专利名称：高效固液复合型水性涂料用消泡剂组成及制备工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高效固液复合型水性涂料用消泡剂之组成及其制备方法。
背景技术：
涂料的制造过程会因工艺过程，如搅拌，研磨等；配方的添加，颜/填料的导入、润湿剂的添加等导致气泡的发生，涂料的应用会因工艺的采用如喷涂、刷涂、滚涂或其他不同方式而使施作的涂膜产生气泡，进而发生泡膜或鱼眼等不平整的表面。使得涂料或油墨保护底材及优化表面装饰的功用大打折扣。消泡剂是一解决此一问题的重要方案，然而适当的使用才能达到最好的功效。因着其低表面张力所带来的对泡膜的渗透或扩张力，使其破裂而脱除。对于系统相容性的要求，破泡强度的需求与施工过能的差异，每种涂料体系均有不同的需求。在涂料体系中，泡沫的稳定多是由界面活性剂所造成，它们都是涂料重要添加成份组成物如湿润剂、乳化剂、分散剂、增稠剂、流平剂等等。虽然某些助剂添加的量并不高，但其高表面活性与在气液界面的高吸附性能，同常会让在操作过程(搅拌、研磨、施工)的气泡起到稳定的作用。传统的物理方法对于消泡剂的消除或抑制的能力是很有限的，多数仅能透过化学方法来进行消泡，其中又以消泡剂的使用最为常见与广泛。消泡剂众多的研究中，已表明使用传统不相容单一成份物之或复配的油滴型，具有较差的效果。因它主要透过一液滴型态，先进入膜的表面，然后形成油镜面，之后再进一步使液膜水层变薄，而后油镜面在另一面成形，而变成油滴的架桥。此架桥是不稳定的，受到毛细力作用后退湿润导致泡膜无拉力，而使之破裂。此间油滴可能会受到操作过程的剪切力及其他助剂之乳化及分散作用而使其粒子变小，导致其消泡性能降低。此为此种类消泡剂本质上的隐忧。典型的泡膜厚度在0.01-1微米左右，而文献上的研究显示消泡机制中消泡成份以5-40微米大小时在前述的消泡过程机理，会达到最佳之效果。透过设计有消泡粒子者其消泡效果远较于仅以传统油液分散之消泡效果要佳。它具有不易形变、耐剪切作用、长效持久性佳，破泡速度快、抑泡性能优异等综效。但若设计产品颗粒过大，则会有其相对应之反效果。形成涂膜的凹穴、产品易有分层不均之效果(沉淀)。因此制造此类消泡剂在粒度的控制上为一重要课题。消泡成份的易扩散性及分布能力对消泡剂能否即时抵达泡膜附近，使之发挥其效果也是很中要的。此外消泡剂要能达到消泡作用必需能够快速渗透及散布到泡的液膜表面，因此在物化性能上，由ROSS的在渗透及散布系数上需均为正值。渗入系数E = Tf+Tint-Td > O
散布系数S = Tf-Tint-Td > O其中:Tf =起泡涂料表面张力Tint =涂料/消泡剂间的界面张力
Td=消泡剂的表面张力但由于消泡剂组成有效物多以超低表面张力或超非极性物为最有效。如硅硐，改性硅油或丙烯酸聚合物或硅氟改性丙烯酸聚合物等。他们都具有相当低的表面张力，极易于水中发生凝集不相容的状况，进而产生缺陷。因此，透过适当的分散载体使其均一分散于其中，让消泡有效物能够藉由载体与水间良好的散布与渗透，使其能快速到达气泡的边界上。当然，与前述消泡粒子的对应结合，将使消泡剂在所推衍的消泡机理有完美的配套，达到最大消泡效果，使其副作用降至较的状态。此为近年来为解决涂料在消泡上有更悠异的表现，提高消泡性能、降低其副作用之主要发展面向。含有适当的消泡粒子、低极性消泡物质、适当载体的渗透与散布作用等为新一代高效故液复合型消泡剂之重要发展课题，唯有在工艺及配方上有完整的配套，才能达到更好的消泡效能并较低其副作用效果。
发明内容
水性涂料用消泡剂若不含消泡粒子者易在使用过程中受到剪力作用使之变小，而失去其消泡的最佳效能；没有低极性之消泡成份物则无法使消泡过程的退缩湿润有良好效果；没有适当的载体将使其无法快速渗透及散布于体系间，并易造成涂料膜的严重不良外观。本发明的目的就是为克服此一问题提出一种高效复合型水性涂料用消泡剂。本发明的用以制造高效固液复合型水性消泡剂，基本构成物至少应包含载体物质、消泡粒子、及低极性消泡组成物。其中，载体物质，可为油，甘油，Ρ0/Ε0共聚物等:Glycerine, Glycol类，PPG，PEG、P0/E0适当聚合长度；环己酮、BCS或类似醚酯类溶剂，脂肪族/环状烃碳化合物(艾索壳牌系列产品)、异丁醇、醋酸丁酯、二甲苯及水等一般性溶剂等。消泡粒子可为酰胺类高分子或其他蜡类、有机改质二氧化硅、聚丙烯酸酯、脂肪酸盐类化合物等具不相容于水之非极性物质，且在常温下为固体物质，必需能够耐温70到170度之间。低极性消泡组成物多为硅硐(黏度100到数千或更高厘泊)，侧链改性或直链改性硅油，其中有以氧乙烯基(ethylene oxide)之极性改性或丙氧烧(propylene oxide)非极性改性，依破泡力需求可选用粘度由100到数千厘泊不等，改性物与二甲基硅氧烷的比例可由1/2到2/3。亦可为丙烯酸聚合物或硅氟改性丙烯酸聚合物等，分子量范围应为6000 60，000之间为较佳。其表面张力最好能低于32mN/m，理想为小于25_20mN/m更佳。制造的工艺可使用top-down或bottom up两种方式,前者为将已形成颗粒粉状体分散于期望的溶媒中，再利用高分散剪切力进行分散，使其粒子达到预期的分散细度与分布。适当的设备及工艺有，珠磨或球磨法，高速搅拌分散法、高压均质机、高速喷流对撞法、及其他能提供高剪切作用之分散设备与工艺。分散的速度可以控制在大于8m/s或更高的15m/s,采用珠磨可用0.5-5mm的玻璃、氧化错、钢珠或其他具高硬度耐磨的研磨珠子。采用后者，bottom up方式者，则依原料的本质与适性，可采热液冷却凝固法再配套均质分散设备以达到适当的要求，热液冷确法主要应用于蜡类物质，一般是将蜡热熔融后，再将之冷却于载体液中，利用温度控制使之形成需求的粒子大小与分布。热熔的温度依腊的化学结构与物理本性有所不同。通常会介于130至180度不等，可使其熔融于前述之载体物中。粒子的浓度则依消泡性能需 求及粒子效能之差异而有所不同，约为0.5 5%。制出之消泡粒子大小最好为5-40微米之大小为最佳。
具体实施例方式以下是按照本发明技术方案提供的配方所作的实施例及比较例，用以进一步解释本发明。实施例1 (top-down method)配方比例(重量份) 383DS ( 二氧化硅)0.3 份聚丙二醇4000 24 份硅油IOOcsI 份改性聚硅氧烷 3.5份月桂基聚氧乙烯(4)醚I份使用500ml玻璃烧杯，配置高速搅拌器，置入上述配方聚丙二醇4000及二氧化硅，以3000rpm 10分钟均质分散。之后再加入娃油IOOcs及改性聚娃氧烧,并以3000rpm均质5分钟，再加入乳化剂以3000转分散均一 3分钟。分析细度，若小于15微米即可使用，若细度不足可再使用Imm的玻璃珠，在剪切线速度为lOm/s分散下，进行20分钟之均质细化，即
可获得成品。实施例2 (bottom up method)配方比例(重量份)烃蜡4份改性聚硅氧烷5份月桂基聚氧乙烯(7)醚 I份#32 白油90 份使用500ml玻璃烧杯并设置高速搅拌机，盛装烃蜡5份及白油40份，加热至140度熔融后保持30分钟。启动搅拌机转速为1000转，将40份白油缓慢倒入已熔融之蜡-白油液体中，使之降温并析出粒子，并持续搅拌30分钟。加入改性聚硅氧烷及月桂基聚氧乙烯(7)醚及10份白油，再经30分钟均质，后即可取样分析细度。比较例I及2配方同实施例1及2但均不使用消泡粒子，383DS及烃蜡。以相似工艺进行均质分散。表一实施例与比较例特性比较
权利要求
1.一种高效固液复合型水性涂料用消泡剂组成及制备工艺。
2.根据权利要求1所述，消泡剂组成，包含消泡粒子、消泡组成物、载体基本三要素。
3.根据权利要求1所述，消泡粒子可为下列一种或多种之混合物，二酰胺类高分子或其他蜡类、有机改质二氧化硅、聚丙烯酸酯、脂肪酸盐类化合物等，能耐温70到170度之间。
4.根据权利要求1所述，消泡组成物可为下列成份物一种或多种以上之混合物，硅硐(黏度100到数千)，侧链改性或直链改性硅油。
5.根据权利要求4所述，消泡组成物之侧链改性或直链改性硅油，其改性官能基可为氧乙烯基(ethylene oxide)或丙氧烧基(propylene oxide)改性,黏度100到数千厘泊，改性物与二甲基硅氧烷的比例为1/2到2/3。分子量范围应为6000 60，000之间，表面张力界于 20-30mN/m。
6.根据权利要求1所述，载体可为油，甘油，Ρ0/Ε0共聚物等:Glycerine,Glycol类，PPG, PEG、P0/E0适当聚合长度；环己酮、BCS或类似醚酯类溶剂，脂肪族/环状烃碳化合物、异丁醇、醋酸丁酯、二甲苯及水等一般性溶剂等。
7.根据权利要求1所述，制备的工艺可使用top-down或bottomup两种方式。
8.根据权利要求7所述，top-down的方法，可为珠磨或球磨法，高速搅拌分散法、高压均质机、高速喷流对撞法、及其他能提供高剪切作用之分散设备与工艺。分散的速度控制在大于8m/s或更高的15m/s,
9.根据权利要求7所述，bottomup方法，可采用热液冷却凝固法，将蜡类物质热熔融后，再将之冷却于载体液中 ，
10.根据权利要求7所述，制备工艺所产出的粒子其浓度需为0.5 5%。粒径大小为5-40微米。
全文摘要
本发生涉及一种高效固液复合型水性涂料用消泡剂组成及制备工艺。由控制适当的均质及粒子制备分散工艺过程获得均一大小及一定粒径的消泡粒子、超低表张之非极性消泡组成物及具有易散布与渗透系之载体，以具体体现消泡剂之整体应用效应。
文档编号C09D7/12GK103214896SQ201210017598
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月19日 优先权日2012年1月19日
发明者徐敬添, 连惠莹 申请人:德谦(上海)化学有限公司