CN110607116A - 一种水性多用途涂料及其制备工艺 - Google Patents

一种水性多用途涂料及其制备工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水性多用途涂料，其按照重量份数至少包括如下的组分：乳液500‑600份，钛白粉200‑300份，去离子水80‑120份，硫酸钡40‑80份，成膜助剂35‑50份，增稠剂8‑15份，分散剂5‑10份，润湿剂3‑5份，流平剂3‑5份，中和剂1‑5份，防腐剂1‑5份，杀菌剂1‑3份。本发明还提供了上述涂料的制备工艺。本发明的水性多用途涂料为一种单组分的涂料，可用于地坪漆或者墙面漆，涂膜后干燥时间短，具有良好的硬度、附着力、耐磨性和耐水性；其以水作为分散介质，挥发的有机物量少，安全环保，且具有良好的贮藏稳定性。

Description

一种水性多用途涂料及其制备工艺
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性多用途涂料及其制备工艺。
背景技术
涂料在我们日常生活中时时刻刻都会接触到，上至航空工业,下至日用工业品都要用到它。由于其广泛应用于各种金属、木材、水泥、砖石、皮革、织物、塑料、橡胶、玻璃及纸张等制品表面，在国民经济和国防建设中有重要的地位,它的发展不仅标志着工业的发展速度和技术水平，同时也标志着人民生活和文化教育的提高和增长。
涂料按形态可分为水性涂料、溶剂性涂料、粉末涂料、高固体份涂料等。传统的溶剂型涂料排放的有机化合物(VOC)是现代会中重要的污染源，VOC排放到空气中，能够直接吸入体内或者刺激眼睛、皮肤等，损害人体健康。因此，随着各国环境保护法规的出台和人们环境保护意识的逐渐增强，传统的溶剂型涂料逐渐退出历史舞台，而环保型涂料受到大家的青睐，发展绿色环保型涂料逐渐成为未来涂料技术的发展趋势。其中，水性涂料以其优异的综合性能脱颖而出。
目前，水性涂料在我国涂料领域中所占的比例还比较小，除了其研发起步相对较晚，还有耐晒性差、附着力不如溶剂型涂料等缺点，经长期日晒后涂层常见有变色、开裂的现象，而且，一般水性涂料还含有少量的溶剂造成VOC较高，无法做到环保的效果。此外，目前常见的水性涂料为双组分涂料，在使用时需要调配成AB两个组分进行混合，步骤较为繁琐，而单组分涂料的应用不多，且性能往往不及多组分的涂料。
因此，本领域的技术人员致力于提供一种水性多用途涂料以及其制备工艺，以在控制VOC含量的前提下，提高涂料的附着力以及涂膜性能。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的水性多用途涂料及其制备工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种水性多用途涂料，其按照重量份数至少包括如下的组分：
乳液500-600份；
钛白粉200-300份；
去离子水80-120份；
硫酸钡40-80份；
成膜助剂35-50份；
增稠剂8-15份；
分散剂5-10份；
润湿剂3-5份；
流平剂3-5份；
中和剂1-5份；
防腐剂1-5份；
杀菌剂1-3份。
优选地，乳液为水性环氧树脂乳液。水性环氧树脂乳液具有低VOC挥发量，低气味，对人体危害小的优点，对涂料而言，还具有附着力好、耐化学性好、耐溶剂性优异、硬度高、耐磨性好等特点。进一步地，水性环氧树脂乳液中固体含量为40-70wt％。
优选地，钛白粉和硫酸钡中的水溶性物质含量<0.5wt％，若水溶性物质含量高于0.5wt％，将导致水性涂料涂层气泡，影响成膜后的性能。
优选地，成膜助剂为N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、己二酰肼、二丙二醇丁醚(DPNB)、二丙二醇甲醚(DPM)中的一种或若干种的组合。
单体N-羟甲基丙烯酰胺的活性基团在聚合物成膜过程中易发生羟甲基醚化、甲撑双酰胺基化反应，使线型大分子交联成网状结构，提高了涂层的耐水性。双丙酮丙烯酰胺和己二酰肼中的活性基团在水存在下不发生反应，水分挥发后迅速反应的特性，添加后使涂料具有贮存稳定性的特点，而己二酰肼的引入对成膜后机械性能也有提高。二丙二醇丁醚(DPNB)和二丙二醇甲醚(DPM)作为成膜助剂使用，有利于提高成膜硬度，而DPM挥发速度快，可以快速获得高硬度，DPNB对树脂溶解能力更强，光泽最高，表面效果较好，但沸点较高，硬度比DPM稍低，随着时间的延长，成膜助剂的不断挥发，成膜的硬度是逐渐增加的，最终趋于平缓。
高低沸点的成膜助剂搭配使用的成膜硬度往往由于单独加入一种成膜助剂，由于低沸点的助剂的挥发速度和高沸点的助剂的溶解能力发生协同作用，从而有较高的硬度、较好的表面效果以及良好的光泽。从光泽度来看，DPNB成膜的光泽度高，DPM成膜的光泽度低，而将两者搭配使用后，可达到较好的硬度、光泽和表面效果。进一步优选地，成膜助剂为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的组合，且两者的质量比为4:6。
优选地，增稠剂为羟乙基纤维素。羟乙基纤维素属非离子型可溶纤维素醚类，PH值在2-12范围内粘度变化较小，具有良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体等特性，使用时在加入羟乙基纤维素前应提前加入防霉剂或杀菌剂。
优选地，分散剂为亚甲基二萘磺酸钠。亚甲基二萘磺酸钠是一种阴离子表面活性剂，具良好的扩散力，起泡能力低。
优选地，润湿剂为乙二醇。此外，乙二醇起到防冻作用，降低水的凝固点。
优选地，流平剂为有机硅表面活性剂。有机硅型的流平剂不仅可以促进涂膜的流动和流平，还不会影响涂膜的层间附着力，并且还有消泡的作用。
优选地，中和剂为氨水、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺(DMEA)、AMP-95中的一种或若干种的组合。
优选地，防腐剂为脱氢乙酸。脱氢乙酸是广谱防腐剂，在酸、碱条件下均有一定的抗菌作用，尤其对霉菌的抑制作用最强，且对外界环境无特殊要求，在常温、常压、湿度—般的状态下均可使用，对光和热相当稳定。
在本发明的水性多用途涂料的一个优选方案中，其按照重量份至少包括如下的组分：
乳液500份；
钛白粉250份；
去离子水100份；
硫酸钡50份；
成膜助剂45份；
增稠剂10份；
分散剂6份；
润湿剂3份；
流平剂5份；
中和剂3份；
防腐剂3份；
杀菌剂2份。
本发明还提供了一种上述的水性多用途涂料的制备工艺，具体包括以下步骤：
步骤(1)、按照上述的成分，按照重量份数称取各组分；
步骤(2)、向料桶中加入离子水、成膜助剂、分散剂、润湿剂、防腐剂以及杀菌剂，加入中和剂调整液体的PH值为7.5-8.5，混合后用搅拌机按300-500r/min搅拌10-20min，再加入钛白粉和硫酸钡，按1000-1500r/min高速分散20-30min后过滤，得到分布均匀的混合液；
步骤(3)、向步骤(2)处理后得到的混合液中加入乳液，按600-800r/min低速搅拌20-30min后过滤，加入增稠剂和流平剂，继续按600-800r/min低速搅拌10-20min后，得到所述的水性多用途涂料。
进一步地，步骤(2)中高速分散的转速为1200r/min，经高速分散后的钛白粉和硫酸钡的细度为30-40μm。
进一步地，步骤(2)中混合物通过400-500目滤网进行过滤。
本发明的水性多用途涂料为一种单组分的涂料，可用于地坪漆或者墙面漆，涂膜后干燥时间短，具有良好的硬度、附着力、耐磨性和耐水性；其以水作为分散介质，挥发的有机物量少，安全环保，且具有良好的贮藏稳定性。
以下将结合实施例对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供了一种水性多用途涂料，其按照重量份数至少包括如下的组分：
乳液500份，钛白粉300份，去离子水120份，硫酸钡40份，成膜助剂50份，增稠剂8份，分散剂5份，润湿剂5份，流平剂5份，中和剂1份，防腐剂1份，杀菌剂1份。
其中，乳液为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为N-羟甲基丙烯酰胺，增稠剂为羟乙基纤维素，分散剂为亚甲基二萘磺酸钠，润湿剂为乙二醇，流平剂为有机硅表面活性剂，中和剂为N,N-二甲基乙醇胺，防腐剂为脱氢乙酸。
上述的水性多用途涂料按以下步骤制备而得：
步骤(1)、按照上述的成分，按照重量份数称取各组分；
步骤(2)、向料桶中加入离子水、成膜助剂、分散剂、润湿剂、防腐剂以及杀菌剂，加入中和剂调整液体的PH值为7.5-8.5，混合后用搅拌机按300r/min搅拌20min，再加入钛白粉和硫酸钡，按1000r/min高速分散30min后，得到钛白粉和硫酸钡的细度为30-40μm，经400-500目滤网进行过滤，得到分布均匀的混合液；
步骤(3)、向步骤(2)处理后得到的混合液中加入乳液，按600r/min低速搅拌30min后过滤，加入增稠剂和流平剂，继续按800r/min低速搅拌10min后，得到本发明的水性多用途涂料。
实施例2
本实施例提供了一种水性多用途涂料，其按照重量份数至少包括如下的组分：
乳液600份，钛白粉200份，去离子水80份，硫酸钡80份，成膜助剂35份，增稠剂15份，分散剂10份，润湿剂3份，流平剂3份，中和剂5份，防腐剂5份，杀菌剂3份。
其中，乳液为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为己二酰肼，增稠剂为羟乙基纤维素，分散剂为亚甲基二萘磺酸钠，润湿剂为乙二醇，流平剂为有机硅表面活性剂，中和剂为三乙醇胺，防腐剂为脱氢乙酸。
上述的水性多用途涂料按以下步骤制备而得：
步骤(1)、按照上述的成分，按照重量份数称取各组分；
步骤(2)、向料桶中加入离子水、成膜助剂、分散剂、润湿剂、防腐剂以及杀菌剂，加入中和剂调整液体的PH值为7.5-8.5，混合后用搅拌机按500r/min搅拌10min，再加入钛白粉和硫酸钡，按1500r/min高速分散20min后，得到钛白粉和硫酸钡的细度为30-40μm，经400-500目滤网进行过滤，得到分布均匀的混合液；
步骤(3)、向步骤(2)处理后得到的混合液中加入乳液，按800r/min低速搅拌20min后过滤，加入增稠剂和流平剂，继续按600r/min低速搅拌20min后，得到本发明的水性多用途涂料。
实施例3
本实施例提供了一种水性多用途涂料，其按照重量份数至少包括如下的组分：
乳液550份，钛白粉250份，去离子水100份，硫酸钡50份，成膜助剂40份，增稠剂10份，分散剂7份，润湿剂4份，流平剂4份，中和剂3份，防腐剂3份，杀菌剂2份。
其中，乳液为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为二丙二醇丁醚，增稠剂为羟乙基纤维素，分散剂为亚甲基二萘磺酸钠，润湿剂为乙二醇，流平剂为有机硅表面活性剂，中和剂为AMP-95，防腐剂为脱氢乙酸。
上述的水性多用途涂料按以下步骤制备而得：
步骤(1)、按照上所述的成分，按照重量份数称取各组分；
步骤(2)、向料桶中加入离子水、成膜助剂、分散剂、润湿剂、防腐剂以及杀菌剂，加入中和剂调整液体的PH值为7.5-8.5，混合后用搅拌机按400r/min搅拌15min，再加入钛白粉和硫酸钡，按1200r/min高速分散25min后，得到钛白粉和硫酸钡的细度为30-40μm，经400-500目滤网进行过滤，得到分布均匀的混合液；
步骤(3)、向步骤(2)处理后得到的混合液中加入乳液，按750r/min低速搅拌25min后过滤，加入增稠剂和流平剂，继续按700r/min低速搅拌15min后，得到所述的水性多用途涂料。
实施例4
本实施例提供了一种水性多用途涂料，其按照重量份数至少包括如下的组分：
乳液500份，钛白粉250份，去离子水100份，硫酸钡50份，成膜助剂45份，增稠剂10份，分散剂6份，润湿剂3份，流平剂5份，中和剂3份，防腐剂3份，杀菌剂2份。
其中，乳液为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的组合，且两者的质量比为4:6，增稠剂为羟乙基纤维素，分散剂为亚甲基二萘磺酸钠，润湿剂为乙二醇，流平剂为有机硅表面活性剂，中和剂为N,N-二甲基乙醇胺，防腐剂为脱氢乙酸。
上述的水性多用途涂料按以下步骤制备而得：
步骤(1)、按照上述的成分，按照重量份数称取各组分；
步骤(2)、向料桶中加入离子水、成膜助剂、分散剂、润湿剂、防腐剂以及杀菌剂，加入中和剂调整液体的PH值为7.5-8.5，混合后用搅拌机按350r/min搅拌20min，再加入钛白粉和硫酸钡，按1200r/min高速分散20min后，得到钛白粉和硫酸钡的细度为30-40μm，经400-500目滤网进行过滤，得到分布均匀的混合液；
步骤(3)、向步骤(2)处理后得到的混合液中加入乳液，按600r/min低速搅拌30min后过滤，加入增稠剂和流平剂，继续按600r/min低速搅拌15min后，得到所述的水性多用途涂料。
实施例5
本实施例提供了一种水性多用途涂料，其按照重量份数至少包括如下的组分：
乳液500份，钛白粉250份，去离子水100份，硫酸钡50份，成膜助剂45份，增稠剂10份，分散剂6份，润湿剂3份，流平剂5份，中和剂3份，防腐剂3份，杀菌剂2份。
其中，乳液为水性环氧树脂乳液，成膜助剂为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的组合，且两者的质量比为1:1，增稠剂为羟乙基纤维素，分散剂为亚甲基二萘磺酸钠，润湿剂为乙二醇，流平剂为有机硅表面活性剂，中和剂为N,N-二甲基乙醇胺，防腐剂为脱氢乙酸。
上述的水性多用途涂料按以下步骤制备而得：
步骤(1)、按照上述的成分，按照重量份数称取各组分；
步骤(2)、向料桶中加入离子水、成膜助剂、分散剂、润湿剂、防腐剂以及杀菌剂，加入中和剂调整液体的PH值为7.5-8.5，混合后用搅拌机按350r/min搅拌20min，再加入钛白粉和硫酸钡，按1200r/min高速分散20min后，得到钛白粉和硫酸钡的细度为30-40μm，经400-500目滤网进行过滤，得到分布均匀的混合液；
步骤(3)、向步骤(2)处理后得到的混合液中加入乳液，按600r/min低速搅拌30min后过滤，加入增稠剂和流平剂，继续按600r/min低速搅拌15min后，得到所述的水性多用途涂料。
成膜性能检测
将本发明通过实施例得到的试样，按照以下依据的标准进行检验：
GB/T 1728-1979(1989)《漆膜、腻子膜干燥时间测定法》；
GB/T 22374-2008《地坪涂装材料》；
GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》；
GB/T 1768-2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》；
GB/T 1733-1993《漆膜耐水性测定法》；
GB/T 9286-1998《色漆和清漆漆膜的划格试验》；
HJ/T 201-2005《环境标志产品技术要求水性涂料》(附录E)。
分别对涂膜外观、干燥时间、硬度、附着力、耐磨性、耐水性、挥发性有机化合物(VOC)质量浓度，游离甲醛质量分数进行检验，检验结果如下表统计：
表1涂膜性能检验结果
此外，还对上述涂料的涂膜进行紫外线照射的实验测试，采用紫外线照射强度为10的条件，按照连续照射24h进行测试，结果表明本发明的水性多用途涂料在涂膜后具有较好耐晒性，表面无变黄、开裂的问题。
本发明的水性多用途涂料为一种单组分的涂料，经检验可见，涂膜后干燥时间短，具有良好的硬度、附着力、耐磨性和耐水性；其中，表干时间达到0.5h，实干时间达到2h，其干燥速度远快于同类产品，涂膜的硬度经检测可高达2H，相比于同类产品约为H硬度水平，具有较高的抗压耐刮擦能力；本发明的涂料，其挥发性有机物和游离甲醛的量相对较少，安全环保，且具有良好的贮藏稳定性，可用于地坪漆、内墙漆、外墙漆等方面的用途。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种水性多用途涂料，其特征在于，按照重量份数至少包括如下的组分：
乳液500-600份；
钛白粉200-300份；
去离子水80-120份；
硫酸钡40-80份；
成膜助剂35-50份；
增稠剂8-15份；
分散剂5-10份；
润湿剂3-5份；
流平剂3-5份；
中和剂1-5份；
防腐剂1-5份；
杀菌剂1-3份。
2.如权利要求1所述的水性多用途涂料，其特征在于，所述乳液为水性环氧树脂乳液。
3.如权利要求1所述的水性多用途涂料，其特征在于，所述成膜助剂为N-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、己二酰肼、二丙二醇丁醚、二丙二醇甲醚中的一种或若干种的组合。
4.如权利要求3所述的水性多用途涂料，其特征在于，所述成膜助剂为二丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚的组合，且两者的质量比优选为4:6。
5.如权利要求1所述的水性多用途涂料，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
6.如权利要求1所述的水性多用途涂料，其特征在于，所述分散剂为亚甲基二萘磺酸钠。
7.如权利要求1所述的水性多用途涂料，其特征在于，所述中和剂为氨水、二乙醇胺、三乙醇胺、三乙胺、N,N-二甲基乙醇胺、AMP-95中的一种或若干种的组合。
8.如权利要求1-7中任一项所述的水性多用途涂料，其特征在于，按照重量份至少包括如下的组分：
乳液500份；
钛白粉250份；
去离子水100份；
硫酸钡50份；
成膜助剂45份；
增稠剂10份；
分散剂6份；
润湿剂3份；
流平剂5份；
中和剂3份。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的水性多用途涂料的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)、按照权利要求1-8中任一项所述的成分，按照重量份数称取各组分；
步骤(2)、向料桶中加入离子水、成膜助剂、分散剂、润湿剂、防腐剂以及杀菌剂，加入中和剂调整液体的PH值至7.5-8.5，混合后用搅拌机按300-500r/min搅拌10-20min，再加入钛白粉和硫酸钡，按1000-1500r/min高速分散20-30min后过滤，得到分布均匀的混合液；
步骤(3)、向步骤(2)处理后得到的混合液中加入乳液，按600-800r/min低速搅拌20-30min后过滤，加入增稠剂和流平剂，继续按600-800r/min低速搅拌10-20min后，得到所述的水性多用途涂料。
10.如权利要求9所述的水性多用途涂料的制备工艺，其特征在于，步骤(2)中高速分散的转速为1200r/min，经高速分散后的钛白粉和硫酸钡的细度为30-40μm。
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