CN107447540B - 一种阳离子涂料色浆及其制备方法与应用 - Google Patents

一种阳离子涂料色浆及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种阳离子涂料色浆及其制备方法与应用，包括以下组分及重量份的含量：颜料20‑30份，醇类溶剂6‑10份，乳化剂2‑6份，高分子聚合物分散剂2‑5份，阳离子表面活性剂10‑20份，消泡剂0.2‑0.8份以及去离子水20‑40份；将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与去离子水混合，加入阳离子表面活性剂、消泡剂；加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；将浆料加入到砂磨机中，循环研磨5‑8次，研磨至颜料细度合格，即可。与现有技术相比，本发明阳离子涂料色浆贮存稳定性好、着色力高、相容性好，其可与面料直接吸附结合，可以直接省略原有涂料染色工艺中的阳离子改性(接枝)处理步骤，直接进行配料染色，大大简化染色工艺流程。

Description

一种阳离子涂料色浆及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于涂料色浆技术领域，涉及一种阳离子涂料色浆及其制备方法与应用。
背景技术
水性色浆是着色材料，其应用领域十分广阔，包括涂料、皮革、墨水、纸张、乳胶、纺织等行业。现有市场上用于纺织品染色的涂料色浆，均为非离子或阴离子型配方体系，而常用的纺织品在水中带负电荷，这就导致染色时色浆与纺织品很难吸附上染。而阳离子型水性色浆表面带正电荷，不仅提高与纤维材料的结合度，还能提高颜色强度和牢度。目前，常用的染色方法是对纺织品进行阳离子改性前处理，然后经多次水洗后再进行涂料浸染工艺染色和固色后处理。浸染工艺为：改性准备，加碱调pH值为10-11，加改性剂搅拌均匀；投入织物，慢慢升温至60℃，保温20min；排水，清洗，升温至60℃保温3-5min，再排水，放水清洗至中性，取出织物；放水，加涂料，搅拌均匀，投入织物，搅拌10min；慢慢升温至70-80℃，保温10-20min，加粘合剂，保温10min；排水，放水清洗；脱水烘干。然而，上述浸染工艺的缺陷在于：由于改性剂品种和性能的参差不齐，会直接影响染色质量的稳定性，且改性和改性后的水洗处理，会耗用大量的蒸汽，水和电，同时产生不少废水。
申请号为200610096924.1的中国发明专利公开了一种阳离子型水性颜料色浆的制备方法，该方法是先将颜料用含有活性基团的聚合物进行表面改性，再用阳离子化合物进行接枝，使颜料颗粒表面带正电荷，并分散在水中得到阳离子型水性颜料色浆。上述专利公开的技术方案需要对颜料进行表面改性、接枝后再分散，工艺步骤复杂，不同于上述专利，本发明通过配方组分的优化，经配料、研磨直接得到阳离子水性颜料色浆，适用的颜料品种范围更广，生产工艺更加简便。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种贮存稳定性好、着色力高、相容性好的阳离子涂料色浆。
本发明的另一个目的就是提供所述阳离子涂料色浆的制备方法。
本发明的再一个目的就是提供所述阳离子涂料色浆的应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种阳离子涂料色浆，包括以下组分及重量份的含量：颜料20-30份，醇类溶剂6-10份，乳化剂2-6份，高分子聚合物分散剂2-5份，阳离子表面活性剂10-20份，消泡剂0.2-0.8份以及去离子水20-40份。
所述的颜料包括C.I.P.R.2、C.I.P.Y.12、C.I.P.B.15、C.I.P.G.7、C.I.P.O.13或C.I.P.Bk.7中的一种，所述的醇类溶剂包括丙二醇、丙三醇或聚乙二醇中的一种。
所述的乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂。
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、脂肪酸酰胺聚氧乙烯醚或脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚中的一种。
所述的高分子聚合物分散剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷、聚羧酸铵盐、烷氧基聚合物或聚酰胺高分子嵌段共聚体中的一种。
所述的阳离子表面活性剂为质量浓度为30-40％的季铵盐水溶液。
所述的消泡剂包括矿物油、有机硅聚醚或有机硅中的一种或几种。
一种阳离子涂料色浆的制备方法，该方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：
颜料20-30份，醇类溶剂6-10份，乳化剂2-6份，高分子聚合物分散剂2-5份，阳离子表面活性剂10-20份，消泡剂0.2-0.8份以及去离子水20-40份；
步骤(2)：按重量份将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与10-20份的去离子水混合，搅拌均匀，再按重量份加入阳离子表面活性剂、消泡剂，搅拌混合均匀；
步骤(3)：按重量份加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；
步骤(4)：将步骤(3)制得的浆料加入到砂磨机中，分次加入剩余的去离子水，循环研磨5-8次，研磨至颜料细度合格，即制得所述的阳离子涂料色浆。
步骤(3)所述的搅拌混合的条件为：控制搅拌转速为800-1200转/分钟，搅拌时间为15-30分钟；
步骤(4)所述的颜料细度为：颜料粒度≤5μm。
一种阳离子涂料色浆的应用，所述的阳离子涂料色浆用于浸染在水中带负电荷的纤维面料。
本发明阳离子涂料色浆的配方体系中：
醇类溶剂优选：丙二醇，丙三醇，聚乙二醇，经测试，丙二醇对其他助剂有很好的相容性和溶解性能，确保体系稳定，同时不含有VOC，因此选择丙二醇作为最终使用的溶剂。
乳化剂优选：筛选市面常见的脂肪醇聚氧乙烯醚类乳化剂：乳化剂1#(C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚)，乳化剂2#(蓖麻油聚氧乙烯醚)，乳化剂3#(脱水山梨醇单油酸聚氧乙烯醚)。通过比较乳化剂对颜料分散体系的乳化性能，并考虑不含有VOC、甲醛、APEO等，最终选择乳化剂1#和乳化剂2#。
分散剂优选：分散剂1#(脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷)，分散剂2#(聚羧酸铵盐)，分散剂3#(含高颜料亲和基团的聚酰胺高分子嵌段共聚体)。经测试，分散剂3#不含甲醛，不含VOC，对颜料具有优良的润湿分散性能，确保分散后的成品不分层不沉淀。因此，优选使用分散剂3#。
阳离子表面活性剂为季铵盐水溶液，质量浓度为30-40％，该原料赋予色浆阳离子特性。
消泡剂：消泡剂1#(矿物油)，消泡剂2#(有机硅聚醚)，消泡剂3#(有机硅)。阳离子表面活性剂水溶液的添加会使研磨过程出现较多的泡沫，通过对几种消泡剂的消泡速度和抑泡性能的比较，以及考虑不含有APEO、甲醛等不环保指标的综合比较，选择使用消泡剂2#。
颜料的选择，采用着色力较高，颜色鲜艳，耐水洗、耐汗渍等牢度性能优良，且不含有游离甲醛、十大可萃取重金属、24种禁用芳香胺、APEO、邻苯二甲酸酯的颜料品种，包括PR2、PR146、PR170、PY12、PO13、PB15、PB15:3、PBk7、PG7、PV23，以及6个高性能的荧光色颜料：荧光粉红、荧光妃红、荧光桔黄、荧光柠檬黄、荧光绿、荧光紫。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
1)本发明将染色用的涂料色浆，由传统的非离子(或阴离子)改为阳离子配方体系，并实现多种颜色的颜料均匀分散成细度小于5微米以下的色浆，并保持储存稳定；
2)本发明阳离子涂料色浆中带正电荷的颜料粒子在染液中可与面料直接吸附结合，在染色应用时不再需要对被染织物采用改性剂进行阳离子化预处理，因此，可以直接省略原有涂料染色工艺中的阳离子改性(接枝)处理步骤，直接进行配料染色，大大简化染色工艺流程，一方面可以节约改性剂的原料成本，并同时减少改性剂性能、改性工艺控制等影响染色质量的因素，另一方面还能缩短生产工时，有效提高生产效率，节约水、电和蒸汽的耗用，减少废水排放，具有很好的应用前景。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1-6：
阳离子涂料的生产按照表1的组分配方准备材料实施。
表1六个实施品种组分配方(％，质量百分比)
原料名称 实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6
去离子水 29.5 38.5 31.8 36.7 31.8 38.5
丙二醇 10.0 8.0 10.0 8.0 10.0 8.0
乳化剂1# 4.0 5.0 2.0 5.0
乳化剂2# 2.0 5.0 3.0 5.0
分散剂3# 4.0 2.0 3.0 4.0 3.0 2.0
阳离子表面活性剂水溶液 20.0 18 20.0 18.0 20.0 18.0
消泡剂2# 0.5 0.5 0.2 0.3 0.2 0.5
C.I.P.R.2 30.0
C.I.P.Y.12 28.0
C.I.P.B.15 30.0
C.I.P.Bk.7 28.0
C.I.P.G.7 30.0
C.I.P.O.13 28.0
其中，乳化剂1#(C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚)，乳化剂2#(蓖麻油聚氧乙烯醚)。
分散剂3#(含高颜料亲和基团的聚酰胺高分子嵌段共聚体)。
消泡剂2#(有机硅聚醚)。
按照表1中的配方比例，把去离子水、丙二醇、乳化剂、分散剂、阳离子表面活性剂、消泡剂，混合后低速(500rpm以下)搅拌均匀，然后分2-3批加入相应的颜料量，每加一批颜料后低速(500rpm以下)搅拌待颜料完全润湿后再继续加入颜料，直到颜料全部加入后中速(800-1200rpm)搅拌分散30分钟。然后将搅拌好的浆料抽进砂磨机进行循环研磨7-8道，至颜料颗粒细度合格后过滤包装，即可得到阳离子涂料色浆。
对按上述步骤实施得到的阳离子涂料色浆进行性能检测，测试结果如下表2所示。
表2阳离子涂料性能测试结果：
Figure BDA0001367284660000051
染色试验和牢度测试
以5KG织物，水洗机染色为例，比较本发明的阳离子涂料色浆和传统涂料色浆的染色牢度和成本。
用市场常用的全棉针织白布(半漂，40支)作为待染织物，选用常用的4种颜色的色浆进行染色和
牢度测试对比：CD-1120(即实施例1)和D-112大红(颜料均为C.I.P.R.2)，CD-2020(即实施例2)和D-202中黄(颜料均为C.I.P.Y.12)，CD-3010(即实施例3)和D-301正蓝(颜料均为C.I.P.B.15)，CD-5010(即实施例4)和D-501黑(颜料均为C.I.P.Bk.7)。
浴比(织物与水的比例)为1:20。
(1)配制染浴：放水，直接加入色浆(4％对布重)后搅匀；用冰醋酸调整pH值至4.5，投入待染织物。
(2)升温浸染：在不断搅动下缓慢升温(每分钟1-2℃)使染液升至60-70℃；
(3)后处理提升牢度：直接在染浴中加粘合剂(彩生配套粘合剂CDB-1，6％对布重)，保温10分钟后清洗，烘干。
测试两种色浆染色织物的耐皂洗牢度和耐干摩擦牢度，无明显差异，阳离子涂料色浆甚至更优良，见表3。
表3 CD系列阳离子涂料色浆与彩生D系列传统涂料色浆牢度对比结果
Figure BDA0001367284660000061
以红色浆为例，比较两种色浆的染色成本，见表4。
表4.阳离子涂料色浆CD-1120大红和传统涂料色浆D-112大红的染色成本对比
Figure BDA0001367284660000062
实施例7：
本实施例阳离子涂料色浆，包括以下组分及重量份的含量：颜料20份，醇类溶剂6份，乳化剂2份，高分子聚合物分散剂2份，阳离子表面活性剂10份，消泡剂0.2份以及去离子水20份。
其中，颜料为C.I.P.O.13，醇类溶剂为聚乙二醇。乳化剂为脂肪族聚氧乙烯醚类乳化剂，该脂肪族聚氧乙烯醚类乳化剂为脂肪胺聚氧乙烯醚。高分子聚合物分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷。阳离子表面活性剂为质量浓度为30％的季铵盐水溶液。消泡剂为有机硅聚醚。
本实施例阳离子涂料色浆的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：
颜料20份，醇类溶剂6份，乳化剂2份，高分子聚合物分散剂2份，阳离子表面活性剂10份，消泡剂0.2份以及去离子水20份；
步骤(2)：按重量份将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与10份的去离子水混合，搅拌均匀，再按重量份加入阳离子表面活性剂、消泡剂，搅拌混合均匀；
步骤(3)：按重量份加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；
步骤(4)：将步骤(3)制得的浆料加入到砂磨机中，分次加入剩余的去离子水，循环研磨5次，研磨至颜料细度合格，即制得阳离子涂料色浆。
步骤(3)中搅拌混合的条件为：控制搅拌转速为800转/分钟，搅拌时间为30分钟；
步骤(4)中颜料细度为：颜料粒度≤5μm。
本实施例制得的阳离子涂料色浆用于浸染在水中带负电荷的纤维面料。
实施例8：
本实施例阳离子涂料色浆，包括以下组分及重量份的含量：颜料30份，醇类溶剂10份，乳化剂6份，高分子聚合物分散剂5份，阳离子表面活性剂20份，消泡剂0.8份以及去离子水40份。
其中，颜料为C.I.P.G.7，醇类溶剂为丙二醇。乳化剂为脂肪族聚氧乙烯醚类乳化剂，该脂肪族聚氧乙烯醚类乳化剂为脂肪醇聚氧乙烯醚。高分子聚合物分散剂为聚羧酸铵盐。阳离子表面活性剂为质量浓度为40％的季铵盐水溶液。消泡剂为有机硅聚醚。
本实施例阳离子涂料色浆的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：
颜料30份，醇类溶剂10份，乳化剂6份，高分子聚合物分散剂5份，阳离子表面活性剂20份，消泡剂0.8份以及去离子水40份；
步骤(2)：按重量份将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与20份的去离子水混合，搅拌均匀，再按重量份加入阳离子表面活性剂、消泡剂，搅拌混合均匀；
步骤(3)：按重量份加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；
步骤(4)：将步骤(3)制得的浆料加入到砂磨机中，分次加入剩余的去离子水，循环研磨5次，研磨至颜料细度合格，即制得阳离子涂料色浆。
步骤(3)中搅拌混合的条件为：控制搅拌转速为1200转/分钟，搅拌时间为15分钟；
步骤(4)中颜料细度为：颜料粒度≤5μm。
本实施例制得的阳离子涂料色浆用于浸染在水中带负电荷的纤维面料。
实施例9：
本实施例阳离子涂料色浆，包括以下组分及重量份的含量：颜料24份，醇类溶剂8份，乳化剂3份，高分子聚合物分散剂3份，阳离子表面活性剂15份，消泡剂0.4份以及去离子水32份。
其中，颜料为C.I.P.B.15，醇类溶剂为丙三醇。乳化剂为脂肪族聚氧乙烯醚类乳化剂，该脂肪族聚氧乙烯醚类乳化剂为脂肪酸酰胺聚氧乙烯醚。高分子聚合物分散剂为烷氧基聚合物。阳离子表面活性剂为质量浓度为40％的季铵盐水溶液。消泡剂为有机硅聚醚。
本实施例阳离子涂料色浆的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：
颜料24份，醇类溶剂8份，乳化剂3份，高分子聚合物分散剂3份，阳离子表面活性剂15份，消泡剂0.4份以及去离子水32份；
步骤(2)：按重量份将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与16份的去离子水混合，搅拌均匀，再按重量份加入阳离子表面活性剂、消泡剂，搅拌混合均匀；
步骤(3)：按重量份加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；
步骤(4)：将步骤(3)制得的浆料加入到砂磨机中，分次加入剩余的去离子水，循环研磨6次，研磨至颜料细度合格，即制得阳离子涂料色浆。
步骤(3)中搅拌混合的条件为：控制搅拌转速为1000转/分钟，搅拌时间为25分钟；
步骤(4)中颜料细度为：颜料粒度≤5μm。
本实施例制得的阳离子涂料色浆用于浸染在水中带负电荷的纤维面料。
实施例10：
本实施例阳离子涂料色浆，包括以下组分及重量份的含量：颜料27份，醇类溶剂7份，乳化剂4份，高分子聚合物分散剂2份，阳离子表面活性剂18份，消泡剂0.5份以及去离子水36份。
其中，颜料为C.I.P.Y.12，醇类溶剂为聚乙二醇。乳化剂为脂肪酸甲酯聚氧乙烯醚，该脂肪族聚氧乙烯醚类乳化剂为脂肪酸酰胺聚氧乙烯醚。高分子聚合物分散剂为聚酰胺高分子嵌段共聚体。阳离子表面活性剂为质量浓度为40％的季铵盐水溶液。消泡剂为有机硅聚醚。
本实施例阳离子涂料色浆的制备方法，具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：
颜料27份，醇类溶剂7份，乳化剂4份，高分子聚合物分散剂2份，阳离子表面活性剂18份，消泡剂0.5份以及去离子水36份；
步骤(2)：按重量份将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与18份的去离子水混合，搅拌均匀，再按重量份加入阳离子表面活性剂、消泡剂，搅拌混合均匀；
步骤(3)：按重量份加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；
步骤(4)：将步骤(3)制得的浆料加入到砂磨机中，分次加入剩余的去离子水，循环研磨8次，研磨至颜料细度合格，即制得阳离子涂料色浆。
步骤(3)中搅拌混合的条件为：控制搅拌转速为900转/分钟，搅拌时间为30分钟；
步骤(4)中颜料细度为：颜料粒度≤5μm。
本实施例制得的阳离子涂料色浆用于浸染在水中带负电荷的纤维面料。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种阳离子涂料色浆，其特征在于，包括以下组分及重量份的含量：颜料20-30份，醇类溶剂6-10份，乳化剂2-6份，高分子聚合物分散剂2-5份，阳离子表面活性剂10-20份，消泡剂0.2-0.8份以及去离子水20-40份，
所述乳化剂为C12-18脂肪醇聚氧乙烯醚或蓖麻油聚氧乙烯醚中的一种或两种混合；
所述的高分子聚合物分散剂为含高颜料亲和基团的聚酰胺高分子嵌段共聚体；
所述的消泡剂为有机硅聚醚；
所述的阳离子表面活性剂为质量浓度为30-40％的季铵盐水溶液；
所述的颜料包括C.I.P.R.2、C.I.P.Y.12、C.I.P.B.15、C.I.P.G.7、C.I.P.O.13或C.I.P.Bk.7中的一种，所述的醇类溶剂包括丙二醇、丙三醇或聚乙二醇中的一种；
通过以下方法制备得到：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：
颜料20-30份，醇类溶剂6-10份，乳化剂2-6份，高分子聚合物分散剂2-5份，阳离子表面活性剂10-20份，消泡剂0.2-0.8份以及去离子水20-40份；
步骤(2)：按重量份将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与10-20份的去离子水混合，搅拌均匀，再按重量份加入阳离子表面活性剂、消泡剂，搅拌混合均匀；
步骤(3)：按重量份加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；
步骤(4)：将步骤(3)制得的浆料加入到砂磨机中，分次加入剩余的去离子水，循环研磨5-8次，研磨至颜料细度合格，即制得所述的阳离子涂料色浆。
2.如权利要求1所述的一种阳离子涂料色浆的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：
步骤(1)：按以下组分及重量份备料：
颜料20-30份，醇类溶剂6-10份，乳化剂2-6份，高分子聚合物分散剂2-5份，阳离子表面活性剂10-20份，消泡剂0.2-0.8份以及去离子水20-40份；
步骤(2)：按重量份将醇类溶剂、乳化剂、高分子聚合物分散剂与10-20份的去离子水混合，搅拌均匀，再按重量份加入阳离子表面活性剂、消泡剂，搅拌混合均匀；
步骤(3)：按重量份加入颜料，搅拌混合，使颜料充分润湿，形成均匀有流动性的浆料；
步骤(4)：将步骤(3)制得的浆料加入到砂磨机中，分次加入剩余的去离子水，循环研磨5-8次，研磨至颜料细度合格，即制得所述的阳离子涂料色浆。
3.根据权利要求2所述的一种阳离子涂料色浆的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述的搅拌混合的条件为：控制搅拌转速为800-1200转/分钟，搅拌时间为15-30分钟；
步骤(4)所述的颜料细度为：颜料粒度≤5μm。
4.如权利要求1所述的一种阳离子涂料色浆的应用，其特征在于，所述的阳离子涂料色浆用于浸染在水中带负电荷的纤维面料。
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