CN112028200B - 一种适用于水性漆的漆雾凝聚剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于水性漆的漆雾凝聚剂及其制备方法。该漆雾凝聚剂由A剂和B剂组成，其中，A剂的组分为：水、有机膨润土、聚合硫酸铁、羟甲基纤维素钠和消泡剂；B剂的组分为：亲油基聚丙烯酰胺溶液、C12‑C16烷烃混合物，A剂中有机膨润土和聚合硫酸铁双乳化剂能够更快的和水性漆基质和溶剂结合，形成带电荷的絮凝物；B剂以亲油基的改良聚丙烯酰胺为絮凝剂，形成多核络离子，所以能够强烈地吸附使微粒絮凝，有效降低COD。本发明将A剂、B剂放在同一加药点(循环水的回水口，两者相距20厘米左右)，提高了漆渣凝聚在一起的时间和速度，可达到更好、更高效的漆水分离效果。

Description

一种适用于水性漆的漆雾凝聚剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种适用于水性漆的漆雾凝聚剂及其制备方法，属于涂装工艺领域。

背景技术

水性漆是以水作为溶剂的油漆，由于其具有对人体无害，不污染环境，并且还能避免施工火灾发生的优势，因此具有良好的应用前景。在油漆喷涂过程中，油漆的涂着率一般不足50％，一半以上的油漆飞溅到空气中形成过喷漆雾，因此一般是在水帘喷漆房(室)内利用循环水系统来捕捉漆雾。漆雾凝聚剂就是用于抽离水帘喷漆房(室)循环水里漆雾的制剂。漆雾凝聚剂又称除漆剂、油漆絮凝剂，它一般由A、B两剂组成，A剂在循环水泵口注入，用于去除落在水中油漆的粘性，B剂在循环水池回水口投入，使水和漆渣分离，将水中的漆渣凝集悬浮起来便于打捞或刮渣机除渣。

传统水性漆使用的漆雾凝聚剂是以三聚氰胺与亲水基的聚丙烯酰胺为主体的漆雾凝聚剂的A、B组合。三聚氰胺型漆雾凝聚剂(A剂)在喷漆循环水中带一定的正电荷，与循环水中负电性的落喷油漆接触后，经阴阳电荷中和后使油漆在污水中失去粘性；亲水基的聚丙烯酰胺的作用表现在不仅可以通过电荷中和而使胶体颗粒絮凝，而且还可与带负电荷的溶解物质进行反应，以生成不溶性的盐。但是，随着水性漆在涂装行业的广泛应用，传统的三聚氰胺与亲水基的聚丙烯酰胺为主体的漆雾凝聚剂组合在处理水性漆的时出现大量弊端，会造成以下问题：1)起泡量大；2)基质分散好，固体悬浮物较高，又易分散到水中，造成漆渣难以和水分离；3)漆渣含有大量的水分；4)水性漆中的正丁醇、异丙酮易溶于水，难以和酸碱反应，水中的COD会快速上涨。因此需要研发新的适用于水性漆的漆雾凝聚剂，以满足市场需求。

发明内容

为了更好的针对水性漆特性所产生的各种问题进行靶向处理，本发明提供了一种新型漆雾凝聚剂、制备及使用方法。它由A剂、B剂两组分组成，相对于现在市面上的漆雾凝聚剂，本发明创新性在于A剂中有机膨润土和聚合硫酸铁双乳化剂能够更快的和水性漆基质和溶剂结合，形成带电荷的絮凝物；B剂由亲油基的改良聚丙烯酰胺为絮凝剂，形成多核络离子，所以能够强烈地吸附使微粒絮凝，有效降低COD。且A剂、B剂放在同一加药点，提高了漆渣凝聚在一起的时间和速度，可达到更好、更高效的漆水分离效果。

本发明的技术方案是：一种适用于水性漆的漆雾凝聚剂，由A剂和B剂组成，其特征是，

所述A剂的组分及重量份为：水 80-89份、有机膨润土 3.5-10份、聚合硫酸铁 5-10份、羟甲基纤维素钠 0.3-0.8份、消泡剂(优选聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚) 1-3份；

所述B剂的组分及重量份为：亲油基聚丙烯酰胺溶液75-90份、C12-C16烷烃混合物(溶剂)10-25份；亲油基聚丙烯酰胺溶液中含水量为40-50％。

其中，亲油基聚丙烯酰胺溶液由下述方法制备而成：将乳化剂(SPAN-60、TWEEN-80)和助溶剂(邻二甲苯)加入到纯净水中，再加入EDTA高速搅拌，同时通入氮气以除氧；上述溶液中再加入丙烯酰胺，缓慢滴入引发剂(二甲基二烯丙基氯化铵)；然后加入过硫酸钾并通氮气，密闭容器恒温至30-40℃，反应5-8小时；其中SPAN-60、TWEEN-80、邻二甲苯、EDTA、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和过硫酸钾的质量比为3-5：3-5：2-3：0.08-0.12：28：6-8：0.4-0.6；优选质量比4：4：2.4：0.1：28：7：0.5。

漆雾凝聚剂的制备方法：

A剂：取聚合硫酸铁和有机膨润土加入水中，搅拌，静置1.5-2.5小时；再加入羟甲基纤维素钠搅拌，静置0.5-1.5小时；最后加入消泡剂搅拌均匀后得到A剂；

B剂：将制备的亲油基聚丙烯酰胺溶液与C12-C16烷烃混合物，搅拌混合，得到B剂。

漆雾凝聚剂的使用方法为：先往需要除漆渣的循环水中加入碱调节水pH值7.5～9；将A剂和B剂放在循环水的回水口，两者相距20±5cm；按照加入水的400-700ppm加入A剂，再根据情况加入100-200ppm的B剂；投槽2小时后，再根据油漆的量补加A剂和B剂。

本发明的有益效果：

1、A剂由有机膨润土(有机季铵盐与天然膨润土的复合物)和聚合硫酸铁做双乳化剂，能够更快的和水性漆基质和溶剂结合，形成带电荷的絮凝物。羟甲基纤维素钠，用于稳定有机膨润涂在水中的悬浮，防止沉淀。聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚用做消泡剂，可以很好的抑制泡沫的产生，有利于漆渣凝聚成团。

2、聚合硫酸铁含有大量的聚合阳离子，如[Fe₃(OH)₄]⁵⁺、[Fe₆(OH)₁₂]⁶⁺、[Fe₄O(OH)₄]⁶⁺等，其在水溶液中存在着[Fe(H₂O)₆]³⁺、[Fe₂(H₂O)₃]³⁺、[Fe(H₂O)₂]³⁺等络合阳离子。它们通过羟基(-OH)架桥形成多核络离子，所以能够强烈地吸附胶体微粒，通过粘附、架桥、交联促使微粒絮凝，并有效降低COD。

(1)压缩双电层作用：降低ζ电位就使微粒碰撞聚结。

(2)吸附架桥作用：聚合硫酸铁混凝剂溶于水后，经水解和缩聚反应形成高分子聚合物，具有线性结构。这类高分子物质可被胶体微粒所强烈吸附。因其线性长度较大，当它的一端吸附某一胶粒后，另一端又吸附另一胶粒，在相距较远的两胶粒间进行吸附架桥，使颗粒逐渐结大，形成肉眼可见的粗大絮凝体。

(3)聚合硫酸铁溶液中最终生成氢氧化物疏水聚合体沉淀出来，其表面积约为200-1000m²/g。絮凝体的表面积越大，表面能越大，在沉降过程中，则吸附性能越强。而且新生态的沉淀物表面活性强，能强烈吸附被处理水中的胶体杂质、重金属离子、浮游生物、微气泡。具有捕罗清扫或吸附共沉淀作用，从而提高了聚合硫酸铁的混凝效果。

3、B剂型中亲油性的聚丙烯酰胺有几百万的长分子链和极性酰胺基团，酰胺基团易于借氢键作用吸附水中的凝胶，非常大的长分子链在絮凝物之间架桥，形成大的絮凝体，并因亲油基的疏水性，迅速和水分离开并漂浮于水面，从而达到漆渣紧实和含水量少。

亲油基絮凝剂在相同电荷密度下，絮凝剂相对分子质量越大，则架桥能力越强。形成的絮体越大，絮凝效果越好。而亲油性的聚丙烯酰胺大分子量上的电荷密度远远高于现有聚丙烯酰胺。因此，在达到相同絮凝效果的情况下，投入量就大幅减少，从而节约了成本。

4、本发明加药方法是将A剂、B剂放在同一加药点(循环水的回水口，两者相距20厘米左右)，提高了漆渣凝聚在一起的时间和速度，可达到更好、更高效的漆水分离效果。

附图说明

图1为本发明加药方法示意图；

图2为处理过的水图片，可见其水质清澈；

图3为上浮聚集的大团漆渣。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案及其所产生的技术效果做进一步的阐述。本发明所述方法如无特殊说明，均为本领域常规方法。本发明所述试剂若无特殊说明均为市售试剂。

有机膨润土(四烷基铵改性的有机膨润土)：粒度(<76μm或200目)：≥98％。灼烧失重(850-900℃)：≤40％；粘度(7％二甲苯胶,25℃)：≥3.0Pa.s。

聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚：pH值:4-7。

聚合硫酸铁购自河南伟恒资源综合利用公司，全铁质量百分含量≥19％；还原性物质(以F^e2+计)的质量分数 0.15％；盐基度 8.0-16.0％；不溶物的质量分数≤0.5％pH(1％水溶液)2.0-3.0；铅(Pb)含量≤0.001％；砷(As)含量≤0.0002％。

实施例1

(1)A剂制备

取7.5份聚合硫酸铁，放入到85份水中，边加入边以每分钟60转的速度搅拌，搅拌2小时；

取5份的有机膨润土，加入步骤(1)的溶液中，边加入边以每分钟20转的转速搅拌，加入完后搅拌1小时，然后静置2小时；

再加入0.5份羟甲基纤维素钠搅拌4小时，静置1小时；最后加入2份聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，搅拌30分钟，得到A剂；

(2)B剂制备

亲油基聚丙烯酰胺溶液的制备：将4份SPAN-60、4份TWEEN-80和2.4份邻二甲苯加入到39份的纯净水中，搅拌15min；再加入0.1份EDTA并高速搅拌，同时通入氮气30分钟，以除氧；上述溶液中再加入28份丙烯酰胺搅拌15分钟后，缓慢滴入7份二甲基二烯丙基氯化铵；然后加入过硫酸钾0.5份并通氮气5分钟，密闭容器恒温至35℃，反应6小时；

最后加15份C12-C16烷烃混合物溶剂，搅拌10分钟得B剂。

(3)现场使用方法：

加药系统：采用电子计量泵定量滴加。

建槽方法：先往水中加入适量的碱，使水pH值在7.5～9(以每吨水加入0.5kg为参考)，按照加入水的400-700ppm加入A剂，再加入根据情况加入100-200ppm的B剂。

加药点：将A剂和B剂放在循环水的回水口，两者相距20cm(如图1)，按照生产配比，进行定量滴加，本产品的处理效果见图2、图3。

同时在现场将水性漆漆雾凝聚剂与现有的漆雾凝聚剂进行对比，其三种方案如下所示；检测项目、检测方法及等级要求如表1所示。三种方案的对比结果如下表2所示。

方案一：北京某公司生产，以三聚氰胺为A剂，聚丙烯酰胺为B剂；配槽：A剂在循环水泵口注入，按照加入水的700ppm加入A剂；B剂在循环水池回水口投入，按照加入水的200ppm加入B剂。投槽2小时后，根据油漆的量用定量泵定量滴加。加药量(质量比)：A剂：落漆量＝1：10；B剂：落漆量＝1:5。

方案二：上海某公司生产，以三聚氰胺为A剂，亲水基聚丙烯酰胺为B剂；配槽：A剂在循环水泵口注入，按照加入水的700ppm加入A剂；B剂在循环水池回水口投入，按照加入水的200ppm加入B剂。投槽2小时后，根据油漆的量用定量泵定量滴加。加药量(质量比)：A剂：落漆量＝1：5；B剂：落漆量＝1:5。

方案三：本发明实施例1，A剂和B剂放在循环水的回水口，两者相距20cm；按照加入水的500ppm加入A剂，再加入根据情况加入150ppm的B剂。投槽2小时后，根据油漆的量用定量泵定量滴加。加药量(质量比)：A剂：落漆量＝1：5；B剂：落漆量＝1:100。

表1水性漆漆雾凝聚剂的检测项目、检测方法及等级要求

表2本发明产品与现有产品的结果对比

从表2的对比结果看出：本发明的处理油漆后水中起泡等级、处理油漆后水的清澈等级、漆渣结块等级、漆渣上浮等级、漆渣脱粘等级、COD(使用一个月)等均能达到一级，其处理水性漆的效果明显好于方案一和方案二。同时从图2可以看出：为处理过的水，水质清澈；从图3可以看出：处理后上浮聚集的大团漆渣。

实施例2

(1)A剂制备

取7.5份聚合硫酸铁，放入到84份水中，边加入边以每分钟80转的速度搅拌，搅拌2小时；

取5.5份的有机膨润土，加入步骤(1)的溶液中，边加入边以每分钟30转的转速搅拌，加入完后搅拌1小时，然后静置2小时；

再加入0.5份羟甲基纤维素钠搅拌4小时，静置1小时；最后加入1.5份聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，搅拌30分钟，得到A剂；

(2)B剂制备

亲油基聚丙烯酰胺溶液的制备同实施例1，取80份亲油基聚丙烯酰胺溶液加20份C12-C16烷烃混合物，搅拌15分钟得B剂。

实施例3

(1)A剂制备

取7份聚合硫酸铁，放入到85份水中，边加入边以每分钟70转的速度搅拌，搅拌2小时；

取6份的有机膨润土，加入步骤(1)的溶液中，边加入边以每分钟20转的转速搅拌，加入完后搅拌1小时，然后静置2小时；

再加入0.5份羟甲基纤维素钠搅拌4小时，静置1小时；最后加入2份聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，搅拌30分钟，得到A剂；

(2)B剂制备

亲油基聚丙烯酰胺溶液的制备同实施例1，取75份亲油基聚丙烯酰胺溶液加25份C12-C16烷烃混合物，搅拌25分钟得B剂。

Claims (4)

1.一种适用于水性漆的漆雾凝聚剂，由A剂和B剂组成，其特征是，

所述A剂的组分及重量份为：水 80-89份、有机膨润土 3.5-10份、聚合硫酸铁 5-10份、羟甲基纤维素钠 0.3-0.8份和消泡剂 1-3份；

所述B剂的组分及重量份为：亲油基聚丙烯酰胺溶液75-90份和C12-C16烷烃混合物10-25份；其中亲油基聚丙烯酰胺溶液中含水量为40-50%；

A剂和B剂放在循环水的回水口，两者相距20±5cm；

所述有机膨润土为有机季铵盐与天然膨润土的复合物；

所述亲油基聚丙烯酰胺溶液由下述方法制备而成：将SPAN-60、TWEEN-80和邻二甲苯加入到纯净水中，再加入EDTA高速搅拌，同时通入氮气以除氧；上述溶液中再加入丙烯酰胺，缓慢滴入引发剂二甲基二烯丙基氯化铵；然后加入过硫酸钾并通氮气，密闭容器恒温至30-40℃，反应5-8小时；所述SPAN-60、TWEEN-80、邻二甲苯、EDTA、丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵和过硫酸钾的质量比为3-5：3-5：2-3：0.08-0.12：28：6-8：0.4-0.6。

2.如权利要求1所述的一种适用于水性漆的漆雾凝聚剂，其特征是，所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。

3.如权利要求1或2所述的漆雾凝聚剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：

A剂：取聚合硫酸铁和有机膨润土加入水中，搅拌，静置1.5-2.5小时；再加入羟甲基纤维素钠搅拌，静置0.5-1.5小时；最后加入消泡剂搅拌均匀后得到A剂；

B剂：将制备的亲油基聚丙烯酰胺溶液与C12-C16烷烃混合物，搅拌混合，得到B剂。

4.权利要求1或2所述的漆雾凝聚剂的使用方法，其特征是，先往需要除漆渣的循环水中加入碱调节水pH值7.5～9；将A剂和B剂放在循环水的回水口，两者相距20±5cm；按照加入水的400-700ppm加入A剂，再加入100-200ppm的B剂。

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