CN111320901A - 一种包含氨基硅烷化无机粉体的固体水彩及其制备方法 - Google Patents

一种包含氨基硅烷化无机粉体的固体水彩及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种包含氨基硅烷化无机粉体的固体水彩，具体包含1～30wt％的颜料粉，0.1～5wt％的水，30～80wt％的粘结剂，10～60wt％经过氨基硅烷表面处理的无机粉体，0.1～5wt％的分散剂，0.05～10wt％的保湿剂。无机粉体经氨基硅烷表面处理，改善了无机粉体与粘结剂、颜料粉之间的相容性，从而提高了固体水彩颜料在水溶液中的分散性能，使作画时色彩分布均匀，避免了颗粒沉淀的现象；减少了分散剂的用量，缩短挥干时间；减少了保湿剂的用量，避免固体水彩颜料吸潮溶化。本发明还提供了所述的固体水彩颜料的制备方法，制备方法操作简便，环境友好。

Description

一种包含氨基硅烷化无机粉体的固体水彩及其制备方法
技术领域
本发明涉及固体水彩颜料技术领域，具体涉及一种包含经表面处理无机粉体的固体水彩 颜料及其制备方法。
背景技术
水彩画是以水为媒介调和颜料作画的表现方式。水彩的水色结合、干湿浓淡变化以及在 纸上的渗透效果是水彩艺术的特性。水彩颜料一般有管装膏状水彩、瓶装液体水彩和固体水 彩颜料。固体水彩颜料就其水彩颜料本身而言颜色纯正，在绘画过程中具有的良好的透明性 和水流动性。相比于膏状水彩和液体水彩，固体水彩颜料长期储存稳定高、方便携带，因此 受到广泛欢迎。
中国发明专利CN101831210B公开了“一种固态水彩颜料及其制作方法”，将所有原料物 质在密闭的捏合机中加工，并通过螺杆挤出机挤出成型后冷却硬化。该发明的固态水彩颜料 吸水性低，粘性小，更便于包装、保存和使用。
公开号为CN105602324A的中国发明专利申请公开了“一种抑菌水彩颜料及其制备方 法”，包括将稀土、环乙醇、8-羧基奎琳和环己烷混合，充分搅拌15-25min后，加入羧基苯甲酸纳，得到微乳液M；在微乳液M中加入钛酸正四丁酯，充分搅拌后离心，离心3-5次后 用丙酮-乙醇混合液和去离子水交替洗涤，烘干后研磨成粉，得到抑菌粉体N；将环氧树脂、 苯甲酸纳、硅酸铝、填料、着色剂混合后进行水浴加热，之后加入制得的抑菌粉体N，并进 行超声分散，得到所述抑菌水彩颜料。解决了传统的颜料涂抹后，在潮湿环境下表面容易滋 生霉菌的问题。
公开号为CN108410236A的中国发明专利申请公开了一种“固体水彩颜料组合物”，固体 水彩颜料组合物包含30质量％以上的颜料、25质量％以下的水、湿润剂以及平均分子量1000 以上的聚乙二醇。
公开号为CN105482531A的中国发明专利申请公开了“一种固态速溶透明水彩颜料及其 制备方法”。该发明配方中使用少量纳米颜料代替部分普通颜料原料，制成的产品达到了改善 使用性能和效果，但又不明显增加产品的经济成本；既具备了优良使用性和鲜艳明亮的色彩 的同时又具备了优异的高耐候性和化学稳定性。
公开号为CN101709167A的中国发明专利申请公开了“一种固体水彩及其制作方法”。该 发明在配比中加入山梨糖醇作为湿润剂，改善了固体水彩的水溶性。
公开号为CN107033680A的中国发明专利申请公开了“一种固体水彩的制作方法”。该发 明利用阿拉伯胶作为成膜物质，借助于捏合机一锅式搅拌，利用挤出机快速成型，制备的产 品光滑，不开裂，硬度适中，用水分散性好，容易携带和应用。
公开号为CN109294339A的中国发明专利申请公开了“一种透明易洗固体水彩及其制备方法”。 该发明利用速溶淀粉和分散剂的协同作用，能够使得固体水彩具有良好的速溶效果，以便即 使沾染到衣物上也便于进行清洗。
无机粉体具有优异的亲水性，但与粘结剂的表面性质相比仍然具有较大差异，难以与粘 结剂均匀混合，导致固体水彩颜料在绘画用水再分散的过程中，水彩颗粒沉淀明显，影响了 绘画美观。同时，相对于膏状水彩和液体水彩，固体水彩颜料中的微小的颜料颗粒、填料颗 粒变成固体后更容易团聚，在使用的过程中不易再分散，对使用构成挑战。
发明内容
本发明提供了一种包含氨基硅烷化无机粉体的固体水彩颜料及其制备方法，该固体水彩 颜料包含氨基硅烷化无机粉体，改善了无机粉体与粘结剂、颜料粉之间的相容性，从而提高 了固体水彩颜料在水溶液中的分散性能，使作画时色彩分布均匀，避免了颗粒沉淀的现象， 减少了分散剂的用量，缩短挥干时间；减少了保湿剂的用量，避免固体水彩颜料吸潮溶化。
本发明提供了一种固体水彩颜料，包含经过氨基硅烷表面处理的无机粉体。
经过氨基硅烷表面处理的无机粉体颗粒表面既有亲水性的氨基基团，又有短链烷基，极 大改善了无机粉体与粘结剂之间的相容性。经过氨基硅烷表面处理的无机粉体能够很好地被 粘结剂包裹，防止了固体状态下无机粉体之间、无机粉体与色粉颗粒间的团聚。同时，在绘 画用水再分散的过程中，溶剂主要是由水和溶解的粘结剂组成，经过氨基硅烷处理的无机粉 体具有较强的溶剂化力，防止了在绘画过程中出现颗粒沉淀和颗粒团聚的情况。
所述的固体水彩颜料，包含1～30wt％的颜料粉，0.1～5wt％的水，30～80wt％的粘结剂， 10～60wt％经过氨基硅烷表面处理的无机粉体，0.1～5wt％的分散剂，0.05～10wt％的保湿剂。
粘结剂起到粘结颜料粉和各种填料的作用，使之成为固体。但粘结剂用量过多，会导致 在绘画的过程中画纸上的水彩难以干燥，影响绘画的效果，一般添加适量的无机填料减少干 燥时间。本发明使用经过氨基硅烷表面处理的无机粉体，使得无机分体、颜料粉和粘结剂三 种组分的相容性提高，避免配比限制，使得固体水彩颜料的色彩更加多样化。
所述的固体水彩颜料，还包含0.05～5wt％的杀菌剂。
所述的颜料粉为钛白、炭黑、酞青蓝、酞青绿、耐晒红、耐晒黄、土红、赭石、桔黄、橄榄绿、湖蓝、深红、青莲、紫罗兰、土黄、中黄、淡黄、柠檬黄、玫瑰红、粉绿、群青、 钴蓝、碱性玫瑰精、铁黄、酞青绿或橡胶大红中的一种或任意组合。
本发明所述的粘结剂优选易溶于水的粘结剂，所述的粘结剂为明胶、阿拉伯胶、桃胶、 水溶性淀粉或糊精。
所述的无机粉体为的氧化硅、碳酸钙或硫酸钡。
所述的无机粉体的粒径为1nm～20μm。
作为优选，所述的无机粉体的粒径为100nm～5μm。
无机粉体的粒径过小，会导致无机粉体团聚，增大表面处理的难度；粒径过大则容易沉 淀，影响绘画性能。
所述的经过氨基硅烷表面处理的无机粉体的制备方法包括如下步骤：
(1)将无机粉体用水打浆分散，配置成质量分数为40％～75％的浆料；
(2)向步骤(1)的产物中缓慢加入氨基硅烷和醇类的混合液，搅拌2～10h，得到经过 氨基硅烷表面处理的无机粉体。
作为优选，所述的无机粉体浆料的质量分数为50％～60％。
从氨基硅烷表面处理效果的角度，浓度越小越好；但低浓度会加大水的用量，严重影响 后期干燥时间，因此在不影响表面处理效果的情况下，无机粉体浆料的质量分数优选50％～60％。
所述的氨基硅烷为(H2N)nRSiX4-n，其中，n为1～3的整数，R为C1～5烷基，X为甲氧基或乙氧基。
所述的氨基硅烷为r-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2-(氨乙基)-3- 氨丙基三甲氧基硅烷、乙基氨丙基三甲氧基硅烷、4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷或γ －二乙烯三胺丙基甲基二硅烷。
所述的无机粉体与氨基硅烷的质量比为1：0.1～10％。
所述的醇类为乙醇。所述的氨基硅烷与醇类的质量比为1：0.5～1.5。
作为优选，所述的分散剂的含量为0.1～2.7wt％。
固体水彩颜料中含有过多的分散剂会影响质量，减少分散剂的使用，可有效控制生产过 程中干燥时间长，缩短作画时色彩的挥干时间。
作为优选，所述的保湿剂的含量为0.05～3wt％。
用硅烷处理后，无机粉体表面吸水性减弱，亲油性相对增强，不需要过多的保湿剂就可 以保持固体水彩颜料表面光滑不开裂，保湿剂过多，会导致固体水彩颜料吸潮溶化。
本发明还提供了所述的固体水彩颜料的制备方法，包括以下步骤：
(a)将所述的无机粉体用水打浆分散，配置成质量分数为40％～75％的浆料；
(b)向步骤(a)的产物中缓慢加入氨基硅烷和乙醇的混合液，搅拌2～10h，得到组合A；
(c)将所述的粘结剂用水溶解，配置成质量分数为20～60％水溶液，记为组合B；
(d)将颜料粉体分散在水中，加入分散剂、杀菌剂，配置成质量分数为40～60％的颜料 浆，记为组合C；
(e)将组合A、组合B、组合C混合后研磨形成研磨浆料；
(f)将研磨浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为1～5％的颜料固体。
本发明所述的制备方法，还包括以下步骤：
(g)将步骤(f)制备的颜料固体用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜 料。
作为优选，所述的无机粉体浆料的质量分数为50％～60％。
作为优选，所述的浆料中粘结剂的质量分数为50％～60％。
作为优选，所述的水溶液中优选粘结剂的质量分数为40～50％。
作为优选，所述的颜料浆的质量分数为45～55％。
无机粉体浆料、粘结剂溶液、颜料浆中的水含量决定了固体水彩料浆中的水分而影响干 燥时间，为了提高缩短生产周期，尽可能提高无机粉体浆料、粘结剂溶液、颜料浆的浓度； 在不影响表面处理效果和研磨效果的情况下，上述浓度为优选。
本发明的有益效果主要体现在：
1、本发明所述的固体水彩颜料通过对无机粉体进行氨基硅烷表面处理，改善了颜料在使 用过程中的分散性能，大大改善了固体水彩颜料在使用的过程中，在画纸上容易形成颜料颗 粒沉淀的现象。无机粉体经硅烷处理后，无机粉体表面吸水性减弱，亲油性相对增强，不需 要过多的保湿剂就可以保持固体水彩颜料表面光滑不开裂。
2、本发明所述的固体水彩颜料通过调控固体水彩颜料的粘结剂、无机填料和其它助剂的 比例，改善水彩颜料在绘画中的干燥时间。
3、本发明所述的固体水彩颜料中保湿剂的用量少，避免固体水彩颜料吸潮溶化。
附图说明
图1为测视例1固体水彩颜料绘画后得到的图片。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明进 行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不限 定本发明的保护范围。
实施例1
将40g粒度为10μm的碳酸钙用蒸馏水打浆分散，配置成质量分数为45％浆料。缓慢加 入3g r-氨基丙基三乙氧基硅烷和3g乙醇的混合液，搅拌5h，得到经过氨基硅烷处理的碳酸 钙浆料，记为组合A。将50g阿拉伯树胶溶于60g去离子水中，记为组合B。将8g颜料粉体分散在水中，加入0.5g分散剂、0.5g杀菌剂和0.5g保湿剂配置成质量分数为45％的颜料浆，记为组合C。将组合A、组合B、组合C混合，将混合物在三辊研磨机上研磨形成研磨浆 料，记为组合D。将研磨好的浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为3％的颜料固体。将颜料固体 用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜料-1。
实施例2
将600g粒度为5μm的硫酸钡5um用蒸馏水打浆分散，配置成质量分数为70％浆料。缓 慢加入50g 3-氨丙基三甲氧基硅烷和50g乙醇的混合液，搅拌2h，得到经过氨基硅烷处理的 硫酸钡浆料，记为组合A。将350g明胶溶于400g去离子水中，记为组合B。将50g颜料粉体分散在水中，加入10g分散剂、10g杀菌剂和10g保湿剂配置成质量分数为60％的颜料浆，记为组合C。将组合A、组合B、组合C混合，将混合物在三辊研磨机上研磨形成研磨浆料， 记为组合D。将研磨好的浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为2％的颜料固体。将颜料固体用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜料-2。
实施例3
将100g粒度为50nm的二氧化硅用蒸馏水打浆分散，配置成质量分数为55％浆料。缓慢 加入100g N-2-(氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷和100g乙醇的混合液，搅拌10h，得到经过 氨基硅烷处理的二氧化硅浆料，记为组合A。将700g桃胶溶于800g去离子水中，记为组合B。将100g颜料粉体分散在水中，加入20g分散剂、8g杀菌剂和20g保湿剂配置成质量分数 为40％的颜料浆，记为组合C。将组合A、组合B、组合C混合，将混合物在三辊研磨机上 研磨形成研磨浆料，记为组合D。将研磨好的浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为5％的颜料固体。将颜料固体用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜料-3。
实施例4
将300g粒度为500nm的碳酸钙用蒸馏水打浆分散，配置成质量分数为70％浆料。缓慢 加入10g乙基氨丙基三甲氧基硅烷和10g乙醇的混合液，搅拌3h，得到经过氨基硅烷处理的 碳酸钙浆料，记为组合A。将550g可溶性淀粉溶于700g去离子水中，记为组合B。将150g颜料粉体分散在水中，加入50g分散剂、10g杀菌剂和10g保湿剂配置成质量分数为49％的颜料浆，记为组合C。将组合A、组合B、组合C混合，将混合物在三辊研磨机上研磨形成 研磨浆料，记为组合D。将研磨好的浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为4％的颜料固体。将颜 料固体用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜料-4。
实施例5
将200g粒度为2μm的硫酸钡用蒸馏水打浆分散，配置成质量分数为60％浆料。缓慢加 入5g 4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷和10g乙醇的混合液，搅拌4h，得到经过氨基硅烷 处理的硫酸钡浆料，记为组合A。将500g糊精溶于600g去离子水中，记为组合B。将300g 颜料粉体分散在水中，加入30g分散剂、10g杀菌剂和30g保湿剂配置成质量分数为50％的 颜料浆，记为组合C。将组合A、组合B、组合C混合，将混合物在三辊研磨机上研磨形成 研磨浆料，记为组合D。将研磨好的浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为1％的颜料固体。将颜 料固体用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜料-5。
实施例6
将400g粒度为100nm的二氧化硅用蒸馏水打浆分散，配置成质量分数为55％浆料。缓 慢加入60gγ－二乙烯三胺丙基甲基二硅烷和60g乙醇的混合液，搅拌4h，得到经过氨基硅 烷处理的二氧化硅浆料，记为组合A。将400g阿拉伯树胶溶于500g去离子水中，记为组合B。将200g颜料粉体分散在水中，加入1.6g分散剂、1.6g杀菌剂和2.0g保湿剂配置成质量 分数为45％的颜料浆，记为组合C。将组合A、组合B、组合C混合，将混合物在三辊研磨 机上研磨形成研磨浆料，记为组合D。将研磨好的浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为3％的颜 料固体。将颜料固体用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜料-6。
对比例1
对比例1相对于实施例1无机填料未经过氨基硅烷处理，其它过程与实施例1相同，具 体过程如下。将40g粒度为10μm的碳酸钙用蒸馏水打浆分散，配置成质量分数为45％浆料， 记为组合A。将50g阿拉伯树胶溶于60g去离子水中，记为组合B。将8g颜料粉体分散在水中，加入0.5g分散剂、0.5g杀菌剂和0.5g保湿剂配置成质量分数为45％的颜料浆，记为组合C。将组合A、组合B、组合C混合，将混合物在三辊研磨机上研磨形成研磨浆料，记为组 合D。将研磨好的浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为3％的颜料固体。将颜料固体用挤出机挤 出，然后切割成颜料块，得到固体水彩颜料。用固体水彩颜料-d1。
测试例
用实施例1～6以及对比例1制备的固体水彩颜料在画纸上作画，挥干时间如表1所示； 作画效果如图1所示，图中1～6分别对应固体水彩颜料-1～固体水彩颜料-6的作画效果；图中 “对比”对应固体水彩颜料-d1的作画效果。
Figure BDA0002419417790000061
结论：实施例1～6制备的固体水彩颜料在画纸上做画，色彩分布均匀，没有明显的颗粒 沉淀的现象，挥干时间明显缩短；而对比例1中无机填料未经氨基硅烷处理，制备的固体水 彩颜料作画后有明显的颗粒沉淀，影响了绘画美观并且挥干时间较长。

Claims (10)

1.一种固体水彩颜料，其特征在于，所述的固体水彩颜料包含1～30wt％的颜料粉，0.1～5wt％的水，30～80wt％的粘结剂，10～60wt％经过氨基硅烷表面处理的无机粉体，0.1～5wt％的分散剂，0.05～10wt％的保湿剂。
2.根据权利要求1所述的固体水彩颜料，其特征在于，所述的固体水彩颜料还包含0.05～5wt％的杀菌剂。
3.根据权利要求2所述的固体水彩颜料，其特征在于，所述的保湿剂的含量为0.05～3wt％。
4.根据权利要求1所述的固体水彩颜料，其特征在于：所述的所述无机粉体为的氧化硅、碳酸钙或硫酸钡，所述无机粉体的粒径为1nm～20μm。
5.根据权利要求1所述的固体水彩颜料，其特征在于，所述的氨基硅烷为(H2N)nRSiX4-n，其中，n为1～3的整数，R为C1～5烷基，X为甲氧基或乙氧基。
6.根据权利要求1所述的固体水彩颜料，其特征在于，所述的经过氨基硅烷表面处理的无机粉体的制备方法包括如下步骤：
(1)将无机粉体用水打浆分散，配置成质量分数为40％～75％的浆料；
(2)向步骤(1)的产物中缓慢加入氨基硅烷和醇类的混合液，搅拌2～10h，得到所述的经过氨基硅烷表面处理的无机粉体。
7.根据权利要求6所述的固体水彩颜料，其特征在于，所述的无机粉体与氨基硅烷的质量比为1：0.1～10％。
8.根据权利要求1～7任意一项所述的固体水彩颜料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(a)将所述的无机粉体用水打浆分散，配置成质量分数为40％～75％的浆料；
(b)向步骤(a)的产物中缓慢加入氨基硅烷和乙醇的混合液，搅拌2～10h，得到组合A；
(c)将所述的粘结剂用水溶解，配置成质量分数为20～60％水溶液，记为组合B；
(d)将所述的颜料粉分散在水中，加入分散剂、杀菌剂，配置成质量分数为40～60％的颜料浆，记为组合C；
(e)将组合A、组合B、组合C混合后研磨形成研磨浆料；
(f)将研磨浆料在烘箱中烘烤，得到水含量为1～5％的颜料固体。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：
(g)：将步骤(f)制得的颜料固体用挤出机挤出，然后切割成颜料块，得到所述的固体水彩颜料。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述的无机粉体浆料的质量分数为50％～60％；所述的浆料中粘结剂的质量分数为50％～60％；所述的水溶液中优选粘结剂的质量分数为40～50％；所述的颜料浆的质量分数为45～55％。
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