CN111234199B - 一种乳胶涂料増稠流变剂、制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种乳胶涂料増稠流变剂，为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂，其结构式为：

其中：R为C8‑C18烷基；n为环氧乙烷加合数，范围为20≤n≤80。本发明提供的乳胶涂料増稠流变剂的初始原料是油脂，由于自身油脂的光滑特点，加入乳胶涂料中能提高使用所述増稠流变剂制成的乳胶涂料漆膜的光泽度和耐污性。

Description

一种乳胶涂料増稠流变剂、制备方法及其应用

技术领域

本发明属于乳胶涂料技术领域，涉及一种新型乳胶涂料増稠流变剂、制备方法及其应用。

背景技术

在我国，人们习惯上以合成树脂乳液作为基料，以水为分散介质，加入颜料、填料和助剂，经一定工艺过程制成乳胶涂料。乳胶涂料具备了与传统墙面涂料不同的众多优点，如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐污染、耐擦洗性好等，是目前建筑行业墙面装饰保护最主要的材料之一。

目前市场上乳胶涂料中广泛使用的増稠流变剂是聚氨酯类流变剂，发明专利CN105778671A、CN109575663A、CN104263103A中使用的都是聚氨酯类增稠剂(流变剂)，这类増稠流变剂的分子结构中引入了亲水及疏水基团，使其具有了表面活性剂的性质，当増稠流变剂在水溶液中的浓度超过临界胶束浓度时，聚氨酯分子形成胶束，胶束与聚合物粒子缔合形成网状结构，这种结构降低了水分子的迁移性，导致体系粘度增加。由于聚氨酯增稠剂的分子量低，它提高体系粘度的作用不甚明显，所以乳胶涂料成膜后漆膜较厚，增加了施工成本。

随着人们生活水平的提高，目前市场竞争更加激烈，人们越来越青睐绿色环保、美观且耐污强的乳胶涂料。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种乳胶涂料増稠流变剂。

本发明的第二个目的是提供一种所述乳胶涂料増稠流变剂的制备方法。

本发明的第三个目的是提供一种所述乳胶涂料増稠流变剂在制备乳胶涂料中的应用，通过应用可使乳胶涂料综合生产成本降低，存储稳定性提高，并且提高了施工中的高剪粘度，有利于施工，最终得到漆膜光滑、耐污性强的墙面装饰效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的第一个方面提供了一种乳胶涂料増稠流变剂，为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂，其结构式为：

其中：R为C8-C18烷基；n为环氧乙烷加合数，范围为20≤n≤80，n优选为40。

本发明的第二个方面提供了一种所述乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，包括以下步骤：

天然植物油脂在酯基插入式乙氧基化催化剂作用下直接与环氧乙烷进行加成，获得所述乳胶涂料増稠流变剂；所述天然植物油脂、酯基插入式烷氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为(200～600):(0.15～1):(300～800)。

所述天然植物油脂可以是棕榈仁油、棕榈油、椰子油、大豆油、棉籽油、菜籽油、蓖麻油、橄榄油、茶油、亚麻籽油等植物油中的至少一种；从性价比考虑，优选大豆油、棕榈油、棕榈仁油、椰子油、棉籽油。

所述酯基插入式乙氧基化催化剂为MCT(中国日用化学工业研究院)。

所述天然植物油脂、酯基插入式烷氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600。

所述乳胶涂料増稠流变剂的制备方法包括以下步骤：将天然植物油脂和酯基插入式烷氧基化催化剂混合后真空吸入搅拌高压釜，升温至脱水温度100～115℃，开启真空系统，除去原料内的低沸点物质和水，氮气置换体系3次，升温至乙氧基化反应温度160～172℃，加入少量环氧乙烷开始诱导反应，待体系压力下降至0.11MPa时，连续通入环氧乙烷进行乙氧基化反应，当环氧乙烷进料量达到预定值后，停止进料，老化至压力恒定，冷却至温度为 80℃以下，真空脱除反应体系中的气体，充氮气出料，获得乳胶涂料増稠流变剂。

本发明的第三个方面提供了一种乳胶涂料，是由以下重量份数的组分制成：

基料15-30份、颜料5-15份、填料20-40份、分散剂0.3-0.5份、润湿剂0.1-0.4份、多功能助剂0.1-0.2份、消泡剂0.1-0.3份、增稠剂0.1-0.5份、増稠流变剂0.2-0.4份、成膜助剂 0.4-1.5份、防霉杀菌剂0-0.2份、纤维素0-0.2份、溶剂10.9-58.5份。

所述增稠剂优选为0.3-0.4份。

所述防霉杀菌剂优选为0.1-0.2份。

所述纤维素优选为0.1-0.2份。

所述乳胶涂料是由以下重量份数的组分制成：

基料18-20份、颜料10-12份、填料20-30份、分散剂0.4-0.5份、润湿剂0.2-0.3份、多功能助剂0.1-0.2份、消泡剂0.1-0.3份、增稠剂0.3-0.35份、増稠流变剂0.2-0.3份、成膜助剂0.55-0.8份、防霉杀菌剂0.1-0.2份、纤维素0.1-0.2份、溶剂10.9-50份。

所述基料为苯乙烯-丙烯酸酯聚合物，购自德国巴斯夫有限公司的安固力296DSap。

所述颜料为钛白粉，购自四川龙蟒集团责任有限公司的金红石型钛白粉R-996。

所述填料为滑石粉、高岭土、轻质碳酸钙、重质碳酸钙，市场所售。

所述分散剂为聚丙烯酸钠盐，购自中国台湾中亚化学有限公司的聚丙烯酸钠盐SN-5040。

所述润湿剂为非离子表面活性剂，购自德国科宁公司的非离子表面活性剂PE-100。

所述多功能助剂为美国陶氏化学公司的AMP-95。

所述消泡剂为矿物油类，购自中国台湾中亚化学有限公司的NXZ。

所述增稠剂为碱溶涨丙烯酸类，购自罗门哈斯中国公司的碱溶涨丙烯酸类AES-60。

所述増稠流变剂为上述自制的乳胶涂料増稠流变剂。

所述成膜助剂为醇酯12，购自伊斯曼化工有限公司的醇酯12。

所述防霉杀菌剂为罗门哈斯中国公司的卡松LXE。

所述纤维素为羟乙基纤维素，购自亚什兰化工有限公司的羟乙基纤维素250HBR。

所述溶剂是去离子水。

本发明的第四个方面提供了一种所述乳胶涂料的制备方法，包括以下步骤：

按照所述配比，向溶剂中加入多功能助剂、纤维素搅拌溶解，加入分散剂、润湿剂、消泡剂，搅拌均匀后加入颜料，高速剪切分散后，加入填料，继续高速剪切分散，搅拌均匀后加入基料，继续搅拌均匀后加入成膜助剂，继续搅拌均匀后加入増稠剂、増稠流变剂，搅拌均匀后加入防霉杀菌剂，继续搅拌均匀，获得所述乳胶涂料。

由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：

本发明提供的乳胶涂料増稠流变剂的初始原料是油脂，由于自身油脂的光滑特点，加入乳胶涂料中能提高使用所述増稠流变剂制成的乳胶涂料漆膜的光泽度和耐污性。

本发明提供的乳胶涂料増稠流变剂采用了先进的催化工艺，其生产成本较低，与聚氨酯类増稠流变剂相比，用制得的乳胶涂料综合成本降低。

本发明提供的乳胶涂料増稠流变剂，是以天然植物油脂为起始原料合成的改性油脂乙氧基化物，其自身是一种绿色环保的非离子表面活性剂，由于自身油脂的光滑特点，加入乳胶涂料能提高使用所述増稠流变剂制成的乳胶涂料漆膜的光泽度和耐污性。

本发明提供的由乳胶涂料増稠流变剂制成的乳胶涂料，是使用一种新型的表面活性剂改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂替代聚氨酯类増稠流变剂，用其制备的乳胶涂料能提高施工过程中的高剪切粘度，使乳胶涂料既能保持储存稳定性，又能提高施工性，还能提高漆膜的光泽度及耐污性，并且能使乳胶涂料综合成本降低。

本发明提供的由乳胶涂料増稠流变剂制成的乳胶涂料，所述増稠流变剂与在乳胶涂料使用的常规流变剂有所不同，它是一种改性油脂乙氧基化非离子表面活性剂，加入乳胶涂料中，由于其分子结构的特点，能有效的提高乳胶涂料的存储性和施工性，由于増稠流变剂具有3个亲油基，在基料和水分子形成胶束的过程中，油脂基的介入使乳胶涂料内部分子之间的网状交联结构变得疏松，同时氧乙烯基又具有吸附颜料粒子的作用，在无外力状态下体系形成三维网状结构，在剪切力的作用下，网状结构被打破，体系具有流体的层状结构，这种结构特性能有效的提高乳胶涂料的存储性和施工性。

附图说明

图1为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂SOE-N-60的红外光谱图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

本发明所用试剂如下：酯基插入式乙氧基化催化剂(MCT，工业品)，中国日用化学工业研究院；棕榈仁油(工业品)，马来西亚KLK有限公司；棕榈油(工业品)，马来西亚KLK有限公司；椰子油(工业品)，马来西亚KLK有限公司；环氧乙烷(工业品)，上海石化股份有限公司；苯乙烯-丙烯酸酯聚合物，购自德国巴斯夫有限公司的安固力296DS ap；颜料为钛白粉，购自四川龙蟒集团责任有限公司的金红石型钛白粉R-996；填料为滑石粉、高岭土、轻质碳酸钙、重质碳酸钙，市场所售；分散剂为聚丙烯酸钠盐，购自中国台湾中亚化学有限公司的聚丙烯酸钠盐SN-5040；润湿剂为非离子表面活性剂，购自德国科宁公司的非离子表面活性剂PE-100；多功能助剂为美国陶氏化学公司的AMP-95；消泡剂为矿物油类，购自中国台湾中亚化学有限公司的NXZ；增稠剂为碱溶涨丙烯酸类，购自罗门哈斯中国公司的碱溶涨丙烯酸类AES-60；成膜助剂为醇酯12，购自伊斯曼化工有限公司的醇酯12；防霉杀菌剂为罗门哈斯中国公司的卡松LXE；纤维素为羟乙基纤维素，购自亚什兰化工有限公司的羟乙基纤维素250HBR。

实施例1

一种乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，包括以下步骤：

棕榈仁油在酯基插入式乙氧基化催化剂MCT(中国日用化学工业研究院)作用下直接与环氧乙烷进行加成，获得所述乳胶涂料増稠流变剂；棕榈仁油、酯基插入式乙氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600。

具体制备方法如下：将棕榈仁油和酯基插入式烷氧基化催化剂混合后真空吸入搅拌高压釜，升温至脱水温度105℃，开启真空系统，除去原料内的低沸点物质和水，氮气置换体系 3次，升温至乙氧基化反应温度160℃，加入少量环氧乙烷开始诱导反应，待体系压力下降至0.11MPa时，连续通入环氧乙烷进行乙氧基化反应，当环氧乙烷进料量达到预定值后，停止进料，老化至压力恒定，所述棕榈仁油、酯基插入式烷氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600，冷却至80℃以下，真空脱除反应体系中的气体，充氮气出料，获得乳胶涂料増稠流变剂。

所述乳胶涂料増稠流变剂为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂SOE-N-60，其结构式为：

其中：R为C12-C18烷基；n为环氧乙烷加合数，n＝40。

如图1所示，图1为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂SOE-N-60的红外光谱图，改性油脂乙氧基化物的特征基团为酯基、聚氧乙烯基，在1735cm-1处的吸收为酯基的C＝O 键的伸缩振动，1099cm-1处的吸收为聚氧乙烯基的C-O-C伸缩振动。2921cm-1、2854cm-1 处的吸收为甲基、次甲基的伸缩振动。

实施例2

一种乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，包括以下步骤：

棕榈油在酯基插入式乙氧基化催化剂MCT(中国日用化学工业研究院)作用下直接与环氧乙烷进行加成，获得所述乳胶涂料増稠流变剂；棕榈油、酯基插入式乙氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600。

具体制备方法如下：将棕榈油和酯基插入式烷氧基化催化剂混合后真空吸入搅拌高压釜，升温至脱水温度105℃，开启真空系统，除去原料内的低沸点物质和水，氮气置换体系 3次，升温至乙氧基化反应温度160℃，加入少量环氧乙烷开始诱导反应，待体系压力下降至0.11MPa时，连续通入环氧乙烷进行乙氧基化反应，当环氧乙烷进料量达到预定值后，停止进料，老化至压力恒定，所述棕榈油、酯基插入式烷氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600，冷却至80℃以下，真空脱除反应体系中的气体，充氮气出料，获得乳胶涂料増稠流变剂。

所述乳胶涂料増稠流变剂为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂SOE-P-60，其结构式为：

其中：R为C16-C18烷基；n为环氧乙烷加合数，n＝40。

实施例3

一种乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，包括以下步骤：

椰子油在酯基插入式乙氧基化催化剂MCT(中国日用化学工业研究院)作用下直接与环氧乙烷进行加成，获得所述乳胶涂料増稠流变剂；椰子油、酯基插入式乙氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600。

具体制备方法如下：将椰子油和酯基插入式烷氧基化催化剂混合后真空吸入搅拌高压釜，升温至脱水温度105℃，开启真空系统，除去原料内的低沸点物质和水，氮气置换体系 3次，升温至乙氧基化反应温度160℃，加入少量环氧乙烷开始诱导反应，待体系压力下降至0.11MPa时，连续通入环氧乙烷进行乙氧基化反应，当环氧乙烷进料量达到预定值后，停止进料，老化至压力恒定，所述椰子油、酯基插入式烷氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600，冷却至80℃以下，真空脱除反应体系中的气体，充氮气出料，获得乳胶涂料増稠流变剂。

所述乳胶涂料増稠流变剂为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂SOE-C-60，其结构式为：

其中：R为C8-C18烷基；n为环氧乙烷加合数，n＝40。

实施例4-7及对比例1～10的乳胶涂料的组分及配比如表1所示：

一种乳胶涂料的制备方法包括以下步骤：

按照表1中所述配比，向溶剂中加入多功能助剂、纤维素搅拌溶解，加入分散剂、润湿剂、消泡剂，搅拌均匀后加入颜料，高速剪切分散后，加入填料，继续高速剪切分散，搅拌均匀后加入基料，继续搅拌均匀后加入成膜助剂，继续搅拌均匀后加入増稠剂、増稠流变剂，搅拌均匀后加入防霉杀菌剂，继续搅拌均匀，获得所述乳胶涂料。

表1

将实施例4-7和比较例1-10制得的乳胶涂料，按照合成树脂乳液内外墙国家标准GB/T9755-2014、GB/T9756-2018分别进行了面漆性能测试，结果见表2所示。

评价方法：

容器中状态：搅拌时无硬块，易于混合均匀。

施工性：用刷子在试板平面上刷涂试样，涂布量为湿膜厚度约100μm，放置6小时后再用同样方法涂刷第二道试样，在第二道涂刷时，刷子运行无困难。

低温稳定性：把样品放入塑料或玻璃(高约130mm、直径112mm、壁厚0.23mm-0.27mm)容器中，在环境(-5±2)℃储存18小时，标准放置6小时，循环3次后搅拌试样，观察有无硬块、凝聚、分离现象。

耐沾污性：按照国标GB/T9780-2013中的外墙耐沾污法，涂刷B法进行两次循环试验。

涂膜外观：测试完施工性的样板放置24小时后，目测观察涂膜，观察是否有明显缩孔和流挂现象，涂膜均匀否。

耐洗刷性：按照国标GB/T9266-2009规定进行洗刷实验。

光泽：用光泽仪进行测试。

表2

□代表差，○代表中，Δ代表良，☆代表优。

表2的结果表明，本发明制备的乳胶涂料使用新型増稠流变剂与在乳胶涂料使用的常规流变剂有所不同，它是一种改性油脂乙氧基化非离子表面活性剂，加入所述乳胶涂料中，由于其分子结构的特点，能削弱乳胶涂料内部分子之间的网状交联结构，乙氧烯基又能与乳胶涂料内部胶束交联，这种结构特性能有效的改变乳胶涂料的储存与施工性；能提高使用所述増稠流变剂制成的乳胶涂料漆膜的光泽度和耐污性及耐洗刷性。说明本发明制备的非离子表面活性剂乳胶涂料増稠流变剂是乳胶涂料的一种新型绿色的増稠流变助剂。

从表2中数据可以看出，对比例1～3与实施例4～7的相比，对比例1～3中各组分均不在本申请限定的技术方案中，对比例1～3在表2中各项性能均比实施例4～7的差；对比例4与实施例4相比，对比例4未添加本申请制备的増稠流变剂，其他组分同实施例4，从表2中性能数据可以看出，其施工性、耐沾污性、涂抹外观、光泽均变差；对比例5同实施例7相比，对比例5未添加本申请制备的増稠流变剂，而是加入流变剂2020，其他组分同实施例 7，从表2中性能数据可以看出，其各项性能均变差；对比例6同实施例5相比，对比例6 未添加本申请制备的増稠流变剂，而是加入流变剂2020，其他组分同实施例5，从表2中性能数据可以看出，其各项性能均变差；对比例7同实施例6相比，对比例7未添加本申请制备的増稠流变剂，而是加入流变剂2020，其他组分同实施例6，从表2中性能数据可以看出，其各项性能均变差；对比例8～10中各组分的用量均不在本申请限定的范围内，并且未添加本申请制备的増稠流变剂，而是加入流变剂2020，从表2中数据可以看出，其各项性能均变差。由此可见，不在本申请技术方案限定的范围内的配方或者添加其他流变剂而不是本申请制备的增稠流变剂，其各项性能均不如本申请实施例制备的涂料的性能好。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。

Claims (9)

1.一种乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

天然植物油脂在酯基插入式乙氧基化催化剂作用下直接与环氧乙烷进行加成，获得所述乳胶涂料増稠流变剂；所述天然植物油脂、酯基插入式烷氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为(200～600):(0.15～1):(300～800)；

所述乳胶涂料増稠流变剂为改性油脂乙氧基化物非离子表面活性剂，其结构式为：

其中：R为C8-C18烷基；n为环氧乙烷加合数，20≤n≤80。

2.根据权利要求1所述的乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，其特征在于，所述天然植物油脂是棕榈仁油、棕榈油、椰子油、大豆油、棉籽油、菜籽油、蓖麻油、橄榄油、茶油、亚麻籽油中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，其特征在于，所述天然植物油脂、酯基插入式烷氧基化催化剂、环氧乙烷的质量比为400:0.8:600。

4.根据权利要求1所述的乳胶涂料増稠流变剂的制备方法，其特征在于，所述乳胶涂料増稠流变剂的制备方法包括以下步骤：将天然植物油脂和酯基插入式烷氧基化催化剂混合后真空吸入搅拌高压釜，升温至脱水温度100～115℃，开启真空系统，除去原料内的低沸点物质和水，氮气置换体系3次，升温至乙氧基化反应温度160～172℃，加入少量环氧乙烷开始诱导反应，待体系压力下降至0.11MPa时，连续通入环氧乙烷进行乙氧基化反应，当环氧乙烷进料量达到预定值后，停止进料，老化至压力恒定，冷却至温度为80℃以下，真空脱除反应体系中的气体，充氮气出料，获得乳胶涂料増稠流变剂。

5.一种乳胶涂料，其特征在于，是由以下重量份数的组分制成：

基料15-30份、颜料5-15份、填料20-40份、分散剂0.3-0.5份、润湿剂0.1-0.4份、多功能助剂0.1-0.2份、消泡剂0.1-0.3份、增稠剂0.1-0.5份、权利要求2所述方法制备的増稠流变剂0.2-0.4份、成膜助剂0.4-1.5份、防霉杀菌剂0-0.2份、纤维素0-0.2份、溶剂10.9-58.5份。

6.根据权利要求5所述的乳胶涂料，其特征在于，所述乳胶涂料是由以下重量份数的组分制成：

基料18-20份、颜料10-12份、填料20-30份、分散剂0.4-0.5份、润湿剂0.2-0.3份、多功能助剂0.1-0.2份、消泡剂0.1-0.3份、增稠剂0.3-0.35份、増稠流变剂0.2-0.3份、成膜助剂0.55-0.8份、防霉杀菌剂0.1-0.2份、纤维素0.1-0.2份、溶剂10.9-50份。

7.根据权利要求5或6所述的乳胶涂料，其特征在于，所述基料为苯乙烯-丙烯酸酯聚合物；

所述颜料为钛白粉；

所述填料为滑石粉、高岭土、轻质碳酸钙、重质碳酸钙；

所述分散剂为聚丙烯酸钠盐；

所述润湿剂为非离子表面活性剂。

8.根据权利要求5或6所述的乳胶涂料，其特征在于，所述消泡剂为矿物油类；

所述增稠剂为碱溶涨丙烯酸类；

所述成膜助剂为醇酯12；

所述纤维素为羟乙基纤维素；

所述溶剂是去离子水。

9.一种权利要求5～8所述的乳胶涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照所述配比，向溶剂中加入多功能助剂、纤维素搅拌溶解，加入分散剂、润湿剂、消泡剂，搅拌均匀后加入颜料，高速剪切分散后，加入填料，继续高速剪切分散，搅拌均匀后加入基料，继续搅拌均匀后加入成膜助剂，继续搅拌均匀后加入増稠剂、増稠流变剂，搅拌均匀后加入防霉杀菌剂，继续搅拌均匀，获得所述乳胶涂料。

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