专利名称：一种水性涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种水性涂料，具体地说，涉及一种低V0C、无重金属，具有抗菌、防霉、防锈功能的水性涂料及其制备方法。
背景技术：
涂料包括水性涂料和溶剂型涂料，有些油性涂料涂布后形成的涂层虽然能够满足高光亮度及后续快速烫金加工的要求，但使用过程中会挥发出较多的有害物质，环境污染大，无法达到环保要求(特别是烟包行业的有机挥发物限量要求)，而且成本较高。水性涂料是主要以水为溶剂的涂料。水性涂料具有很多的优点如水性涂料以水作溶剂，节省大量资源；水性涂料消除了施工时火灾危险性；降低了对大气污染；水性涂料仅采用少量低毒性醇醚类有机溶剂，改善了作业环境条件。一般的水性涂料有机溶剂(占涂料)在10% 15%之间，而现在的阴极电泳涂料已降至I. 2%以下，对降低污染节省资源效果显著；水性涂料涂装工具可用水清洗，大大减少清洗溶剂的消耗。但是水性涂料也存在耐久性差，对环境条件(温度、湿度)要求较严格等缺点。而且其中为改善成膜性能所使用的少量有机物还会对人体产生一定的影响。随着人们对环境保护的日益重视，还要求涂料在使用过程中挥发出的有害物质尽量少，甚至没有挥发出有害物质，符合环保要求。如2008100656015. I公开了一种环保抗菌型水性涂料及其制备方法，组份包括去离子水、杀菌剂、成膜助剂、消泡剂、润湿剂、分散剂、纳米Ti02、乳液或水分散体树脂、填料、防沉剂、流平剂、增稠剂、PH调节剂、抗划伤剂或增滑剂、颜料或着色剂、特殊功能添加剂等。制备方法包括:A、制备水性分散体；B、把步骤A所得的水性分散体加入搅拌的乳液中，再加入成膜助剂、流平剂、增稠剂、防沉剂、PH调节剂搅拌分散均匀；C、加入颜料或着色剂；D、补水并调为25°C时斯托默粘度为65 90KU即得该水性涂料。本发明提供的水性涂料对木质材料附着力好，漆膜丰满、具有一定硬度，低V0C、无重金属，具有抗菌、防霉功能，属于环保安全的儿童木制品水性涂料。如201010284309X公开了一种水性涂料，由下述重量百分比的原料制成水52 55%，十二烷基磺酸钠0. 5 0. 7%,甲基丙烯酸甲酯20 25%，丙烯酸丁酯3 4. 5%，丙烯酸异辛酯0 2%，丙烯酸I I. 5%，甲基丙烯酸丁酯10 15%，马来酸二正丁酯I 2%，丙烯酸羟乙酯0.6 1%，衣康酸0.4 1%，氨水0.8 1%，消泡剂0. I 0.2%，乙酸钠0. 05 0. 1%，防腐剂0. I 0. 2%，过硫酸钾0. I 0. 2%。本发明还提供上述水性涂料的一种制备方法。本发明的水性涂料无毒无害，对环境污染小；涂布后形成的涂层不仅光亮度高、坚韧、抗爆裂性能优秀，而且后续加工性能极佳，能快速高效地进行烫金加工，烫金效果好。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是为水性涂料行业提供一种更多的选择，同时本发明所提供的水性涂料无毒无害，对环境污染小；涂布后形成的涂层不仅光亮度高、坚韧、抗爆裂性能优秀，且具有一定硬度，低VOC、无重金属，具有抗菌、防霉、防锈功能，属于环保安全的水性涂料。本发明所提供的水性涂料由下述重量份的原料制成冰52 55份，十二烷基磺酸钠0. 5 0. 7份，乳液或水分散体树脂3(T70份，氨水0. 8 I份，消泡剂0. I 0. 2份，乙酸钠0. 05 0. I份，杀菌剂0. 5 5份，缓蚀剂0. 1^1份，过硫酸钾0. I 0. 2份。其中所用的原料水优选为去离子水。上述十二烷基磺酸钠作为乳化剂。上述过硫酸钾作为催化剂，可降低活化能，促进聚合反应。上述乙酸钠作为缓冲剂，能够调整乳液的酸碱度，保证引发过程的平稳度。作为优选技术方案，所述的乳液或水分散体树脂选用苯丙乳液、硅丙乳液、丙烯酸树脂或乳液、聚氨酯树脂或乳液、聚酯水性树脂或乳液、环氧水性树脂或乳液中的一种或两种以上的混合物。乳液或水分散体树脂选用是不含游离单体，不含三苯，VOC的含量< 65g/ L的苯丙乳液、硅丙乳液、丙烯酸树脂或乳液、聚氨酯树脂或乳液、聚酯水性树脂或乳液、环氧水性树脂或乳液的一种或其组合。上述乳液或水分散体树脂在十二烷基磺酸钠的乳化作用下，并在催化剂过硫酸钾和缓冲剂乙酸钠的共同作用下，聚合形成共聚物。水性涂料中的固物成份就是上述的共聚物。作为优选技术方案，所述氨水的重量百分比浓度为20-25%，进一步优选氨水的重量百分比浓度为22%。氨水起中和及调整粘度的作用。作为优选技术方案，所述消泡剂是矿物油消泡剂和改性有机硅消泡剂中的一种或者两者的混和物。消泡剂起消除涂料中的泡沫的作用，保证涂布效果。上述消泡剂可以是矿物油消泡剂和改性有机硅消泡剂(例如德国生产的品牌为TEGO迪高、型号为TEGOFoamex825的消泡剂，其化学组成为聚硅氧烷-聚醚共聚物乳液)中的一种或者两者的混和物。作为优选技术方案，所述的杀菌剂为磺胺间二甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶、甲氧苄氨嘧啶、二甲氧氨嘧啶的一种或两种以上的混合物。杀菌剂选用可以食用的磺胺类药物，这种药物在临床医学中早已使用，对人体可以达到最小的危害。作为优选技术方案，所述的缓蚀剂为不溶于水的有机羧酸盐类化合物。水性涂料涂覆在金属表面，成膜初期容易发生锈蚀，所以必须加入缓蚀剂；金属在介质中的腐蚀过程是由两个共轭的电化学反应组成的，这两个电化学反应分别是阳极反应和阴极反应；而缓蚀剂能够抑制阳极、阴极反应中的一个或两个都能抑制，就能减小腐蚀速度；所以缓蚀剂又称腐蚀抑制剂。本发明中选择有机化合物类缓蚀剂；更优选地，所采用的缓蚀剂为不溶于水的有机羧酸盐类化合物，用于涂料可显著提高其防闪锈性。本发明的颜料没有具体限制，可以采用市售的各种适用于水性涂料的颜料，这对于本领域技术人员是已知的。本发明的目的之一还在于提供一种本发明所述的水性涂料的制备方法，其特征在于包括下述步骤(I)按上述比例配备水、十二烷基磺酸钠、乳液或水分散体树脂、氨水、消泡剂、乙酸钠、杀菌剂、缓蚀剂和过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的45-50%，第二部分水占所配备的水的I. 5-5%，第三部分水占所配备的水的45-50% ；(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(I)所配备的十二烷基磺酸钠和乳液或水分散体树脂加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液；(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(I)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液；(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(I)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80°C ；(5)取预乳液的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应；等反应釜中的物料的温度回落至85°C时，向反应釜中滴加余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液，滴加温度控制在85 90°C ;滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；
(6)当反应釜中的物料的温度降至40°C时，加入步骤(I)所配备的消泡剂、氨水、杀菌剂和缓蚀剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。优选步骤(5)中将余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液同步、匀速滴加到反应釜中；更优选在150 180分钟的时间内将余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液同步、匀速滴加到反应爸中。本发明的水性涂料无毒无害，对环境污染小；涂布后形成的涂层不仅光亮度高、坚韧、抗爆裂性能优秀，且具有一定硬度，低V0C、无重金属，具有抗菌、防霉、防锈功能，属于环保安全的水性涂料。
具体实施例方式为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。实施例I由下述重量份的原料制成的涂料水52份，十二烷基磺酸钠0. 5份，乳液或水分散体树脂30份，氨水0. 8份，消泡剂0. 2份(德国生产的品牌为TEGO迪高、型号为TEGOFoamex825的消泡剂)，乙酸钠0. I份，杀菌剂0. 5份(磺胺间二甲氧嘧啶)，缓蚀剂0. 5份，过硫酸钾0. I份。依次按下述步骤制备水性涂料(I)按实施例I配备水、十二烷基磺酸钠、乳液或水分散体树脂、氨水、消泡剂；本实施例中，消泡剂、乙酸钠、杀菌剂、缓蚀剂、过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的45%，第二部分水占所配备的水的5%，第三部分水占所配备的水的50% ；(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(I)所配备的乳液或水分散体树脂和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液；(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(I)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液；(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(I)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80°C ；
(5)取预乳液总量的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92°C );等反应釜中的物料的温度回落至85°C时，向反应釜中同步、匀速滴加余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液，滴加温度控制在85 90°C，在150 180分钟的时间内滴加完毕；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；(6)当反应釜中的物料的温度降至40°C时，加入步骤(I)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。实施例2由下述重量份的原料制成的涂料水55份，十二烷基磺酸钠0. 7份，乳液或水分散体树脂70份，氨水I份，消泡剂0. I份(德国生产的品牌为TEGO迪高、型号为TEGOFoamex825的消泡剂)，乙酸钠0. 05份，杀菌剂2. 5份(磺胺二甲嘧啶)，缓蚀剂I份，过硫酸钾0. 2 份。依次按下述步骤制备水性涂料按实施例2配备水、十二烷基磺酸钠、乳液或水分散体树脂、氨水、消泡剂；本实施例中，消泡剂、乙酸钠、杀菌剂、缓蚀剂、过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的48%，第二部分水占所配备的水的3%，第三部分水占所配备的水的49% ；(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(I)所配备的乳液或水分散体树脂和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液；(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(I)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液；(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(I)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80°C ；(5)取占预乳液总量的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92°C );等反应釜中的物料的温度回落至85°C时，向反应釜中同步、匀速滴加余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液，滴加温度控制在85 90°C，在150 180分钟的时间内滴加完毕；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；(6)当反应釜中的物料的温度降至40°C时，加入步骤(I)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。实施例3由下述重量份的原料制成的涂料水53份，十二烷基磺酸钠0. 6份，乳液或水分散体树脂50份，氨水0. 9份，消泡剂0. 15份(采用矿物油消泡剂)，乙酸钠0. 07份，杀菌剂5份(甲氧苄氨嘧啶)，缓蚀剂0. I份，过硫酸钾0. 15份。依次按下述步骤制备水性涂料按实施例3配备水、十二烷基磺酸钠、乳液或水分散体树脂、氨水、消泡剂；本实施例中，消泡剂、乙酸钠、杀菌剂、缓蚀剂、过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的50%，第二部分水占所配备的水的I. 5%，第三部分水占所配备的水的48. 5% ；(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(I)所配备的乳液或水分散体树脂和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液；(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(I)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液；(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(I)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80°C ；(5)取占预乳液总量的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92°C );等反应釜中的物料的温度回落至85°C时，向反应釜中同步、匀速滴加余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液，滴加温度控制在85 90°C，在150 180分钟的时间内滴加完毕；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；(6)当反应釜中的物料的温度降至40°C时，加入步骤(I)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。实施例4由下述重量份的原料制成的涂料冰54份，十二烷基磺酸钠0. 55份，乳液或水分散体树脂60份，氨水0. 85份，消泡剂0. 14份(矿物油消泡剂)，乙酸钠0. 06份，杀菌剂3份(二甲氧氨嘧啶)，缓蚀剂0. 8份，过硫酸钾0. 13份。制备方法按实施例4配备水、十二烷基磺酸钠、乳液或水分散体树脂、氨水、消泡剂；本实施例中，消泡剂、乙酸钠、杀菌剂、缓蚀剂、过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的50 %，第二部分水占所配备的水的5 %，第三部分水占所配备的水的45 % ;(2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(I)所配备的乳液或水分散体树脂和十二烷基磺酸钠加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液；(3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(I)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液；(4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(I)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80°C ；(5)取占预乳液总量的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应(引发反应进行过程中，反应釜中的物料的将会自动升至88-92°C );等反应釜中的物料的温度回落至85°C时，向反应釜中同步、匀速滴加余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液，滴加温度控制在85 90°C，在150 180分钟的时间内滴加完毕；滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温；(6)当反应釜中的物料的温度降至40°C时，加入步骤(I)所配备的消泡剂、氨水和防腐剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。
四个实例抗菌检测选用金黄色葡萄球菌和大肠杆菌进行测试，实验结果如下(I)实施例I试样贴附于涂有金黄色葡萄球菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为21 22mm;试样贴附于涂有大肠杆菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为22 23mm0(2)实施例2试样贴附于涂有金黄色葡萄球菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为22 23mm;试样贴附于涂有大肠杆菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为25 26mm。(3)实施例3试样贴附于涂有金黄色葡萄球菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为25 26mm ;试样贴附于涂有大肠杆菌的表面皿上,经24h后产生抑菌圈直径为27 28mm。(4)实施例4试样贴附于涂有金黄色葡萄球菌的表面皿上，经24h后产生抑菌圈直径为24 25mm ;试样贴附于涂有大肠杆菌的表面皿上,经24h后产生抑菌圈直径为25 26mm。按JG/T 210-2007对本发明的涂料进行V0C、重金属、防锈功能等方面的检测，检
测结果如下
权利要求
1.一种水性涂料，其特征在于由下述重量份的原料制成水52 55份，十二烷基磺酸钠0. 5 0. 7份，乳液或水分散体树脂3(T70份，氨水0. 8 I份，消泡剂0. I 0. 2份，乙酸钠0. 05 0. I份，杀菌剂0. 5 5份，缓蚀剂0. ri份，过硫酸钾0. I 0. 2份。
2.根据权利要求I所述的水性涂料，其特征在于所述的乳液或水分散体树脂选用苯丙 乳液、硅丙乳液、丙烯酸树脂或乳液、聚氨酯树脂或乳液、聚酯水性树脂或乳液、环氧水性树脂或乳液中的一种或两种以上的混合物。
3.根据权利要求I所述的水性涂料，其特征是，所述氨水的重量百分比浓度为20-25%。
4.根据权利要求2所述的水性涂料，其特征是，所述氨水的重量百分比浓度为22%。
5.根据权利要求I所述的水性涂料，其特征是所述消泡剂是矿物油消泡剂和改性有机硅消泡剂中的一种或者两者的混和物。
6.根据权利要求I所述的水性涂料，其特征是，所述的杀菌剂为磺胺间二甲氧嘧啶、磺胺二甲嘧啶、甲氧苄氨嘧啶、二甲氧氨嘧啶的一种或两种以上的混合物。
7.根据权利要求I所述的水性涂料，其特征是，所述的缓蚀剂为不溶于水的有机羧酸盐类化合物。
8.权利要求f7任一项所述的水性涂料的制备方法，其特征在于包括下述步骤 (1)按上述比例配备水、十二烷基磺酸钠、乳液或水分散体树脂、氨水、消泡剂、乙酸钠、杀菌剂、缓蚀剂和过硫酸钾；所配备的水分成三部分，第一部分水用于步骤(2)，第二部分水用于步骤(3)，第三部分水用于步骤(4)，第一部分水占所配备的水的45-50%，第二部分水占所配备的水的I. 5-5%，第三部分水占所配备的水的45-50% ； (2)将第一部分水加入预乳化釜中，并将步骤(I)所配备的十二烷基磺酸钠和乳液或水分散体树脂加入预乳化釜中，然后进行预乳化，得到预乳液； (3)将第二部分水加入溶解罐中，并将步骤(I)所配备的过硫酸钾加入溶解罐中，然后进行搅拌，使过硫酸钾溶解，得到过硫酸钾溶液； (4)将第三部分水投入反应釜中，并将步骤(I)所配备的乙酸钠投入反应釜中，然后进行搅拌并加热至80°C ； (5)取预乳液的1/10并投入反应釜中，再搅拌10分钟；然后取步骤(3)得到的过硫酸钾溶液的一半投入反应釜中，进行引发反应；等反应釜中的物料的温度回落至85°C时，向反应釜中滴加余下的预乳液和余下的过硫酸钾溶液，滴加温度控制在85 90°C ;滴加完毕后使反应釜中的物料保温3小时，然后使反应釜中的物料降温； (6)当反应釜中的物料的温度降至40°C时，加入步骤(I)所配备的消泡剂、氨水、杀菌剂和缓蚀剂，并搅拌均匀，得到水性涂料。
全文摘要
本发明涉及一种水性涂料，由下述重量份的原料制成水52～55份，十二烷基磺酸钠0.5～0.7份，乳液或水分散体树脂30~70份，氨水0.8～1份，消泡剂0.1～0.2份，乙酸钠0.05～0.1份，杀菌剂0.5～5份，缓蚀剂0.1~1份，过硫酸钾0.1～0.2份。本发明还提供上述水性涂料的一种制备方法。本发明的水性涂料无毒无害，对环境污染小；涂布后形成的涂层不仅光亮度高、坚韧、抗爆裂性能优秀，且具有一定硬度，低VOC、无重金属，具有抗菌、防霉、防锈功能，属于环保安全的水性涂料。
文档编号C09D163/00GK102702871SQ20121018000
公开日2012年10月3日 申请日期2012年6月1日 优先权日2012年6月1日
发明者张国胜, 梅长林, 胡兰 申请人:安徽省金盾涂料有限责任公司