CN105111904B - 一种水性涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性涂料及其制备方法和应用，该水性涂料包括下述重量份的原料组分：聚乙二醇10～19份、丙烯酸树脂4～8份、硅藻泥10～20份、膨胀蛭石10～15份、钛白粉5～10份、托马琳16～20份、氧化锌0.02～0.04份和水25～40份；其由如下步骤制备：(1)按照原料组成，将聚乙二醇、硅藻泥、膨胀蛭石、钛白粉、托马琳、氧化锌在水中分散均匀，得到分散液；(2)将丙烯酸树脂和分散液混合均匀，即得。本发明的水性涂料具有去甲醛、除异味、抗菌的功能，并且可有效清除在室内装饰装修过程中使用的装潢材料挥发出来的刺激性气味，达到净化室内空气的作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性涂料及其制备方法和应用。
背景技术
传统涂料所含的有害物主要有挥发性有机化合物VOC、苯、甲醛、重金属(铅、汞)等等，其带来的污染正在危害人类生存的环境和人体健康。随着人们生活水平的逐渐提高，对涂料质量的要求也越来越严格。低污染或环境友好型涂料在市场上受到了极大关注。在我国，随着发展循环经济、建设节约型社会的实施，也对开发生产健康、环保、安全的绿色涂料提出了更高的要求。水性涂料作为一种节能、环保涂料应运而生。
在水性涂料中应用最广泛的是水性丙烯酸涂料。然而，由于丙烯酸树脂中含有相当数量的羟基、羧基等亲水性基团，使得涂膜的耐水性、耐污染性和耐溶剂性较差，容易滋生细菌，产生异味，而且漆膜的硬度等机械性能也不能很好地满足使用要求。目前，常用的做法是对水性丙烯酸树脂进行改性，以克服上述缺陷，达到使用目的，这种做法不仅工艺繁琐、成本高，而且改性过程中还会引入新的有机化合物，产生刺激性气味，不符合人们对生态、健康、环保涂料的要求。
因此，如何研发一种天然、无味、无毒、环保健康的水性涂料成为本领域亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有的水性丙烯酸涂料不具有抗菌除异味功能、环保性能达不到消费者要求，或者制备工艺繁琐、成本高的缺陷，提供了一种水性涂料及其制备方法和应用。本发明的水性涂料具有去甲醛、除异味、抗菌的功能，并且可有效清除在室内装饰装修过程中使用的装潢材料挥发出来的刺激性气味，达到净化室内空气的作用。本发明的制备方法工艺简单，生产时对操作人员无不良影响，适于产业化生产。
本发明通过以下技术方案解决上述技术问题。
本发明提供了一种水性涂料，其包括下述重量份的原料组分：聚乙二醇10～19份、丙烯酸树脂4～8份、硅藻泥10～20份、膨胀蛭石10～15份、钛白粉5～10份、托马琳16～20份、氧化锌0.02～0.04份和水25～40份。
其中，所述聚乙二醇为本领域常规使用的聚乙二醇。所述聚乙二醇的用量较佳地为12～16份。所述聚乙二醇的数均分子量较佳地为1000～1500，更佳地为江苏省海安石油化工厂提供的规格为PEG-1000和/或PEG-1500聚乙二醇。
其中，所述丙烯酸树脂为本领域常规使用的丙烯酸树脂，较佳地为天津市科华工贸有限公司提供的KH-0807水溶性丙烯酸树脂。
其中，所述硅藻泥为本领域常规使用的硅藻泥，一般呈粉状。所述硅藻泥的用量较佳地为13～18份。所述硅藻泥较佳地为纳米级硅藻泥，所述纳米级硅藻泥的粒径较佳地为2～10nm，更佳地为5nm；所述纳米级硅藻泥的表面积较佳地为400～1000m2/g；所述纳米级硅藻泥的孔隙率较佳地大于等于85％。
其中，所述膨胀蛭石为本领域常规使用的膨胀蛭石。所述膨胀蛭石的用量较佳地为12～14份。所述膨胀蛭石较佳地为纳米级膨胀蛭石，所述纳米级膨胀蛭石的粒径较佳地为小于10nm，更佳地为1.2～5nm。
其中，所述钛白粉为本领域常规使用的钛白粉。所述钛白粉的用量较佳地为6～8份。所述钛白粉较佳地为纳米级钛白粉，更佳地为金红石型纳米钛白粉和/或锐钛型纳米钛白粉。所述金红石型纳米钛白粉的粒径较佳地为20～50nm；所述锐钛型纳米钛白粉的粒径较佳地为15～50nm。
其中，所述托马琳为本领域常规使用的托马琳，又称电气石。所述托马琳的用量较佳地为17～19份。所述托玛琳较佳地为纳米级托玛琳。所述纳米级托玛琳的粒径较佳地为10～500nm，更佳地为200～400nm。
其中，所述氧化锌为本领域常规使用的氧化锌，所述氧化锌的用量较佳地为0.03份。
其中，所述水为本领域常规使用的水，一般为去离子水。所述水的用量较佳地为30～40份。
本发明中，所述水性涂料较佳地还包括增稠剂，所述增稠剂可为本领域常规使用的增稠剂，较佳地为缔合型聚氨酯类增稠剂。所述增稠剂的用量较佳地为1.5～6份，更佳地为1.6～4份。
在本发明一较佳地实施例中，所述水性涂料的原料由下述重量份的组分组成：聚乙二醇10～19份、丙烯酸树脂4～8份、硅藻泥10～20份、膨胀蛭石10～15份、钛白粉5～10份、托马琳16～20份、氧化锌0.02～0.04份和水25～40份。
在本发明另一较佳地实施例中，所述水性涂料的原料由下述重量份的组分组成：聚乙二醇10～19份、丙烯酸树脂4～8份、硅藻泥10～20份、膨胀蛭石10～15份、钛白粉5～10份、托马琳16～20份、氧化锌0.02～0.04份、增稠剂1.5～6份和水25～40份。
本发明还提供了上述水性涂料的制备方法，其包括如下步骤：
(1)按照上述水性涂料的原料组成，将所述聚乙二醇、所述硅藻泥、所述膨胀蛭石、所述钛白粉、所述托马琳、所述氧化锌在所述水中分散均匀，得到分散液；
(2)将所述丙烯酸树脂和所述分散液混合均匀，即得。
步骤(1)中，所述分散的方法和条件均为本领域常规的方法和条件。所述分散一般在涂料分散罐内进行。所述分散较佳地采用搅拌分散的方式进行。所述搅拌的速率较佳地为300～1000rpm，更佳地为400～800rpm。所述分散的时间较较佳地为15～30min。
步骤(2)中，所述混合的方法和条件均为本领域常规的方法和条件。所述混合一般在涂料分散罐内进行。所述混合较佳地采用高速剪切的方式进行。所述高速剪切的速率较佳地为2000～3000rpm，更佳地为2500～3000rpm。所述混合的时间较佳地为15～30min。
步骤(2)中，所述混合结束后，本领域技术人员可根据混合料的稠度选择性地添加所述增稠剂。
本发明还提供了上述水性涂料作为涂层材料在软体布料和玻璃纤维毡料中的应用。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明所用试剂和原料均市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
(1)本发明的水性涂料通过在涂料配方中加入特定比例的硅藻泥、膨胀蛭石和氧化锌，实现了天然、无味、无毒、环保的效果，对人体健康和人类居住环境的改善有极大的帮助作用，可作为涂层材料应用于软体布料和玻璃纤维毡料中。
(2)本发明的水性涂料具有去甲醛、除异味和有害菌体的功能，并且可有效清除在室内装饰装修过程中使用的装潢材料挥发出来的刺激性气味，达到净化室内空气的作用。
(3)本发明的制备方法工艺简单，生产时对操作人员无不良影响，适于产业化生产。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
下述实施例中，所用聚乙二醇由江苏省海安石油化工厂提供，所用丙烯酸树脂为天津市科华工贸有限公司生产的KH-0807水溶性丙烯酸树脂，其它原料均市售可得。
实施例1
一种水性涂料，其包括下述重量份的组分：聚乙二醇PEG-100015份、丙烯酸树脂6份、硅藻泥14份、膨胀蛭石12份、金红石型纳米钛白粉8份、托马琳18份、氧化锌0.03份和去离子水30份。
其中，硅藻泥的粒径为5nm，表面积为600m2/g，孔隙率为85％以上；膨胀蛭石的粒径为3nm；金红石型纳米钛白粉的粒径为30nm；托玛琳的粒径为300nm。
该水性涂料的制备方法如下：
(1)按照上述水性涂料的原料组成，将聚乙二醇、硅藻泥、膨胀蛭石、钛白粉、托马琳、氧化锌倒入装有去离子水的涂料分散罐机筒内，进行搅拌分散，搅拌的速率为600rpm，搅拌的时间为20min，搅拌分散均匀后得到一分散液；
(2)在所得分散液中加入丙烯酸树脂，进行高速剪切，高速剪切的速率为3000rpm，高速剪切的时间为20min，混合均匀后停机出料，即得。
实施例2
一种水性涂料，其包括下述重量份的组分：聚乙二醇PEG-150010份、丙烯酸树脂8份、硅藻泥10份、膨胀蛭石15份、金红石型纳米钛白粉5份、托马琳20份、氧化锌0.02份和去离子水25份。
其中，硅藻泥的粒径为2nm，表面积为400m2/g，孔隙率为85％以上；膨胀蛭石的粒径为1.5nm；金红石型纳米钛白粉的粒径为20nm；托玛琳的粒径为200nm。
该水性涂料的制备方法如下：
(1)按照上述水性涂料的原料组成，将聚乙二醇、硅藻泥、膨胀蛭石、钛白粉、托马琳、氧化锌倒入装有去离子水的涂料分散罐机筒内，进行搅拌分散，搅拌的速率为400rpm，搅拌的时间为30min，搅拌分散均匀后得到一分散液；
(2)在所得分散液中加入丙烯酸树脂，进行高速剪切，高速剪切的速率为2500rpm，高速剪切的时间为30min，混合均匀后停机出料，即得。
实施例3
一种水性涂料，其包括下述重量份的组分：聚乙二醇PEG-100019份、丙烯酸树脂4份、硅藻泥20份、膨胀蛭石10份、金红石型纳米钛白粉10份、托马琳16份、氧化锌0.04份和去离子水40份。
其中，硅藻泥的粒径为5nm，表面积为600m2/g，孔隙率为85％以上；膨胀蛭石的粒径为5nm；金红石型纳米钛白粉的粒径为50nm；托玛琳的粒径为400nm。
该水性涂料的制备方法如下：
(1)按照上述水性涂料的原料组成，将聚乙二醇、硅藻泥、膨胀蛭石、钛白粉、托马琳、氧化锌倒入装有去离子水的涂料分散罐机筒内，进行搅拌分散，搅拌的速率为800rpm，搅拌的时间为15min，搅拌分散均匀后得到一分散液；
(2)在所得分散液中加入丙烯酸树脂，进行高速剪切，高速剪切的速率为3000rpm，高速剪切的时间为15min，混合均匀后停机出料，即得。
实施例4
一种水性涂料，其包括下述重量份的组分：聚乙二醇PEG-100015份、丙烯酸树脂6份、硅藻泥14份、膨胀蛭石12份、金红石型纳米钛白粉8份、托马琳18份、氧化锌0.03份、缔合型聚氨酯类增稠剂3份和去离子水30份。
其中，硅藻泥的粒径为5nm，表面积为600m2/g，孔隙率为85％以上；膨胀蛭石的粒径为3nm；金红石型纳米钛白粉的粒径为30nm；托玛琳的粒径为300nm。
该水性涂料的制备方法如下：
(1)按照上述水性涂料的原料组成，将聚乙二醇、硅藻泥、膨胀蛭石、钛白粉、托马琳、氧化锌倒入装有去离子水的涂料分散罐机筒内，进行搅拌分散，搅拌的速率为600rpm，搅拌的时间为20min，搅拌分散均匀后得到一分散液；
(2)在所得分散液中加入丙烯酸树脂，进行高速剪切，高速剪切的速率为3000rpm，高速剪切的时间为20min，然后再倒入缔合型聚氨酯类增稠剂，搅拌均匀后停机出料，即得。
实施例5
一种水性涂料，其包括下述重量份的组分：聚乙二醇PEG-150010份、丙烯酸树脂8份、硅藻泥10份、膨胀蛭石15份、金红石型纳米钛白粉5份、托马琳20份、氧化锌0.02份、缔合型聚氨酯类增稠剂1.6份和去离子水25份。
其中，硅藻泥的粒径为2nm，表面积为400m2/g，孔隙率为85％以上；膨胀蛭石的粒径为1.5nm；金红石型纳米钛白粉的粒径为20nm；托玛琳的粒径为200nm。
该水性涂料的制备方法如下：
(1)按照上述水性涂料的原料组成，将聚乙二醇、硅藻泥、膨胀蛭石、钛白粉、托马琳、氧化锌倒入装有去离子水的涂料分散罐机筒内，进行搅拌分散，搅拌的速率为400rpm，搅拌的时间为30min，搅拌分散均匀后得到一分散液；
(2)在所得分散液中加入丙烯酸树脂，进行高速剪切，高速剪切的速率为2500rpm，高速剪切的时间为30min，然后再倒入缔合型聚氨酯类增稠剂，搅拌均匀后停机出料，即得。
实施例6
一种水性涂料，其包括下述重量份的组分：聚乙二醇PEG-100019份、丙烯酸树脂4份、硅藻泥20份、膨胀蛭石10份、金红石型纳米钛白粉10份、托马琳16份、氧化锌0.04份、缔合型聚氨酯类增稠剂4份和去离子水40份。
其中，硅藻泥的粒径为5nm，表面积为600m2/g，孔隙率为85％以上；膨胀蛭石的粒径为5nm；金红石型纳米钛白粉的粒径为50nm；托玛琳的粒径为400nm。
该水性涂料的制备方法如下：
(1)按照上述水性涂料的原料组成，将聚乙二醇、硅藻泥、膨胀蛭石、钛白粉、托马琳、氧化锌倒入装有去离子水的涂料分散罐机筒内，进行搅拌分散，搅拌的速率为800rpm，搅拌的时间为15min，搅拌分散均匀后得到一分散液；
(2)在所得分散液中加入丙烯酸树脂，进行高速剪切，高速剪切的速率为3000rpm，高速剪切的时间为15min，然后再倒入缔合型聚氨酯类增稠剂，搅拌均匀后停机出料，即得。
效果实施例
本发明实施例的水性涂料通过在涂料配方中加入特定比例的硅藻泥、膨胀蛭石和氧化锌，具有去甲醛、除异味和有害菌体的功能，并且可有效清除在室内装饰装修过程中使用的装潢材料挥发出来的刺激性气味，达到净化室内空气的作用，实现天然、无味、无毒、环保的效果，符合国家环境保护总局颁布的《环境标志产品技术要求水性涂料(HJ/T201-2014)》的相关要求。
Claims (12)
1.一种水性涂料，其特征在于，其包括下述重量份的原料组分：聚乙二醇10~19份、丙烯酸树脂4~8份、硅藻泥10~20份、膨胀蛭石10~15份、钛白粉5~10份、托玛琳16~20份、氧化锌0.02~0.04份和水25~40份。
2.如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述聚乙二醇的数均分子量为1000~1500；
和/或，所述硅藻泥为纳米级硅藻泥；
和/或，所述膨胀蛭石为纳米级膨胀蛭石，所述纳米级膨胀蛭石的粒径为小于10nm；
和/或，所述钛白粉为纳米级钛白粉；
和/或，所述托玛琳为纳米级托玛琳。
3.如权利要求1或2所述的水性涂料，其特征在于，所述聚乙二醇的用量为12~16份；
和/或，所述硅藻泥的用量为13~18份；
和/或，所述硅藻泥的粒径为2~10nm，表面积为400~1000m2/g，孔隙率在85%以上；
和/或，所述膨胀蛭石的用量为12~14份；
和/或，所述膨胀蛭石的粒径为1.2~5nm；
和/或，所述钛白粉的用量为6~8份；
和/或，所述钛白粉为金红石型纳米钛白粉和/或锐钛型纳米钛白粉；
和/或，所述托玛琳的用量为17~19份；
和/或，所述托玛琳的粒径为10~500nm；
和/或，所述氧化锌的用量为0.03份；
和/或，所述水的用量为30~40份。
4.如权利要求3所述的水性涂料，其特征在于，所述硅藻泥的粒径为5nm；
和/或，所述金红石型纳米钛白粉的粒径为20~50nm，所述锐钛型纳米钛白粉的粒径为15~50nm；
和/或，所述托玛琳的粒径为200~400nm。
5.如权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，所述水性涂料的原料组分中还包括增稠剂，所述增稠剂的用量为1.5~6份。
6.如权利要求5所述的水性涂料，其特征在于，所述增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂；
和/或，所述增稠剂的用量为1.6~4份。
7.一种如权利要求1~4任一项所述水性涂料的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：
（1）按照原料组成，将所述聚乙二醇、所述硅藻泥、所述膨胀蛭石、所述钛白粉、所述托玛琳、所述氧化锌在所述水中分散均匀，得到分散液；
（2）将所述丙烯酸树脂和所述分散液混合均匀，即得。
8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述分散采用搅拌分散的方式进行，所述搅拌分散的搅拌速率为300~1000rpm，所述搅拌分散的分散时间为15~30min；
和/或，步骤（2）中，所述混合采用高速剪切的方式进行，所述高速剪切的剪切速率为2000~3000rpm，所述混合的时间为15~30min。
9.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混合结束后，还进行增稠剂的添加。
10.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述分散采用搅拌分散的方式进行，所述搅拌分散的搅拌速率为300~1000rpm，所述搅拌分散的分散时间为15~30min；
步骤（2）中，所述混合采用高速剪切的方式进行，所述高速剪切的剪切速率为2000~3000rpm，所述混合的时间为15~30min；所述混合结束后，还进行增稠剂的添加。
11.如权利要求8或10所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述搅拌分散的搅拌速率为400~800rpm；
和/或，步骤（2）中，所述高速剪切的剪切速率为2500~3000rpm。
12.一种如权利要求1~6任一项所述水性涂料在软体布料和玻璃纤维毡料中的应用。
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