将天然生漆4g，去离子水4g以及1.0g乳化剂Tween-20，在球磨机上以25次/秒的振速连续均质15min，乳液乳化效果差，不能完全分散，静止后分层。
对比实施例2
将天然生漆4g，去离子水6g以及1.0g(Span-80：SDS＝7:3)乳化剂在球磨机上以25次/秒的振速连续均质15min，得到所需乳液。制备的水包油生漆乳液分散均匀。在20℃时其粘度为6.59cP。漆膜在30℃，80％RH下，表干时间>36天。
对比实施例3
将天然生漆3g，去离子水12g以及0.4g马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠在均质机上以12000r/min连续均质15min，制备的产物完全分层，粒径大，不稳定。
对比实施例4
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水12g以及2.0g马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠在均质机上以12000rpm连续均质15min，得到所需乳液。与实施例1比较，虽然乳液稳定未分层，但是粘度很大有3400cP，并且成膜时间较长>3d。
对比实施例5
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水6g以及0.9g十二烷基醇聚氧乙烯醚(9)马来酸单酯钠盐在球磨机上以25/s的振速乳化5分钟。与实施例7对比，制备的水包油生漆乳液出现分布不均匀，油相未分散至水相中等问题，且静置3min底部出现沉积物，易分层。
对比实施例6
将天然生漆3g(20℃时的粘度为17596cP)，去离子水6g以及0.9g十二烷基醇聚氧乙烯醚(9)马来酸单酯钠盐在均质机上以8000rpm的转速乳化25分钟。与实施例6相比，该乳化条件下制备的水包油生漆乳液存有部分未分散，附着于容器壁上，稳定性较差。
所述的实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型，均属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种水包油型生漆乳液，其特征在于：所述水包油型生漆乳液由油包水型天然生漆乳液经相反转后制得；所述水包油型生漆乳液按质量份数其组成为：天然生漆乳液10份，水10-40份，乳化剂2-4份。
2.如权利要求1所述的水包油型生漆乳液，其特征在于：所述的乳化剂为反应性表面活性剂。
3.如权利要求2所述的水包油型生漆乳液，其特征在于：所述反应性表面活性剂为马来酸单十六醇酯丙基磺酸钠、马来酸单脂肪醇聚氧乙烯醚丙基磺酸钠、脂肪醇酯聚氧乙烯醚马来酸单酯或者α-烯丙基烷基酚聚氧乙烯醚硫酸铵中的一种或两种。
4.如权利要求1所述的水包油型生漆乳液，其特征在于：所述水包油型生漆乳液在20℃时的粘度为6cP-35cP，油滴的粒径为125-300nm。
5.一种如权利要求1所述的水包油型生漆乳液的制备方法：其特征在于：所述制备方法为：将天然生漆乳液，水和乳化剂混合后经球磨乳化或均质乳化制备得到水包油型生漆乳液。
6.如权利要求5所述的水包油型生漆乳液的制备方法：其特征在于：所述均质乳化条件为转速10000rpm-15000rpm，时间12-30min；球磨乳化条件为振速20-30次/s，时间10-30min。
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