专利名称：涂料溶剂及其制备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种涂料溶剂，特别是一种能用于各种涂料的溶剂，包括油基、丙烯酸基和环氧树脂基涂料。
涂料通常含有三种基本成份，成膜剂(载色固体)、颜料和溶剂。根据载色剂固体的类型，涂料可分为油基涂料、纤维素衍生物类涂料、酚醛树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、环氧树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、乳化涂料、水溶性合成树脂涂料等。除最后两种外，它们均以有机溶剂作为溶剂。例如，油基涂料含石油溶剂，环氧树脂基涂料含芳烃溶剂，如苯和甲苯。有机溶剂占涂料的40-50%，起着控制所需涂层和成膜性能的涂料粘度的作用。然而，由于有机溶剂在喷涂后，大部分挥发到大气中，从节约材料和环境保护的角度，产生了寻求其代用品的要求。
本发明者以前曾建议采用高pH值的钙离子水的涂料溶剂(日本专利公开书174279/1987，美国专利4，946，888)。这是基于他们的发现-钙离子水能溶解油基涂料而不改变油基涂料，并能提供良好的涂敷性能，而且，如果用海水作为溶剂，它不仅能用于油基涂料，而且能用于各种涂料(包括丙烯酸树脂涂料和环氧树脂涂料)。
这种涂料溶剂大大减少了所需有机溶剂的用量，使涂料适合于快速干燥和易于涂敷。然而，极高的pH值使一些种类的涂料粘度增加到如此的程度，以致于不能均匀混合。而且，它还包括在其制备时用海水作为溶剂的困难。
本发明圆满地解决了在传统的涂料溶剂中涉及的上述问题。本发明的目的在于提供一种能用于各种涂料的含水溶剂，以不用或少用有机溶剂，本发明的另一个目的为提供一种能根据需要在任何地方容易制备的涂料溶剂。
根据本发明，该涂料溶剂为一种混合物溶于水后所产生的含水溶液，该混合物是从海水中获得的盐、主要含氧化钙、其含量至少为40%，最好为50%以便为涂料提供足够pH值的钙化合物和一种油性物质的反应产物。
从海水获得的盐是海水脱盐后留下来的残渣(主要含氯化钠)，它可以就这样使用，然而，最好是采用由本发明推荐的脱盐方法制备的盐(见日本专利公开书47492/1989和221107/1990，美国专利4，956，157)。简言之，这一方法包括用含硫酸根离子的酸处理海水(从而降低了海水的pH值)，并再用碱如氢氧化钠处理海水(从而升高了海水的pH值并使盐沉淀)，分离盐，浓缩余下的盐水，直至达到所需浓度和高pH值，冷却盐水(从而使盐沉淀)，分离盐以收集余下的盐水。采用第一次盐、第一次的盐水和第二次的盐水。虽然第一次的盐水可就这样使用，但是它也可以在制备本发明的涂料溶剂时，先干燥，并将干燥的物质溶于水。按上述方法从海水中制得的盐含钠离子，以及各种各样的金属离子，如钾、镁、硅、锂、铁和铝。可以认为这些离子使载色剂固体在高pH值下迅速溶解或分散在水中。也可预料，第一次的盐因其高的比重(约1.15-1.25)和高氯含量特别适合于环氧树脂基涂料。
根据本发明，涂料溶剂含有主要由氧化钙组成的钙化合物，钙化合物中氧化钙的含量至少为40%，最好50%，以便为涂料溶剂提供足够的pH值。它能升高涂料溶剂的pH，并使涂料溶剂与煤油(下文将提到)作用，使煤油迅速溶于水。钙化合物为如由天然石灰在高温下焙烧产生。钙化合物最好是含百分之几到百分之五十含有磷酸钙的钙化合物，如焙烧后的贝壳或骨头。磷酸钙可起到调节pH的作用，并在不明显升高粘度的情况下产生均匀混合。
根据本发明，涂料溶剂含有一种油性物质，该油性物质起着使涂料溶剂与涂料能很容易进行均匀混合的作用，可以认为油性物质与氧化钙反应以进行改性，必须能部分溶于或分散在水中，从而使亲油基团引入水中，该油性物质可以液态或固体形式存在，它包括较高沸点的烃类油(如煤油和石油润滑油)，不饱和脂肪酸(如动物油)，醇类如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇或更高级的醇，酯类或酮类。
根据本发明，涂料溶剂可通过使从海水中得到的盐、主要含氧化钙的钙化合物和油性物质直接混合和反应，并将反应产物的混合物溶于水来制备。另一方法为，当从海水中获得的盐为上述第一次的盐(命名为盐(a))和第二次高pH的盐水(命名为盐水(b))的组合物时，可按下述方式制备首先，油性物质与盐(a)按约7∶10-7∶13的重量比互相混合，所得混合物与钙化合物按约1∶1-3∶1的重量比进行混合和反应;接着，在第一步得到的反应产物(A)与钙化合物按约1∶3-1∶2的重量比进行混合，所得混合物(B)与盐水(b)按约1∶1-3∶1的重量比进行反应;最后，将所得混合物/反应产物(C)溶于水。(混合物/反应产物部分(约10-20%)溶于水，还有一部分不溶，取其上层清液作为涂料溶剂)。
两步反应比单步反应的优越性为三种成分能完全进入水中，因此所得涂料溶剂优越的涂料溶解能力、涂敷(涂层)性能和快干性能。有一种可供选择的方法，该方法为将盐(a)加入盐水(b)的混合物进行混合和反应，并将所得混合物/反应产物溶于水。
该混合物/反应产物(c)可溶于已酸化和碱化并分离沉淀(盐(a))后留下的海水中。(这种海水是随后待浓缩的盐水(b))。在这种情况下，该混合物/反应产物(c)应在搅拌下，按处理过的海水的3m%的量加入，取其上层清液作为涂料溶剂。
当该混合物/反应产物(c)溶于水时，将会有残渣未溶。它可作为本发明推荐的强酸的原料(日本专利公开书172585/1989)，因此，制备强酸的方法可与本发明的方法结合起来，以便消除废物。
本发明将根据下述实施例进行详述。
实施例1-51.从海水中分离盐将活化的磷酸钙溶于水，往该水溶液中加入占水溶液的3-5%的浓硫酸，分出沉淀后，所得酸加入海水中，以便将海水的pH调节到约1.6，往酸化的海水中加入氢氧化钠，其加入量为海水的3m%，以便将其pH调到13或13以上，该碱化的海水产生了盐(a)，分离盐(a)后，将海水浓缩到最初体积的10%，除去在浓缩时分离出的盐，这样得到pH为13.5的盐水(b)，分析得知，盐(a)和盐水(b)分别含有表1和2所列元素。
2.涂料溶剂的制备2kg含约60%氧化钙的生石灰与200g由在高温下焙烧骨头得到的磷酸钙混合，1.3kg上述盐(a)与700ml的煤油混合，将所产生的混合物进行混合和反应，得到一种混合物/反应产物(d)。1kg这种混合物/反应产物(d)进一步与1.5升盐水(b)和2kg生石灰混合和反应，产生一种混合物/反应产物(e)。该混合物/反应产物(e)加入水中，其加入量为水的约为10m%。混合和搅拌后，将其上层清液收集起来，用作涂料溶剂，由分析得知，该混合物/反应产物(e)含表3所列元素。
3.涂料溶剂用途的实施例用上述方法制得的涂料溶剂用来稀释工业油基涂料、丙烯酸涂料和环氧树脂涂料。对稀释后的涂料作粘性、快干性能、膜强度和膜光泽度的测试。将其结果与用传统涂料溶剂稀释的同样涂料进行比较，表4中列出了该涂料的配方。
在实施例1和对比实施例1中所用的油基涂料是合成树脂涂料1(由原子科学有限公司生产的“Atom Paint”)。在实施例2和对比实施例2中所用的油基涂料是合成树脂涂料2(用于建筑物，由日本涂料有限公司制造)。在实施例1和2中的样品在粘性、快干性能、成膜强度和膜光泽性方面优于对比实施例1和2。
在实施例3和对比实施例3中采用的丙烯酸涂料为丙烯酸-氨基甲酸乙酯涂料(由日本涂料有限公司生产的“Superio”牌)。实施例3中的样品在粘性、快干性能、膜强度和膜光泽性方面(除涂敷性能外)优于对比实施例3，而且，实施例3中的样品不需要任何固化剂。
在实施例4和对比实施例4中所用的环氧树脂涂料是Chugoku海洋涂料有限公司生产的“Epikin”，在实施例5和对比实施5中采用的环氧树脂涂料是kansai涂料有限公司生产的“Epomarine”。实施例4和5的样品在粘性、快干性能、膜强度和膜光泽度以及耐酸性和耐热性方面优于对比实施例4和5。实施例4和5的样品不需要任何固化剂，这样就免去了固化剂的讨厌气味。而且，它们即使与较大量的喷漆稀料混合时，亦能产生满意的涂敷性能，这就能节省涂料。
实施例6将3kg生石灰与300g由高温焙烧骨头产生的磷酸钙混合，2kg按实施例1相同方法从海水中分离得到的盐(a)与1kg猪油混合。将两种混合物混合并进行反应，往所产生的反应产物(1kg)中加入2.5kg生石灰和1.75升从海水中得到的盐水(b)。所得反应产物用水稀释，其用量为反应产物的10m%，收集上层清液作为涂料溶剂。
用这种涂料溶剂(50m%)和稀料(10m%)稀释一种油基涂料(Kawakami涂料制造有限公司生产的“Neoalkicoat”)。对所得样品进行涂敷性能、粘性、快干性能、膜强度和膜光泽度方面的测试。作为对比，用稀料(10m%)稀释上述同样的涂料，并对所产生的样品进行与上述相同项目的测试。本实施例的样品在所有项目(除涂敷性能)上均优于对比实施例。
实施例7将2kg生石灰与200g由高温下焙烧骨头所产生的磷酸钙混合，将1.3kg按与实施例1相同方法分离海水产生的盐(a)与700ml的煤油混合。将两种混合物相互混合并反应，产生一种混合物/反应产物(d)。
往1kg该混合物/反应产物中，加入2kg生石灰和1.5升按与实施例1相同方法从海水中制得的盐水(b)，产生混合物/反应产物(e)。往己酸化和碱化并分出盐(a)的海水中加入该混合物/反应产物(e)，加入量为3m%。收集其上层清液作为涂料溶剂。
用这种涂料溶剂(30m%)和喷漆稀料(20m%)稀释一种环氧树脂涂料(由日本涂料有限公司生产的“Hipon”)。对所得样品进行涂敷性能、粘度、快干性能、膜强度和膜光泽度测试，作为对比，用喷漆稀料(3m%)稀释上述同样的涂料，并与一种固化剂(30m%)混合，对所得样品进行与上述相同项目的测试。本实施例的样品在各方面的均优于对比实施例，即使是它不与固化剂混合。
实施例8将1740g生石灰与4g由高温焙烧骨头产生的磷酸钙混合。1升按与实施例1相同方法从海水制得的盐水(b)与260g盐(a)和140ml煤油混合。将两种混合物相互混合并反应，所得混合物/反应产物与水混合，水用量为产物的10m%，收集上层清液作为涂料溶剂。
用该涂料溶剂(30m%)稀释一种瓷漆(由kansai涂料有限公司生产的“Platinite”牌)。将所得样品与一种无溶剂样品进行涂敷性能、粘性、快干性能、膜强度和膜光泽度方面的比较。本实施例的样品在各方面(除涂敷性能外)均优于对比实施例。
正如前述实施例所表明的那样，本发明的涂料溶剂能用于各种涂料。它使有机溶剂的用量减少到最小，从环境的角度来说，有机溶剂是不希望的。它可和有机溶剂一同使用，而不会对涂料的粘性产生任何不利的影响，因此，它能让涂料稀释到所期望的浓度，从而在保证满意的膜强度和光泽度的前提下，它能减少涂料的用量。再则，它能从容易得到的海水、盐、生石灰、煤油等制备，因此它能在海水运输困难的内地制备。
权利要求
1.一种涂料溶剂，该溶剂为在水中溶解了一种混合物得到的水溶液，该混合物为从海水中制得的盐、主要含氧化钙的钙化合物和一种油性物质的反应产物。
2.一种制备涂料溶剂的方法，该方法为用一种含硫酸根离子的酸处理海水，从而降低海水的pH，用一种碱，如NaOH，处理该低pH的海水，从而升高了海水的pH，并使盐沉淀下来，分离盐并浓缩并余下的海水，产生浓缩的高pH的盐水，将该盐与一种主要含氧化钙的钙化合物和一种油性物质混合并反应，将反应混合物与所述浓缩的高pH的盐水和钙化合物反应，将反应产物溶于水。
全文摘要
本发明涉及一种能用于各种涂料的含水溶剂，它能减少有机溶剂的用量，其制备方法为用一特定的酸处理海水以降低pH，并用一种碱试剂升高pH，从而使盐沉淀，分离盐并浓缩留下的海水，产生浓缩盐水，用两步将该盐与一种主要含氧化钙的钙化合物和一种石油溶剂混合和反应，将反应产物溶于水并收集上层清液。该涂料溶剂能将涂料稀释到所期望的浓度，稀释后的涂料在粘性和快干性方面有优势，能产生足够强度和光泽的涂层。
文档编号C09D7/00GK1067064SQ9210300
公开日1992年12月16日 申请日期1992年5月20日 优先权日1991年5月20日
发明者那须醇 申请人:那须醇