CN107699078A - 一种凝胶型水包水多彩涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于涂料技术领域，具体的说是一种凝胶型水包水多彩涂料及其制备方法，所述凝胶型水包水多彩涂料，由分散相和连续相混合组成，所述分散相包括以下重量份的物质：弹性乳液50～80重量份、纤维素5～12重量份、高岭土8～10重量份、金红石型钛白粉2～15重量份、滑石粉3～15重量份、颜料5～18重量份、改性二氧化硅5～12重量份、水凝胶20～60重量份、交联剂1～3重量份、水50～100重量份；所述连续相包括以下重量份的物质：硅丙乳液40～70重量份、pH调节剂0.5～3重量份、去离子水50～80重量份。本发明通过在分散相中加入水凝胶，生产凝胶和乳液共存的体系，能够提高乳液中各物质的稳定性，避免出现物质沉淀聚集的现象，能够使多相粒子共存，从而提高了涂料的立体感和装饰效果。

Description

一种凝胶型水包水多彩涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体的说是一种凝胶型水包水多彩涂料及其制备方法。

背景技术

随着人们生活水平的提高，室内装饰热潮悄然兴起，人们对涂料的装饰效果要求越 来越高。多彩涂料以其大胆的构思打破了传统单一色彩、平面涂层的装饰效果，开创了多彩、立体感的装饰面，倍受消费者青睐。目前市场上较为流行的为水包油型多彩花纹 涂料，其涂膜丰满、色泽明亮、图案艳丽、装饰效果完美，它实际上是一种胶体，含有 分散相与连续相，在分散相中有保护胶溶液的存在，使表面张力不同，从而两相互不相 容。这种涂料通过喷枪喷出，具有多彩效果，装饰完成后如花岗岩般自然绽放粒子花纹， 但是由于其生产过程污染环境、稳定性不高、耐候性和耐污性低等缺点，导致生产成本 高，不易运输保存，喷涂后效果不易持久，已经渐渐被市场所淘汰。

水包水型多彩涂料为全水性体系，在成膜过程中仅有水的挥发，无毒、无味，对人体及环境不造成任何危害。该涂料图层也为多彩的立体感装饰面，不开裂、不脱落、耐 擦洗。水包水多彩花纹涂料采用乳化与抗溶技术，将彩料制作与其在连续相中的分散两 步操作并为一步，从而产生类似水包油多彩涂料的条状花纹，提高了产品的技术性能和 装饰效果，并且它比水包油型在生产和使用过程中更安全和环保，简化了生产设备，降 低了产品成本。水包水涂料实质上是一种水性涂料，是在水性乳胶漆中加入可凝胶化的 水溶性涂料分散而成，通过两相带有相反的电荷，两组分混合时即在粒子的接触表面生 凝胶化。

专利CN101429368A公开一种水包水型多彩涂料，其生产方法为先制备5％浓度 的保护胶溶液，然后再制备白色基础漆，再按设计要求加入色浆进行调色，最后进行彩 漆造粒。该涂料制备时需要采用色浆进行调色，工艺不够简易。专利CN102643587A公 开了水包水型多彩隔热涂料，包括连续相、分散相、硅丙乳液和调节剂，连续相中含有 隔热颜料和颜填料，但是其制备工艺中仅进行一次造粒，最终得到的涂料综合性能例如 多色性不够优异。

因此需求一种多色、多相粒子混合共存，立体感装饰效果好、柔韧性好且能主动反射太阳辐射能、隔热，降低室内温度，从根本上减少空调的使用率，大大降低电能消耗 的水包水型多彩涂料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种凝胶型水包水多彩涂料，它具有多相粒子混 合共存，立体感装饰效果好。

针对现有技术的问题，本发明提供一种凝胶型水包水多彩涂料，由分散相和连续相 混合组成，所述分散相包括以下重量份的物质：弹性乳液50～80重量份、纤维素5～12重量份、高岭土8～10重量份、金红石型钛白粉2～15重量份、滑石粉3～15重量份、颜 料5～18重量份、改性二氧化硅5～12重量份、水凝胶10～30重量份、交联剂1～3重量份、 水50～100重量份；

所述连续相包括以下重量份的物质：硅丙乳液40～70重量份、pH调节剂0.5～3重量份、去离子水50～80重量份

本发明中，通过在分散相中加入水凝胶，生产凝胶和乳液共存的体系，能够提高乳液中各物质的稳定性，避免出现物质沉淀聚集的现象，能够使多相粒子共存，从而提高 了涂料的立体感和装饰效果。

根据本发明，为了提高分散相的稳定性和综合性能，优选情况下，所述分散相包括以下重量份的物质：弹性乳液60～70重量份、纤维素6～10重量份、高岭土8～10重量份、 金红石型钛白粉5～12重量份、滑石粉5～10重量份、颜料10～15重量份、改性二氧化硅 6～10重量份、水凝胶15～25重量份、交联剂2重量份、水80～90重量份。

根据本发明，为了提高连续相的稳定性和综合性能，优选情况下，所述连续相包括以下重量份的物质：硅丙乳液55～60重量份、pH调节剂1～2重量份、去离子水50～80 重量份。

根据本发明，本发明对弹性乳液的种类没有特殊的要求，可以制备水包水涂料中常 用的弹性乳液，优选情况下，所述弹性乳液选自聚丙烯酸弹性乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯弹性乳液中的至少一种。

根据本发明，本发明中采用改性二氧化硅，利用其表面含有大量的官能团的特点，使其能够与弹性乳液分子链上的官能团发生反应，使改性二氧化硅与弹性乳液之间以化学键的形成连接，从而使二氧化硅与弹性乳液之间具有很高的结合力，且能够均匀的分 散在环氧树脂中，不仅能够显著提高弹性乳液体系的强度，同时也提高了弹性乳液的均 匀性。优选情况下，所述改性二氧化硅为氨基改性二氧化硅。此外水凝胶还能后阻隔热 量的传播，起到保温的作用。

本发明中，所述氨基改性二氧化硅的制备方法为：将正硅酸四乙酯在氢氧化钠水溶 液中混合均匀，然后在30℃下静置120min，离心洗涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米 二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀，然后在100℃下回流8h，得到氨基 改性二氧化硅。

根据本发明，水凝胶能够提高分散相的稳定性，优选情况下，所述水凝胶选自氢氧化铝凝胶、二氧化硅凝胶、聚丙烯酸高分子水凝胶、PVP水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰 胺水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶、聚氧乙烯水凝胶、聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶中的至少 一种。

根据本发明，为了提高涂料的美观度，本发明在涂料中加入了颜料，所述颜料的种类可以根据实际需要进行调整，优选情况下，所述颜料选自炭黑、氧化铁、铬酸铅、铬 酸锌、硫化镉、水合氧化铁、氧化铬、铅铬绿、铁蓝、酞菁蓝、钴蓝、钛钴绿中的至少 一种。

根据本发明，为了提高分散相的稳定性和综合性能，优选情况下，所述分散相中还包含铵盐分散剂、表面活性剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂中的至少一种，其中，所述 铵盐分散剂为聚羧酸钠盐型；所述表面活性剂选自十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二 烷基硫酸铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸、仲烷基磺酸钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、 N-月桂酰肌胺酸钠、椰子酰甲基牛磺酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基磷酯酯三乙醇胺中 的至少一种；所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季 戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二 甲基硅氧烷中的至少一种；所述成膜助剂选自丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种； 所述防腐剂为苯并异噻唑啉酮。

根据本发明，为了提高连续相的稳定性和综合性能，优选情况下，所述连续相中还包含防腐剂、成膜助剂、消泡剂中的至少一种。所述消泡剂选自乳化硅油、高碳醇脂肪 酸酯复合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚 和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、聚二甲基硅氧烷中的至少一种；所述成膜助剂选自丙二醇 丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯中的一种；所述防腐剂为苯并异噻唑啉酮。

本发明还提供一种凝胶型水包水多彩涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在弹性乳液、纤维素、高岭土、金红石型钛白粉、滑石粉、改性二氧化硅和 交联剂在去离子水中混合均匀，在60～80℃下保温30～90min，然后加入碱性物质调节溶 液pH值为8～9，再加入颜料、水凝胶，混合均匀后，得到分散相；

(2)将硅丙乳液在去离子水中混合均匀，然后加入pH调节剂调节体系pH值为8～9，得到连续相。

根据本发明，本发明对碱性物质的种类没有特殊的要求，只要能够将体系的pH值调节为碱性即可，可以为所属领域技术人员所公知，优选情况下，所述碱性物质为碱金 属氢氧化物或碱土金属氢氧化物。

与现有技术相比，本发明具有以下技术效果：

本发明中，通过在分散相中加入水凝胶，生产凝胶和乳液共存的体系，能够提高乳液中各物质的稳定性，避免出现物质沉淀聚集的现象，能够使多相粒子共存，从而提高 了涂料的立体感和装饰效果，且还具有反射太阳辐射能、隔热，降低室内温度的功效。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领 域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明 保护的范围。

本发明实施例和对比例中，氨基改性二氧化硅的制备方法为：将50g正硅酸四乙酯在500mL pH为8的氢氧化钠水溶液中混合均匀，然后在30℃下静置120min，离心洗 涤得到纳米二氧化硅，将所述纳米二氧化硅与硅烷偶联剂KH550在甲苯中混合均匀， 然后在100℃下回流8h，得到氨基改性二氧化硅。

实施例1

一种凝胶型水包水多彩涂料，由分散相和连续相混合组成，所述分散相由以下重量 份的物质制成：聚丙烯酸弹性乳液70重量份、纤维素6重量份、高岭土10重量份、金 红石型钛白粉5重量份、滑石粉10重量份、水合氧化铁15重量份、氨基改性二氧化硅 10重量份、聚丙烯酰胺水凝胶15重量份、交联剂2重量份、水80重量份、十二烷基醇 聚氧乙烯醚硫酸钠2重量份、马来酸-丙烯酸共聚物钠1重量份、丙二醇丁醚0.5重量份、 苯并异噻唑啉酮0.5重量份。

所述连续相由以下重量份的物质制成：硅丙乳液60重量份、乳化硅油、丙二醇丁醚1重量份、苯并异噻唑啉酮3重量份、去离子水80重量份。

所述凝胶型水包水多彩涂料的制备方法，步骤如下：

(1)在聚丙烯酸弹性乳液、纤维素、高岭土、金红石型钛白粉、滑石粉、氨基改 性二氧化硅和交联剂在去离子水中混合均匀，在70℃下保温60min，然后加入氢氧化钠 溶液调节溶液pH值为8.3，再加入水合氧化铁、聚丙烯酰胺水凝胶、十二烷基醇聚氧乙 烯醚硫酸钠、丙二醇丁醚、马来酸-丙烯酸共聚物钠、苯并异噻唑啉酮，混合均匀后， 得到分散相；

(2)将硅丙乳液在去离子水中混合均匀，然后加入氢氧化钠调节体系pH值为8.3，再加入乳化硅油、丙二醇丁醚、苯并异噻唑啉酮；混合均匀后得到连续相。

实施例2

一种凝胶型水包水多彩涂料，由分散相和连续相混合组成，所述分散相由以下重量 份的物质制成：聚丙烯酸弹性乳液60重量份、纤维素10重量份、高岭土8重量份、金 红石型钛白粉12重量份、滑石粉5重量份、钛钴绿10重量份、氨基改性二氧化硅6重 量份、聚氧乙烯水凝胶25重量份、交联剂2重量份、α-烯基磺酸钠2重量份、丙二醇 丁醚1.5重量份、马来酸-丙烯酸共聚物钠0.8重量份、丙二醇甲醚醋酸酯1.2重量份、 苯并异噻唑啉酮0.2重量份、水90重量份。

所述连续相由以下重量份的物质制成：硅丙乳液55重量份、乳化硅油、丙二醇甲醚醋酸酯0.3重量份、苯并异噻唑啉酮0.2重量份、去离子水50重量份。

所述凝胶型水包水多彩涂料的制备方法，步骤如下：

(1)在聚丙烯酸弹性乳液、纤维素、高岭土、金红石型钛白粉、滑石粉、氨基改 性二氧化硅和交联剂在去离子水中混合均匀，在75℃下保温45min，然后加入氢氧化钠 溶液调节溶液pH值为8.7，再加入钛钴绿、聚氧乙烯水凝胶、α-烯基磺酸钠、丙二醇丁 醚、丙二醇甲醚醋酸酯、马来酸-丙烯酸共聚物钠、苯并异噻唑啉酮，混合均匀后，得 到分散相；

(2)将硅丙乳液在去离子水中混合均匀，然后加入氢氧化钠调节体系pH值为8.7，再加入丙二醇甲醚醋酸酯、苯并异噻唑啉酮；混合均匀后得到连续相。

实施例3

一种凝胶型水包水多彩涂料，由分散相和连续相混合组成，所述分散相包括以下重 量份的物质：聚氨酯改性丙烯酸酯弹性乳液80重量份、纤维素5重量份、高岭土10重 量份、金红石型钛白粉15重量份、滑石粉3重量份、铬酸锌5重量份、氨基改性二氧 化硅12重量份、聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶60重量份、交联剂3重量份、α-烯基磺酸 钠0.5重量份、丙二醇甲醚醋酸酯0.5重量份、马来酸-丙烯酸共聚物钠1重量份、苯并 异噻唑啉酮2重量份、水100重量份；

所述连续相包括以下重量份的物质：硅丙乳液70重量份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚1重量份、丙二醇甲醚醋酸酯1重量份、苯并异噻唑啉酮0.5重量份、去离子水 80重量份。

所述凝胶型水包水多彩涂料的制备方法，步骤如下：

(1)在聚氨酯改性丙烯酸酯弹性乳液、纤维素、高岭土、金红石型钛白粉、滑石 粉、氨基改性二氧化硅和交联剂在去离子水中混合均匀，在80℃下保温90min，然后加 入氢氧化钠溶液调节溶液pH值为9，再加入铬酸锌、聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶、α- 烯基磺酸钠、丙二醇甲醚醋酸酯、马来酸-丙烯酸共聚物钠、苯并异噻唑啉酮，混合均 匀后，得到分散相；

(2)将硅丙乳液在去离子水中混合均匀，然后加入氢氧化钠调节体系pH值为9， 再加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、丙二醇甲醚醋酸酯、苯并异噻唑啉酮；混合均匀 后得到连续相。

实施例4

一种凝胶型水包水多彩涂料，由分散相和连续相混合组成，所述分散相包括以下重 量份的物质：聚氨酯改性丙烯酸酯弹性乳液50重量份、纤维素12重量份、高岭土8重 量份、金红石型钛白粉2重量份、滑石粉15重量份、铬酸铅18重量份、氨基改性二氧 化硅5重量份、二氧化硅凝胶20重量份、交联剂1重量份、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙 烯聚氧乙烯甘油醚0.3重量份、丙二醇丁醚2重量份、马来酸-丙烯酸共聚物钠1重量份、 水50重量份；

所述连续相包括以下重量份的物质：硅丙乳液40重量份、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚1重量份、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚1重量份、丙二醇丁醚0..5 重量份、去离子水50重量份。

所述凝胶型水包水多彩涂料的制备方法，步骤如下：

(1)在聚氨酯改性丙烯酸酯弹性乳液、纤维素、高岭土、金红石型钛白粉、滑石 粉、氨基改性二氧化硅和交联剂在去离子水中混合均匀，在60℃下保温30min，然后加 入氢氧化钠调节溶液pH值为8，再加入铬酸铅、二氧化硅凝胶、聚氧丙烯甘油醚和聚 氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、丙二醇丁醚、马来酸-丙烯酸共聚物钠，混合均匀后，得到分 散相；

(2)将硅丙乳液在去离子水中混合均匀，然后加入氢氧化钠调节体系pH值为，再加入聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧丙烯甘油醚和聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚、丙二 醇丁醚；混合均匀后得到连续相。

本发明实施例1～4中各涂料的使用方法：在施工前将分散相和连续相按照5:4的比 例进行混合后，即为成品；轻轻搅拌均匀后，即可施工，混合后的成品需要在混合后的24小时必须使用完毕。

实验测试：

分别称取200g涂料制成涂层，分别进行以下性能检测：

1、表面太阳反射比测试：依据JG/T235-2008检测，涂料在光谱范围250-2800nm 之间的反射率和半球反射率。结果太阳反射率为0.85，半球反射率为0.86。该数值说明 在250～2800nm之间的太阳光的平均反射率为85％，被吸收的能量有86％可以辐射到 空间。

2、隔热温差测试：将涂料涂在10mm×10mm的铁板上做成样板。把制备的测试样 板与参考样板(涂刷虹牌普通外墙用丙烯酸树脂涂料)放入温差测试仪中，对两种样品同 时加热，分别即时记录加热箱温度T₀、样板后箱温度T₁和参考样板后箱温度T₂。温度 计显示数稳定为止，记录此时温度。测试样板后箱温度比参考样板后箱温度低12℃，说 明测试样板具有明显的隔热效果。

实施例1～4中各凝胶型水包水多彩涂料的性能参数

实验结果：本发明样品的太阳反射率为0.81～0.88，半球反射率为0.79～0.89。该数 值说明在250～2800nm之间的太阳光的平均反射率为81～88％，被吸收的能量有 79～89％可以辐射到空间，具有良好的反射性能。

隔热温差测试结果表明，测试样板后箱温度比参考样板后箱温度低12～17℃，说明 测试样板具有明显的隔热效果。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不 背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由 所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围 内的所有变化囊括在本发明内。

Claims (10)

1.一种凝胶型水包水多彩涂料，由分散相和连续相混合组成，其特征在于，

所述分散相包括以下重量份的物质：弹性乳液50～80重量份、纤维素5～12重量份、高岭土8～10重量份、金红石型钛白粉2～15重量份、滑石粉3～15重量份、颜料5～18重量份、改性二氧化硅5～12重量份、水凝胶20～60重量份、交联剂1～3重量份、水50～100重量份；

所述连续相包括以下重量份的物质：硅丙乳液40～70重量份、pH调节剂0.5～3重量份、去离子水50～80重量份。

2.根据权利要求1所述的凝胶型水包水多彩涂料，其特征在于，所述分散相包括以下重量份的物质：弹性乳液60～70重量份、纤维素6～10重量份、高岭土8～10重量份、金红石型钛白粉5～12重量份、滑石粉5～10重量份、颜料10～15重量份、改性二氧化硅6～10重量份、水凝胶15～25重量份、交联剂2重量份、水80～90重量份。

3.根据权利要求1或2所述的凝胶型水包水多彩涂料，其特征在于，所述连续相包括以下重量份的物质：硅丙乳液55～60重量份、pH调节剂1～2重量份、去离子水50～80重量份。

4.根据权利要求1所述的凝胶型水包水多彩涂料，其特征在于，所述弹性乳液选自聚丙烯酸弹性乳液、聚氨酯改性丙烯酸酯弹性乳液中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的凝胶型水包水多彩涂料，其特征在于，所述改性二氧化硅选自氨基改性二氧化硅中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的凝胶型水包水多彩涂料，其特征在于，所述水凝胶选自氢氧化铝凝胶、二氧化硅凝胶、聚丙烯酸高分子水凝胶、PVP水凝胶、聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶、聚丙烯酰胺水凝胶、聚氧乙烯水凝胶、聚甲基丙烯酸羟乙酯水凝胶中的至少一种。

7.根据权利要求1所述的凝胶型水包水多彩涂料，其特征在于，所述颜料选自炭黑、氧化铁、铬酸铅、铬酸锌、硫化镉、水合氧化铁、氧化铬、铅铬绿、铁蓝、酞菁蓝、钴蓝、钛钴绿中的至少一种。

8.根据权利要求1所述的凝胶型水包水多彩涂料，其特征在于，所述分散相中还包含铵盐分散剂、表面活性剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂中的至少一种；和/或

所述连续相中还包含防腐剂、成膜助剂、消泡剂中的至少一种。

9.根据权利要求1～8中任意一项所述的凝胶型水包水多彩涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在弹性乳液、纤维素、高岭土、金红石型钛白粉、滑石粉、改性二氧化硅和交联剂在去离子水中混合均匀，在60～80℃下保温30～90min，然后加入碱性物质调节溶液pH值为8～9，再加入颜料、水凝胶，混合均匀后，得到分散相；

(2)将硅丙乳液在去离子水中混合均匀，然后加入pH调节剂调节体系pH值为8～9，得到连续相。

10.根据权利要求9所述的凝胶型水包水多彩涂料的制备方法，其特征在于，所述碱性物质为碱金属氢氧化物或碱土金属氢氧化物。