本发明涉及一种水性浓缩颜料色浆专用消泡剂的生产方法,属消泡剂技术领域。
背景技术:
在制备水性色浆,特别是颜料浓缩色浆过程中,无论是在分散剂预分散过程中,还是在后期的高速研磨过程中,都会产生大量的泡沫;泡沫的存在给色浆生产、灌装、储存都带来极大的负面影响。具体表现在:
(1)预分散过程中,分散缸内产生的泡沫,影响分散操作,占用有效的容积;(2)研磨过程中,色浆中夹带的大量泡沫,会降低研磨效率,高速运转的气泡会造成“气蚀”,从而影响设备使用寿命;(3)灌装过程中大量泡沫也会影响灌装的实际操作;(4)储存过程中夹带的泡沫,会影响储存稳定性,复配的色浆还可能导致分色等质量弊病。
解决上述泡沫问题,除在选择原材料方面尽量选择不容易起泡的色粉、分散剂外,最有效的方法是添加消泡剂。市面上的普通国产消泡剂,无法有效的进行消泡;进口消泡剂的品种当中,能够满足消、抑制泡持久,不影响光泽,不会造成缩孔、针孔等流平缺陷消泡剂也少之又少,而且价格非常比较昂贵,普通色浆负担不起。
因此,开发一种能解决上述消泡问题,消、抑泡持久,同时不会造成涂膜副作用的消泡剂品种,会有非常广阔的市场前景。
技术实现要素:
本发明的目的是,为了解决现有消泡存在的问题,提出一种水性浓缩颜料色浆专用消泡剂的生产方法。
本发明实现的技术方案如下,水性浓缩颜料色浆专用消泡剂的生产方法,所述消泡剂包括消泡活性物质a、消泡活性物质b、消泡增效物质、乳化剂、乳液稳定剂和水。
所述消泡剂的生产方法如下:将消泡活性物质a和消泡活性物质b,以及消泡增效物质、乳化剂加入到乳化釜中,于20~80℃搅拌2~4小时;将水逐步加入到上述步骤的混合物中,完成转项乳化;之后加入乳液稳定剂;最后,将上一步骤所得乳液进入胶体磨,研磨两到三遍后,降温出料。
所述消泡活性物质a为疏水改性聚二甲基硅氧烷,占消泡剂乳液总重10~15%;所述消泡活性物质b为亲水改性聚二甲基硅氧烷,占消泡剂乳液总重6~10%;所述消泡增效物质占消泡剂乳液总重2~4%;所述乳化剂占消泡剂乳液总重3~5%;所述乳液稳定剂占消泡剂乳液总重0.8~1.5%;其余为水的重量。
所述消泡活性物质a的制备方法如下:
将疏水纳米颗粒物质与聚二甲基硅氧烷、偶联剂混和,于100~250℃活化温度反应2~10小时,然后冷却至60~80℃,在10~40mpa的均质压力下通过均质机两次,之后冷却至室温获得;制备消泡活性物质a的活化温度优选为150~180℃;均质压力优选为20~30mpa。
所述疏水纳米颗粒物质占活性物质a总重量比为5~20%,优选为8~15%;所述聚二甲基硅氧烷占活性物质a总重量比为80~95%,优选为85~92%;偶联剂占疏水纳米颗粒物质的重量比为0.5~3,优选为0.8~1.5%;聚二甲基硅氧烷的粘度范围为5~1000mpa.s,优选为20~350mpa.s。
所述纳米颗粒为气相二氧化硅、聚脲、聚酰胺、低密度聚乙烯蜡的其中一种或两到三种,优选气相二氧化硅或聚脲;所述偶联剂为kh550、kh602、钛酸四异丁酯或磷酸异辛酯酞酸酯的一种或几种。
所述消泡活性物质b的制备方法如下:
将低含氢聚二甲基硅氧烷,烯丙基聚醚混合,加热至80~160℃,优化为加热至100~120℃;加入催化剂,混合反应4~8小时,然后冷却至室温获得。
所述低含氢聚二甲基硅氧烷占活性物质b总重量比为60~90%;所述烯丙基聚醚占活性物质b总重量比为10~40%;催化剂加入量为20~200ppm。
所述低含氢聚二甲基硅氧烷,分子量范围为500~8000,优选为1000~4000;所述烯丙基聚醚,分子量范围为500~3000,优选为800~1500;低含氢聚二甲基硅氧烷与烯丙基聚醚的摩尔比为2~20,优选为8~12。
所述低含氢聚二甲基硅氧烷占活性物质b总重量比为65~75%;所述烯丙基聚醚占活性物质b总重量比为15~25%;所述催化剂为氯铂酸,催化剂加入量为50~100ppm。
所述消泡增效物质为硬脂酸单甘油酯、油酸异丙酯、三羟甲基丙烷单硬脂酸酯、十六或十八醇中的一种或几种。
所述乳化剂是由低hlb值乳化剂和高hlb值乳化剂组合而成;所述低hlb值乳化剂的hlb值为1.5~5,高hlb值乳化剂的hlb值为14~18;所述低hlb值乳化剂为硬脂酸单甘酯、脱水山梨醇硬脂酸酯、脱水山梨醇油酸酯中的一种或几种;高hlb值乳化剂为吐温80、sg-40、el-80中的一种或多种。
所述乳液稳定剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素或聚丙烯酸钠的其中一种或几种。
本发明的有益效果是,本发明创造性的选用了两种消泡活性物质的组合,发挥各自的优势:其中的消泡活性剂物质a,选用了与颜料色粉相容性好,吸附性能强,并能改善展色性能的聚二甲基硅氧烷,辅以纳米疏水颗粒进行高温活化、改性,所得疏水改性聚二甲基硅氧烷,为消泡剂的优异的消泡能力和持久了提供了基础;消泡活性物质b,选用了铺展性能好的聚二甲基硅氧烷品种,进行亲水改性,所得的亲水改性聚二甲基硅氧烷,在具有良好消泡性能的同时,还具备优秀的防缩孔能力;消泡增效剂能改善破泡能力,并增强扩散能力,并能延长消泡剂的持续时间。本发明发挥了消泡活性剂物质a、消泡活性物质b和消泡增效剂三者的协同效应,使得消泡剂能够快速达到颜料色浆的气泡部位、迅速破泡,并能达到持久的抑泡效果。
本发明采用了独创的分阶段变温、加水乳化工艺,巧妙的运用了“浊点”转项工艺;所制备的乳液粒径曲线呈“双峰”分布,这个独特的粒径分布方式保证了消泡剂的迅速的扩散性能、优异的消泡性和持久性,某种程度上也提高了防缩孔性。
本发明采用了独特的疏水改性聚二甲基硅氧烷活化工艺,在常规的疏水改性聚二甲基硅氧烷高温活化工艺基础了,增加了高温高压均质工艺技术,该工艺可以将高温活化过程中的团聚的疏水粒子重新打散,从而达到疏水粒子粒径分布均一的目的。
本发明消泡剂产品消泡迅速、效果持久,不会造成缩孔、针眼等涂膜弊病。
具体实施方式
实施例1:
(1)消泡活性物质a的制备:
在500l不锈钢反应釜中,投入320kg粘度为200mpa.s的二甲基硅油,28kg比表面积为300m2/g的疏水处理过的气相二氧化硅,2kg偶联剂kh550,混合升温至150~180℃。
活化反应4~6小时,然后冷却至80~95℃,以20~25mpa的压力通过均质机两次并冷却至35℃以下,得到所需的消泡活性物质a。
(2)消泡活性物质b的制备:
在500l不锈钢反应釜中,投入280kg分子量为4000的低含氢硅油和100kg分子量为380的烯丙基聚醚,混合升温至100~110℃,然后加入50ppm氯铂酸,在110~150℃保温反应至反应完全,将混合物料降温至40℃以下,所得产品即为消泡活性物质b。
(3)消泡剂成品的制备:
在500l乳化釜中,依次投入以下物质:
120kg消泡活性物质a,
80kg消泡活性物质b,
5kg十六醇,
12kg乳化剂斯盘60,
8kg硬脂酸聚氧乙烯(20)醚,
10kg硅膏专用乳化剂323,
投料完毕后,混合升温至70~90℃搅拌2~4小时,确保乳化剂与物料混合均匀;
将反应釜的物料降温至50~60℃,开启高速搅拌(转速约800~1000rpm),缓慢加入105kg水加完后,继续搅拌1~3小时形成半透明状转项物;
然后加入100kg含2%聚乙烯醇的水溶液,完成转项乳化。
将上述转项乳化产物过胶体磨2遍,得到水性浓缩颜料色浆专用消泡剂成品。
实施例2:
(1)消泡活性物质a的制备:
在500l不锈钢反应釜中,投入310kg粘度为100mpa.s的二甲基硅油,32kg比表面积为300m2/g的疏水处理过的气相二氧化硅,6kg聚酰胺蜡片,2kg偶联剂钛酸四异丁酯;混合升温至200℃,活化反应2~8小时,然后冷却至80~95℃,以20~22mpa的压力通过均质机两次,并冷却至35℃以下,得到所需的消泡活性物质a。
(2)消泡活性物质b的制备:
在500l不锈钢反应釜中,投入260kg分子量为2500的低含氢硅油和140kg分子量为500的烯丙基聚醚;混合升温至120~130℃,然后加入30ppm氯铂酸,在110~150℃保温反应至反应完全,将混合物料降温至40℃以下,所得产品即为消泡活性物质b。
(3)消泡剂成品的制备:
在500l乳化釜中,依次投入以下物质:
105kg消泡活性物质a,
95kg消泡活性物质b,
5kg甘油单硬脂酸单甘油酯,
10kg乳化剂斯盘80,
6kg硬脂酸聚氧乙烯(20)醚,
14kg硅膏专用乳化剂323;
投料完毕后,混合升温至70~90℃,搅拌2~4小时,确保乳化剂与物料混合均匀;
将反应釜的物料降温至50~60℃,开启高速搅拌(转速约800~1000rpm),缓慢加入110kg水加完后,继续搅拌1~3小时,形成半透明状转项物;
然后加入100kg含2%丙二醇嵌段聚醚的水溶液,完成转项乳化。
将上述转项乳化产物过胶体磨2遍,得到水性浓缩颜料色浆专用消泡剂成品。
实施例3
(1)消泡活性物质a的制备:
在500l不锈钢反应釜中,投入320kg粘度为200mpa.s的二甲基硅油,28kg比表面积为150m2/g的沉淀二氧化硅,2kg偶联剂kh550,混合升温至150~180℃
活化反应4~6小时,然后冷却至80~95℃,以20~25mpa的压力通过均质机两次并冷却至35℃以下,得到所需的消泡活性物质a。
(2)消泡活性物质b的制备:制备过程与实施例1中相同。
(3)消泡剂成品的制备:制备过程与实施例1中相同。
实施例4:
(1)消泡活性物质a的制备
在500l不锈钢反应釜中,投入320kg粘度为200mpa.s的二甲基硅油,28kg比表面积为150m2/g的沉淀二氧化硅,2kg偶联剂kh550;混合升温至150~180℃,
活化反应4~6小时,然后冷却至80~95℃,以20~25mpa的压力通过均质机两次,并冷却至35℃以下,得到所需的消泡活性物质a。
(2)消泡活性物质b的制备:制备过程与实施例2中相同。
(3)消泡剂成品的制备:制备过程与实施例2中相同。
实施例5:
(1)消泡活性物质a的制备
在500l不锈钢反应釜中,投入320kg粘度为200mpa.s的二甲基硅油,28kg比表面积为300m2/g的疏水处理过的气相二氧化硅,2kg偶联剂kh550;混合升温至150~180℃活化反应4~6小时,然后冷却至45℃以下。(未通过均质机)
(2)消泡活性物质b的制备:制备过程与实施例1中相同。
(3)消泡剂成品的制备:制备过程与实施例1中相同。
实施例6:
本实施例中,消泡活性物质只包含消泡活性物质a,其制备方法与实施例1中相同:
消泡剂成品制备过程如下:
在500l乳化釜中,投入以下物质:
180kg消泡活性物质a,
8kg十六醇,
15kg乳化剂斯盘60,
10kg硬脂酸聚氧乙烯(20)醚,
8kg硅膏专用乳化剂323;
投料完毕后,混合升温至70~90℃搅拌3~5小时,确保乳化剂与物料混合均匀;
将反应釜的物料降温至50~60℃,开启高速搅拌(转速约800~1000rpm),缓慢加入105kg水加完后,继续搅拌1~3小时形成半透明状转项物;
然后加入95kg含2%羟乙基纤维素的水溶液,完成转项乳化。
将上述转项乳化产物过胶体磨2遍,得到水性浓缩颜料色浆专用消泡剂成品。
实施例7:
本实施例中,消泡活性物质只包含消泡活性物质b,其制备方法与实施例1中相同。
消泡剂成品制备过程如下:
在500l乳化釜中,投入以下物质:
200kg消泡活性物质b,
2kg十六醇,
8kg乳化剂斯盘60,
6kg硬脂酸聚氧乙烯(20)醚,
4kg硅膏专用乳化剂323,
投料完毕后,混合升温至70~90℃搅拌3~5小时,确保乳化剂与物料混合均匀;
将反应釜的物料降温至50~60℃,开启高速搅拌(转速约800~1000rpm),缓慢加入95kg水加完后,继续搅拌1~3小时形成半透明状转项物;
然后加入85kg含2%羟乙基纤维素的水溶液,完成转项乳化。
将上述转项乳化产物过胶体磨2遍,得到水性浓缩颜料色浆专用消泡剂成品。
按以下方法对上述实施例所制的消泡剂进行消泡效果测试:
配制消泡测试液:
消泡测试液按重量百分比计:颜料红40%;25%的c16-18醇聚醚水溶液20%;阴离子表面活性剂2%;分散剂4%;水36%。
配置过程:在分散机搅拌下,将表中除颜料红之外的组分混合均匀,然后逐步向混合水溶液中加入颜料红色粉,加粉完毕后在1500~2000的转速下继续搅拌15~20分钟,使测试液充分起泡。
消泡效果测试:
往消泡测试液中滴入一定量的上述实施例中的消泡剂,观察和记录消泡能彻底消泡所需的添加量。
抑泡效果测试:
往消泡测试液中滴入体系总量0.2%的上述实施例中的消泡剂,观察彻底消泡后至泡沫重新满至容器口所需的时间。
流平效果测试:
将消泡剂加入一定量的含水性色浆的树脂溶液中,搅拌均匀,然后刮色卡与空白做比对,观察涂层是否有流平缺陷或缩孔以及对光泽的影响。
测试结果见下表