含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法，含有硅微粉的乳胶涂料，各个组分的重量份数为：乳液80-100份，钛白粉0-25份，改性硅微粉20-50份，水100-200份，分散剂1.0-1.5份，消泡剂0.2-0.4份，防霉剂0.1-0.3份，消光剂0-0.2份，成膜助剂0.1-0.3份；所述改性的硅微粉为对硅微粉依次采用酸改性、胺化剂改性、偶联剂A改性和偶联剂B改性获得的产物。本发明采用硅微粉，作为乳胶涂料中的填料使用，替代常用的钛白粉和立德粉，在获得高性能的乳胶涂料的同时还能降低生产成本。该制备方法简单高效，可以获得高性能的乳胶涂料，节约了生产成本，扩大了乳胶涂料的使用范围。
【专利说明】含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]乳胶涂料又称乳胶漆，其制备方法是在乳化剂存在的条件下，将合成树脂以极细颗粒分散于水中形成乳液，它是乳胶涂料的主要成膜物质，而后添加一定量的辅助助剂，颜料和填料，均匀地分散在乳胶中，最后经过研磨机的研磨后，是的乳胶涂料的颗粒更细，有利于提高涂料的性能。由于乳胶涂料具有无毒，无味，环保，良好的装饰效果等优点，使得它成为目前最受欢迎、最为流行的一种建筑涂料。乳胶涂料是建筑涂料的未来发展的重要方向。在乳胶涂料中使用量最大的除树脂以外是填料部分，通用的填料包括:钛白粉，立德粉，硫酸钡等。填料价格直接影响了乳胶涂料生产成本。目前各企业和研究人员积极探讨其他填料替代传统的填料，保证产品质量的前提下，压缩生产成本，提高产品的利润。
[0003]硅微粉是一种无毒、无味、无污染的无机非金属材料。由天然石英(SiO2)矿经过破碎、球磨、浮选、酸洗提纯等多道工艺加工而成的微粉。还可以将天然石英经高温熔融、冷却后得到的非晶态SiO2的熔融石英。硅微粉具备耐温性好、耐酸碱腐蚀、导热性差、高绝缘、低膨胀、化学性能稳定、硬度大等优良的性能。
[0004]硅微粉在涂料中的应用前期已经有相关文献报道，例如将硅微粉添加到环氧树脂中，作为流变剂；与其他阻燃剂复配，提高涂料的阻燃效果；将硅微粉添加到耐火材料中，提闻材料的性能。
[0005]硅微粉是一种无机材料，为了提高与高聚物之间的相容性，必须对其进行有机化改性。目前常常采用硅烷偶联剂对其进行处理，然而处理的效果并不明显，不能有效对提高乳胶涂料的性能。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种含有硅微粉的乳胶涂料及其制备方法，以克服现有技术存在的上述缺陷。
[0007]本发明的含有硅微粉的乳胶涂料，各个组分的重量份数为:
[0008]乳液80-100份
钛白粉0-25份
改性硅微粉20-50份
水100-200 份
分散剂1.0-1.5份
消泡剂0.2-0.4份
防霉剂0.1-0.3份
消光剂0-0.2份
成膜助剂0.1-0.3份
[0009]优选的，本发明的含有硅微粉的乳胶涂料，各个组分的重量份数为:
[0010]
乳液75~90份
钛白粉0~15份
改性硅微粉30~45份
水150~180份
分散剂1.1~1.2份
消泡剂0.25~0.35份
[0011]
防霉剂0.12~0.14份
消光剂0 1~0.15份
成膜助剂0.15~0.20份
[0012]所述的乳液为纯丙乳液或丙烯酸乳液等，重量固含量为35~55% ；
[0013]所述改性的硅微粉为对硅微粉依次采用酸改性、胺化剂改性、偶联剂A改性和偶联剂B改性获得的产物；
[0014]所述硅微粉粒径大小为300~5000目；
[0015]所述的酸为硫酸，盐酸，硝酸或醋酸；
[0016]所述的胺化剂为N，N- 二甲基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺；
[0017]所述的偶联剂A为脂肪酸；[0018]所述脂肪酸优选油酸、亚油酸、二十碳五烯酸或Y-亚麻酸或a-亚麻酸；
[0019]所述的偶联剂B为钛酸酯、硼酸酯或S1-69 ；
[0020]所述的钛酸酯优选二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯或四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯；
[0021]所述的硼酸酯优选三乙醇胺硼酸酯、2-[2-(2_乙氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯或2-[2-(2_甲氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯；
[0022]所述的S1-69的化学名称为双-[Y-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物，可采用南京曙光硅烷化工有限公司公司牌号为KH-845-4产品； [0023]所述的分散剂选自聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠或聚羧酸氨；
[0024]所述的消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、聚醚或月桂酸钾；
[0025]所述的防霉剂选自吡啶硫酮锌、四氯间苯二甲腈或苯并咪唑氨基甲酸甲酯；
[0026]所述的消光剂选自聚乙烯蜡、水凝胶型二氧化硅或硬脂酸锌；
[0027]所述的成膜助剂选自二丙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇单油酸酯；
[0028]所述改性的硅微粉的制备方法，包括如下步骤:
[0029](I)将硅微粉浸溃在重量浓度为5~15%的酸溶液中12~24小时，然后从溶液中收集固体产物，洗涤，酸溶液的重量用量为硅微粉用量的100%~300% ；
[0030](2)将步骤(1)的产物，加入重量浓度为3~10%的胺化剂中，浸溃12~24小时，过滤水洗至中性，80~110°C干燥2~4小时，胺化剂的重量用量为硅微粉用量的50%~200% ；
[0031 ] (3)将偶联剂A加入步骤(2)的产物中，在60~80°C的温度下搅拌混合5~15min，获得偶联剂A改性的产物，偶联剂A重量用量为硅微粉用量的0.5%~5.0% ；
[0032](4)将偶联剂B加入步骤(3)的产物，在100~120°C的温度下搅拌混合5~15min，得到所述的改性硅微粉，偶联剂B的重量用量为硅微粉用量的0.4%~4.0%。
[0033]所述的含有硅微粉的乳胶涂料的制备方法，包括如下步骤:
[0034]将乳液、钛白粉，分散剂、防霉剂、消光剂、成膜助剂和水按照比例进行预混合10~20min，混合过程中，添加消泡剂和所述改性硅微粉，而后在混料机中，搅拌20~40min，砂磨机研磨后过筛，出料，即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
[0035]本发明采用硅微粉，作为乳胶涂料中的填料使用，替代常用的钛白粉和立德粉，在获得高性能的乳胶涂料的同时还能降低生产成本。该制备方法简单高效，可以获得高性能的乳胶涂料，节约了生产成本，扩大了乳胶涂料的使用范围。
【具体实施方式】
[0036]通过以下的实施例将进一步理解本发明，但不能限定本发明的内容。
[0037]实施例中，漆膜性能是采用GB/T 6739测试漆膜硬度铅笔；GB/T 9286测试漆膜附着力；GB/T 1732测试漆膜耐冲击性；GB/T 23989测试漆膜耐溶剂擦拭性；GB/T 1771测试漆膜耐盐雾性能；GB/T 23988-2009测试涂料耐磨性。
[0038]实施例1
[0039]将200g，300目的硅微粉浸溃在200g的质量浓度为15%的盐酸溶液中，24小时后
过滤，将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至无氯离子；[0040]将上述硅微粉添加到100g的质量浓度为10%的N，N- 二甲基丙烯酰胺中，浸溃12小时后过滤，将过滤后的硅微粉采用去离子水清洗至中性，80°C温度下干燥4小时；
[0041]将1.0g的油酸添加到胺化干燥后的硅微粉中，在60°C的温度下搅拌混合15min ；
[0042]再按照比例添加Sg的二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯，在120°C的温度下搅拌混合5min,得到改性的娃微粉。
[0043]将固含量为35%的纯丙乳液800g乳液、IOg聚丙烯酸铵，1.0g吡啶硫酮锌，二丙二醇丁醚1.0g和1000g的水进行预混合lOmin，混合过程中，添加Ig的聚二甲基硅氧烷。在预混合液体中添加200g改性硅微粉，而后在高速混料机上高速搅拌40min，混合过程中，添加Ig的消泡剂。而后经过砂磨机研磨后过筛，出料，即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
[0044]漆膜性能:
【权利要求】
1.含有硅微粉的乳胶涂料，其特征在于，各个组分的重量份数为:
乳液80-100份
钛白粉0-25份
改性硅微粉20-50份
丨、100-200 份
分散剂1.0-1.5份
消泡剂0.2-0.4份
防霉剂0.1-0.3份
消光剂0-0.2份
成膜助剂0.1-0.3份； 所述改性的硅微粉为对硅微粉依次采用酸改性、胺化剂改性、偶联剂A改性和偶联剂B改性获得的产物。
2.根据权利要求1所述的含有硅微粉的乳胶涂料，其特征在于，各个组分的重量份数为:
乳液75~90份
钛白粉0~15份
改性硅微粉30~45份
水150~180份`
分散剂1.1~1.2份
消泡剂0.25~0.35份
防霉剂0.12~0.14份
消光剂0.1~0.15份
成膜助剂0.15~0.20份。
3.根据权利要求1或2所述的含有硅微粉的乳胶涂料，其特征在于，所述的乳液为纯丙乳液或丙烯酸乳液，重量固含量为35~55% ;所述硅微粉粒径大小为300~5000目；所述的分散剂选自聚丙烯酸铵、聚丙烯酸钠或聚羧酸氨；所述的消泡剂选自聚二甲基硅氧烷、聚醚或月桂酸钾；所述的防霉剂选自吡啶硫酮锌、四氯间苯二甲腈或苯并咪唑氨基甲酸甲酯；所述的消光剂选自聚乙烯蜡、水凝胶型二氧化硅或硬脂酸锌；所述的成膜助剂选自二丙二醇丁醚、乙二醇或丙二醇单油酸酯；所述的酸为硫酸，盐酸，硝酸或醋酸。
4.根据权利要求3所述的含有硅微粉的乳胶涂料，其特征在于，所述的胺化剂为N，N- 二甲基丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺； 所述的偶联剂A为脂肪酸，所述脂肪酸为油酸、亚油酸、二十碳五烯酸或Y -亚麻酸或a -亚麻酸；偶联剂B为钛酸酯、硼酸酯或S1-69 ； 所述的钛酸酯为二(乙酰丙酮基)钛酸二异丙酯、二(三乙醇胺)钛酸二异丙酯或四异丙基二(二辛基亚磷酸酰氧基)钛酸酯； 所述硼酸酯为三乙醇胺硼酸酯、2-[2-(2_乙氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯或2-[2_(2_甲氧基乙氧基)乙氧基]乙醇硼酸酯。
5.根据权利要求3所述的含有硅微粉的乳胶涂料，其特征在于，所述改性的硅微粉的制备方法，包括如下步骤: (1)将硅微粉浸溃在重量浓度为5~15%的酸溶液中12~24小时，然后从溶液中收集固体产物，洗涤，酸溶液的重量用量为硅微粉用量的100%~300% ； (2)将步骤(1)的产物，加入重量浓度为3~10%的胺化剂中，浸溃12~24小时，过滤水洗至中性，80~110°C干燥2~4小时，胺化剂的重量用量为硅微粉用量的50%~200% ； (3)将偶联剂A加入步骤(2)的产物中，在60~80°C的温度下搅拌混合5~15min，获得偶联剂A改性的产物，偶联剂A重量用量为硅微粉用量的0.5%~5.0% ； (4)将偶联剂B加入步骤(3)的产物，在100~120°C的温度下搅拌混合5~15min，得到所述的改性硅微粉，偶联剂B的重量用量为硅微粉用量的0.4%~4.0%。
6.根据权利要求1~5任一项所述的含有硅微粉的乳胶涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤:将乳液、钛白粉，分散剂、防霉剂、消光剂、成膜助剂和水按照比例进行预混合10~20min，混合过程中，添加消泡剂和所述改性硅微粉，而后在混料机中，搅拌20~40min，砂磨机研磨后过筛，出料，即可获得含硅微粉的乳胶涂料。
【文档编号】C09D5/02GK103740213SQ201310446136
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年9月25日 优先权日:2013年9月25日
【发明者】温绍国, 王继虎, 张栋栋, 李灏, 汪鹏主, 殷常乐, 杜中燕 申请人:上海工程技术大学, 江苏泓灏新材料有限公司