CN112409822A - 一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法，采用三聚磷酸钠、二聚酸钠、硫酸锌和蔗糖的混合物为晶型控制剂，松香基三季铵盐、苯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的混合物为改性剂，通过碳化、表面改性和解聚，制得水性涂料专用纳米碳酸钙，其堆积密度达到0.40g/cm3以下、白度为98%以上，沉降体积70ml/g以上。作为功能填料应用于水性涂料中，本发明纳米碳酸钙抗沉淀能力强，分散性好,具有很好的悬浮性和储存稳定性，在水性涂料中的添加量大，能部分替代昂贵的钛白粉，降低产品成本，并赋予涂膜高遮盖力、附着力，光泽度高，流平性好。

Description

一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法
所属领域
本发明涉及一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法，具体属于纳米碳酸钙制备技术领域。
背景技术
碳酸钙、二氧化钛和立德粉是涂料常用的填料。二氧化钛的白度高，遮盖力强，是一种重要的白色颜料，但密度较大，一般为3.7～4.3 g/cm3，在涂料胶液中易沉降，使用成本高。立德粉遮盖力较强，密度同样也大，一般为4.1～4.3 g/cm3，其折射率和不透明性仅次于二氧化钛，使用成本也较高。水性涂料对光泽度、流变性和耐久性的要求，需要碳酸钙更多赋予功能化。碳酸钙具有空间位阻效应，在水性涂料中，能使水性涂料配方中密度较大的立德粉和钛白粉悬浮，起到防沉降的作用，可以部分取代钛白粉和其它颜料，使水性涂料具有良好的开罐效果，降低了水性涂料的成本。一般的碳酸钙颗粒粒径较大，同样存在易沉淀，亲水性差等不足，难以有效替代水性涂料中的钛白粉和立德粉等材料，而双亲改性后的纳米碳酸钙具有亲水、亲油的特点，在水性涂料中有良好的分散性，而且能够改善钛白粉等填料在水性涂料中的抗沉淀性，使水性涂料胶体体系更加稳定。双亲改性纳米碳酸钙的堆积密度较小，一般为0.4%~0.6g/ cm3，白度一般为96%-97%，密度仍然偏大，抗沉淀能力还有待提高。
发明内容
本发明针对水性涂料的现状，提出一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法，通过颗粒粒径控制和双亲改性, 使纳米碳酸钙具有强的抗沉淀能力，且白度高和分散性好，应用于水性涂料中, 具有良好的悬浮性和储存稳定性。
本发明一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法采用三聚磷酸钠、二聚酸钠、硫酸锌和蔗糖的混合物为晶型控制剂，松香基三季铵盐、苯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的混合物为改性剂，通过碳化、表面改性和解聚，制得水性涂料专用纳米碳酸钙，具体过程为：
将精制Ca(OH)2浆料陈化18-24h，再经振动筛和旋液分离器6级除渣，调节其质量浓度至10%~20%、温度至20~35℃后，加入Ca(OH)2质量的0.3%～1.5％的晶型控制剂，搅拌混合均匀，之后通入体积浓度为20%～40%的CO2气体进行鼓泡碳化反应，直到浆料pH为6.5～7碳化终点，得到质量浓度为10%～20％的熟浆；将熟浆除渣后，边搅拌边升温，温度到达65~85℃后加入Ca(OH)2质量的2%～8％的改性剂，调节pH值为7～9，搅拌改性60～90min；得到改性的纳米碳酸钙悬浊液经压滤脱水、烘干解聚，制得水性涂料专用纳米碳酸钙；
所述的松香基三季铵盐、苯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的质量比依次为1∶2∶1；晶型控制剂三聚磷酸钠、二聚酸钠、硫酸锌和蔗糖的质量比依次为1∶2∶1∶1。
所述的调节pH的试剂为硫酸锌、硫酸铝、氯化钙、磷酸或乙酸。
本发明的有益效果：
本发明一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法通过颗粒粒径控制和双亲改性, 制备的纳米碳酸钙堆积密度达到0.40g/cm3以下、白度为98%以上，沉降体积70ml/g以上。作为功能填料应用于水性涂料中,纳米碳酸钙抗沉淀能力强，分散性好, 具有很好的悬浮性和储存稳定性，在水性涂料中的添加量大，能部分替代昂贵的钛白粉,降低产品成本，并同时赋予涂膜高遮盖力和附着力，光泽度高，流平性好。
具体实施方式
实施例1
水性涂料专用纳米碳酸钙的制备过程为：
将精制Ca(OH)2浆料陈化20h，再经过6级除渣，调节其质量浓度至12%、温度至25℃后，加入Ca(OH)2质量的1.0％的晶型控制剂，搅拌混合均匀，之后通入体积浓度为30%的CO2气体进行鼓泡碳化反应，直到反应体系pH为7，得到质量浓度为12％的熟浆；将熟浆除渣后，边搅拌边升温，温度到达75℃后加入Ca(OH)2质量的5%的改性剂，调节pH值为7，搅拌改性80min；得到改性的纳米碳酸钙悬浊液经压滤脱水、烘干解聚，制得堆积密度达到0.38g/cm3的水性涂料专用纳米碳酸钙。其中：晶型控制剂三聚磷酸钠、二聚酸钠、硫酸锌和蔗糖的质量比为1∶2∶1∶1；改性剂松香基三季铵盐、苯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的质量比依次为1∶2∶1。
实施例2
一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述的制备方法具体过程为：
将精制Ca(OH)2浆料陈化18h，再次经过三级除渣，调节其质量浓度至10%、温度至20℃后，加入Ca(OH)2质量的1.5％的晶型控制剂，搅拌混合均匀，之后通入体积浓度为25%的CO2气体进行鼓泡碳化反应，直到反应体系pH为6.5，得到质量浓度为10%％的熟浆；将熟浆除渣后，边搅拌边升温，温度到达80℃后加入Ca(OH)2质量的4％的改性剂，调节pH值为7，搅拌改性90min；得到改性的纳米碳酸钙悬浊液经压滤脱水、烘干解聚，制得堆积密度达到0.35g/cm3的水性涂料专用纳米碳酸钙。
其中：晶型控制剂三聚磷酸钠、二聚酸钠、硫酸锌和蔗糖的质量比为1∶2∶1∶1；改性剂松香基三季铵盐、苯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的质量比依次为1∶2∶1。
实施例3
制备水性聚氨酯涂料：
水性聚氨酯230克、堆积密度0.35g/cm3的水性涂料专用纳米碳酸钙10克经高速分散均匀后，再加入堆积密度0.35g/cm3的水性涂料专用纳米碳酸钙70克、钛白粉30克、去离子水60克、3克分散剂KYC9366、2克流平剂DL-80、3克消泡剂980F、乙二醇5克和苯磺酸钠3克，在2000rmp的转速下高速分散后，得到A组分；以水性聚氨酯固化剂S-2和脱芳烃环保溶剂-08型作为B组分；A组分和B组分按照质量比为2∶1的量复配使用。制备的水性涂料固体含量高，水性胶体稳定，不易沉淀，漆膜丰满坚韧，并可与乳胶漆等其他油漆同时施工，漆膜具有高光，高附着力和高柔韧性等优点。

Claims (2)

1.一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述的制备方法采用三聚磷酸钠、二聚酸钠、硫酸锌和蔗糖的混合物为晶型控制剂，松香基三季铵盐、苯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的混合物为改性剂，通过碳化、表面改性和解聚，制得水性涂料专用纳米碳酸钙，具体过程为：
将精制Ca(OH)2浆料陈化18-24h，再经振动筛和旋液分离器6级除渣，调节其质量浓度至10%~20%、温度至20~35℃后，加入Ca(OH)2质量的0.3%～1.5％的晶型控制剂，搅拌混合均匀，之后通入体积浓度为20%～40%的CO2气体进行鼓泡碳化反应，直到浆料pH为6.5～7碳化终点，得到质量浓度为10%～20％的熟浆；将熟浆除渣后，边搅拌边升温，温度到达65~85℃后加入Ca(OH)2质量的2%～8％的改性剂，调节pH值为7～9，搅拌改性60～90min；得到改性的纳米碳酸钙悬浊液经压滤脱水、烘干解聚，制得水性涂料专用纳米碳酸钙；
所述的改性剂松香基三季铵盐、苯基三乙氧基硅烷和聚乙二醇的质量比依次为1∶2∶1；晶型控制剂三聚磷酸钠、二聚酸钠、硫酸锌和蔗糖的质量比依次为1∶2∶1∶1。
2.根据权利要求1所述的一种水性涂料专用纳米碳酸钙的制备方法，其特征在于：所述的调节pH的试剂为硫酸锌、硫酸铝、氯化钙、磷酸或乙酸。
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