CN111269618A

CN111269618A - 一种硅酸铝纤维板专用水性色浆以及制备工艺

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Publication number: CN111269618A
Application number: CN202010063732.0A
Authority: CN
Inventors: 陈君; 赵雷; 何贵平; 王建旭
Original assignee: Zhejiang Namei New Material Co ltd
Current assignee: Zhejiang Namei New Material Co ltd
Priority date: 2020-01-20
Filing date: 2020-01-20
Publication date: 2020-06-12

Abstract

一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，包括以下成分：15~25份颜料粉、8~15份离子型分散剂、5~10份保湿剂、1~10份助剂、40~60份水；其中，保湿剂包括丙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种或多种；离子型分散剂为在碱性条件下产生阴离子吸附基团的高分子水溶性离子型分散剂；其制备工艺包括：a.将保湿剂、离子型分散剂、助剂、水混合分散，得到均匀混合液；b.加入颜料后继续分散，形成均匀浆料；c.将浆料采用珠磨机研磨，研磨至细度小于5微米，过滤后得到成品。本发明针对硅酸铝纤维板特有的性质研制出一款具有耐强碱性、耐候性强的专用色浆，以水为载体，得到的专用色浆稳定性、分散性、耐热性俱佳，具有良好的上色性，上色得到的硅酸铝纤维板产品色泽艳丽。

Description

一种硅酸铝纤维板专用水性色浆以及制备工艺

技术领域

本发明属涂料制备技术领域，具体涉及一种硅酸铝纤维板专用水性色浆以及制备工艺。

背景技术

硅酸铝纤维又称陶瓷纤维，是一种新型轻质材料，该材料具有容重轻、热稳定性好、热传导率低、热容小、隔热性能好等优点，经特殊加工，可制成硅酸铝纤维板。制备的硅酸铝纤维板具有隔热性好、容重轻、使用寿命长、无毒等特点，因此适用于室内建筑板材来减少采暖、空调等能源消耗的问题。而为了达到实用与美观的整体效果，需要使用色浆对其表面进行装饰美化，而传统使用的色浆难以适应硅酸铝纤维板本身具有的强碱的性质，申请公布号为CN110105803A的文件公开了一种涂料用耐碱水性钛白浆及其制备方法，包括（按重量份计）：100份水、80-210份钛白粉、0.05-0.21份聚丙烯酰胺、1.0-2.5份淀粉，制备得到的钛白浆细腻、不分层，具有优异的遮盖力、分散性、稳定性、耐候性，同时耐碱、环保，但是该钛白浆颜色单调，不能满足丰富色彩的需求，而使用颜色丰富的有机颜料，则该体系的协调性被破坏，无法适应本方案对硅酸铝纤维板涂料的需求；而目前市场上并没有适用于硅酸铝纤维板的专用色浆。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种硅酸铝纤维板专用水性色浆以及制备工艺，具有制备的专用色浆耐强碱并且在硅酸铝纤维板上具有良好的上色性，且色浆体系稳定细腻、不分层。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，包括以下成分（按重量份计）：15~25份颜料粉、8~15份离子型分散剂、5~10份保湿剂、1~10份助剂、40~60份水；其中，保湿剂包括丙二醇、丙三醇、聚乙二醇中的一种或多种；离子型分散剂为在碱性条件下产生阴离子吸附基团的高分子水溶性离子型分散剂。

进一步优选地，所述高分子水溶性离子型分散剂为环氧丙基三甲基氯化铵改性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物。

在本方案设计中，苯乙烯-马来酸酐共聚物中疏水侧链由苯乙烯提供，与其它疏水侧链不同的是，苯乙烯不仅可产生范德华力，还含有强的平面π-π键，而平面π-π键的强度远远大于其他分散剂常规作用的静电吸引和范德华力，在本方案采用的苯乙烯-马来酸酐共聚物提供的主要两种作用力协同作用，锚接在颜料粒子表面上，可形成与颜料粒子表面稳固的力；而亲水侧链由马来酸酐构成，马来酸酐水解后以铵盐的形式存在，并使羧酸阴离子伸展在水中，提供静电斥力，从而来提高颜料粒子分散的稳定性，同时，聚合物中苯环的存在可大大提高热稳定性从而提高色浆体系的耐热性。

为了增加色浆的着色度，本方案采用高颜料含量的配方，单纯使用苯乙烯-马来酸酐共聚物对于颜料的分散效果有待改进，本方案采用在苯乙烯磺酸钠分子代替苯乙烯可进一步提高共聚物对颜料分散的稳定性，其原理在于，引入的磺酸根基团为阴离子基团，其电解质在较高温度或者复合盐溶液体系中稳定性很强，效果并不会被削弱甚至丧失，因此形成苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物的疏水缔合作用受温度、无机盐及时间影响很小，具有很强的耐碱性及耐候性，从而使高含量的颜料依然能稳定分散在色浆体系中。

为了进一步改善共聚物对于有机颜料的普遍适用性，利用苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物中酸酐结构的高反应活性，对其进行化学改性，使其对带有正负离子的颜料都具有普遍的优异的分散效果，本方案成功对苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物部分接枝季铵盐，对共聚物进行了阳离子化改性，不仅提高了共聚物的适应性，而且季铵盐的接枝可降低共聚物的电负性，增强其在硅酸铝纤维板表面的吸附性。

进一步地，所述环氧丙基三甲基氯化铵改性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物的制备工艺，包括以下步骤：（1）制备苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物；（2）以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为原料，制备环氧丙基三甲基氯化铵溶液；（3）向苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物内滴加制备的环氧丙基三甲基氯化铵溶液，搅拌、抽滤，得到环氧丙基三甲基氯化铵改性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物。

本方案设计中，经本发明人多次试验，利用3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵作为改性剂对制备得到的苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物改性，操作简单，得到的改性共聚物产率高、稳定性好。

优选地，所述助剂包括：pH调节剂、防腐杀菌剂、增稠剂中的一种或多种。

进一步地，所述防腐杀菌剂包括1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、苯氧乙醇中的一种。

进一步地，所述增稠剂包括羟乙基纤维素、膨润土中的一种。

进一步地，所述pH调节剂包括盐酸、氢氧化钠中的一种或多种。

由于本方案采用水作为溶剂，上述助剂优选为水溶性助剂。

优选地，该硅酸铝纤维板专用水性色浆的制备方法包括以下步骤：a.将保湿剂、离子型分散剂、助剂、水混合分散，得到均匀混合液；b.加入颜料后继续分散，形成均匀浆料；c.将浆料采用珠磨机研磨，研磨至细度小于5微米；d.过滤后得到成品。

优选地，所述步骤a中分散速度为400~500r/min，分散时间为18~30min；所述步骤b中分散速度为600~800r/min，分散时间为40~60min。

进一步优选地，所述珠磨机内采用的锆珠粒径为0.8~1.0微米。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明针对硅酸铝纤维板特有的性质研制出一款具有耐强碱性、耐候性强的专用色浆，以水为载体，对有机颜料具有高的适应性，得到的专用色浆稳定性、分散性、耐热性俱佳，粘度低、流动性好，具有良好的上色性，上色得到的硅酸铝纤维板产品色泽艳丽。

附图说明

附图1为本发明效果图。

附图2为本发明粒径变化率-温度折线图。

附图3为本发明粒径-pH折线图。

具体实施方式

实施例1

一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，包括以下成分：

其中环氧丙基三甲基氯化铵改性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物的制备过程分为两步，具体如下：

（1）苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物（SSMA）的合成：

原料：马来酸酐（MA，AR，国药集团化学试剂有限公司）、对苯乙烯磺酸钠（SS，CP，山东淄博耀东化工有限公司）、过硫酸铵（AR，国药集团化学试剂有限公司）、无水乙醇（AR，国药集团化学试剂有限公司）、四氢呋喃（AR，国药集团化学试剂有限公司）、去离子水。

过程：将一定量的去离子水加入到四口烧瓶中，加入一定量的MA，水温升至50℃时，MA开始溶解，当温度升至反应温度时，分别在恒压滴液漏斗里同时滴加SS和过硫酸铵，在一定的时间（15min)内滴完，继续反应，达到一定的时间后(恒温搅拌1h)，反应结束，得到浅黄色透明溶液；然后向反应物混合体系中加入适量（无水乙醇：混合体系=1:15）无水乙醇，搅拌、静置、过滤，然后将溶液浓缩，以四氢呋喃作沉析剂沉析，沉淀物为产品，将经过滤后的沉淀物于50℃下真空干燥至恒重，得到SSMA。

其反应过程如下：

（2）环氧丙基三甲基氯化铵对苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物的改性：

原料：3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵（上海卓锐化工有限公司）、2-丁酮（AR，国药集团化学试剂有限公司）、对甲苯磺酸（AR，国药集团化学试剂有限公司）、盐酸（AR，国药集团化学试剂有限公司）、氢氧化钠（AR，国药集团化学试剂有限公司）、去离子水。

过程：

将30g3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵置于三口烧瓶中，在不断搅拌下，滴加1mol/L的氢氧化钠水溶液，制备ETA溶液；

将5gSSMA粉碎成细粉后分散到混合溶剂（丁酮和水的质量比为2:1）中，加入适量对甲苯磺酸，调节到所需温度后，滴加ETA溶液，使SSMA与ETA在界面上发生反应，一定时间后得到粘稠液；在反应液中加入浓度为0.1mol/L的盐酸溶液，搅拌析出沉淀，抽滤，然后用0.01mol/L的氢氧化钠将沉淀物溶解，反复几次得到。

其反应过程如下：

硅酸铝纤维板专用水性色浆的制备工艺具体如下：

1.按配方将颜料粉、保湿剂、分散剂、助剂以及去离子水准确计量放入到分散容器中，分散速度为500r/min，充分分散20min得到均匀混合液；

2.向混合液中加入颜料粉，调节分散速度为800r/min，充分分散45min后得到均匀浆料；

3.用泵将浆料输送至珠磨机中研磨，采用0.8-1.0μm的锆珠研磨至细度小于5μm的色浆；

4.将色浆由5μm的滤袋过滤，得到成品色浆。

将得到的绿色专用水性色浆与市场上普通的绿色水性色浆对硅酸铝纤维板在相同的条件下进行上色，效果如附图1所示，a为普通绿色水性色浆，b为本发明专用绿色水性色浆，通过对比可显著看出，b中上色效果更深，证明本发明采用的配方体系对硅酸铝纤维板的上色效果更好。

实施例2

一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，包括以下成分：

本实施例其他制备工艺及条件与实施例1相同。

实施例3

本实施例其他制备工艺及条件与实施例1相同。

测试实施例1~3的热稳定性，分别标号为A~C组，每组取10g色浆均分为2小组，分别标号为A1、A2、B1、B2、C1、C2，将A1、B1、C1放置在60℃的烘箱中，将A2、B2、C2放置在90℃的烘箱中，均放置24h后取出，去少量上层颜料分散体稀释1000倍，在纳米粒度及Zeta电位分析仪上测定粒径，计算公式如下：

（D表示粒径变化率；d₀表示初始粒径（nm）；d_i表示处理后的粒径（nm））。

如附图2所示，A、B、C组中，A、B两组的粒径变化率不明显，显示出较高的热稳定性，而C组偏高，其原因可能在于，当温度升高时，布朗运动加剧，增稠剂微粒分散在体系中，造成“架桥”作用，使颜料颗粒连接在一起，引起粒径变化明显，因此，不宜使用增稠剂或添加微量增稠剂来保证整体色浆体系的高热稳定性。

设置对比例1，与实施例1的不同之处在于，采用的分散剂为苯乙烯-马来酸酐共聚物；

设置对比例2，与实施例1的不同之处在于，采用的分散剂为苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物；比较在不同pH下的粒径变化率，结果如附图3所示：总体可知，在pH小于7时，粒径随着pH升高而减小，在碱性条件下趋于稳定，而实施例1中变化幅度最小，对比例1、2中变化幅度较明显，因此证明本方案采用阳离子部分接枝于阴性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐上可大大提高对pH的稳定性，可提高色浆选用颜料的多样性。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims

1.一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，其特征在于，包括以下成分（按重量份计）：15~25份颜料粉、8~15份离子型分散剂、5~10份保湿剂、1~10份助剂、40~60份水；其中，

所述保湿剂包括丙二醇、丙三醇、乙二醇中的一种或多种；

所述离子型分散剂为在碱性条件下产生阴离子吸附基团的高分子水溶性离子型分散剂。

2.根据权利要求1所述的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，其特征在于，所述高分子水溶性离子型分散剂为环氧丙基三甲基氯化铵改性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物。

3.根据权利要求2所述的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，其特征在于，所述环氧丙基三甲基氯化铵改性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物的制备工艺，包括以下步骤：（1）制备苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物；（2）以3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵为原料，制备环氧丙基三甲基氯化铵溶液；（3）向苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物内滴加制备的环氧丙基三甲基氯化铵溶液，搅拌、抽滤，得到环氧丙基三甲基氯化铵改性苯乙烯磺酸钠-马来酸酐共聚物。

4.根据权利要求1所述的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，其特征在于，所述助剂包括：pH调节剂、防腐杀菌剂、增稠剂中的一种或多种。

5.根据权利要求3所述的的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，其特征在于，所述防腐杀菌剂包括1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、苯氧乙醇中的一种。

6.根据权利要求3所述的的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，其特征在于，所述增稠剂包括羟乙基纤维素、膨润土中的一种。

7.根据权利要求3所述的的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆，其特征在于，所述pH调节剂包括盐酸、氢氧化钠中的一种或多种。

8.基于权利要求1所述的硅酸铝纤维板专用水性色浆的一种制备方法，其特征在于，包括以下步骤：a.将保湿剂、离子型分散剂、助剂、水混合分散，得到均匀混合液；b.加入颜料后继续分散，形成均匀浆料；c.将浆料采用珠磨机研磨，研磨至细度小于5微米；d.过滤后得到成品。

9.根据权利要求8所述的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆的制备方法，其特征在于，所述步骤a中分散速度为400~500r/min，分散时间为18~30min；所述步骤b中分散速度为600~800r/min，分散时间为40~60min。

10.根据权利要求8所述的一种硅酸铝纤维板专用水性色浆的制备方法，其特征在于，所述珠磨机内采用的锆珠粒径为0.8~1.0微米。