CN113088142A - 直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法 - Google Patents

Abstract

直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，用润湿分散剂将有机颜料滤饼润湿分散到去离子水中，过滤，制得颜料分散体，颜料分散体与丙烯酸树脂分散体混合、研磨，制得水性丙烯酸涂料。本发明直接将有机颜料滤饼先制备成分散性良好的预分散液，省去颜料滤饼干燥、粉碎等步骤，有机颜料滤饼预分散体中加入了具有亲水和疏水双亲性嵌段共聚物，一方面降低了颜料滤饼颗粒表面张力，有助于有机颜料在水中润湿分散；另一方面能够调节颜料和水性丙烯酸树脂之间的亲和性，改善有机颜料和水性丙烯酸树脂的相容性；有机颜料滤饼与折干的粉体颜料制备的水性丙烯酸涂料性能相当，储存稳定性好，耐水性、光泽度良好，并且环保，VOC含量低。

Description

直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法

技术领域

本发明属于有机颜料应用技术领域，特别是涉及一种直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法。

背景技术

工业上，有机颜料生产会得到固含量在30%-40%的颜料滤饼，例如偶氮类有机颜料的制备须要经过重氮化反应、偶合反应，得到初始颜料颗粒，其粒径很小，比表面积较大，悬浮于水中形成不均匀的悬浊液，通过压滤将水从有机颜料分离出来，得到固含量在30%-40%的颜料滤饼（以下提到的颜料滤饼均指固含量在30%-40%的工业颜料滤饼）。

颜料滤饼一般不直接使用，不论是应用于涂料、油墨还是橡胶、塑料的着色，颜料滤饼都需要经过进一步处理才能使用。工业上处理方法主要有以下两种：一、干燥脱水，一般是将颜料滤饼高温烘干，然后机械粉碎，得到有机颜料干粉，或者是通过真空脱水、二次压滤脱水等手段，降低颜料滤饼中的含水量；二、挤水转向捏合，其原理是在表面活性剂存在下，含水颜料滤饼与油性树脂一起捏合、搅拌，使亲水性的粒子改性为亲油性，从水相转入油相，同时分离出水分，然后真空脱水，得到膏状颜料分散体基料。

这两种处理方法本质都需要降低颜料滤饼中的水含量，存在一定程度不足，表现在：

第一种方法：颜料滤饼的烘干、粉碎消耗大量能量，颜料在烘干过程中出现二次结晶、颗粒生长以及团聚，不仅增加了粉碎能耗，而且导致颜料粒子性能下降，难以达到原生颜料粒子的着色性能，一方面降低了颜料的质量，另一方面，颜料粉碎过程中不可避免产生大量粉尘，污染环境，影响工人身体健康，且存在安全风险。

第二种方法：需要长时间真空操作，对设备机械密封性要求较高，能耗也较大，而且挤水转相产品应用范围较窄，缺乏通用性。

水性丙烯酸涂料是以丙烯酸树脂为主要成膜物质，以水作为主要分散介质的水性涂料，具有环保健康的特点，多用于高端涂料领域。当前水性丙烯酸涂料使用的有机颜料着色剂多为颜料干粉，而在制备过程中需要加入水作为分散介质。

探索改进颜料滤饼的后处理加工方法，将颜料滤饼直接用于水性涂料制备，能够有效减少生产工序，显著降低生产能耗，对于颜料、涂料工业具有重要意义。

发明内容

本发明提供了一种直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，以解决现有技术存在的颜料滤饼无法直接用于水性涂料制备导致粉尘污染以及增加有机颜料生产到水性涂料生产的周期和成本的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，用润湿分散剂将有机颜料滤饼润湿分散到去离子水中，过滤，制得颜料分散体，颜料分散体与丙烯酸树脂分散体混合、研磨，制得水性丙烯酸涂料，

上述水性丙烯酸涂料由以下重量份数比的组分组成：有机颜料滤饼8-17份；润湿分散剂0.5-2份；水性丙烯酸树脂30-41份；填料10-25份；消泡剂0.01-0.1份；pH调节剂0.01-0.05份；流平剂0.008-0.012份和去离子水28-45份。

上述有机颜料滤饼为C.I.颜料红21或C.I.颜料黄74或C.I.颜料黄83或C.I.颜料橙13或C.I.颜料橙34或C.I.颜料红170；有机颜料滤饼优选为C.I.颜料红21或颜料黄74。

上述有机颜料滤饼固含量范围为30%-40%。

上述润湿分散剂为丙烯酸嵌段共聚物或多元酸酯聚合物。

上述水性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂或有机硅改性丙烯酸树脂或环氧改性丙烯酸树脂。

上述水性丙烯酸树脂pH为8~9。

上述填料为碳酸钙或二氧化硅或钛白粉或硫酸钡或上述组分的任意组合。

上述消泡剂为矿物油类或有机硅类或其组合。

上述pH调节剂为氨水或N,N-二甲基乙醇胺或三乙胺或其组合，优选N,N-二甲基乙醇胺。

上述直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，具体工艺步骤为：

（1）将去离子水加入高速分散机中，加入润湿分散剂、消泡剂，混合均匀，之后加入有机颜料滤饼，以500-800r/min转速分散15-20min，再用250目滤网过滤掉少量未分散的滤饼碎块，得到颜料预分散液I；

（2）用pH调节剂将水性丙烯酸树脂pH调节至8-9，加入去离子水，在300-400r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体II；

（3）将颜料预分散液I、水性树脂分散体II、填料、流平剂、消泡剂混合，在800-1000r/min的转速下分散20min-2h，形成混合物III；

（4）混合物III研磨1h，得到水性丙烯酸涂料IV。

本发明通过广泛而深入的研究，首次将含水的有机颜料滤饼直接用于水性丙烯酸涂料制备，本发明采用特殊的润湿分散剂解决颜料滤饼分散性与相容性问题，制成的水性涂料耐水性好，储存稳定性好，并且很好地满足环保的要求，VOC含量低。

本发明所述的颜料滤饼是由工业上颜料细小颗粒悬浊液通过压滤得到的饼状或者块状含水颜料，一般含水量在30%-40%。

本发明所述润湿分散剂具有选自下组的一个或多个特征：

(1)含有聚电解质，增加颜料颗粒空间位阻效应；

(2)具有亲水和疏水双亲性嵌段共聚物，增加颜料颗粒空间排斥力，提高热力学稳定性；

本发明的润湿分散剂特殊的疏水结构和水溶解性使其较容易吸附在颜料滤饼表面，有助于颜料滤饼在水中润湿分散，同时，能够调节颜料颗粒和水性树脂之间的亲水亲油平衡，改善颜料与水性树脂的相容性，且不会影响漆膜的耐水性能。

本发明所用的pH值调节剂是工业上常用的可在水性体系中调节pH值的物质，包括但不限于氨水、N,N-二甲基乙醇胺等。

本发明的消泡剂可选择带有疏水单元的有机硅类消泡剂，不仅能够消除水性涂料在生产过程中的泡沫，还能够保证在存储和使用过程中不产生气泡，具有一定的抑泡效果。

本发明的主要优点在于：

(1)本发明直接将有机颜料滤饼先制备成分散性良好的预分散液，省去颜料滤饼干燥、粉碎等步骤，节能环保；

(2)本发明的有机颜料滤饼预分散体中加入了具有亲水和疏水双亲性嵌段共聚物，一方面降低了颜料滤饼颗粒表面张力，有助于有机颜料在水中润湿分散；另一方面能够调节颜料和水性丙烯酸树脂之间的亲和性，改善有机颜料和水性丙烯酸树脂的相容性；

（3）有机颜料滤饼与折干的粉体颜料制备的水性丙烯酸涂料性能相当，储存稳定性高，耐水性、光泽度良好，并且环保，VOC含量低。

附图说明

图1 为C.I.颜料红21滤饼预分散体粒径分布图；

图2 C.I.颜料黄74滤饼预分散体粒径分布图；

图3 C.I.颜料黄83滤饼预分散体粒径分布图；

图4 C.I.颜料橙13滤饼预分散体粒径分布图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。除非另外说明，否则百分比和份数是重量百分比和kg数。

以下实施例中所用的实验材料和试剂如无特别说明均可从市售渠道获得。

测试方法

1.稳定性：目测观察。在25℃下密闭放置90天后，观察是否出现明显的颜料颗粒沉淀、絮凝等严重影响稳定性的情况。

2.颗粒细度测试

依据GB 6753.1-2007《涂料研磨细度的测定》的规定进行。

3.耐水性

依据GBT 1733-1993《漆膜耐水性测定方法》中9.1的规定进行。

4.不挥发物含量测定：

依据GBT1725-2007《色漆、清漆和塑料不挥发物含量的测定标准》的规定进行。

5.光泽度

依据GB/T 9754-2007《不含金属颜料的色漆漆膜的镜面光泽的测定》的规定进行。

6.VOC含量测试：

依据GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》的规定进行。

实施例1

(1)将14.8kg的去离子水加入高速分散机中，加入0.5kg丙烯酸嵌段共聚物润湿分散剂、0.1kg消泡剂，混合均匀，之后加入8.0kg的颜料红21滤饼，以500r/min转速分散15min，再用250目滤网过滤掉少量未分散的滤饼碎块，得到颜料红21滤饼预分散液1；

（2）将30kg的水性丙烯酸树脂加入搅拌机中，用氨水调节pH至8~9，加入去22.2kg的离子水，在300r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、25kg的高光BaSO4填料、0.01kg流平剂、0.1kg消泡剂混合，在800r/min的转速下分散20min，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

对颜料红21滤饼预分散液粒度分布进行了表征，见附图1。

实施例2

(1)将12kg的去离子水加入高速分散机中，加入2.0kg多元酸酯聚合物润湿分散剂、0.5kg消泡剂，混合均匀，之后加入17.0kg的颜料黄74滤饼，以600r/min转速分散20min，再用250目滤网过滤掉少量未分散的滤饼碎块，得到颜料黄74滤饼预分散液1；

（2）将41.0kg的有机硅改性丙烯酸树脂加入搅拌机中，用N,N-二甲基乙醇胺调节pH至8~9，加入去18.0kg的离子水，在400r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、10.0kg的钛白粉填料、0.01kg流平剂、0.01kg消泡剂混合，在800r/min的转速下分散1h，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

对颜料黄74滤饼预分散液粒度分布进行了表征，见附图2。

实施例3

（1）将20kg的去离子水加入高速分散机中，加入1.5kg多元酸酯聚合物分散剂、0.3kg消泡剂，混合均匀，之后加入9.0kg的颜料黄83滤饼，以800r/min转速分散20min，再用250目滤网过滤掉少量未分散的滤饼碎块，得到颜料黄83滤饼预分散液1；

（2）将29.0kg的环氧改性丙烯酸树脂加入搅拌机中，用N,N-二甲基乙醇胺调节pH至8~9，加入去30.0kg的离子水，在400r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、10.0kg的碳酸钙填料、0.01kg流平剂、0.03kg消泡剂混合，在1000r/min的转速下分散2h，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

对颜料黄83预分散液粒度分布进行了表征，见附图3。

实施例4

( 1 )将12kg的去离子水加入高速分散机中，加入1.0kg丙烯酸嵌段共聚物润湿分散剂、0.3kg消泡剂，混合均匀，之后加入9.0kg的颜料橙13滤饼，以500r/min转速分散15min，再用250目滤网过滤掉少量未分散的滤饼碎块，得到颜料橙13滤饼预分散液1；

（2）将40.0kg的丙烯酸树脂加入搅拌机中，用N,N-二甲基乙醇胺调节pH至8~9，加入去30.0kg的离子水，在300r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、20.0kg的高光硫酸钡填料、0.01kg流平剂、0.05kg消泡剂混合，在800r/min的转速下分散20min，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

对颜料橙13滤饼预分散液粒度分布进行了表征，见附图4。

对比例的目的是对比颜料滤饼与颜料干粉在同等配方和工艺条件下制备的水性涂料性能。同实施例1-4，不同之处在于：不使用颜料滤饼，而使用对应的折干粉体颜料（根据对应颜料滤饼实际含水量折算），配方比例不变，工艺条件不变。

对比例1-4

对比例1

(1)将16.4kg的去离子水加入高速分散机中，加入0.5kg丙烯酸嵌段共聚物润湿分散剂、0.1kg消泡剂，混合均匀，之后加入4.0kg的颜料红21干粉，以500r/min转速分散15min，再用250目滤网进行过滤，得到颜料红21预分散液1；

（2）将30kg的水性丙烯酸树脂加入搅拌机中，用氨水调节pH至8~9，加入去24.6kg的离子水，在300r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、25kg的高光BaSO4填料、0.01kg流平剂、0.1kg消泡剂混合，在800r/min的转速下分散20min，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

对比例2

(1)将15.4kg的去离子水加入高速分散机中，加入2.0kg多元酸酯聚合物润湿分散剂、0.5kg消泡剂，混合均匀，之后加入8.5kg的颜料黄74干粉，以600r/min转速分散20min，再用250目滤网过滤，得到颜料黄74预分散液1；

（2）将41.0kg的有机硅改性丙烯酸树脂加入搅拌机中，用N,N-二甲基乙醇胺调节pH至8~9，加入去23.1kg的离子水，在400r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、10.0kg的钛白粉填料、0.01kg流平剂、0.01kg消泡剂混合，在800r/min的转速下分散1h，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

对比例3

(1)将21.8kg的去离子水加入高速分散机中，加入1.5kg长链多元胺聚酰胺盐润湿分散剂、0.3kg消泡剂，混合均匀，之后加入4.5kg的颜料黄83干粉，以800r/min转速分散20min，再用250目滤网过滤掉，得到颜料黄83滤饼预分散液1；

（2）将29.0kg的环氧改性丙烯酸树脂加入搅拌机中，用N,N-二甲基乙醇胺调节pH至8~9，加入去32.7kg的离子水，在400r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、10.0kg的碳酸钙填料、0.01kg流平剂、0.03kg消泡剂混合，在1000r/min的转速下分散2h，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

对比例4

(1)将13.8kg的去离子水加入高速分散机中，加入1.0kg丙烯酸嵌段共聚物润湿分散剂、0.3kg消泡剂，混合均匀，之后加入4.5kg的颜料橙13干粉，以500r/min转速分散15-20min，再用250目滤网过滤，得到颜料橙13预分散液1；

（2）将40.0kg的丙烯酸树脂加入搅拌机中，用N,N-二甲基乙醇胺调节pH至8~9，加入去32.7kg的离子水，在300r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体2；

（3）将颜料预分散液1、水性树脂分散体2、20.0kg的高光硫酸钡填料、0.01kg流平剂、0.05kg消泡剂混合，在800r/min的转速下分散20min，形成混合物3；

（4）混合物3研磨1h，得到水性丙烯酸涂料4。

分别按照前述方法测试实施例1-4和对比例1-4制备的水性丙烯酸涂料性能：

表3和表4分别为实施例1-4和对比例1-4制备的水性丙烯酸涂料的测试结果。

表一 实施例1-4有机颜料滤饼制备的水性丙烯酸涂料性能测试结果

表二 对比例1-4有机颜料干粉制备的水性涂料性能测试结果

结论：

由实施例1-4及的测试结果可以得出，本发明有机颜料滤饼直接制备水性丙烯酸涂料稳定性好，润湿分散剂有助于颜料滤饼在水性丙烯酸树脂中润湿分散，同时，能够调节颜料和水性树脂之间的亲水亲油平衡，改善相容性，且不会影响漆膜的耐水性能。

通过与对比例1-4的测试结果可以得出，本发明有机颜料滤饼直接制备水性丙烯酸涂料在储存稳定性、光泽度、耐水性等方面性能与颜料干粉制备的水性涂料相比，各方面指标不相上下。

Claims (8)

1.一种直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是用润湿分散剂将有机颜料滤饼润湿分散到去离子水中，过滤，制得颜料分散体，颜料分散体与水性丙烯酸树脂分散体混合、研磨，制得水性丙烯酸涂料。

2.根据权利要求1所述的直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是水性丙烯酸涂料由以下重量份数比的组分组成：有机颜料滤饼8-17份；润湿分散剂0.5-2份；水性丙烯酸树脂30-41份；填料10-25份；消泡剂0.01-0.1份；pH调节剂0.01-0.05份；流平剂0.008-0.012份和去离子水28-45份。

3.根据权利要求1所述的直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是有机颜料滤饼包含偶氮类有机颜料滤饼，如C.I.颜料红21、C.I.颜料黄74、C.I.颜料黄83、C.I.颜料橙13、C.I.颜料橙34、C.I.颜料红170。

4.根据权利要求1所述的直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是有机颜料滤饼固含量范围为30%-40%。

5.根据权利要求1所述的直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是润湿分散剂为丙烯酸嵌段共聚物或多元酸酯聚合物；水性丙烯酸树脂为丙烯酸树脂或有机硅改性丙烯酸树脂或环氧改性丙烯酸树脂；水性丙烯酸树脂pH为8~9。

6.根据权利要求2所述的直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是填料为碳酸钙或二氧化硅或钛白粉或硫酸钡或上述组分的任意组合；消泡剂为矿物油类或有机硅类或其组合；pH调节剂为氨水或N,N-二甲基乙醇胺或三乙胺或其组合。

7.根据权利要求7所述的直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是pH调节剂为N,N-二甲基乙醇胺。

8.根据权利要求1所述的直接用有机颜料滤饼制备丙烯酸涂料的方法，其特征是具体工艺步骤为：

（1）将去离子水加入高速分散机中，加入润湿分散剂、消泡剂，混合均匀，之后加入有机颜料滤饼，以500-800r/min转速分散15-20min，再用250目滤网过滤掉少量未分散的滤饼碎块，得到颜料预分散液I；

（2）用pH调节剂将水性丙烯酸树脂pH调节至8-9，加入去离子水，在300-400r/min下搅拌，得到水性丙烯酸树脂分散体II；

（3）将颜料预分散液I、水性树脂分散体II、填料、流平剂、消泡剂混合，在800-1000r/min的转速下分散20min-2h，形成混合物III；

（4）混合物III研磨1h，得到水性丙烯酸涂料IV。

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