一种改性伊蒙黏土易清洁疏水涂料及其制备方法与流程

本发明涉及疏水涂料领域，具体地说是一种改性伊蒙黏土易清洁疏水涂料及其制备方法。

背景技术：

随着环保意识的逐渐增强，人们越来越重视家庭装修材料以及家具涂饰过程有害物质的释放对身体健康的影响，环保水性树脂涂料越来越多的进入了人们的视野，引起了广泛关注。涂料表面亲疏水特性对于涂料的使用寿命、家具表面的清洁难易程度具有十分重要的影响，如何使涂料表面具有易清洁疏水特性，是亟待解决的问题。

伊蒙黏土是一种层状硅酸盐，主要由硅氧四面体片层(二氧化硅)和铝氧八面体片层(氧化铝)组合而成，其表面含有一定数量的羟基基团，可与其他活性助剂发生缩合反应。通过对伊蒙黏土的表面疏水化处理可以实现涂料表面疏水特性。

对于伊蒙黏土的表面改性处理，如中国发明专利申请《一种伊蒙粘土在木材表面构建超疏水结构的方法》(申请号201410849406.7)公开了“一种伊蒙粘土在木材表面构建超疏水结构的方法，包括如下的步骤∶(1)以天然的伊蒙粘土为原料，改性处理得到疏水性能的伊蒙粘土；(2)将制得的疏水性能的伊蒙粘土直径定向控制，制备出包括纳米级和微米级的双微观颗粒，纳米级的颗粒的粒径在20～500nm之间，微米级颗粒的粒径在5～15μm之间；(3)将制备出双微观颗粒通过真空吸附在木材表面或浸渍在木材表面，从而在木材表面构建超疏水结构。”该发明的有益效果是提供一种伊蒙粘土在木材表面构建超疏水结构的方法，将改性后的伊蒙粘土附着于木材表面，均匀形成双微观超疏水的结构，与蒸馏水的接触角≥150°，滚动接触角≤10°。但实际使用过程中发现，该发明使用阳离子表面活性剂(l,n,n,n～三甲基～1～十六烷基溴化铵)与伊蒙黏土进行阳离子交换，而阳离子交换的方法通常在纯水中进行，由于表面活性剂存在，在搅拌和加热的过程中会产生大量气泡，进而降低产物得率并给生产带来麻烦。

中国发明专利申请公开了《一种疏水伊蒙粘土的一步制备方法》(申请号201610299050.3)，公开了“包括以下步骤∶首先将改性剂加入醇水溶液中，搅拌完全分散均匀后加入伊蒙粘土粉体，在60～80℃反应得到浆液；然后将上述将步骤中的浆液进行过滤，将得到的滤饼烘干研磨即可得到疏水伊蒙粘土粉体。”该发明得到的粉体具有更好的疏水性能且疏水性能稳定，与有机物具有良好的相容性，可在聚合物中均匀分散。但实际使用过程中发现，由于该发明采用的改性剂为道康宁z6173或道康宁11～100中的任意一种，疏水的接触角为108°，其主要活性基团为烷基官能团，将该发明疏水伊蒙粘土粉体用于水性丙烯酸树脂涂料，则由于改性后黏土与水性丙烯酸树脂涂料组分相互间的协同作用不明显，导致其在树脂中分散不稳定，导致了实用性较差，易清洁性也比较差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的不足，本发明提供了一种改性伊蒙黏土易清洁疏水涂料及其制备方法，提高涂料表面具有的易清洁疏水特性，同时降低涂料的成本。

本发明解决所述技术问题采用的技术方案是：

一种改性伊蒙黏土易清洁疏水涂料，各组分及其重量份如下∶

改性伊蒙黏土3～20份；

水性丙烯酸共聚物60～75份；

活性溶剂0.3～5份；

交联剂5～10份；

分散剂1～2份；

消泡剂0.05～0.2份；

色浆1～5份；

去离子水5～20份。

所述的改性伊蒙黏土的颗粒粒径为50nm～8000nm，改性剂为3～氨基丙基三乙氧基硅烷。

所述的活性溶剂为二丙二醇甲醚与二丙二醇丁醚按质量比1∶(2～12)的混合物。

所述的交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯。

所述的分散剂为羧甲基纤维素钠。

所述的消泡剂为有机硅氧烷。

所述的色浆为通用涂料色浆。

所述的一种改性伊蒙黏土易清洁疏水涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤∶

(1)配制3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液∶将3～氨基丙基三乙氧基硅烷、无水乙醇、去离子水按重量比为(1～5)∶(85～90)∶(5～10)混合；

(2)将伊蒙黏土过325目网筛，筛下物加入步骤(1)所得溶液配制成质量浓度5％～10％的黏土溶液，用冰乙酸调节所得黏土溶液ph值至3～5.5；

(3)将步骤(2)所得黏土溶液加热至75～80℃，恒温反应0.5～24小时，冷却至室温；

(4)将步骤(3)所得黏土溶液离心，并用无水乙醇清洗至未反应的3～氨基丙基三乙氧基硅烷除去；

(5)将步骤(4)所得黏土在40℃下真空干燥1～24小时，充分研磨，得到改性伊蒙黏土；

(6)按重量份将水性丙烯酸共聚物、活性溶剂、交联剂、分散剂、消泡剂、色浆和去离子水混合，并充分搅拌均匀，再按重量份添加步骤(5)所得改性伊蒙黏土混合，搅拌20～120min至混合充分，得到所述改性伊蒙黏土易清洁疏水涂料。

所述涂料是以水性丙烯酸共聚物作为主体制备而成，水性丙烯酸共聚物具有良好的水溶特性及环保特性，同时具有活性反应基团，能与其他组分发生交联反应。

交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯，该交联剂含有环氧基团与双键，可与涂料组分的其他基团发生反应，形成交联。

分散剂为羧甲基纤维素钠对伊蒙黏土有较好的分散效果。

本发明的有益效果：

(1)本发明的易清洁疏水涂料有防污抗霉的效果。

(2)本发明的易清洁疏水涂料适用于木材及人造板，实现在表面出现疏水效应，使表面保持清洁，并且易于清洗；与蒸馏水的前进角≥135°，滚动角≤6°。

(3)本发明的易清洁疏水涂料组分配方合理，制备方法简单，有效降低了涂料成本。

附图说明

图1是本发明改性伊蒙黏土易清洁疏水涂料涂饰在木材表面后的接触角随时间变化的照片，图中水滴保持照片中的形态，接触角为138.5°；当时间过了180秒时，接触角仍为138.0°，说明通过改性后的涂料具有良好的疏水效果。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步具体描述，但并不局限于这些实施例。

以下实施例中，所指的份数均为重量份。

实施例1：

(1)改性伊蒙黏土即a组分的制备：

将3～氨基丙基三乙氧基硅烷∶无水乙醇∶去离子水的重量比为5∶85∶10混合配制3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液；将伊蒙黏土过325目网筛，筛下物加入所得的3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液配制成质量浓度6％的黏土溶液，用冰乙酸调节所得黏土溶液ph值为4.5，加热至80℃，恒温反应24小时，冷却至室温；离心，并用无水乙醇清洗4次至未反应的3～氨基丙基三乙氧基硅烷除去；40℃下真空干燥12小时，充分研磨，改性伊蒙黏土的颗粒粒径为50nm～8000nm。

(2)b组分的制备：将水性丙烯酸共聚物75份；活性溶剂2份(其中二丙二醇甲醚0.3份，二丙二醇丁醚为1.7份)；交联剂甲基丙烯酸缩水甘油酯5份；分散剂羧甲基纤维素钠1份；消泡剂有机硅氧烷0.08份；色浆2份；去离子水9.92份混合并搅拌均匀，得到b组分。

(3)将a组分5份和步骤(2)所得b组分混合，并搅拌20分钟至混合充分，即得本发明的易清洁疏水涂料。

实施例2：

(1)改性伊蒙黏土即a组分的制备：

将3～氨基丙基三乙氧基硅烷∶无水乙醇∶去离子水的重量比为4∶88∶8混合配制3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液；将伊蒙黏土过325目网筛，筛下物加入所得的3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液配制成质量浓度8％的黏土溶液，用冰乙酸调节所得黏土溶液ph值为3.5，加热至80℃，恒温反应24小时，冷却至室温；离心，并用无水乙醇清洗4次至未反应的3～氨基丙基三乙氧基硅烷除去；40℃下真空干燥12小时，充分研磨。改性伊蒙黏土的颗粒粒径为50nm～8000nm。

(2)b组分的制备：将水性丙烯酸共聚物65份；活性溶剂3份(其中二丙二醇甲醚0.5份，二丙二醇丁醚2.5份)；交联剂甲基丙烯酸缩水甘油酯8份；分散剂羧甲基纤维素钠1份；消泡剂有机硅氧烷0.05份；色浆3份；去离子水9.95份混合并搅拌均匀。

(3)将a组分10份和步骤(2)所得b组分混合，并搅拌30分钟至混合充分，即本发明易清洁疏水涂料。

实施例3：

(1)改性伊蒙黏土即a组分的制备：

将3～氨基丙基三乙氧基硅烷∶无水乙醇∶去离子水的重量比为2∶88∶10混合配制3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液；将伊蒙黏土过325目网筛，筛下物加入所得的3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液配制成质量浓度10％的黏土溶液，用冰乙酸调节所得黏土溶液ph值为3.5，加热至75℃，恒温反应24小时，冷却至室温；离心，并用无水乙醇清洗4次至未反应的3～氨基丙基三乙氧基硅烷除去；40℃下真空干燥12小时，充分研磨。改性伊蒙黏土的颗粒粒径为50nm～8000nm。

(2)b组分的制备：将水性丙烯酸共聚物60份、活性溶剂2份(其中二丙二醇甲醚与二丙二醇丁醚别为0.25份和1.75份)、交联剂甲基丙烯酸缩水甘油酯10份、分散剂羧甲基纤维素钠1份、消泡剂有机硅氧烷0.05份、色浆2份和去离子水14.95份混合并搅拌均匀。

(3)将a组分10份和步骤(2)所得b组分混合，并搅拌30分钟至混合充分，即得本发明易清洁疏水涂料。

实施例4：

(1)改性伊蒙黏土即a组分的制备：

将3～氨基丙基三乙氧基硅烷∶无水乙醇∶去离子水的重量比为3∶88∶9混合配制3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液；将伊蒙黏土过325目网筛，筛下物加入所得的3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液配制成质量浓度5％的黏土溶液，用冰乙酸调节所得黏土溶液ph值为4.0，加热至75℃，恒温反应24小时，冷却至室温；离心，并用无水乙醇清洗4次至未反应的3～氨基丙基三乙氧基硅烷除去；40℃下真空干燥12小时，充分研磨。改性伊蒙黏土的颗粒粒径为50nm～8000nm。

(2)b组分的制备：将水性丙烯酸共聚物70份；活性溶剂2份(其中二丙二醇甲醚0.25份，二丙二醇丁醚1.75份)；交联剂甲基丙烯酸缩水甘油酯5份；分散剂羧甲基纤维素钠1份；消泡剂有机硅氧烷0.08份；色浆2份；去离子水14.92份混合并搅拌均匀。

(3)将a组分3份和步骤(2)所得b组分混合，并搅拌20分钟至混合充分，即得本实施方式的易清洁疏水涂料。

实施例5：

(1)改性伊蒙黏土即a组分的制备：

将3～氨基丙基三乙氧基硅烷∶无水乙醇∶去离子水的重量比为5∶85∶10混合配制3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液；将伊蒙黏土过325目网筛，筛下物加入所得的3～氨基丙基三乙氧基硅烷溶液配制成质量浓度8％的黏土溶液，用冰乙酸调节所得黏土溶液ph值为5.0，加热至80℃，恒温反应24小时，冷却至室温；离心，并用无水乙醇清洗4次至未反应的3～氨基丙基三乙氧基硅烷除去；40℃下真空干燥12小时，充分研磨。改性伊蒙黏土的颗粒粒径为50nm～8000nm。

(2)b组分的制备∶将水性丙烯酸共聚物60份；活性溶剂2份(其中二丙二醇甲醚0.25份，二丙二醇丁醚1.75份)；交联剂甲基丙烯酸缩水甘油酯10份；分散剂羧甲基纤维素钠1份；消泡剂有机硅氧烷0.05份；色浆2份；去离子水9.95份混合并搅拌均匀。

(3)将a组分15份和步骤(2)所得b组分混合，并搅拌120分钟至混合充分，即得本发明易清洁疏水涂料。

上述五个实施例的涂料，涂饰在木材表面后，与蒸馏水的前进角≥135°，滚动角≤6°。

需要指出的是，本发明的易清洁疏水涂料施工条件为温度15～35℃，湿度40～80％。

进一步地，本发明的易清洁疏水涂料最优施工条件为温度25℃，湿度55％。

将本发明的涂料与现有涂料相比，环保特性好，污染小；本发明的易清洁疏水涂料用于木材及人造板，可以在表面出现疏水效应，使表面保持清洁，并且易于清洗。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详尽的描述，但在发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。