CN112850868A - 一种可降解单剂型漆雾凝聚剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可降解单剂型漆雾凝聚剂及其制备方法，该漆雾凝聚剂由改性淀粉、金属盐、羧甲基纤维素钠、分散剂为主要原料组成，其中，所选用的改性淀粉的取代度大于1.0小于等于2.5；以质量百分比计，所述漆雾凝聚剂的原料由2.0～10.0％的改性淀粉、0.4～1.6％的金属盐、0.4～2.0％的浓度为0.5％的羧甲基纤维素钠水溶液、分散剂0.2％～0.4％和86.0～97.0％的自来水组成。优点在于：本发明的可降解单剂型漆雾凝聚剂，由可降解的改性淀粉、金属盐、羧甲基纤维素钠为主要原料，可作为单剂型漆雾凝聚剂使用，改性淀粉具有可生物降解性，大大降低了循环水中产生的COD、BOD量，避免了药剂在水体中产生的二次污染，有效的保护了环境，倡导了可持续发展的理念。

Description

一种可降解单剂型漆雾凝聚剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及漆雾凝聚剂技术领域，尤其涉及一种可降解单剂型漆雾凝聚剂及其制备方法。

背景技术

在汽车、家电、家具、工程机械和部分塑料加工行业中，涂装作业大都采用现代喷涂技术，在密闭容器式喷漆室或喷漆车间进行，并配备相应的送排风系统、湿式除漆雾系统。湿式除漆雾系统的主要目的是：除去过喷漆雾，以保护现场喷漆工作人员的健康，防止过喷漆雾对待喷件的污染。在涂装作业中常采用的湿式喷漆室，利用水作为吸收剂，构成喷漆室循环水。其工作原理是：漆雾与水帘或喷淋水接触，油漆被洗脱至水中形成油漆颗粒被水带走。在分离出油漆后，水继续循环使用。

为了维持循环水长期安全运行，过喷漆必须从循环水中分离出来。这就要求漆雾被充分脱粘以方便分离；油漆的失粘过程是在水相中进行的，通常需要向水中加入漆雾凝聚剂，使水中携带的油漆充分失粘并顺利从水中分离，以防止其粘附于喷漆室墙壁、管泵内壁、风机叶轮、水槽壁等处造成堵塞。

目前应用较为普遍的漆雾凝聚剂都是双剂型，即失粘剂与絮凝剂配合使用，在循环水的不同位置投加，以提高对漆雾的处理及分离效率，广泛应用于各种涂装车间，应用效果良好。但是，在工程机械领域，由于存在涂装循环水量大，所用的防腐类油漆填料多、过喷漆容易失粘不易絮凝等特点，传统的双剂型漆雾凝聚剂如：胺醛缩合物类、粘土类、两性金属盐类、聚丙烯酰胺类药剂在工程机械厂涂装车间应用过程中存在漆渣不能有效絮凝上浮，循环水中大量沉渣，循环水水质恶化快等问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中漆雾凝聚剂都是双剂型很容易导致循环水中大量沉渣，循环水水质恶化快等问题的问题，而提出的一种可降解单剂型漆雾凝聚剂及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种可降解单剂型漆雾凝聚剂，该漆雾凝聚剂由改性淀粉、金属盐、羧甲基纤维素钠、分散剂为主要原料组成，其中，所选用的改性淀粉的取代度大于1.0小于等于2.5；

以质量百分比计，所述漆雾凝聚剂的原料由2.0～10.0％的改性淀粉、0.4～1.6％的金属盐、0.4～2.0％的浓度为0.5％的羧甲基纤维素钠水溶液、分散剂0.2％～0.4％和86.0～97.0％的自来水组成；

所述改性淀粉为以小麦或玉米或高梁或豌豆淀粉制成，所述改性淀粉包括以下制备步骤：

①、先将淀粉配制得到淀粉浆液；然后将氢氧化钠、碳酸钠的至少一种与阳离子醚化剂的混合溶液添加至所述淀粉浆液中混合搅拌均匀得到第一混合溶液；

②、往所述第一混合溶液中添加硅烷偶联剂混合搅拌均匀得到第二混合溶液；

③、将所述第二混合溶液在35～55℃下反应时间8～24小时；调节反应结束后的所述第二混合溶液的pH至中性或酸性，并稀释至浓度为2％～6％，得到第三混合溶液；

④、往所述第三混合溶液中添加丙烯腈并搅拌得到第四混合溶液；

⑤、在搅拌条件下，将所述第四混合溶液升温至95～100℃并保温糊化20-30分钟；将所述保温糊化后的所述第四混合溶液稀释至浓度为1％～4％即得所述改性淀粉。

在上述的可降解单剂型漆雾凝聚剂中，所述氢氧化钠、碳酸钠的至少一种与阳离子醚化剂的混合溶液中，所述氢氧化钠、碳酸钠的至少一种的量为所述淀粉绝干量的2％～5％，所述阳离子醚化剂的量为所述淀粉绝干量的5％～10％，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)，3-氯-2-羟丙基-三乙基氯化铵(GTA)、十二烷基二甲基环氧丙基氯化铵中的至少一种。

在上述的可降解单剂型漆雾凝聚剂中，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种，所述硅烷偶联剂的添加量为所述淀粉绝干量的1％～5％。

在上述的可降解单剂型漆雾凝聚剂中，所述调节反应结束后的所述第二混合溶液的pH至中性或酸性的步骤包括：使用酸溶液调节反应结束后的所述第二混合溶液的pH至6.0～7.0，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、冰醋酸溶液或柠檬酸溶液的任意一种。

一种可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

S1、在三口烧瓶中加入占所述凝聚剂质量86.0～97.0％的自来水，放置在恒温水浴锅中进行搅拌；

S2、加入占所述凝聚剂质量2.0～10.0％的所述取代度大于1.0小于等于2.5的改性淀粉，继续搅拌使淀粉完全分散在自来水中；

S3、打开恒温水浴锅的开关，将温度设定在70～90℃之间进行加热；待温度上升到设定温度并且稳定后计时，使三口烧瓶中淀粉溶液反应30～60分钟，然后置于高速离心机中，离心处理，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用氢氧化钠溶液调节pH，静置沉淀，收集上层清液得到组分Ⅰ；

往组分Ⅰ中加入占所述凝聚剂质量0.5～1.6％的金属盐，继续搅拌，使金属盐与组分Ⅰ完全混合，得到组分Ⅱ；

S4、用氢氧化钠调节组分Ⅱ中的pH为9～10，静置18～24h，得到混合液，将混合液置于高速冷冻离心机中，离心处理8～10min，收集下层固体，将固体用水洗涤3～5次后，置于冷冻干燥机中，冷冻干燥，再将冷冻干燥后的固体、氢氧化钠混合研磨3～4h，过筛得到混合粉体；

S5、取30～45g混合粉体和4～5g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有200～250mL蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温，保温，得到混合液，将混合液置于高速离心机中，离心处理15～20min，去除上层清液，收集下层沉淀；

S6、用盐酸洗涤上述沉淀，将洗涤后的沉淀放入鼓风干燥机中，干燥然后加入100～120mL蒸馏水，用氢氧化钠溶液调节pH，加热升温往加入占所述凝聚剂质量0.5～2.0％、浓度为0.5％的聚合物水溶液，继续搅拌，使聚合物水溶液与组分Ⅱ完全混合，出料，即为产品。

在上述的可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法中，步骤四所述的氢氧化钠的质量分数为10％，高速冷冻离心机转为5000～5500r/min，冷冻干燥温度为-40～-20℃，冷冻干燥时间为10～12h，冷冻干燥后的固体、氢氧化钠混合质量比为1︰2，所过筛规格为400目。

在上述的可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法中，步骤五所述的加热升温后温度为90～100℃，保温时间为2～3h，离心转速为4000～4500r/min。

在上述的可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法中，步骤六所述的盐酸的质量分数为15％，洗涤沉淀直至洗涤液pH为7.8～8.2，设定鼓风干燥机温度为80～90℃，干燥时间为3～4h，加热升温后温度为45～50℃。

与现有的技术相比，本发明的优点在于：

1、本发明的可降解单剂型漆雾凝聚剂，由可降解的改性淀粉、金属盐、羧甲基纤维素钠为主要原料，并添加其它助剂组成，产品表观为无色至淡黄色粘稠液体，可作为单剂型漆雾凝聚剂使用，同时本发明的漆雾凝聚剂产品主要原料可溶性改性淀粉具有可生物降解性，大大降低了循环水中产生的COD、BOD量，避免了药剂在水体中应用时产生的二次污染，有效的保护了环境，倡导了可持续发展的理念。

2、本发明的漆雾凝聚剂中添加硅烷偶联剂，在碱性条件下Si-O-烷基先水解成Si-O-H，然后Si-O-H与淀粉的1，4，6羟基发生脱水缩合反应，同时蒸煮时添加交联剂，进一步与充分润张的淀粉分子形成空间网状结构的多核络合物，有助于提升阳淀粉的粘结性，尤其是初步粘结力可帮助油漆失粘脱稳并且迅速絮凝、从水中分离出来。

具体实施方式

以下实施例仅处于说明性目的，而不是想要限制本发明的范围。

实施例

一种可降解单剂型漆雾凝聚剂及其制备方法，该漆雾凝聚剂由改性淀粉、金属盐、羧甲基纤维素钠、分散剂为主要原料组成，其中，所选用的改性淀粉的取代度大于1.0小于等于2.5；

以质量百分比计，漆雾凝聚剂的原料由2.0～10.0％的改性淀粉、0.4～1.6％的金属盐、0.4～2.0％的浓度为0.5％的羧甲基纤维素钠水溶液、分散剂0.2％～0.4％和86.0～97.0％的自来水组成；

改性淀粉为以小麦或玉米或高梁或豌豆淀粉制成，改性淀粉包括以下制备步骤：

①、先将淀粉配制得到淀粉浆液；然后将氢氧化钠、碳酸钠的至少一种与阳离子醚化剂的混合溶液添加至淀粉浆液中混合搅拌均匀得到第一混合溶液；

②、往第一混合溶液中添加硅烷偶联剂混合搅拌均匀得到第二混合溶液；

③、将第二混合溶液在35～55℃下反应时间8～24小时；调节反应结束后的第二混合溶液的pH至中性或酸性，并稀释至浓度为2％～6％，得到第三混合溶液；

④、往第三混合溶液中添加丙烯腈并搅拌得到第四混合溶液；

⑤、在搅拌条件下，将第四混合溶液升温至95～100℃并保温糊化20-30分钟；将保温糊化后的第四混合溶液稀释至浓度为1％～4％即得改性淀粉。

氢氧化钠、碳酸钠的至少一种与阳离子醚化剂的混合溶液中，氢氧化钠、碳酸钠的至少一种的量为淀粉绝干量的2％～5％，阳离子醚化剂的量为淀粉绝干量的5％～10％，阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)，3-氯-2-羟丙基-三乙基氯化铵(GTA)、十二烷基二甲基环氧丙基氯化铵中的至少一种。

硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种，硅烷偶联剂的添加量为淀粉绝干量的1％～5％。

调节反应结束后的第二混合溶液的pH至中性或酸性的步骤包括：使用酸溶液调节反应结束后的第二混合溶液的pH至6.0～7.0，酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、冰醋酸溶液或柠檬酸溶液的任意一种。

一种可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法，包括以下工艺步骤：

S1、在三口烧瓶中加入占凝聚剂质量86.0～97.0％的自来水，放置在恒温水浴锅中进行搅拌；

S2、加入占凝聚剂质量2.0～10.0％的取代度大于1.0小于等于2.5的改性淀粉，继续搅拌使淀粉完全分散在自来水中；

S3、打开恒温水浴锅的开关，将温度设定在70～90℃之间进行加热；待温度上升到设定温度并且稳定后计时，使三口烧瓶中淀粉溶液反应30～60分钟，然后置于高速离心机中，离心处理，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用氢氧化钠溶液调节pH，静置沉淀，收集上层清液得到组分Ⅰ；

往组分Ⅰ中加入占凝聚剂质量0.5～1.6％的金属盐，继续搅拌，使金属盐与组分Ⅰ完全混合，得到组分Ⅱ；

S4、用氢氧化钠调节组分Ⅱ中的pH为9，静置18h，得到混合液，将混合液置于高速冷冻离心机中，离心处理min，收集下层固体，将固体用水洗涤4次后，置于冷冻干燥机中，冷冻干燥，再将冷冻干燥后的固体、氢氧化钠混合研磨3h，过筛得到混合粉体；

S5、取30～45g混合粉体和4～5g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有200～250mL蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温，保温，得到混合液，将混合液置于高速离心机中，离心处理15～20min，去除上层清液，收集下层沉淀；

S6、用盐酸洗涤上述沉淀，将洗涤后的沉淀放入鼓风干燥机中，干燥然后加入100～120mL蒸馏水，用氢氧化钠溶液调节pH，加热升温往加入占凝聚剂质量0.5～2.0％、浓度为0.5％的聚合物水溶液，继续搅拌，使聚合物水溶液与组分Ⅱ完全混合，出料，即为产品。

步骤四的氢氧化钠的质量分数为10％，高速冷冻离心机转为5000～5500r/min，冷冻干燥温度为-40～-20℃，冷冻干燥时间为10～12h，冷冻干燥后的固体、氢氧化钠混合质量比为1︰2，所过筛规格为400目。

步骤五的加热升温后温度为100℃，保温时间为3h，离心转速为4000～4500r/min。

步骤六的盐酸的质量分数为15％，洗涤沉淀直至洗涤液pH为7.8～8.2，设定鼓风干燥机温度为90℃，干燥时间为4h，加热升温后温度为45～50℃。

上述仅为本发明的部分优选实施例，本发明并不仅限于实施例的内容。对于本领域中的技术人员来说，在本发明技术方案的构思范围内可以有各种变化和更改，所作的任何变化和更改，均在本发明保护范围之内。

Claims (8)

1.一种可降解单剂型漆雾凝聚剂，其特征在于，该漆雾凝聚剂由改性淀粉、金属盐、羧甲基纤维素钠、分散剂为主要原料组成，其中，所选用的改性淀粉的取代度大于1.0小于等于2.5；

以质量百分比计，所述漆雾凝聚剂的原料由2.0～10.0％的改性淀粉、0.4～1.6％的金属盐、0.4～2.0％的浓度为0.5％的羧甲基纤维素钠水溶液、分散剂0.2％～0.4％和86.0～97.0％的自来水组成；

所述改性淀粉为以小麦或玉米或高梁或豌豆淀粉制成，所述改性淀粉包括以下制备步骤：

①、先将淀粉配制得到淀粉浆液；然后将氢氧化钠、碳酸钠的至少一种与阳离子醚化剂的混合溶液添加至所述淀粉浆液中混合搅拌均匀得到第一混合溶液；

②、往所述第一混合溶液中添加硅烷偶联剂混合搅拌均匀得到第二混合溶液；

③、将所述第二混合溶液在35～55℃下反应时间8～24小时；调节反应结束后的所述第二混合溶液的pH至中性或酸性，并稀释至浓度为2％～6％，得到第三混合溶液；

④、往所述第三混合溶液中添加丙烯腈并搅拌得到第四混合溶液；

⑤、在搅拌条件下，将所述第四混合溶液升温至95～100℃并保温糊化20-30分钟；将所述保温糊化后的所述第四混合溶液稀释至浓度为1％～4％即得所述改性淀粉。

2.根据权利要求1所述的一种可降解单剂型漆雾凝聚剂，其特征在于，所述氢氧化钠、碳酸钠的至少一种与阳离子醚化剂的混合溶液中，所述氢氧化钠、碳酸钠的至少一种的量为所述淀粉绝干量的2％～5％，所述阳离子醚化剂的量为所述淀粉绝干量的5％～10％，所述阳离子醚化剂为3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵、4-氯-2-丁烯基三甲基氯化铵和环氧丙基三甲基氯化铵、2，3-环氧丙基三甲基氯化铵(ETA)，3-氯-2-羟丙基-三乙基氯化铵(GTA)、十二烷基二甲基环氧丙基氯化铵中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种可降解单剂型漆雾凝聚剂，其特征在于，所述硅烷偶联剂为3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷以及N-2-氨乙基-3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的至少一种，所述硅烷偶联剂的添加量为所述淀粉绝干量的1％～5％。

4.根据权利要求1所述的一种可降解单剂型漆雾凝聚剂，其特征在于，所述调节反应结束后的所述第二混合溶液的pH至中性或酸性的步骤包括：使用酸溶液调节反应结束后的所述第二混合溶液的pH至6.0～7.0，所述酸溶液为盐酸溶液、硫酸溶液、冰醋酸溶液或柠檬酸溶液的任意一种。

5.一种可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：

S1、在三口烧瓶中加入占所述凝聚剂质量86.0～97.0％的自来水，放置在恒温水浴锅中进行搅拌；

S2、加入占所述凝聚剂质量2.0～10.0％的所述取代度大于1.0小于等于2.5的改性淀粉，继续搅拌使淀粉完全分散在自来水中；

S3、打开恒温水浴锅的开关，将温度设定在70～90℃之间进行加热；待温度上升到设定温度并且稳定后计时，使三口烧瓶中淀粉溶液反应30～60分钟，然后置于高速离心机中，离心处理，去除下层沉淀得到上层液，将上层液用氢氧化钠溶液调节pH，静置沉淀，收集上层清液得到组分Ⅰ；

往组分Ⅰ中加入占所述凝聚剂质量0.5～1.6％的金属盐，继续搅拌，使金属盐与组分Ⅰ完全混合，得到组分Ⅱ；

S4、用氢氧化钠调节组分Ⅱ中的pH为9～10，静置18～24h，得到混合液，将混合液置于高速冷冻离心机中，离心处理8～10min，收集下层固体，将固体用水洗涤3～5次后，置于冷冻干燥机中，冷冻干燥，再将冷冻干燥后的固体、氢氧化钠混合研磨3～4h，过筛得到混合粉体；

S5、取30～45g混合粉体和4～5g十八烷基三甲基氯化铵溶于装有200～250mL蒸馏水的烧杯中，移入水浴锅，加热升温，保温，得到混合液，将混合液置于高速离心机中，离心处理15～20min，去除上层清液，收集下层沉淀；

S6、用盐酸洗涤上述沉淀，将洗涤后的沉淀放入鼓风干燥机中，干燥然后加入100～120mL蒸馏水，用氢氧化钠溶液调节pH，加热升温往加入占所述凝聚剂质量0.5～2.0％、浓度为0.5％的聚合物水溶液，继续搅拌，使聚合物水溶液与组分Ⅱ完全混合，出料，即为产品。

6.根据权利要求5所述的一种可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于，步骤四所述的氢氧化钠的质量分数为10％，高速冷冻离心机转为5000～5500r/min，冷冻干燥温度为-40～-20℃，冷冻干燥时间为10～12h，冷冻干燥后的固体、氢氧化钠混合质量比为1︰2，所过筛规格为400目。

7.根据权利要求5所述的一种可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于，步骤五中的加热升温后温度为90～100℃，保温时间为2～3h，离心转速为4000～4500r/min。

8.根据权利要求5所述的一种可降解单剂型漆雾凝聚剂的制备方法，其特征在于，步骤六所述的盐酸的质量分数为15％，洗涤沉淀直至洗涤液pH为7.8～8.2，设定鼓风干燥机温度为80～90℃，干燥时间为3～4h，加热升温后温度为45～50℃。