CN115491091B - 一种含砂型水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料技术领域，所属IPC分类号为C09D133/14，尤其是涉及一种含砂型水性涂料及其制备方法。含砂型水性涂料，包括A组分、B组分、C组分A组分包括，按质量分数计，增稠剂A5.5～9.5％、水补充至100％。B组分包括，按质量分数计，分散剂0.1～0.2％、消泡剂0.1～0.2％、成膜助剂0.8～1.2％、金红石钛白粉0.2～0.3％、填料6～8％、羟乙基纤维素0.3～0.4％、pH调节剂0.03～0.06％、硅丙乳液12～18％、砂石45～55％、水补充至100％。C组分包括，按重量份计，防腐剂0.5～0.7份、硅丙乳液35～45份、苯丙乳液12～16份、黄腐酸0.4～0.7份、壳聚糖1～1.2份、菊粉1.5～2.5份、pH调节剂0.15～0.25份、增稠剂C0.7～0.8份、水110～130份。

Description

一种含砂型水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，所属IPC分类号为C09D133/14，尤其是涉及一种含砂型水性涂料及其制备方法。

技术背景

随着人们对建筑涂装主要的要求主要有环保、美观、耐候等性能，水性涂料具有良好的环保性能，为了回归自然人性换、一些研究人员也研究了仿石类的一些涂料，即在涂料中添加了一些砂石有，然后使用一些颜料使其具有更好的仿石效果。

申请人之前研究了一款仿石的水性多彩涂料，并申请了相关的专利，专利号为CN111718628A，但是发现其不太适用于北方，尤其是冬天的时候涂膜容易出现泛白、起泡等想象，为了改进这一缺点，发明人进行了本发明的研究。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的第一个方面提供了一种含砂型水性涂料，包括A组分、B组分、C组分。

A组分的原料包括，按质量分数计，增稠剂A5.5～9.5％、水补充至100％。

B组分的原料包括，按质量分数计，分散剂0.1～0.2％、消泡剂0.2～0.4％、成膜助剂0.8～1.2％、金红石钛白粉0.2～0.3％、填料6～8％、羟乙基纤维素0.3～0.4％、pH调节剂0.03～0.06％、硅丙乳液12～18％、砂石45～55％、水补充至100％。

C组分的原料包括，按重量份计，防腐剂0.5～0.7份、硅丙乳液35～45份、苯丙乳液12～16份、黄腐酸0.4～0.7份、壳聚糖1～1.2份、菊粉1.5～2.5份、pH调节剂0.15～0.25份、增稠剂C0.7～0.8份、水110～130份。

所述A组分、B组分、C组分的重量比为(1.5～2.5)：(7～8)：(0.8～1.2)；优选的，所述A组分、B组分、C组分的重量比为2：8：1。

增稠剂A包括硅酸盐与海藻酸钠的组合物；所述硅酸盐与海藻酸钠的重量比为(3～8)：1；优选的，所述硅酸盐与海藻酸钠的重量比为(5～7)：1。

所述硅酸盐为本领域常用的硅酸盐类增稠剂，其来源不做限制，包括但不限于厦门金百盛化工的硅酸镁锂。

所述海藻酸钠可通市售得到，其购买厂家包括但不限于湖北鑫润德化工有限公司。

优选的，所述增稠剂A还包括壳聚糖。

所述壳聚糖与硅酸盐的重量比为1：(2.5～3.5)；优选的，所述壳聚糖与硅酸盐的重量比为1：3。

所述壳聚糖可通市售得到，其购买厂家包括但不限于湖北鑫润德化工有限公司。

发明人发现，在本发明体系中使用壳聚糖、海藻酸钠与硅酸盐类增稠剂相互协同作用，不但能够增加发挥和壳聚糖的抗菌性能，同时还能够增加涂料的低温稳定性，降低了其在低温下容易泛白的缺陷，可能是因为组分A中相当于保护胶体，海藻酸钠、壳聚糖、硅酸镁锂与组分B中的白色砂子具有异电荷，使得吸附的作用力增强，同时大分子海藻酸钠、壳聚糖具有能够充当大分子骨架结构，使得涂料的性能增加；同时发明人意外发现，加入海藻酸钠和壳聚糖还能在一定程度上增加涂料的平滑性。

所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂。

所述聚羧酸钠盐分散剂可通过市售得到，购买厂家包括但不限于日本圣诺普科的SN-DEFOAMER 5040。

所述消泡剂为矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的组合。

所述矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的重量比为1：1。

经过研发实验发现，在本发明体系中单独使用矿物油消泡剂涂料子在使用时的平滑性一般，但是通过加入有机硅类消泡剂与矿物油消泡剂相互协同作用，能够更好的增加涂料使用时的平滑性，可能是因为本发明中加入了一些大分子类的增稠剂，需要有机硅类消泡剂来达到较好的消泡效果。

所述矿物油消泡剂可通过市售得到，购买厂家包括但不限于江苏晗泰化工，型号为NXZ。

所述有机硅类消泡剂可通过市售得到，购买厂家包括但不限于江苏晗泰化工，型号为HT-508。

所述成膜助剂包括醇酯十二与壳聚糖的组合物，其重量比为(7～10)：(6～8)；优选的，成膜助剂中醇酯十二与壳聚糖的重量比为8：7。

优选的，所述成膜助剂还包括黄腐酸(CAS号：479-66-3)。

所述黄腐酸与成膜助剂中的壳聚糖的重量比为(3～5)：(6～8)；优选的，所述黄腐酸与成膜助剂中的壳聚糖的重量比为4：7。

所述金红石钛白粉的型号包括但不限于杜邦TS6200。

所述填料包括选自滑石粉、煅烧高岭土、云母粉、硅灰石中的至少一种。

优选的，所述填料为煅烧高岭土。

所述煅烧高岭土的平均粒径为3000～5000目。

发明人发现本发明中的涂料与之前研发的涂料相比，有较好的机械性能，可能是因为在本发明中使用了一些与填料电荷相异的组分，能够将调料牢固的固定在涂料体系中。

所述羟乙基纤维素可通过市售得到，包括但不限于科莱恩的HS 30000YP2。

所述pH调节剂为本领域通用的pH调节剂，其来源与种类没有限制，包括不限于美国陶氏的安格斯AMP-95。

所述硅丙乳液的固含量为48～50wt％。

所述硅丙乳液为巴德富RS-996KD硅丙乳液。

所述苯丙乳液的固含量为46～48wt％。

所述苯丙乳液为巴德富RS-969W苯丙乳液。

与之前研究的涂料相比，本发明中的涂料的成膜速度更快，而且耐水性更好，并且平滑性更好，可能是因为在本发明中使用硅丙乳液和苯丙乳液作为成膜剂具有较好的耐候性，同时硅丙乳液和苯丙乳液两者的成膜时具有一定的梯度性，两者协同作用使得涂层的平滑性更佳。

本发明中的涂料主要用于建筑中，从涂层的外观来看，为了与建筑有相互协调的外观，在本发明体系中加入砂石，砂石的种类可根据需要进行选择。

所述砂石的粒径为80～100目；优选的，所述砂石的粒径为90目。

在一些实施方式中，所述砂石为90目的白色砂子。

所述防腐剂为涂料领域常用的防腐剂，可以列举的防腐剂有美国朗圣BiT20MW。

所述菊粉选自天然菊粉、长链菊粉、短链菊粉中的至少一种。

优选的，所述菊粉为短链菊粉，型号为Orafti Snergyl。

发明人发现，本发明中的涂膜具有良好的低温性能，涂膜在低温下放置一段时间后还具有很好的耐水性和耐碱性。可能是因为本发明中A组分中的增稠剂与短链菊粉相互作用使得膜涂膜内部的分子间还能够稳定的排布。

所述增稠剂C选自增稠剂DR-180、增稠剂DR-1、增稠剂DR-160D、增稠剂DR-72；优选的，所述增稠剂C为增稠剂DR-72。

本发明的第二个方面提供了一种含砂型水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将A组分中的原料混合均匀后得到A组分；

(2)将B组分中的水、分散剂、成膜助剂、金红石钛白粉、填料、羟乙基纤维素在搅拌机中混合30～40min后加入B组分中的消泡剂、pH调节剂、硅丙乳液混合30～40min后加入B组分中剩余的原料混合15～30min得到B组分；

(3)将C组分中的原料混合均匀得到C组分；

(4)称取相应重量的A组分、B组分、C组分，备用；

(5)在B组分中加入颜料进行调色，然后加入A组分混合后造粒、过筛得到彩色颗粒；

(6)将彩色颗粒与C组分混合均匀后得到含砂型水性涂料。

其中颜料可以根据需要进行选择，其添加量一般为颜料购买时的推荐添加量，同时本领域的技术人员也可以根据涂膜颜色的需要来选择颜料的种类和用量。

有益效果：

1.涂膜具有较好的平整性：可能是因为在本发明中使用A组分中的增稠剂与B组分中的成膜助剂及C组分中的黄腐酸、壳聚糖之间相互协同作用能够将填料及砂石等固态物质很好的包括分散于苯丙乳液和硅丙乳液中，形成平滑的膜。

2.涂膜较好的耐低温性：可能是因为本发明中的A组分中的增稠剂与短链菊粉相互作用使得膜涂膜内部的分子间还能够稳定的排布。

3.具有较好的耐水性：本发明体系中加入了壳聚糖等一些容易吸水的物质，但是发现人发现，本发明中的涂膜还具有较好的耐水性，一方面可能是因为本发明中苯丙乳液与硅丙乳液两者相互作用形成疏水性的涂膜，另一方面可能是因为硅酸镁锂在水中形成保护胶体，而壳聚糖与海藻酸钠能够在水中与这种胶体状物质相互作用，降低了其吸水性；

4.极佳的环保性能：本发明中的涂料为水性涂料，不包含一些挥发性有机溶剂，用于室内建筑的时候，具有极低的VOC释放量；

5.良好的户外耐久性和耐染性：在本发明中虽然加入了一定量的苯丙乳液，涂膜还不容易产生黄变，可能是因为本体系中特殊的A组分能够形成一层保护胶，同时在金红石钛白粉的作用下具有良好的抗紫外线能力。

具体实施方式

实施例1

一种含砂型水性涂料，包括A组分、B组分、C组分；A组分的原料包括，按质量分数计，增稠剂A5.5％、水补充至100％；B组分的原料包括，按质量分数计，分散剂0.1％、消泡剂0.2％、成膜助剂0.8％、金红石钛白粉0.2％、填料6％、羟乙基纤维素0.3％、pH调节剂0.03％、硅丙乳液12％、砂石45％、水补充至100％；C组分的原料包括，按重量份计，防腐剂0.5份、硅丙乳液35份、苯丙乳液12份、黄腐酸0.4份、壳聚糖1份、菊粉1.5份、pH调节剂0.15份、增稠剂C0.7份、水110份；所述A组分、B组分、C组分的重量比为1.5：7：0.8；

增稠剂A包括硅酸盐与海藻酸钠的组合物；所述硅酸盐与海藻酸钠的重量比为5：1；所述硅酸盐为厦门金百盛化工的硅酸镁锂；所述海藻酸钠的购买厂家为湖北鑫润德化工有限公司；所述增稠剂A还包括壳聚糖；所述壳聚糖与硅酸盐的重量比为1：2.5；所述壳聚糖的购买厂家为湖北鑫润德化工有限公司；所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂所述聚羧酸钠盐分散剂为日本圣诺普科的SN-DEFOAMER 5040；所述消泡剂为矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的组合；所述矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的重量比为1：1；所述矿物油消泡剂购自江苏晗泰化工，型号为NXZ；所述有机硅类消泡剂购自江苏晗泰化工，型号为HT-508；所述成膜助剂包括醇酯十二与壳聚糖的组合物，其重量比为7：6；所述成膜助剂还包括黄腐酸；所述黄腐酸与成膜助剂中的壳聚糖的重量比为3：6；所述金红石钛白粉的型号包括但不限于杜邦TS6200；所述填料为煅烧高岭土；所述煅烧高岭土的平均粒径为3000目；所述羟乙基纤维素为科莱恩的HS 30000YP2；所述pH调节剂为美国陶氏的安格斯AMP-95；所述硅丙乳液为巴德富RS-996KD硅丙乳液；所述苯丙乳液为巴德富RS-969W苯丙乳液；所述砂石为90目的白色砂子；所述防腐剂为美国朗圣BiT20MW；所述菊粉为短链菊粉，型号为Orafti Snergyl；所述增稠剂C为增稠剂DR-72；

所述含砂型水性涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将A组分的原料混合均匀后得到A组分；(2)将B组分中的水、分散剂、成膜助剂、金红石钛白粉、填料、羟乙基纤维素在搅拌机中混合30min后加入消泡剂、pH调节剂、硅丙乳液混合30min后加入砂石混合15min得到B组分；(3)将C组分中的防腐剂、硅丙乳液、苯丙乳液、黄腐酸、壳聚糖、菊粉、pH调节剂、增稠剂、水混合均匀得到C组分。(4)称取相应重量的A组分、B组分、C组分，备用；(5)在B组分中加入颜料进行调色，然后加入A组分混合后造粒、过筛得到彩色颗粒；(6)将彩色颗粒与C组分混合均匀后得到含砂型水性涂料；

颜料为色浆，其重量为B组分的重量的1％。

实施例2

一种含砂型水性涂料，包括A组分、B组分、C组分；A组分的原料包括，按质量分数计，增稠剂A9.5％、水补充至100％；B组分的原料包括，按质量分数计，分散剂0.2％、消泡剂0.4％、成膜助剂1.2％、金红石钛白粉0.3％、填料8％、羟乙基纤维素0.4％、pH调节剂0.06％、硅丙乳液18％、砂石55％、水补充至100％；C组分的原料包括，按重量份计，防腐剂0.7份、硅丙乳液45份、苯丙乳液16份、黄腐酸0.7份、壳聚糖1.2份、菊粉2.5份、pH调节剂0.25份、增稠剂C0.8份、水130份；所述A组分、B组分、C组分的重量比为2.5：8：1.2；

增稠剂A包括硅酸盐与海藻酸钠的组合物；所述硅酸盐与海藻酸钠的重量比为7：1；所述硅酸盐为厦门金百盛化工的硅酸镁锂；所述海藻酸钠的购买厂为湖北鑫润德化工有限公司；所述增稠剂A还包括壳聚糖；所述壳聚糖与硅酸盐的重量比为1：3.5；所述壳聚糖的购买厂为湖北鑫润德化工有限公司；所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂；所述聚羧酸钠盐分散剂为日本圣诺普科的SN-DEFOAMER 5040；所述消泡剂为矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的组合；所述矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的重量比为1：1；所述矿物油消泡剂的购买厂家为江苏晗泰化工，型号为NXZ；所述有机硅类消泡剂的购买厂家为江苏晗泰化工，型号为HT-508；所述成膜助剂包括醇酯十二与壳聚糖的组合物，其重量比为10：8；所述成膜助剂还包括黄腐酸；所述黄腐酸与成膜助剂中的壳聚糖的重量比为5：8；所述金红石钛白粉的型号为杜邦TS6200；所述填料为煅烧高岭土；所述煅烧高岭土的平均粒径为4000目；所述羟乙基纤维素为科莱恩的HS 30000YP2；所述pH调节剂为美国陶氏的安格斯AMP-95；所述硅丙乳液为巴德富RS-996KD硅丙乳液；所述苯丙乳液为巴德富RS-969W苯丙乳液；所述砂石为90目的白色砂子；所述防腐剂为美国朗圣BiT20MW；所述菊粉为短链菊粉，型号为Orafti Snergyl；所述增稠剂C为增稠剂DR-72；

所述含砂型水性涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将A组分中的原料混合均匀后得到A组分；(2)将B组分中的水、分散剂、成膜助剂、金红石钛白粉、填料、羟乙基纤维素在搅拌机中混合40min后加入B组分中的消泡剂、pH调节剂、硅丙乳液混合40min后加入B组分中剩余的原料混合30min得到B组分；(3)将C组分中的原料混合均匀得到C组分。(4)称取相应重量的A组分、B组分、C组分，备用；(5)在B组分中加入颜料进行调色，然后加入A组分混合后造粒、过筛得到彩色颗粒；(6)将彩色颗粒与C组分混合均匀后得到含砂型水性涂料；

颜料为色浆，其重量为B组分的重量的1％。

实施例3

一种含砂型水性涂料，包括A组分、B组分、C组分；A组分的原料包括，按质量分数计，增稠剂A9％、水补充至100％。B组分的原料包括，按质量分数计，分散剂0.15％、消泡剂0.3％、成膜助剂0.95％、金红石钛白粉0.25％、填料7％、羟乙基纤维素0.35％、pH调节剂0.05％、硅丙乳液15％、砂石50％、水补充至100％；C组分的原料包括，按重量份，按重量份计，防腐剂0.6份、硅丙乳液40份、苯丙乳液15份、黄腐酸0.5份、壳聚糖1.1份、菊粉2份、pH调节剂0.2份、增稠剂C0.75份、水120份；所述A组分、B组分、C组分的重量比为2：8：1；

增稠剂A包括硅酸盐与海藻酸钠的组合物；所述硅酸盐与海藻酸钠的重量比为6：1；所述海藻酸钠的购买厂家为湖北鑫润德化工有限公司；所述增稠剂A还包括壳聚糖；所述壳聚糖与硅酸盐的重量比为1：3；所述壳聚糖的购买厂家为湖北鑫润德化工有限公司；所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂；所述聚羧酸钠盐分散剂为日本圣诺普科的SN-DEFOAMER5040；所述消泡剂为矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的组合；所述矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的重量比为1：1；所述矿物油消泡剂的购买厂家为江苏晗泰化工，型号为NXZ；所述有机硅类消泡剂的购买厂家为江苏晗泰化工，型号为HT-508；所述成膜助剂包括醇酯十二与壳聚糖的组合物；成膜助剂中醇酯十二与壳聚糖的重量比为8：7；所述成膜助剂还包括黄腐酸；所述黄腐酸与成膜助剂中的壳聚糖的重量比为4：7；所述金红石钛白粉的型号为杜邦TS6200；所述填料为煅烧高岭土；所述煅烧高岭土的平均粒径为4000目；所述羟乙基纤维素为科莱恩的HS 30000YP2；所述硅丙乳液为巴德富RS-996KD硅丙乳液；所述苯丙乳液为巴德富RS-969W苯丙乳液；所述砂石为90目的白色砂子；所述菊粉为短链菊粉，型号为OraftiSnergyl；所述增稠剂C为增稠剂DR-72；

所述含砂型水性涂料的制备方法，包括以下步骤：(1)将A组分中的原料混合均匀后得到A组分；(2)将B组分中的水、分散剂、成膜助剂、金红石钛白粉、填料、羟乙基纤维素在搅拌机中混合35min后加入B组分中的消泡剂、pH调节剂、硅丙乳液混合35min后加入B组分中剩余的原料混合15～30min得到B组分；(3)将C组分中的原料混合均匀得到C组分；(4)称取相应重量的A组分、B组分、C组分，备用；(5)在B组分中加入颜料进行调色，然后加入A组分混合后造粒、过筛得到彩色颗粒；(6)将彩色颗粒与C组分混合均匀后得到含砂型水性涂料。

颜料为色浆，其重量为B组分的重量的1％。

实施例4

一种含砂型水性涂料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，增稠剂A为硅酸盐，所述成膜助剂为醇酯十二，无菊粉。

实施例5

一种含砂型水性涂料，其具体实施方式同实施例3，不同之处在于，增稠剂A为硅酸盐，C组分中无苯丙乳液。

性能测试

试验板的制备：分别将实施例1～5中的含砂型水性涂料喷涂于同样大小、水泥板上，用量为4m²/kg，待其干燥得到试验板，然后将试验板在-20℃下放置30d后再在25℃放置48h进行耐水性和耐碱性测试。

耐水性：将得到的试验板在室温水中浸泡96h后观察涂膜外观；

耐碱性：将得到的试验板在室温的碱性溶液(NaOH水溶液，pH＝10～10.5)48h后观察涂膜外观。

测试结果如表1所示：

表1

Claims (6)

1.一种含砂型水性涂料，包括A组分、B组分、C组分，其特征在于，B组分的原料包括，按质量分数计，分散剂0.1～0.2％、消泡剂0.2～0.4％、成膜助剂0.8～1.2％、金红石钛白粉0.2～0.3％、填料6～8％、羟乙基纤维素0.3～0.4％、pH调节剂0.03～0.06％、硅丙乳液12～18％、砂石45～55％、水补充至100％；C组分的原料包括，按重量份，防腐剂0.5～0.7份、硅丙乳液35～45份、苯丙乳液12～16份、黄腐酸0.4～0.7份、壳聚糖1～1.2份、菊粉1.5～2.5份、pH调节剂0.15～0.25份、增稠剂C0.7～0.8份、水110～130份；A组分的原料包括，按质量分数计，增稠剂A5.5～9.5％、水补充至100％；所述A组分、B组分、C组分的重量比为(1.5～2.5)：(7～8)：(0.8～1.2)；所述增稠剂A包括硅酸盐与海藻酸钠的组合物；所述硅酸盐与海藻酸钠的重量比为(3～8)：1；所述增稠剂A还包括壳聚糖；所述壳聚糖与硅酸盐的重量比为1：(2.5～3.5)；所述成膜助剂包括醇酯十二与壳聚糖的组合物，其重量比为(7～10)：(6～8)；所述成膜助剂还包括黄腐酸；所述黄腐酸与成膜助剂中的壳聚糖的重量比为(3～5)：(6～8)。

2.根据权利要求1所述的一种含砂型水性涂料，其特征在于，所述消泡剂为矿物油消泡剂与有机硅类消泡剂的组合。

3.根据权利要求1所述的一种含砂型水性涂料，其特征在于，所述填料包括选自滑石粉、煅烧高岭土、云母粉、硅灰石中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的一种含砂型水性涂料，其特征在于，所述硅丙乳液的固含量为48～50wt％；所述苯丙乳液为巴德富RS-969W苯丙乳液。

5.根据权利要求1所述的一种含砂型水性涂料，其特征在于，所述菊粉选自天然菊粉、长链菊粉、短链菊粉中的至少一种。

6.一种根据权利要求1～5任一项所述的一种含砂型水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将A组分的原料混合均匀后得到A组分；

(2)将B组分中的水、分散剂、成膜助剂、金红石钛白粉、填料、羟乙基纤维素在搅拌机中混合30～40min后加入消泡剂、pH调节剂、硅丙乳液混合30～40min后加入砂石混合15～30min得到B组分；

(3)将C组分中的防腐剂、硅丙乳液、苯丙乳液、黄腐酸、壳聚糖、菊粉、pH调节剂、增稠剂、水混合均匀得到C组分；

(4)称取相应重量的A组分、B组分、C组分，备用；

(5)在B组分中加入颜料进行调色，然后加入A组分混合后造粒、过筛得到彩色颗粒；

(6)将彩色颗粒与C组分混合均匀后得到含砂型水性涂料。