CN116891650A - 一种表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料技术领域,涉及一种制备高固含水性涂料的方法,包括以下步骤:选择一组涂料基础组合物,将至少部分助剂和颜填料进行球磨混合分散得到球磨产物;再将球磨产物和基础组合物中的其余部分混合得到高固含水性涂料;所述至少部分助剂中含有表面活性剂。本发明将表面活性剂和颜填料在球磨机中预先混合分散,通过陶瓷球对物料的研磨,将表面活性剂包覆于颜填料表面,使其能够直接在成膜物质中分散,减少传统工艺中颜填料需预先在水中分散制浆所消耗的水分,得到高固含的水性涂料。另一方面,本发明所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法可用于制备高固含的水性涂料,减少漆膜中水分挥发产生的空隙,得到更致密的漆膜。
Description
技术领域
本发明属于涂料技术领域,涉及一种制备高固含水性涂料的方法。
背景技术
传统的溶剂型涂料通常以树脂为连续相,再加入助剂,将颜填料通过高速搅拌分散到树脂中得到,由树脂表面的乳化剂其保护在水中的稳定性。如果将颜填料直接分散在树脂中,在高速搅拌下,机械剪切力将破坏水性树脂表面乳化剂,使树脂失去稳定性,导致树脂胶化无法使用。现有的水性涂料都是先加入水,在水中加入表面活性剂,在搅拌下加入颜填料,混合均匀后,通过高速搅拌或砂磨工艺,得到粉体分散至原始尺寸状态的浆料,最后在中低速搅拌下,将浆料和水性树脂和混合均匀,该工艺中,需额外添加配方重量10-40%的水分,加上水性树脂中含有的50%-60%水分,制得涂料的固含量比溶剂型涂料低20-30%,水分在涂料使用中并挥发导致涂膜上的空隙影响涂膜整体物理性能,也额外增加涂料商品的物流费用。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,将表面活性剂和颜填料在球磨机中预先混合分散,通过陶瓷球对物料的研磨,将表面活性剂包覆于颜填料表面,使其能够直接在成膜物质中分散,减少传统工艺中颜填料需预先在水中分散制浆所消耗的水分,得到高固含的水性涂料。另一方面,本发明所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法可用于制备高固含的水性涂料,减少漆膜中水分挥发产生的空隙,得到更致密的漆膜。
本发明将通过以下技术方案解决上述问题:
本发明提供表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,包括以下步骤:选择一组涂料基础组合物,将至少部分助剂和颜填料进行球磨混合分散得到球磨产物;再将球磨产物和基础组合物中的其余部分混合得到高固含水性涂料;所述至少部分助剂中含有表面活性剂。
进一步的,本发明提供一组基础组合物,包括至少一种成膜物质、至少一种颜填料和至少一种助剂;所述助剂包含表面活性剂;非必须的,还可包含至少一种分散介质,所述分散介质包括溶剂或水。
进一步的,所述成膜物质包含成膜树脂的水分散体或乳液。
进一步的,所述颜填料包含颜料、填料或其他粉状助剂中的至少一种。
进一步的,所述助剂包含表面活性剂,还可以包含分散剂、成膜助剂、防冻剂、消泡剂、流平剂、防腐剂、防霉剂、润湿剂、增稠剂、PH调节剂、溶剂中的至少一种。
进一步的,所述球磨混合分散过程中,使用陶瓷球进行球磨;优选的,球磨混合分散过程在球磨机内进行。
进一步的,具体包含以下步骤:
a.将磨球和颜填料加入球磨筒体内;
b.再加入至少部分助剂与颜填料混合,开动球磨机进行研磨,得到均匀分散的球磨产物,收集球磨产物;所述至少部分助剂中含有表面活性剂;
c.当至少部分助剂为全部助剂时,将基础组合物中的其余部分均匀分散,再加入球磨产物进行搅拌,得到高固含水性涂料;当至少部分助剂不为全部助剂时,将基础组合物中除助剂外的其余部分均匀分散,再加入球磨产物进行搅拌,并加入余下助剂,得到高固含水性涂料。
进一步的,步骤a中,磨球可以根据颜填料的硬度购买不同种类,优选为陶瓷球,陶瓷球与颜填料的重量比为1:1-9。
进一步的,步骤b中的球磨机可以根据所需球磨产物的粒径调整球磨速度和时间;优选设定转速为20-50转/分钟,球磨20-90分钟,再调高转速至60-90转/分钟,球磨10-30分钟。
进一步的,步骤c中可以根据所需细度调整搅拌时间;优选搅拌20-60分钟。
根据本发明的另一方面,本发明提供上述表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法在制备高固含水性涂料中的应用。
再一方面,本发明还提供通过上述表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法制备的高固含水性涂料,其固含量≥60%。
本发明的有益效果在于:
1.本发明经过表面活性剂预先球磨的颜填料,具有有更低的表面张力,可以直接在成膜物质中分散,并通过陶瓷球对物料的冲击,改变粉体粒径,提高致密度和流动性,减少传统工艺中颜填料需在水中分散制浆所消耗的水分,从而得到高固含水性涂料。该涂料在成膜时减少了漆膜中水分挥发产生的空隙,涂膜致密度高,可有效提高涂膜的硬度、透水性、耐磨性等物理性能。
2.水量的减少,提高在高湿度环境下的成膜性能。高固体份产品,同时减少了涂膜干燥过程的体积收缩,厚膜抗开裂性增加,建筑涂料达到涂刷一遍相当于涂刷普通涂料二遍的效果,节省施工时间。
3.水性涂料产品可制成类比于溶剂型产品的固含量,减少产品总重量10-40%的水资源消耗,减少商品整体重量,节省物流费用,方便偏远乡村的运输。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明,实施例仅是本发明的优选实施方式,不是对本发明的限定。
下面将以3种国产基础内墙涂料组合物配方为例,对比例1-3为选用常规混合搅拌工艺制备的普通水性涂料,实施例1-3为选用本发明所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料。下表1为实施例1-3与对比例1-3的配方表:
表1
对比例1的制备步骤如下:将分散介质Ⅰ加入制漆罐中,在搅拌状态依次加入防腐剂、表面活性剂、分散剂、防冻剂、一半消泡剂、钛白粉和填料,缓慢加入增稠剂,提高转速至大于1000rpm,搅拌30分钟后加入PH调节剂搅拌10-20分钟,测试细度≤45μm,刮玻璃板看板面效果合格后再加入成膜助剂、分散介质Ⅱ、苯丙乳液和另一半消泡剂,搅拌均匀后获得对比例1。
实施例1的制备步骤如下:将表面活性剂、分散剂、钛白粉、填料、防冻剂和成膜助剂加入球磨罐中,再加入与球磨罐内粉体重量比为2.5:1的陶瓷球,以20转/分钟球磨40分钟,再60转/分钟球磨20分钟,过筛出料后获得球磨产物;再将苯丙乳液、消泡剂、PH调节剂、分散介质Ⅱ和上述球磨产物混合搅拌30min,测细度≤45μm,刮玻璃板看板面效果合格后获得实施例1。
测试对比例1与实施例1的漆膜的性能,结果如下表2所示。
表2
对比例2的制备步骤如下:将分散介质Ⅰ加入制漆罐中,在搅拌状态依次加入防腐剂、表面活性剂、分散剂、防冻剂、一半消泡剂、钛白粉和填料,缓慢加入增稠剂HS-30000YP2,提高转速至大于1000rpm,搅拌30分钟后加入PH调节剂搅拌10-20分钟,测试细度≤35μm,刮玻璃板看板面效果合格后再加入防霉剂、增稠剂RM-8W、成膜助剂、分散介质Ⅱ、纯丙乳液、有机硅乳液和另一半消泡剂,搅拌均匀后获得对比例2。
实施例2的制备步骤如下:将表面活性剂、分散剂、钛白粉、填料、防冻剂和成膜助剂加入球磨罐中,再加入与球磨罐内粉体重量比为1.5:1的陶瓷球,以25转/分钟球磨60分钟,过筛出料后获得球磨产物;再将纯丙乳液、有机硅乳液、防腐剂、消泡剂、PH调节剂、防霉剂和上述球磨产物混合搅拌30min,再加入增稠剂均匀搅拌,测细度≤35μm,刮玻璃板看板面效果合格后获得实施例2。
测试对比例2与实施例2的漆膜的性能,结果如下表3所示。
表3
对比例3的制备步骤如下:将分散介质Ⅰ加入制漆罐中,在搅拌状态依次加入防腐剂、表面活性剂、分散剂、防冻剂、一半消泡剂、钛白粉和填料,提高转速至大于1000rpm,搅拌30分钟后测试细度≤60μm,刮玻璃板看板面效果合格后加入纯丙乳液搅拌10-20分钟,再加入PH调节剂、防霉剂、增稠剂、成膜助剂、分散介质Ⅱ、流平剂和另一半消泡剂,搅拌均匀后获得对比例3。
实施例3的制备步骤如下:将表面活性剂、分散剂、钛白粉、填料、防冻剂和成膜助剂加入球磨罐中,再加入与球磨罐内粉体重量比为5:1的陶瓷球,以25转/分钟球磨60分钟,过筛出料后获得球磨产物;再将纯丙乳液、消泡剂、PH调节剂、防霉剂、流平剂和上述球磨产物混合搅拌30min,再加入增稠剂均匀搅拌,测细度≤60μm,刮玻璃板看板面效果合格后获得实施例3。
测试对比例3与实施例3的漆膜的性能,结果如下表4所示。
表4
上述结果表明,使用本发明表面活性剂辅助球磨工艺制作的产品,固含量高,遮盖力好,同样涂刷效果的前提下,商品可减重28%,总体减少物流费用及包装材料费用,提高了产品不透水性及防水性能。
将实施例1-3分别使用对比例1-3所述的常规混合搅拌工艺制备对比例4-6,测试对比例4-6的漆膜的性能如下表5所示。
表5
上述结果表明,通过使用常规混合搅拌工艺将颜填料直接分散,不仅无法获得高固含涂料,还容易使涂料失去稳定性,导致无法使用。
可以理解的是,以上具体实施例均为本发明的进一步说明,并不用于限定本发明的保护范围,对本领域技术人员来说,在没有创造性劳动的条件下所获得的所有其它润饰和修改,都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,其特征在于,包括以下步骤:选择一组涂料基础组合物,将至少部分助剂和颜填料进行球磨混合分散得到球磨产物;再将球磨产物和基础组合物中的其余部分混合得到高固含水性涂料;所述至少部分助剂中含有表面活性剂。
2.根据权利要求1所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,其特征在于,所述涂料基础组合物包括至少一种成膜物质、至少一种颜填料和至少一种助剂。
3.根据权利要求2所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,其特征在于,所述成膜物质包含成膜树脂的水分散体或乳液。
4.根据权利要求2所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,其特征在于,所述颜填料包含颜料、填料或其他粉状助剂中的至少一种。
5.根据权利要求2所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,其特征在于,所述助剂包含表面活性剂,还包含分散剂、成膜助剂、防冻剂、消泡剂、流平剂、防腐剂、防霉剂、润湿剂、增稠剂、PH调节剂或溶剂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,其特征在于,所述球磨混合分散过程在球磨机内进行。
7.根据权利要求1所述的表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法,其特征在于,具体包含以下步骤:
a.将磨球和颜填料加入球磨筒体内;
b.再加入至少部分助剂与颜填料混合,开动球磨机进行研磨,得到均匀分散的球磨产物,收集球磨产物;所述至少部分助剂中含有表面活性剂;
c.当至少部分助剂为全部助剂时,将基础组合物中的其余组分均匀分散,再加入球磨产物进行搅拌,得到高固含水性涂料;当至少部分助剂不为全部助剂时,将基础组合物中除助剂外的其余组分均匀分散,再加入球磨产物进行搅拌,并加入余下助剂,得到高固含水性涂料。
8.一种如权利要求1-7任一项所述表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法在制备高固含水性涂料中的应用。
9.一种如权利要求1-7任一项所述表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法制备的高固含水性涂料。
10.根据权利要求9所述表面活性剂辅助球磨工艺制备高固含水性涂料的方法制备的高固含水性涂料,其特征在于,所述高固含水性涂料的固含量≥60%。
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