CN1760289A - 负离子乳液涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及负离子乳液涂料及其制备方法，负离子乳液涂料是由去离子水、颜料、填料、基料、助剂和纳米托玛琳粉组成，详细重量配比及其制备方法详见说明书。本发明优点将溶剂型负离子涂料变为水性负离子涂料，增加涂层的透气性，使更多的托玛琳颗粒与水分子接触，放出更多的负离子，另外，托玛琳是天然矿石，有效地利用有限的宝贵资源，发挥其最大效能。本发明关键是采用合适的分散剂将纳米托玛琳粉分散到水性树脂中，使其以纳米状态存在，减少托玛琳粉的用量并能达到预期的效果。本发明产品主要用于内墙涂料行业。

Description

负离子乳液涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料工业，具体地说是涉及将纳米托玛琳粉分散在乳液涂料中制备能释放出负离子和远红外线的内墙乳液涂料及其制备方法。
背景技术
托玛琳(Tourmaline)又名电气石，是一种兼具压电效应和热电效应的天然矿石。其结构是极性结晶体，具有永久电极，结晶体越小，静电压越高。常温下能发射4～14μm的远红外线，发射率0.92以上。远红外线的热效应能引起一系列生理效应，激活生物大分子的活性、促进和改善血液循环、增强新陈代谢、提高免疫功能，还具有消炎消肿作用，因此被誉为“生命之光”。
托玛琳的另一个重要特征是能自动地、永久地释放负离子。现代医学研究表明，负离子对人体的各系统有直接的生理效应。能活化细胞、净化血液、恢复疲劳、稳定植物神经系统，增强抗病能力。能使生物体内的氧自由基无毒化，使体液呈弱碱性，延长寿命，因此称负离子为“大气中的长寿素”。负离子还具有净化空气和除臭作用，所以负离子还有“环境警察”和“空气维生素”的美称。
研究证明电气石还有生物电特性，这种电流非常微弱(0.06mA)，与人体生物电流一致，对人和生物体有许多生物效应，可制造各种医疗器械，改善人的植物神经系统，促进大脑功能协调、有利睡眠、治疗心血管疾病等。由此可见，托玛琳是一种多功能环保健康型材料。把托玛琳粉碎成粉末，分散到乳液涂料中，涂刷室内墙壁，会永久放出负离子和远红外线。相当安装一台不占空间、无需运转费用的负离子机和远红外装置，使室内环境达到海滨、旷野、森林的水平，起到净化空气和保健作用，受到用户欢迎。
近几年，日本推出几种负离子涂料。日本[特开平10-46060(1998)]先将托玛琳制备成胶状物，再混入涂料中，得到具有耐沾污功能的涂料，可用于建筑内外墙壁。所用树脂可以是丙烯酸树脂清漆，也可以是密胺树脂，溶剂是芳烃。日本[特开平11-279445(1999)]用球磨法将托玛琳粉碎成粒径0.5-50μm的细粉，加入到树脂和分散剂中，树脂(含量50-18％)用量为25-9wt％时，电气石用量为25-54wt％。根据不同用途选择不同树脂，用溶剂调节粘度。日本[特开2000-343001]提出附着托玛琳细粉的方法，将粒径＜10μm的托玛琳粉分散在溶剂中，涂在事先涂有粘合剂的被涂物上。也可以将其加入到含有粘合剂的溶剂中，进行涂刷。专利说，涂于电视机、电脑、手机外壳，可减少电磁波对人体的伤害。涂于眼镜可消除视觉疲劳。日本[特开2001-231524]含有稀土元素和托玛琳的树脂组分涂于食品包装材料上，能放出负离子和远红外线，在低温下长时间储存蔬菜。日本专利[特开2002-136351]将电气石粉碎成0.05-10μm的粉末，加入到树脂中，树脂与电器石粉比为1∶1～1∶3，树脂可以是乙烯基树脂、丙烯酸树脂和聚氨酯类等，同时还要加入表面活性剂。由于施工性差，表面不美观，将其涂于桌面的底部或桌子腿部，以连续产生负离子。桌面底部涂刷10μm厚的涂膜，所产生的负离子＞700个/cm3。将厚度为3mm的聚酯纤维织物浸入该涂料至饱和，固定在桌子背面，可产生负离子1000个，维持此状态1年以上。由这些专利的内容可以看出，所用树脂体系均为溶剂型，由于漆膜透气性差，托玛琳用量比较大，而释放的负离子浓度都不大。因此，急需开发托玛琳在水性涂料方面的应用，成为当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足之处，而提供一种制备简便、效果好的托玛琳乳性涂料及其制备方法。
本发明目的可以通过如下措施实现：本发明水性负离子涂料是由去离子水、颜料、填料、基料、助剂和纳米托玛琳粉组成，各组分之间的重量比例是：去离子水∶颜料∶填料∶基料∶助剂∶纳米托玛琳粉＝2.2-2.4∶2.8-3.5∶1.0-1.5∶2.4-2.6∶0.7-0.9∶0.05-0.08，总用量之和为10。
颜料可以是钛白BA-01-01和立德粉等白色颜料中的一种或几种的混合物；
填料可以是滑石粉、重钙、轻钙、高岭土、硅灰石粉等体质填料中的一种或几种的混合物；
基料可以是醋丙乳液、醋叔乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、氟树脂乳液等水性树脂中的一种或几种的混合物；
助剂用分散剂、中和剂、消泡剂、润湿剂、流变改性剂、增稠剂、成膜助剂、防腐剂共八种。
分散剂可以包括无机类分散剂(如聚磷酸盐、硅酸盐等)、有机类分散剂(如阴离子型、阳离子型和非离子型)和高分子类分散剂(如聚羧酸盐、聚丙烯酸衍生物等)；
中和剂可以是AMP-95--PH稳定剂；
消泡剂可以是深圳海川公司的Foamaster NXZ--合成树脂乳液用消泡剂；
润湿剂可以是深圳海川公司的Hydropalat 306--乳胶漆用相容稳定剂；
流变改性剂可以是深圳海川公司的DSX 2000--乳胶漆用牛顿型流变改性剂，是一种非离子聚醚类流变改性剂；
增稠剂可以是深圳海川公司的DSX 3116--乳胶漆用缔合型增稠剂；是一种非离子缔合型增稠剂；
成膜助剂可以是醇脂十二；
防腐剂可以是深圳海川公司的Dehygant LFM--高效经济防腐剂助剂的比例关系如表1。
                                 表1
  品名   重量比
  分散剂   高效颜料分散剂Hydropalat 5040   4
  中和剂   PH稳定剂   1
  消泡剂   合成树脂乳液用消泡剂Foamaster NXZ   2
  润湿剂   乳胶漆用相容稳定剂Hydropalat 306   0.67
  流变改性剂   乳胶漆用牛顿型流变改性剂DSX 2000   3.33
  增稠剂   乳胶漆用缔合型增稠剂DSX 3116   29.87
  成膜助剂   醇脂十二   13.33
  防腐剂   高效经济防腐剂Dehygant LFM   0.67
托玛琳粉末在乳液涂料中以纳米状态存在，纳米托玛琳粉的用量比非纳米托玛琳粉可以减少一半。
负离子乳液涂料制备工艺如下：
1、将去离子水、中和剂、分散剂、消泡剂加入调漆缸内，开动分散机慢速搅拌10～20分钟；
2、将钛白粉、重钙、滑石粉、立德粉和纳米托玛琳粉加入上述调漆缸内并高速分散30～40分钟；
3、将成膜助剂、润湿剂、氟树脂乳液和防腐剂加入调漆缸内，慢速搅拌10～20分钟；
加入流变改性剂和增稠剂调整粘度达到90-100KU时(KU为斯托磨粘度计的单位)，即可包装。
本发明相比现有技术具有如下优点：
1.将溶剂型负离子涂料变为水性负离子涂料，增加涂层的透气性，使更多的托玛琳颗粒与水分子接触，放出更多的负离子；
2.托玛琳是天然矿石，应尽量有效地利用这种有限的宝贵资源，发挥其最大效能。本发明关键是采用合适的分散剂将纳米托玛琳粉分散到水性树脂中，使其以纳米状态存在，减少托玛琳粉的用量，并能达到预期的效果。
具体实施方式
下面列举14个实施例，对本发明加以进一步说明，但本发明不只限于这些实施例。
实施例1.
释放负离子的乳液涂料配方如下表2。
                            表2
  No   项目名称   产地   千分数(‰)
  1   去离子水   自制   232.7
  2   中和剂AMP-95   沈阳美亚   1.5
  3   聚羧酸钠分散剂   海川化工   6
  4   消泡剂NXZ   海川化工   3
  5   钛白粉BA-01-01   国产锐钛   230
  6   重钙   合山化工   60
  7   滑石粉   1250目   60
  8   立德粉   1000目   80
  9   纳米托玛琳粉   纳米级   5
  10   醇酯十二   吉化   20
  11   润湿剂306   海川化工   1
12 氟树脂乳液【1】   自制，固含量42％ 250
  13   流变改性剂   海川化工   5
  14   增稠剂   海川化工   44.8
  15   防腐剂LFM   海川化工   1
  合计   1000
  16   远红外发射率【2】   波长为2-18μm   0.92
  17   负离子浓度「3」   4700个/cm3
制备方法按上述步骤进行。
备注：【1】自制氟树脂乳液已经申请专利：公开号为CN 1322776A，申请号为01114027.5。【2】远红外线的发射率是中国计量科学研究院用与标准黑体法向全辐射亮度比较方法测量。【3】负离子浓度由中国疾病预防控制中心环境与健康相关产品安全所依据《空气离子浓度测试方法(HY01-1998)》进行测定。
用激光散射法测定托玛琳粉在乳液中的粒径分布如下表3。
                  表3
  托玛琳的粒径(nm)   所占百分数(％)
  23.8   3.3
  30.0   9.8
  37.8   16.3
  47.5   23.5
  59.9   23.5
  75.4   15.8
  94.9   6.7
  119.4   1.1
实施例2
涂料配方中其它成分不变，用微米级托玛琳粉替代纳米级托玛琳粉，用量增加1倍，释放出的负离子浓度和远红外发射率同实施例1。
实施例1所用托玛琳粉的粒径基本都在纳米范围内(占98.9％)，比实施例2微米级托玛琳粉的用量减少1半，表明托玛琳结晶体粒子越小其静电压越大，释放负离子和远红外线的能力越强，这对有效利用不可再生资源托玛琳的意义重大。
纳米级的托玛琳粉与微米级的托玛琳粉在涂料中的效果是不同的，以下实例是用不同的托玛琳粉做的实验，如表4。
                     表4
  项目   1   2   3   4
  纳米级托玛琳粉用量   0.5％
  微米级托玛琳粉用量   0.5％   1.0％   1.2％
检测结果如下表5。
                            表5
  测试项目   1   2   3   4
  远红外发射率   0.92   0.53   0.90   0.93
  负离子浓度(个/cm3)   4700   2500   4400   4700
实施例3～8.
其它条件同实施例1，只改变分散剂(用量相同，用量为涂料总量的0.6％)，测定托玛琳粉的粒径，如表6。
                            表6
No 分散剂 分散剂用量   纳米级粒径的托玛琳粉所占百分数(％) 负离子浓度(个/cm3)
  实例3   六偏磷酸钠   0.6％   58.2   3100
  实例4   偏硅酸钠   0.6％   55.6   2800
  实例5   烷基苯磺酸钠   0.6％   86.5   3600
实例6   三甲基硬脂酰胺氯化物 0.6％ 78.8 3100
实例7   聚氧乙烯烷基酚基醚 0.6％ 92.3 4752
实例8   聚丙烯酸衍生物 0.6％ 95.5 4850
相同用量的不同分散剂对电气石粉的分散效果不同，影响了电气石在乳液中的粒径大小。
实施例9～14.按着实施例1的配方，只改变树脂乳液(用量相同，用量为涂料总量的25％)，结果如下表7。
                            表7
No 乳液   乳液用量   纳米级粒径的托玛琳粉所占百分数(％)   负离子浓度(个/cm3)
  实施例9   醋丙乳液   25％   96.9   4400
  实施例10   醋叔乳液   25％   97.6   4600
  实施例11   苯丙乳液   25％   96.4   4400
  实施例12   纯丙乳液   25％   97.3   4600
  实施例13   硅丙乳液   25％   96.1   4400
实施例14   氟树脂乳液 25％ 98.9 4700
以上所用几种乳液固含量均在42％，对该纳米托玛琳粉的分散均比较好。
本发明产品主要用于内墙涂料行业。

Claims (2)

1、负离子乳液涂料，其特征在于它是由去离子水、颜料、填料、基料、助剂和纳米托玛琳粉组成，各组分之间的重量比例是去离子水∶颜料∶填料∶基料∶助剂∶纳米托玛琳粉＝2.2-2.4∶2.8-3.5∶1.0-1.5∶2.4-2.6∶0.7-0.9∶0.05-0.08，总用量之和为10：
a、颜料可以是钛白BA-01-01和立德粉白色颜料中的一种或几种的混合物；
b、填料可以是滑石粉、重钙、轻钙、高岭土、硅灰石粉体质填料中的一种或几种的混合物；
c、基料可以是醋丙乳液、醋叔乳液、苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、氟树脂乳液水性树脂中的一种或几种的混合物；
d、助剂用分散剂、中和剂、消泡剂、润湿剂、流变改性剂、增稠剂、成膜助剂、防腐剂；其中分散剂∶中和剂∶消泡剂∶润湿剂∶流变改性剂∶增稠剂∶成膜助剂∶防腐剂的重量比是4∶1∶2∶0.67∶3.33∶29.87∶13.33∶0.67；
(1)分散剂可以包括无机类分散剂，为聚磷酸盐、硅酸盐；有机类分散剂为阴离子型、阳离子型和非离子型；和高分子类分散剂，为聚羧酸盐、聚丙烯酸衍生物；
(2)中和剂可以是AMP-95-PH稳定剂；
(3)消泡剂可以是深圳海川公司的Foamaster NXZ-合成树脂乳液用消泡剂；
(4)润湿剂可以是深圳海川公司的Hydropalat 306-乳胶漆用相容稳定剂；
(5)流变改性剂可以是深圳海川公司的DSX 2000-乳胶漆用牛顿型流变改性剂，是一种非离子聚醚类流变改性剂；
(6)增稠剂可以是深圳海川公司的DSX 3116-乳胶漆用缔合型增稠剂，是一种非离子缔合型增稠剂；
(7)成膜助剂可以是醇脂十二；
(8)防腐剂可以是深圳海川公司的Dehygant LFM-高效经济防腐剂；
e、托玛琳粉在乳液涂料中以纳米超细粉状态存在。
2、权利要求1所述负离子乳液涂料的制备方法，其特征在于按权利要求1的配方重量比用如下步骤进行：
a、将去离子水、中和剂、分散剂、消泡剂加入调漆缸内，开动分散机慢速搅拌10～20分钟；
b、钛白粉、重钙、滑石粉、立德粉和纳米托玛琳粉加入上述调漆缸内，并高速分散30～40分钟；
c、将成膜助剂、润湿剂、氟树脂乳液和防腐剂加入调漆缸内，慢速搅拌10～20分钟；加入流变改性剂和增稠剂调整粘度达到90-100KU时，即可包装。
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