CN113999549B - 一种提高粉体材料分散稳定性的组合物及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种提高粉体材料分散稳定性的组合物，由包括以下组分的原料制备而成：三乙醇胺溶液17重量份～70重量份；硅酸20重量份～35重量份；月桂酸1重量份～10重量份；稳定剂12重量份～24重量份；活性剂5重量份～26重量份。与现有技术相比，本发明提供的提高粉体材料分散稳定性的组合物采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，不仅能提高现有粉体材料性能，且在下游应用中，能提高应用性能，改善在应用过程中存在的问题，避免应用过程中的二次加工。实验结果表明，使用本发明提供的成品用于钛白粉后处理包膜过程，亮度、TCS、SCX、分散性等指标都优于传统助剂TMP(三羟甲基丙烷)和TME(三羟甲基乙烷)。

Description

一种提高粉体材料分散稳定性的组合物及其制备方法
技术领域
本发明涉及分散助剂技术领域，更具体地说，是涉及一种提高粉体材料分散稳定性的组合物及其制备方法。
背景技术
近年来，随着粉体技术的不断发展，粉体材料在相关传统行业中的应用日益广泛，市场前景十分广阔。粉体材料由于颗粒尺寸的微细化，使它的许多物理、化学性能产生了特殊变化，人们将这些性能应用在化工、轻工、冶金、电子、高技术陶瓷、复合材料、核技术、生物医学以及国防尖端技术等领域，大大推进了这些领域的发展，可以说粉体材料正在渗入整个工业部门和高技术领域。因此，粉体材料技术被誉为现代高新技术的原点。
目前，粉体材料的分散改性多以有机硅、三羟甲基乙烷、三羟甲基丙烷、六偏磷酸钠等材料代替，并未对粉体材料针对性的开发专用分散剂，这些传统材料虽然能实现对粉体材料的有效分散，但其因材料本身的局限性，且没有对其下游领域应用进行针对开发，因此使被处理过的粉体的耐高温性、白度、亮度等指标不能达到最优，且这些粉体在下游应用领域如油墨、造纸、涂料等，仍存在气泡、有刀性(平抹不均匀)等问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种提高粉体材料分散稳定性的组合物及其制备方法，本发明提供的组合物不仅能提高现有粉体材料性能，且在下游应用中，能提高应用性能，改善在应用过程中存在的问题，避免应用过程中的二次加工。
本发明提供了一种提高粉体材料分散稳定性的组合物，由包括以下组分的原料制备而成：
三乙醇胺溶液17重量份～70重量份；
硅酸20重量份～35重量份；
月桂酸1重量份～10重量份；
稳定剂12重量份～24重量份；
活性剂5重量份～26重量份。
优选的，所述三乙醇胺溶液的浓度为80wt％～90wt％。
优选的，所述稳定剂为浓度60wt％～70wt％的硼酸溶液。
优选的，所述活性剂为浓度0.5wt％～1wt％的FeSO4溶液。
优选的，该组合物为适用于油性的分散改性剂组合物，包括以下组分：
三乙醇胺溶液55重量份～70重量份；
硅酸25重量份～35重量份；
月桂酸3重量份～10重量份；
稳定剂12重量份～24重量份；
活性剂5重量份～8重量份。
优选的，还包括：
二元醇；所述二元醇为乙二醇或丁二醇。
优选的，该组合物为适用于水性、或水油两用的分散改性剂组合物，包括以下组分：
三乙醇胺溶液17重量份～24重量份；
硅酸20重量份～32重量份；
月桂酸1重量份～7重量份；
二元醇33重量份～45重量份；
稳定剂15重量份～24重量份；
活性剂15重量份～26重量份。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的提高粉体材料分散稳定性的组合物的制备方法，包括以下步骤：
将三乙醇胺溶液、月桂酸和硅酸在100℃～105℃下混合均匀，再加入活性剂，在500MPa～700MPa下高速搅拌3min～8min，最后加入稳定剂，降至常温，常压下低速搅拌50min～70min，得到提高粉体材料分散稳定性的组合物。
优选的，所述高速搅拌的转速为1000r/min～1500r/min；所述低速搅拌的转速为50r/min～70r/min。
优选的，所述在100℃～105℃下混合均匀前，还包括：
在三乙醇胺溶液、月桂酸和硅酸中加入二元醇。
本发明提供了一种提高粉体材料分散稳定性的组合物，由包括以下组分的原料制备而成：三乙醇胺溶液17重量份～70重量份；硅酸20重量份～35重量份；月桂酸1重量份～10重量份；稳定剂12重量份～24重量份；活性剂5重量份～26重量份。与现有技术相比，本发明提供的提高粉体材料分散稳定性的组合物采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，不仅能提高现有粉体材料性能，且在下游应用中，能提高应用性能，改善在应用过程中存在的问题，避免应用过程中的二次加工。实验结果表明，使用本发明提供的成品用于钛白粉后处理包膜过程，亮度、TCS、SCX、分散性等指标都优于传统助剂TMP(三羟甲基丙烷)和TME(三羟甲基乙烷)。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件易控，具有广阔的应用前景。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种提高粉体材料分散稳定性的组合物，由包括以下组分的原料制备而成：
三乙醇胺溶液17重量份～70重量份；
硅酸20重量份～35重量份；
月桂酸1重量份～10重量份；
稳定剂12重量份～24重量份；
活性剂5重量份～26重量份。
本发明结合传统分散助剂的问题，通过对粉体材料技术生产以及其下游领域应用的研究，提供了一种较传统助剂相比，不仅能提高现有粉体材料性能，且在下游应用中，能提高应用性能，改善在应用过程中存在的问题，避免应用过程中的二次加工。
在本发明中，所述三乙醇胺溶液的浓度优选为80wt％～90wt％，更优选为85wt％。本发明对所述三乙醇胺溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售三乙醇胺配制的水溶液即可。
本发明对所述硅酸和月桂酸的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的纯度在99％以上的市售商品即可。
在本发明中，所述稳定剂优选为浓度60wt％～70wt％的硼酸溶液，更优选为浓度65wt％的硼酸溶液。本发明对所述硼酸溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售硼酸配制的水溶液即可。
在本发明中，所述活性剂优选为浓度0.5wt％～1wt％的FeSO4溶液，更优选为浓度0.8wt％的FeSO4溶液。本发明对所述FeSO4溶液的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的市售FeSO4配制的水溶液即可。
本发明提供的提高粉体材料分散稳定性的组合物采用上述特定配比的原料制备而成，能够提高粉体材料分散稳定性，尤其适用于钛白粉后处理包膜过程，针对传统分散助剂(或分散助剂组合物)立体空间小、不耐高温、易起泡、改性功效不明显等缺点，通过使用本发明提供的新型分散改性助剂组合物，可提高钛白粉的分散稳定性，使其耐高温、不起泡、改性功效明显，不仅提高钛白粉本身的性能，同时增加其在下游应用领域范围、提高其各项应用性能的指标。
在本发明一个优选的实施例中，该组合物为适用于油性的分散改性剂组合物，包括以下组分：
三乙醇胺溶液55重量份～70重量份；
硅酸25重量份～35重量份；
月桂酸3重量份～10重量份；
稳定剂12重量份～24重量份；
活性剂5重量份～8重量份。
在本发明中，所述提高粉体材料分散稳定性的组合物优选还包括：
二元醇；所述二元醇优选为乙二醇或丁二醇，更优选为丁二醇。本发明对所述二元醇的来源没有特殊限制，采用本领域技术人员熟知的上述乙二醇和丁二醇的市售商品即可。
在本发明另一个优选的实施例中，该组合物为适用于水性、或水油两用的分散改性剂组合物，包括以下组分：
三乙醇胺溶液17重量份～24重量份；
硅酸20重量份～32重量份；
月桂酸1重量份～7重量份；
二元醇33重量份～45重量份；
稳定剂15重量份～24重量份；
活性剂15重量份～26重量份。
相较于传统分散助剂的链条结构，本发明提供的分散助剂组合物的主体材料为空间立体结构，从而能够实现对粉体材料(如钛白粉)更加高效分散；同时，由特定活性剂在空间立体结构中提供特种官能团，使粉体材料本身性能，如白度、亮度、遮盖力、耐温性得到有效提升，且在下游领域应用中提高应用性能；并且本发明通过增加特有的稳定剂，保证其在运输、储存过程中其不失活性。综上，本发明提供的提高粉体材料分散稳定性的组合物采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，不仅能提高现有粉体材料性能，且在下游应用中，能提高应用性能，改善在应用过程中存在的问题，避免应用过程中的二次加工。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的提高粉体材料分散稳定性的组合物的制备方法，包括以下步骤：
将三乙醇胺溶液、月桂酸和硅酸在100℃～105℃下混合均匀，再加入活性剂，在500MPa～700MPa下高速搅拌3min～8min，最后加入稳定剂，降至常温，常压下低速搅拌50min～70min，得到提高粉体材料分散稳定性的组合物。
在本发明中，所述三乙醇胺溶液、月桂酸、硅酸、活性剂和稳定剂与上述技术方案中的相同，在此不再赘述。
在本发明中，将三乙醇胺溶液、月桂酸和硅酸混合的温度为100℃～105℃，优选为102℃；加入活性剂后，在高压500MPa～700MPa条件下高速搅拌，所述高压优选为600MPa。
在本发明中，所述高速搅拌的转速优选为1000r/min～1500r/min，更优选为1200r/min；高速搅拌的时间为3min～8min，优选为5min。
最后加入稳定剂，降至常温，常压下低速搅拌50min～70min，得到成品。
在本发明中，所述低速搅拌的转速优选为50r/min～70r/min，更优选为60r/min；所述低速搅拌的时间为50min～70min，优选为60min。
在本发明中，所述在100℃～105℃下混合均匀前，优选还包括：
在三乙醇胺溶液、月桂酸和硅酸中加入二元醇；在此基础上，所述提高粉体材料分散稳定性的组合物的制备方法具体为：
将三乙醇胺溶液、月桂酸、硅酸和二元醇在100℃～105℃下混合均匀，再加入活性剂，在500MPa～700MPa下高速搅拌3min～8min，最后加入稳定剂，降至常温，常压下低速搅拌50min～70min，得到提高粉体材料分散稳定性的组合物。
本发明采用上述特定制备工艺，通过控制制备过程中的温度、压力等条件及参数，加工工艺中的压力、温控等为合成有效成分的关键因素，从而获得满足相应成品要求的分散助剂组合物。同时，本发明提供的制备方法工艺简单，条件易控，具有广阔的应用前景。
本发明是对粉体材料分散包膜的针对性开发，因此从分散助剂的原理出发，通过空间立体结构实现分散；同时，本发明通过增加官能团对粉体材料进行良性改性，从而实现材料在应用领域的性能提高，避免二次加工；比如在针对户外涂料所添加的粉体，在原有活性剂基础上，添加连三氮茚，实现其抗紫外线能力，有效阻止户外涂料的黄变；因此具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种提高粉体材料分散稳定性的组合物，由包括以下组分的原料制备而成：三乙醇胺溶液17重量份～70重量份；硅酸20重量份～35重量份；月桂酸1重量份～10重量份；稳定剂12重量份～24重量份；活性剂5重量份～26重量份。与现有技术相比，本发明提供的提高粉体材料分散稳定性的组合物采用特定含量组分，实现整体较好的相互作用，不仅能提高现有粉体材料性能，且在下游应用中，能提高应用性能，改善在应用过程中存在的问题，避免应用过程中的二次加工。实验结果表明，使用本发明提供的成品用于钛白粉后处理包膜过程，亮度、TCS、SCX、分散性等指标都优于传统助剂TMP(三羟甲基丙烷)和TME(三羟甲基乙烷)。
此外，本发明提供的制备方法工艺简单，条件易控，具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明，下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售；其中，三乙醇胺溶液的浓度为85wt％，月桂酸的纯度大于等于99％，硅酸的纯度大于等于99％，丁二醇的纯度大于等于99％，FeSO4溶液的浓度为0.8wt％，硼酸溶液的浓度为65wt％。
实施例1
将64重量份的三乙醇胺溶液、6重量份月桂酸和30重量份硅酸在102℃下混合均匀，再加入6重量份的FeSO4溶液，在高压600MPa下高速搅拌(转速为1200r/min)5min，最后加入18重量份的硼酸溶液，降至常温，常压下低速搅拌(转速为60r/min)60min，得到适用于油性的分散改性剂组合物(记为分散剂A)。
实施例2
将21重量份的三乙醇胺溶液、6重量份月桂酸、30重量份硅酸和43重量份丁二醇在102℃下混合均匀，再加入20重量份的FeSO4溶液，在高压600MPa下高速搅拌(转速为1200r/min)5min，最后加入18重量份的硼酸溶液，降至常温，常压下低速搅拌(转速为60r/min)60min，得到适用于水性、或水油两用的分散改性剂组合物(记为分散剂B)。
成品(应用)测试方法：
将上述分散剂A、分散剂B与传统的TMP(三羟甲基丙烷)、TME(三羟甲基乙烷)进行测试和对比，下面列出干法与湿法测试方法：
(1)干法混合与测试方法：
称取洗涤干燥后的钛白粉四份(每份200g)，分别放入干净塑料袋中；
称取TMP、TME、分散剂A、分散剂B各1.0g(添加比例0.5％)，分别用喷雾小瓶喷于钛白粉中；
密封好塑料袋，用力充分摇匀；
将混匀的物料放入坩埚中，于205±5℃烘干8分钟；
冷却后分别测试白度(油相)、遮盖力、耐候(晒)性，并记录结果。
(2)湿法添加测试方法：
称取洗涤干燥后的钛白粉四份(每份200g)，分别放入干净烧杯(500ml)中；
称取TMP、TME、分散剂A、分散剂B各1.0g(添加比例0.5％)，分别放入已装钛白粉的烧杯(500ml)中，再分别加入200ml蒸馏水，搅拌均匀；
分别用定性滤纸做过滤介质，布氏漏斗真空抽滤，取滤饼置于坩埚中；
先于105℃烘干，再升温至205±5℃烘干8分钟；
冷却后分别测试白度(油相)、遮盖力、耐候(晒)性，记录结果。
测试结果：
(1)测试数据参见表1所示。
表1 TMP、TME、分散剂A、分散剂B对比数据
Figure BDA0003343418180000081
(2)指标说明：
L*：指亮度，越接近100，亮度越好；
a*：即a坐标：(-a：负值，绿色色相)/(+a：正值，红色色相)，-a数值越小，越呈现为绿色色相，+a数值越大，越呈现为红色色相；
b*：即b坐标：(-b：负值，蓝色色相)/(+b：正值，黄色色相)，-b数值越小，越呈现为蓝色色相，+b数值越大，越呈现为黄色色相；
△E：与△L、△a、△b相关；
Figure BDA0003343418180000082
△E越小越好。
TCS：雷诺兹数，数值越高越好，数值越高，则指同样重量的钛白粉的遮盖力更好。
SCX：指消色力，数值越高，则消色力越好。
分散性：数值越高，则分散性越好。
(3)试验结论：
使用本发明提供的分散改性剂组合物亮度、TCS、SCX、分散性等指标都优于传统助剂TMP(三羟甲基丙烷)和TME(三羟甲基乙烷)。
所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种提高粉体材料分散稳定性的组合物，由包括以下组分的原料制备而成：
三乙醇胺溶液17重量份～70重量份；
硅酸20重量份～35重量份；
月桂酸1重量份～10重量份；
稳定剂12重量份～24重量份；
活性剂5重量份～26重量份；
所述稳定剂为浓度60wt％～70wt％的硼酸溶液；所述活性剂为浓度0.5wt％～1wt％的FeSO4溶液。
2.根据权利要求1所述的提高粉体材料分散稳定性的组合物，其特征在于，所述三乙醇胺溶液的浓度为80wt％～90wt％。
3.根据权利要求1所述的提高粉体材料分散稳定性的组合物，其特征在于，该组合物为适用于油性的分散改性剂组合物，包括以下组分：
三乙醇胺溶液55重量份～70重量份；
硅酸25重量份～35重量份；
月桂酸3重量份～10重量份；
稳定剂12重量份～24重量份；
活性剂5重量份～8重量份。
4.一种权利要求1～3任一项所述的提高粉体材料分散稳定性的组合物的制备方法，包括以下步骤：
将三乙醇胺溶液、月桂酸和硅酸在100℃～105℃下混合均匀，再加入活性剂，在500MPa～700MPa下高速搅拌3min～8min，最后加入稳定剂，降至常温，常压下低速搅拌50min～70min，得到提高粉体材料分散稳定性的组合物。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述高速搅拌的转速为1000r/min～1500r/min；所述低速搅拌的转速为50r/min～70r/min。
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