CN116218291B - 一种健康新涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料领域，更具体地，本发明涉及一种健康新涂料及其制备方法。健康新涂料，其制备原料包括：30‑40份苯丙乳液、280‑320份硅溶胶、70‑80份硅酸钾、230‑245份填料、1‑3份增稠剂、4‑20份抗菌剂、20‑30份其他助剂、180‑220份去离子水。本申请健康新涂料，安全环保，具有较好的抗菌性能，同时具有较好的储存稳定性、粘度稳定性和冻融稳定性，且含季铵盐类稳定剂，同时得到的健康新涂料的pH呈强碱性，具有较好的抗病毒性能。
Description
技术领域
本发明涉及涂料领域，更具体地，本发明涉及一种健康新涂料及其制备方法。
背景技术
随着环保意识的增强，水性涂料相对于油性涂料应用更为广泛。中国专利CN202110091533提供了一种苯丙乳液水性涂料，包括苯丙乳液、填料、成膜助剂、润湿剂、消泡剂、防霉剂、流平剂等，然而其填料含量较低，且抗菌性能不能保证。中国专利CN202010211511提供了一种水性涂料，原料包括苯丙乳液、防霉剂、增稠剂、助溶剂等，该水性涂料具有一定的成膜性，同样其抗菌性、稳定性等难以保证。
发明内容
针对现有技术中存在的一些问题，本发明第一个方面提供了一种健康新涂料，其制备原料包括：30-40份苯丙乳液、280-320份硅溶胶、70-80份硅酸钾、230-245份填料、1-3份增稠剂、4-20份抗菌剂、20-30份其他助剂、180-220份去离子水；所述其他助剂包括分散剂、稳定剂、中和剂、消泡剂、防冻剂，所述稳定剂为季铵盐类稳定剂。
在一种实施方式中，所述硅溶胶和硅酸钾的重量比为（3.5-4.5）：1，优选为4:1。
本申请健康新涂料中无机成分含量较多，导致健康新涂料的稳定性较差，会出现涂料分层、上层分水、粘度不稳定等问题。在研发的过程中，申请人意外的发现，添加硅溶胶和硅酸钾，尤其是硅溶胶和硅酸钾的重量比为（3.5-4.5）：1时，健康新涂料的稳定性显著提高，未发现分水、分层等问题，申请人认为可能的原因是在该特定比例的硅溶胶和硅酸钾的存在的条件下，胶团之间的引力和斥力作用，使得本申请中钛白粉、特定粒径的碳酸钙等无机成分以及有机高分子处于一定的空间内，起到稳定的效果。
在一种实施方式中，所述苯丙乳液的粘度为100-1200mPa.s。
本申请该苯丙乳液的粘度测试方法为Brookfield,RV,4#,30rpm，25℃。
在一种优选的实施方式中，所述苯丙乳液牌号为Archsol 8120，购自万华化学。
在一种实施方式中，所述填料选自膨润土、凹凸棒土、高岭土、钛白粉、碳酸钙中一种或多种。
优选的，所述填料包括膨润土、钛白粉和碳酸钙，重量比为（2-4）：（180-190）：50，更优选为（2.5-3）：（180-190）：50。
优选的，所述膨润土的表观粘度大于等于700mPa.s，含水率小于等于12wt%。
优选的，所述膨润土牌号为Clayminton LB或Clayminton EJ，更优选为Clayminton LB，购自浙江长安仁恒科技股份有限公司。
优选的，所述钛白粉包括（a）45μm筛孔筛余物小于等于0.02%的钛白粉和（b）粒径为10-40nm的钛白粉B。
本申请中所述钛白粉A购自攀钢钒钛，牌号为CR350。
优选的，所述钛白粉A和钛白粉B的重量比为（11-35）：1。
优选的，所述碳酸钙的粒径为1000-1500目，更优选为1250目。
在一种实施方式中，所述增稠剂为羟基纤维素，优选的，所述羟基纤维素为羟丙基纤维素。
优选的，所述羟基纤维素的重均分子量为25000-35000，更优选为30000。
本申请中所述抗菌剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。
本申请所述抗菌剂根据CN112592617B中实施例5的制备方法制备得到。
本申请中其他助剂的种类不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择，例如分散剂、稳定剂、中和剂、消泡剂、防冻剂等。
在一种实施方式中，分散剂、稳定剂、中和剂、消泡剂、防冻剂的重量比为（3-6）：（5-8）：（1-5）：2：（5-10），优选为5:（6-7）:3:2:8。
本申请所述分散剂不做特别限定，本领域技术人员可做常规选择。可以列举的有硅酸盐类分散剂、聚丙烯酸类分散剂等。优选的，所述分散剂购自信守助剂，牌号为CROSFECT-3500。
优选的，所述稳定剂为季铵盐类稳定剂。
优选的，所述季铵盐类稳定剂牌号为CROSFECT-CS1，购自信守助剂。
在含有苯丙乳液、纤维素等成分的涂料中，本领域技术人员多采用叔胺类稳定剂，然而申请人发现，在本申请特定的体系中，添加叔胺类稳定剂后，效果并不理想，并在实验中意外的发现，当稳定剂为季铵类稳定剂时，与本申请中硅酸钾、硅溶胶、膨润土共同作用，最终得到的健康新涂料的稳定剂具有极大的提高，产品放置半年仍处于均一的状态，未发生析水、分层的问题，申请人猜测可能是，本申请中季铵类稳定剂、膨润土、硅酸钾以及硅溶胶共同作用后，改变体系中去离子水的分布关系，使得无机成分对水的吸附性降低，同时其存在一定的空间位阻，分子之间的吸附力或者斥力处于平衡的状态。
此外，申请人意外的发现，加入本申请中特定含量的季铵类稳定剂、特定的膨润土以及硅酸钾、硅溶胶之后，得到的健康新涂料的冻融循环性显著提高，申请人认为可能的原因，此时体系之间的分子间或者分子内作用力，有机高分子与水分子之间存在一定的界面层，抵抗有机高分子受到挤压力而析出。
本申请中所述中和剂不做特别限定，可以列举的有碳酸氢钠、磷酸二氢钠、磷酸二氢钾等。
本申请所述防冻剂不做特别限定，可以列举的有丙二醇、乙二醇等。
优选的，所述消泡剂在20℃的密度为0.85-0.89g/cm3。
本申请中所述消泡剂牌号为巴斯夫Foamstar ST2410。
本发明第二个方面提供了一种所述健康新涂料的制备方法，包括：将去离子水、增稠剂、膨润土加入分散釜中，搅拌后，加入助剂、搅拌后，添加钛白粉，再次搅拌后，加入碳酸钙后再次搅拌，然后加入抗菌剂，搅拌后打粉，然后加入苯丙乳液，搅拌后依次加入硅溶胶、硅酸钾，搅拌，即得。
在一种实施方式中，所述健康新涂料的制备方法，包括：将去离子水、增稠剂、膨润土加入分散釜中，搅拌后，依次加入分散剂、稳定剂、中和剂、消泡剂，搅拌后，添加钛白粉，再次搅拌后，加入碳酸钙后再次搅拌，然后加入抗菌剂，搅拌后打粉，然后加入苯丙乳液，搅拌后依次加入硅溶胶、硅酸钾、防冻剂，搅拌，即得。
在一种优选的实施方式中，所述健康新涂料的制备方法包括：将去离子水、增稠剂、膨润土加入分散釜中，搅拌25-35min后，依次加入分散剂、30-60wt%稳定剂、中和剂、消泡剂，搅拌3-8min后，添加钛白粉A，以1400rpm搅拌40-60min，直至细度小于40μm，降低转速，添加碳酸钙，然后再以1400rpm搅拌30-50min，直至细度小于40μm，降低转速至300rpm，添加钛白粉B和抗菌剂，然后以1400rpm的转速打粉40-60min，最终测试细度低于40μm，降低转速后添加苯丙乳液，搅拌10min，然后依次添加硅溶胶和硅酸钾并调节转速以不产生较大漩涡为准，添加剩余的稳定剂、防冻剂，搅拌20min，出料。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
本申请健康新涂料，安全环保，具有较好的抗菌性能，同时具有较好的储存稳定性、粘度稳定性和冻融稳定性，且含季铵盐类稳定剂，同时得到的健康新涂料的pH呈强碱性，具有较好的抗病毒性能。
具体实施方式
以下通过具体实施方式说明本发明，但不局限于以下给出的具体实施例。
实施例1
一种健康新涂料，按重量份计，制备原料如下：
215份去离子水、1份重均分子量为30000的羟丙基纤维素（购自亚士兰）、2.5份膨润土（表观粘度大于等于700mPa.s，含水率小于等于12wt%，牌号为Clayminton LB，购自浙江长安仁恒科技股份有限公司）、5份分散剂（牌号为CROSFECT-3500，购自信守助剂）、6份稳定剂（季铵盐类，牌号为CROSFECT-CS1，购自信守助剂）、3份中和剂（信守助剂的AMP95）、2份消泡剂（在20℃的密度为0.85-0.89g/cm3，牌号为巴斯夫Foamstar ST2410）、190份钛白粉（具体由重量比为11.7:1的钛白粉A和钛白粉B构成，其中，钛白粉A购自攀钢钒钛，牌号为CR350，钛白粉B粒径为10-40nm）、50份粒径为1250目的碳酸钙、12份抗菌剂（根据CN112592617B中实施例5的制备方法制备得到）、30份苯丙乳液（粘度为100-1200mPa.s，牌号为Archsol 8120，购自万华化学）、280份硅溶胶（购自上海奥润化工，牌号为S309）、70份硅酸钾（购自西安通鑫半导体辅料有限公司，牌号为KH10）、8份防冻剂（乙二醇）。
该健康新涂料的制备方法如下：
将去离子水、羟丙基纤维素、膨润土加入分散釜中，搅拌30min后，依次加入分散剂、33wt%稳定剂、中和剂、消泡剂，搅拌5min后，添加钛白粉A，以1400rpm搅拌50min，直至细度小于40μm，降低转速，添加碳酸钙，然后再以1400rpm搅拌40min，直至细度小于40μm，降低转速至300rpm，添加钛白粉B和抗菌剂，然后以1400rpm的转速打粉50min，最终测试细度低于40μm，降低转速后添加苯丙乳液，搅拌10min，然后依次添加硅溶胶和硅酸钾并调节转速以不产生较大漩涡为准，添加剩余的稳定剂、防冻剂，搅拌20min，出料。
对该健康新涂料的抗病毒性进行测试，测试标准为T/CNCIA 03002-2020，结果如下表1和表2，从表1和表2的测试结果可知本申请中健康新涂料具有较好的抗病毒性。
此外，对该涂料中有害物质进行检测，测试结果如下表3。
GB/T 9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》
从表3的测试结果中可知，该健康新涂料符合合成树脂乳液内墙涂料的要求。
此外，对该健康新涂料在容器中状态、施工性、低温稳定性、低温成膜性、干燥时间、涂膜外观、对比率、耐碱性、耐洗刷性进行测试，测试结果见表4。
此外，对该健康新涂料的净化性能进行测试，测试结果见表5。
此外，对该健康新涂料的抗菌性能进行测试，测试结果见表6。
此外，对该健康新涂料的阻燃性能进行测试，测试结果见表7。
实施例2
一种健康新涂料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，去离子水重量份为210份，膨润土的重量份为3份，钛白粉的重量份为185份（钛白粉为重量比为17.5:1的钛白粉A和钛白粉B，钛白粉A购自攀钢钒钛，牌号为CR350，钛白粉B粒径为10-40nm），抗菌剂的重量份为10份，硅溶胶的重量份为320份，硅酸钾的重量份为80份。
该健康新涂料的制备方法其具体实施方式同实施例1。
实施例3
一种健康新涂料，其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，去离子水重量份为210份，羟丙基纤维素的重量份为1.5份，钛白粉的重量份为180份（钛白粉为重量比为35:1的钛白粉A和钛白粉B，钛白粉A购自攀钢钒钛，牌号为CR350，钛白粉B粒径为10-40nm），抗菌剂的重量份为20份，苯丙乳液的重量份为40份。
该健康新涂料的制备方法其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，添加分散剂之后，添加的稳定剂的含量为43wt%。
实施例4
一种健康新涂料，按重量份计，制备原料如下：
200份去离子水、1.5份重均分子量为30000的羟丙基纤维素（购自亚士兰）、3份膨润土（表观粘度大于等于700mPa.s，含水率小于等于12wt%，牌号为Clayminton LB，购自浙江长安仁恒科技股份有限公司）、6份分散剂（牌号为信守助剂，牌号为CROSFECT-3500。）、10份稳定剂（季铵盐类，牌号为CROSFECT-CS1，购自信守助剂）、4份中和剂（信守助剂的AMP95）、2.5份消泡剂（在20℃的密度为0.85-0.89g/cm3，牌号为巴斯夫Foamstar ST2410）、185份钛白粉（具体由重量比为17.5:1的钛白粉A和钛白粉B构成，其中，钛白粉A购自攀钢钒钛，牌号为CR350，钛白粉B粒径为10-40nm）、50份粒径为800目的碳酸钙、8份抗菌剂（根据CN112592617B中实施例5的制备方法制备得到）、30份苯丙乳液（粘度为100-1200mPa.s，牌号为Archsol 8120，购自万华化学）、210份硅溶胶（购自上海奥润化工，牌号为S309）、90份硅酸钾（购自西安通鑫半导体辅料有限公司，牌号为KH10）、8份防冻剂（乙二醇）。
该健康新涂料的制备方法其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，添加分散剂之后，添加的稳定剂的含量为50wt%。
实施例5
一种健康新涂料，按重量份计，制备原料如下：
180份去离子水、1.5份重均分子量为30000的羟丙基纤维素（购自亚士兰）、3份膨润土（表观粘度大于等于700mPa.s，含水率小于等于12wt%，牌号为Clayminton LB，购自浙江长安仁恒科技股份有限公司）、5份分散剂（牌号为信守助剂，牌号为CROSFECT-3500。）、4份季铵盐类稳定剂（牌号为CROSFECT-CS1，购自信守助剂）、4份叔胺盐类稳定剂（牌号为CROSFECT-CS2，购自上海奥润化工）2份中和剂（信守助剂的AMP95）、2.5份消泡剂（在20℃的密度为0.85-0.89g/cm3，牌号为巴斯夫Foamstar ST2410）、205份钛白粉（具体由重量比为40:1的钛白粉A和钛白粉B构成，其中，钛白粉A购自攀钢钒钛，牌号为CR350，钛白粉B粒径为10-40nm）、30份粒径为800目的碳酸钙、4份抗菌剂（根据CN112592617B中实施例5的制备方法制备得到）、50份苯丙乳液（粘度为100-1200mPa.s，牌号为Archsol 8120，购自万华化学）、150份硅溶胶（购自上海奥润化工，牌号为S309）、100份硅酸钾（购自西安通鑫半导体辅料有限公司，牌号为KH10）、8份防冻剂（乙二醇）。
该健康新涂料的制备方法其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，添加分散剂之后，添加叔胺盐类稳定剂，添加防冻剂之前添加季铵盐类稳定剂。
实施例6
一种健康新涂料，按重量份计，制备原料如下：
220份去离子水、3份重均分子量为30000的羟丙基纤维素（购自亚士兰）、1份膨润土（表观粘度大于等于700mPa.s，含水率小于等于12wt%，牌号为Clayminton LB，购自浙江长安仁恒科技股份有限公司）、5份分散剂（牌号为信守助剂，牌号为CROSFECT-3500）、5份稳定剂（叔铵盐类，牌号为CROSFECT-CS2，购自上海奥润化工）、2份中和剂（信守助剂，AMP95）、1份消泡剂（在20℃的密度为0.85-0.89g/cm3，牌号为巴斯夫Foamstar ST2410）、150份钛白粉（钛白粉A，购自攀钢钒钛，牌号为CR350）、75份粒径为800目的碳酸钙、30份苯丙乳液（粘度为100-1200mPa.s，牌号为Archsol 8120，购自万华化学）、200份硅溶胶（购自上海奥润化工，牌号为S309）。
该健康新涂料的制备方法其具体实施方式同实施例1，不同之处在于，添加分散剂之后，添加的稳定剂的含量为60wt%；此外不添加钛白粉B、抗菌剂以及防冻剂。
对实施例1-6得到的健康新涂料进行储存稳定性测试、粘度稳定性测试以及冻融稳定性测试，其中储存稳定性测试方法为将健康新涂料放置半年，观察是否出现分层、析水的问题。冻融性测试方法参考GB/T 9268-2008第5章A法。
测试结果见表8。
Claims (4)
1.一种健康新涂料，其特征在于，按重量份计，其制备原料包括：30-40份苯丙乳液、280-320份硅溶胶、70-80份硅酸钾、230-245份填料、1-3份增稠剂、4-20份抗菌剂、20-30份其他助剂、180-220份去离子水；所述硅溶胶和硅酸钾的重量比为（3.5-4.5）：1；所述其他助剂包括分散剂、稳定剂、中和剂、消泡剂和防冻剂，所述稳定剂为季铵盐类稳定剂；
所述填料包括膨润土、钛白粉和碳酸钙，重量比为（2-4）：（180-190）：50；
所述膨润土的表观粘度大于等于700mPa.s，含水率小于等于12wt%；
所述钛白粉包括（a）45μm筛孔筛余物小于等于0.02%的钛白粉A和（b）粒径为10-40nm的钛白粉B；
所述钛白粉A和钛白粉B的重量比为（11-35）：1；
所述碳酸钙的粒径为1000-1500目。
2.根据权利要求1所述健康新涂料，其特征在于，所述苯丙乳液的粘度为100-1200mPa.s。
3.根据权利要求2所述健康新涂料，其特征在于，所述其他助剂包括重量比为（3-6）：（5-8）：（1-5）：2：（5-10）的分散剂、稳定剂、中和剂、消泡剂、防冻剂。
4.一种根据权利要求3所述健康新涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将去离子水、增稠剂、膨润土加入分散釜中，搅拌后，加入其他助剂，搅拌后，添加钛白粉，再次搅拌后，加入碳酸钙后再次搅拌，然后加入抗菌剂，搅拌后打粉，然后加入苯丙乳液，搅拌后依次加入硅溶胶、硅酸钾，搅拌，即得。
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