CN117820890A - 一种低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及涂料技术领域，提供一种低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，包括在涂料中应用的复合碳酸钙，所述复合碳酸钙为三种不同粒径的方解石型碳酸钙经改性剂改性复合而成。本发明解决现有内外墙涂料、防水涂料、色浆等在产品配色时容易遇到的浮色、发花和鲜艳性不够等问题或色粉使用成本高或产品综合耐候性不理想的问题。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，特别涉及一种低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用。
背景技术
填料又称为涂料中的体质颜料，通常是白色或稍带颜色的，折射率小于1.7的一类颜料。它具有涂料用颜料的基本物理和化学性能，但由于折射率与成膜物质相近，因而在涂料中大部分呈透明效果，不具有着色颜料的着色力和遮盖能力，是涂料中不可缺少的一种颜料。由于填料绝大多数来自天然矿石加工产品，其化学稳定、耐磨、耐水等特性好，且价格低廉，在涂料中起骨架作用。通过填充增加涂膜的厚度，改善涂膜力学性能，并能起耐久、防腐蚀、隔热、消光等作用。
碳酸钙作为体质填料中用量较大的一员，根据生产工艺等分重质碳酸钙、轻质碳酸钙、功能碳酸钙和纳米碳酸钙等；其系列产品广泛应用于色浆、油墨、胶粘剂、工业涂料、建筑涂料等领域，尤其在建筑涂料的内外墙乳胶漆中重质碳酸钙消耗量最大，一般添加比例可达10-40％不等；但重质碳酸钙的耐酸性、保光和保色耐候性较差，在外墙使用中常作为高PVC配方下的复配填料使用，但在内墙中由于不受酸雨、阳光直晒等影响，添加比例较高。
同时内外墙漆在生产时一般会涉及产品配色问题，一般颜料着色力越大，着色剂用量越小，着色成本越低；着色力一般随着颜料的粒径减小而增加，当粒径降低到一定程度后，其着色力会因粒径减小而减少，所以存在着使着色力更强的最佳粒径；但在产品配色时经常会出现如“浮色”、“发花”、颜色鲜艳度不够、保色性差等问题，这其中是忽视了基体中粉体材料对色粉颜料的消色能力，消色力指一种颜色颜料抵消另一种颜料颜色的能力；通常基料中粉体的消色力越强，配色鲜艳性越弱，即配色至目标颜色需要添加更多的色浆补充，同时色浆中的色粉由环保要求大部分选用有机色粉，部分有机色粉如154黄等耐候保色性较差，当配方中色浆比均过高没有多余的树脂或分散剂对其进行润湿和包覆时，就会发生“浮色”、“发花”现象，同时该现象还会造成在户外产品耐候粉化、保色性下降等问题。
如申请号为202111511508.4的中国发明专利“一种色彩鲜艳型不变色的无机涂料及其制备方法”产品为建筑涂料领域应用的无机涂料；以添加少量Tinuvin 123DW(N)的受阻胺光稳定剂，改善涂层的耐候等级；成膜物为复合型无机乳液和纳米氢氧化铝溶胶,其中纳米级氢氧化铝可有效提高涂层的致密性，复合型无机乳液则给与涂膜更好的抗碱、透气和耐久性,综合组合成一款耐候性且颜色较鲜艳的无机涂料。其中阻燃填料纳米级氢氧化铝和助剂Tinuvin123DW(N)售价均较高在100-200/kg，整体品质较好但综合成本偏高；另碳酸钙使用10％左右，且LR-996钛白粉含量较小仅1％，整体颜色较趋于白透型，碳酸钙对色浆的吃色能力以及耐候保色的影响不可忽视；即采用低消色力款碳酸钙对本产品不仅可起到降本还可以起到提高品质的效果。这是提升耐候常见的快速有效方法，使用老化助剂辅助增加对光源吸收，缓解长久光照对涂料的破坏，可以起到较好的保光效果，但是对保色性有所欠缺。
又如申请号为201811019031.6的中国发明专利“一种高保色水性涂料及制作方法”产品为用于外墙涂料的乳胶漆和无机涂料体系，具有高耐候以及高保色的特性；以添加具有高耐候、保色的聚偏二氟乙烯乳液为核心技术展开发明，弥补外墙涂料易褪色和耐候性差的缺陷。其中各类填料比例29～39份,碳酸钙比例15～20份，占有较大的比例，考虑到钛白比例在1～12份，色浆比例在0.1～8份，制备除白色、灰色等钛白含量较高的颜色中，碳酸钙对颜色的影响才会比较大，即在制备色彩较鲜艳的外墙产品时，如红色、黄色和蓝色系等，碳酸钙等填料对保色性影响不容忽视，另聚偏二氟乙烯乳液大部分为国外生产，且售价高200/kg左右，以8～15份的比例使用对原材料成本压力较大，若复合其它对保色性有利的填料可进一步降低原材料成本提高产品市场竞争力。该发明使用耐候性更佳的树脂，如氟碳、聚偏二氟乙烯乳液等，可以在一定程度上提高颜填料的包覆率，降低色粉裸露引起的保色性变差情况，并提高抗粉化水平，即对漆膜整体的耐候水平提升较好，但该类树脂售价较高，对整体配方成本提高明显。
再如申请号为202111549781.6的中国发明专利“改性碳酸钙及制备方法、耐老化外墙涂料和应用”专利中优选耐候性佳的氟碳体系，使用表面活性剂和氯化烷基吡啶，同时选择粒径D50在1.8～3.0μm的碳酸钙进行液相法表面改性，添加蓝相调整剂降低产品b值，并将色相调整至偏蓝相，降低光线对外墙涂层长久照射后带来黄变情况(以测试不同浓度、助剂复配下、不同粉体对比测试)，该方案钛白10～20份，主要针对于高遮盖的白色相下外墙涂料配方耐黄变提升的保色性，普及至其它鲜艳类各色颜色的保色性较难实现。该发明将颜填料直接改性或者包覆处理，对使用未改性或者包覆的颜填料而言，保色性提升有所帮助，但需要搭配较优质的树脂才能更好的发挥出保光和保色性效果，湿法改性包覆率高但工序较为繁琐且成本高，且干燥后较易生成硬质颗粒，对分散和漆膜外观有较大不利影响。
发明内容
因此，针对上述的问题，本发明提出一种低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，本发明通过碳酸钙精选、不同粒径的碳酸钙复配以及包覆改性助剂的方法，提高碳酸钙的耐候保色性、抗粉化、展色性和分散性，改善如内外墙涂料、防水涂料、色浆等在产品配色时遇到的浮色、发花和鲜艳性不够等问题，降低色粉使用成本，同时提高产品综合耐候水平。
为解决此技术问题，本发明采取以下方案：一种低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，包括在涂料中应用的复合碳酸钙，所述复合碳酸钙为三种不同粒径的方解石型碳酸钙经改性剂改性复合而成。
进一步的，三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目。
更进一步的，所述三种方解石型碳酸钙的复合比例为1：3：1～1：7：1。
进一步的，所述改性剂为水溶性高分子。
更进一步的，所述改性剂比例为三种方解石型碳酸钙总重量的1.0％～2.0％。
通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：通过选用三种不同粒径的方解石型碳酸钙经改性剂改性复合而成，采用不同粒径粉体复配使用，既能满足下游客户对细度的要求，同时还能有效保障漆膜有较好的展色性；另不同粒径之间的粉体复配可以降低漆膜的空隙率，漆膜固化后可以辅助形成更紧密的空间镶嵌物理屏蔽结构，有效屏蔽光线对色粉和树脂的破坏，改善漆膜耐候“保色性”和“抗粉化性”；选用改性剂复合改性的方案，对选择的方解石型碳酸钙进行表面处理，提高碳酸钙在乳液或者水性树脂相中的分散性和相容性，一般相容性提高，可使碳酸钙的折射率接近树脂折射率，在两者折射率接近时，碳酸钙呈现出较好的透明相，此时对色粉的“吃色”能力较小，有利于提高漆膜的展色性；同时助剂的引入还可改善色粉和体系内填料分散不均引起的”浮色”和“发花”现象，有效地实现提高碳酸钙的耐候保色性、抗粉化、展色性和分散性，改善如内外墙涂料、防水涂料、色浆等在产品配色时遇到的浮色、发花和鲜艳性不够等问题，降低色粉使用成本，同时提高产品综合耐候水平。
具体实施方式
现结合具体实施方式对本发明进一步说明。
以复合碳酸钙应用在内墙乳胶漆配方中对比效果：
以下实施例按制备工艺打样于上述内墙乳胶漆配方中。
实施例1
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：3：1的比例复合而成，按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例2
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：5：1的比例复合而成，按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例3
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：7：1的比例复合而成，按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
对比例1
采用1250目大理石(粗晶)碳酸钙，按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
对比例2
采用1250目大理石(细晶)碳酸钙，按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
对比例3
采用1250目方解石类碳酸钙，按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
对比例4
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：1：1的比例复合而成，按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
由上表可看出，对比例1、对比例2和对比例3使用方解石型的碳酸钙耐候抗粉化和变色性要优于大理石(粗晶、细晶)；对比例4、实施例1、实施例2和实施例3使用不同粒径粉体复配后粉化和变色等级有所降低，并达到常规400h耐候，粉化≤1级和变色≤2级标准；同时使用方解石类的碳酸钙后指研色差明显变小，意味着产品使用过程中“浮色”和“发花”情况明显减轻，其中粉化和变色等级越高，破坏和变色程度越大。
对比例5
采用改性剂处理的1250目方解石型碳酸钙，所述改性剂比例分别为粉体的0.5％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例4
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：5：1的比例复合而成，同时改性剂处理，所述改性剂比例分别为粉体的0.5％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例5
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：5：1的比例复合而成，同时改性剂处理，所述改性剂比例分别为粉体的1.0％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例6
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：5：1的比例复合而成，同时改性剂处理，所述改性剂比例分别为粉体的1.5％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例7
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：5：1的比例复合而成，同时改性剂处理，所述改性剂比例分别为粉体的2.0％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
由上表可看出，对比例5单独使用水溶性对方解石类碳酸钙进行改性，对耐候抗变色能力有所帮助，但未达到粉化等级≤1级的标准；同时由实施例4、实施例5、实施例6、实施例7可以看出助剂比例达到粉体的2.0％左右基本趋于饱和，对耐候和指研基本难以再提高，其中粉化和变色等级越高，破坏和变色程度越大。
实施例8
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：3：1的比例复合而成，同时改性剂处理，改性剂比例分别为粉体的1.0％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例9
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：7：1的比例复合而成，同时改性剂处理，改性剂比例分别为粉体的1.0％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例10
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：3：1的比例复合而成，同时改性剂处理，改性剂比例分别为粉体的1.5％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例11
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：7：1的比例复合而成，同时改性剂处理，改性剂比例分别为粉体的1.5％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例12
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：3：1的比例复合而成，同时改性剂处理，改性剂比例分别为粉体的2.0％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
实施例13
采用三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目(D97,25μm)、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目(D97,16μm)和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目(D97,10μm)，以1：7：1的比例复合而成，同时改性剂处理，改性剂比例分别为粉体的2.0％按制备工艺打样于内墙乳胶漆配方中。
由实施例5、实施例8、实施例9可以发现，助剂比例在1.0％下，不同粉体粒径比例复合碳酸钙均可满足耐候要求；实施例6、实施例10、实施例11可以发现，助剂比例在1.5％下，不同粉体粒径比例复合碳酸钙均可满足耐候要求，且粉体粒径比例在1：7：1下耐候变色等级到1级，明显提高了综合水平；实施例7、实施例12、实施例13可以发现，助剂比例在2.0％下，不同粉体粒径比例复合碳酸钙均可满足耐候要求。
上述试验数据和标准属于内墙乳胶测试方法，使用树脂为苯丙树脂，树脂自身也有耐候极限性，若测试外墙乳胶漆的效果，需更改树脂为苯丙乳液或者氟碳乳液。
上述表格总的测试标准为：
指研色差参考标准：
ASTM D5326-94a(2013)《染色乳胶涂料中颜色显现的标准试验方法》
制板以及性能参考标准：
GB/T 9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》
耐候测试参考标准：
GB/T 1865-2009《色漆和清漆人工气候老化和人工辐射曝露滤过的氙弧射》
GB/T 1766-2008《色漆和清漆涂层老化的评级方法》。
本发明的复合碳酸钙可用于各种内外墙涂料、防水涂料等涂料中，不限于于实施例中的内墙乳胶漆涂料，同时实施例中的中三种方解石型碳酸钙的复合比例以1：3：1～1：7：1为优，改性剂比例为三种方解石型碳酸钙总重量的1.0％～2.0％为宜。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，其特征在于：包括在涂料中应用的复合碳酸钙，所述复合碳酸钙为三种不同粒径的方解石型碳酸钙经改性剂改性复合而成。
2.根据权利要求1所述的低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，其特征在于：三种方解石型碳酸钙分别为方解石型碳酸钙D97粒径过800目、方解石型碳酸钙D97粒径过1250目和方解石型碳酸钙D97粒径过2000目。
3.根据权利要求1或2所述的低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，其特征在于：所述三种方解石型碳酸钙的复合比例为1：3：1～1：7：1。
4.根据权利要求1所述的低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，其特征在于：所述改性剂为水溶性高分子。
5.根据权利要求4所述的低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用，其特征在于：所述改性剂比例为三种方解石型碳酸钙总重量的1.0%～2.0%。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN202311866078.7A CN117820890A (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 一种低消色耐候型复合碳酸钙在涂料中的应用 |
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