CN108084741B - 一种钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺,涉及钢管加工技术领域,包括如下步骤:(1)纳米二氧化钛的预处理,(2)纳米二氧化钛的改性,(3)分散载体的制备,(4)纳米白色颜料的制备。本发明所制分散载体属于水溶性聚合物,经负载纳米二氧化钛后增强所得颜料的亲水性,以避免颜料分子在存放过程中出现沉降现象,从而保证水性墨水的正常钢管喷码性能。
Description
技术领域:
本发明涉及钢管标识技术领域,具体涉及一种钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺。
背景技术:
钢管,不仅用于输送流体和粉状固体、交换热能、制造机械零件和容器,它还是一种经济钢材。用钢管制造建筑结构网架、支柱和机械支架,可以减轻重量,节省金属20-40%,而且可实现工厂化机械化施工。用钢管制造公路桥梁不但可节省钢材、简化施工,而且可大大减少涂保护层的面积,节约投资和维护费用。
钢管在出厂前需要在其表面或内壁喷码标识,以便客户直观了解钢管的型号、种类、长度、重量、执行标准、生产批次和生产厂家等信息。近年来,为了提高喷码效率和标识外观质量,普遍使用手持钢管喷码机进行钢管的喷码。由于钢管的存放和使用环境多在户外环境下,因此对喷码所用墨水的使用性能高于一般产品包装用喷码墨水。并且,为了改善喷码墨水的使用安全性,人们开始以水性墨水来代替溶剂型墨水。而墨水通常由颜料、功能助剂和稀释溶剂组成,水性墨水以水作为稀释溶剂,颜料包括无机颜料和有机颜料。通常颜料是分散于水中,难以完全溶解,这样在墨水静置一段时间后容易产生颜料沉降现象,使上层墨水中的颜料含量降低,从而影响墨水的正常喷码性能以及缩短喷码后标识的使用寿命。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过避免颜料在存放过程中发生沉降现象从而保证水性墨水正常使用的钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺。
本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现:
一种钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺,包括如下步骤:
(1)纳米二氧化钛的预处理:先将纳米二氧化钛置于110-120℃烘箱中干燥至恒重,再于500-550℃下煅烧2-3h,即完成纳米二氧化钛的预处理;
(2)纳米二氧化钛的改性:将经预处理后的纳米二氧化钛分散于3-5倍重量的无水乙醇中,再加入牛油基三丙四胺五羧甲基钠,混合均匀后加热至回流状态保温搅拌,直至形成粘稠度稳定的膏体,所得膏体于50-60℃烘箱中干燥至恒重,并研磨成粉末,即得改性纳米二氧化钛;
(3)分散载体的制备:搅拌下向土壤级聚谷氨酸中滴加50-60℃水直至完全溶解,并用稀硫酸调节溶液pH值至4-5,然后加入N-羟甲基丙烯酰胺,加热至回流状态保温搅拌,待反应结束后停止搅拌,再将所得混合物转入0-5℃环境中密封静置8-12h,过滤取沉淀,所得沉淀送入冷冻干燥机中,干燥所得固体经研磨制成粉末,即得分散载体;
(4)纳米白色颜料的制备:将上述所制分散载体和改性纳米二氧化钛加入3-5倍重量的水中,混合均匀,并在搅拌下利用微波处理器微波回流处理5min,间隔5min后继续微波回流处理5min,间隔5min后再次微波回流处理5min,如此反复使微波回流处理总时间达到35-45min,所得混合物减压浓缩成固含量75-85%的膏体,所得膏体于70-80℃烘箱中干燥至恒重,最后经所得固体研磨成粉末,即得纳米白色颜料。
所述步骤(2)中纳米二氧化钛、牛油基三丙四胺五羧甲基钠的质量比为15-25:1-5。
所述步骤(3)中土壤级聚谷氨酸、N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为5-10:1-5。
所述步骤(4)中分散载体、改性纳米二氧化钛的质量比为15-25:1-5。
所述步骤(4)中微波处理器的工作条件为微波频率2450MHz、输出功率700W。
本发明的有益效果是:
(1)纳米二氧化钛在预处理过程中完成脱水和除杂过程,以利于后续的改性处理,增强改性效果,进而改善所制纳米白色颜料的使用性能;
(2)纳米二氧化钛经改性处理,增强其与分散载体之间的共混相容性,从而提高分散载体对纳米二氧化钛的稳定分散能力;
(3)分散载体的制备过程涉及酯化反应和聚合反应,聚谷氨酸中的羧基与N-羟甲基丙烯酰胺中的羟基发生酯化反应,N-羟甲基丙烯酰胺自身经聚合反应生成接枝聚谷氨酸的丙烯酸树脂,所制分散载体属于水溶性聚合物,经负载纳米二氧化钛后增强所得颜料的亲水性,以避免颜料分子在存放过程中出现沉降现象,从而保证水性墨水的正常钢管喷码性能。
具体实施方式:
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。
实施例1
(1)纳米二氧化钛的预处理:先将纳米二氧化钛置于110-120℃烘箱中干燥至恒重,再于500-550℃下煅烧3h,即完成纳米二氧化钛的预处理;
(2)纳米二氧化钛的改性:将经预处理后的15g纳米二氧化钛分散于5倍重量的无水乙醇中,再加入3g牛油基三丙四胺五羧甲基钠,混合均匀后加热至回流状态保温搅拌,直至形成粘稠度稳定的膏体,所得膏体于50-60℃烘箱中干燥至恒重,并研磨成粉末,即得改性纳米二氧化钛;
(3)分散载体的制备:搅拌下向10g土壤级聚谷氨酸中滴加50-60℃水直至完全溶解,并用稀硫酸调节溶液pH值至4-5,然后加入3g N-羟甲基丙烯酰胺,加热至回流状态保温搅拌,待反应结束后停止搅拌,再将所得混合物转入0-5℃环境中密封静置12h,过滤取沉淀,所得沉淀送入冷冻干燥机中,干燥所得固体经研磨制成粉末,即得分散载体;
(4)纳米白色颜料的制备:将上述所制15g分散载体和2g改性纳米二氧化钛加入5倍重量的水中,混合均匀,并在搅拌下利用微波处理器微波回流处理5min,间隔5min后继续微波回流处理5min,间隔5min后再次微波回流处理5min,如此反复使微波回流处理总时间达到35min,所得混合物减压浓缩成固含量75-85%的膏体,所得膏体于70-80℃烘箱中干燥至恒重,最后经所得固体研磨成粉末,即得纳米白色颜料。
实施例2
(1)纳米二氧化钛的预处理:先将纳米二氧化钛置于110-120℃烘箱中干燥至恒重,再于500-550℃下煅烧3h,即完成纳米二氧化钛的预处理;
(2)纳米二氧化钛的改性:将经预处理后的25g纳米二氧化钛分散于5倍重量的无水乙醇中,再加入4g牛油基三丙四胺五羧甲基钠,混合均匀后加热至回流状态保温搅拌,直至形成粘稠度稳定的膏体,所得膏体于50-60℃烘箱中干燥至恒重,并研磨成粉末,即得改性纳米二氧化钛;
(3)分散载体的制备:搅拌下向10g土壤级聚谷氨酸中滴加50-60℃水直至完全溶解,并用稀硫酸调节溶液pH值至4-5,然后加入3g N-羟甲基丙烯酰胺,加热至回流状态保温搅拌,待反应结束后停止搅拌,再将所得混合物转入0-5℃环境中密封静置12h,过滤取沉淀,所得沉淀送入冷冻干燥机中,干燥所得固体经研磨制成粉末,即得分散载体;
(4)纳米白色颜料的制备:将上述所制20g分散载体和3g改性纳米二氧化钛加入5倍重量的水中,混合均匀,并在搅拌下利用微波处理器微波回流处理5min,间隔5min后继续微波回流处理5min,间隔5min后再次微波回流处理5min,如此反复使微波回流处理总时间达到35min,所得混合物减压浓缩成固含量75-85%的膏体,所得膏体于70-80℃烘箱中干燥至恒重,最后经所得固体研磨成粉末,即得纳米白色颜料。
实施例3
(1)纳米二氧化钛的预处理:先将纳米二氧化钛置于110-120℃烘箱中干燥至恒重,再于500-550℃下煅烧3h,即完成纳米二氧化钛的预处理;
(2)纳米二氧化钛的改性:将经预处理后的25g纳米二氧化钛分散于5倍重量的无水乙醇中,再加入3g牛油基三丙四胺五羧甲基钠,混合均匀后加热至回流状态保温搅拌,直至形成粘稠度稳定的膏体,所得膏体于50-60℃烘箱中干燥至恒重,并研磨成粉末,即得改性纳米二氧化钛;
(3)分散载体的制备:搅拌下向10g土壤级聚谷氨酸中滴加50-60℃水直至完全溶解,并用稀硫酸调节溶液pH值至4-5,然后加入3g N-羟甲基丙烯酰胺,加热至回流状态保温搅拌,待反应结束后停止搅拌,再将所得混合物转入0-5℃环境中密封静置12h,过滤取沉淀,所得沉淀送入冷冻干燥机中,干燥所得固体经研磨制成粉末,即得分散载体;
(4)纳米白色颜料的制备:将上述所制25g分散载体和4g改性纳米二氧化钛加入5倍重量的水中,混合均匀,并在搅拌下利用微波处理器微波回流处理5min,间隔5min后继续微波回流处理5min,间隔5min后再次微波回流处理5min,如此反复使微波回流处理总时间达到35min,所得混合物减压浓缩成固含量75-85%的膏体,所得膏体于70-80℃烘箱中干燥至恒重,最后经所得固体研磨成粉末,即得纳米白色颜料。
对照例1
(1)纳米二氧化钛的改性:将25g纳米二氧化钛分散于5倍重量的无水乙醇中,再加入3g牛油基三丙四胺五羧甲基钠,混合均匀后加热至回流状态保温搅拌,直至形成粘稠度稳定的膏体,所得膏体于50-60℃烘箱中干燥至恒重,并研磨成粉末,即得改性纳米二氧化钛;
(2)分散载体的制备:搅拌下向10g土壤级聚谷氨酸中滴加50-60℃水直至完全溶解,并用稀硫酸调节溶液pH值至4-5,然后加入3g N-羟甲基丙烯酰胺,加热至回流状态保温搅拌,待反应结束后停止搅拌,再将所得混合物转入0-5℃环境中密封静置12h,过滤取沉淀,所得沉淀送入冷冻干燥机中,干燥所得固体经研磨制成粉末,即得分散载体;
(3)纳米白色颜料的制备:将上述所制25g分散载体和4g改性纳米二氧化钛加入5倍重量的水中,混合均匀,并在搅拌下利用微波处理器微波回流处理5min,间隔5min后继续微波回流处理5min,间隔5min后再次微波回流处理5min,如此反复使微波回流处理总时间达到35min,所得混合物减压浓缩成固含量75-85%的膏体,所得膏体于70-80℃烘箱中干燥至恒重,最后经所得固体研磨成粉末,即得纳米白色颜料。
对照例2
(1)纳米二氧化钛的预处理:先将纳米二氧化钛置于110-120℃烘箱中干燥至恒重,再于500-550℃下煅烧3h,即完成纳米二氧化钛的预处理;
(2)分散载体的制备:搅拌下向10g土壤级聚谷氨酸中滴加50-60℃水直至完全溶解,并用稀硫酸调节溶液pH值至4-5,然后加入3g N-羟甲基丙烯酰胺,加热至回流状态保温搅拌,待反应结束后停止搅拌,再将所得混合物转入0-5℃环境中密封静置12h,过滤取沉淀,所得沉淀送入冷冻干燥机中,干燥所得固体经研磨制成粉末,即得分散载体;
(3)纳米白色颜料的制备:将上述所制25g分散载体和4g经预处理后的纳米二氧化钛加入5倍重量的水中,混合均匀,并在搅拌下利用微波处理器微波回流处理5min,间隔5min后继续微波回流处理5min,间隔5min后再次微波回流处理5min,如此反复使微波回流处理总时间达到35min,所得混合物减压浓缩成固含量75-85%的膏体,所得膏体于70-80℃烘箱中干燥至恒重,最后经所得固体研磨成粉末,即得纳米白色颜料。
实施例4
分别将实施例1-3、对照例1-2所制纳米白色颜料按表1所示原料配比配制成水性墨水,并设置直接以纳米二氧化钛作为纳米白色颜料的对照例3,对所制水性墨水的使用性能进行测定,测定结果如表2所示。
表1水性墨水的原料配比
表2水性墨水的使用性能
组别 | 磨损量/g | 耐晒等级 | 静置90天颜料沉降率/% |
实施例1 | 0.013 | 8 | 0.041 |
实施例2 | 0.015 | 8 | 0.038 |
实施例3 | 0.011 | 8 | 0.034 |
对照例1 | 0.026 | 7-8 | 0.125 |
对照例2 | 0.079 | 6-7 | 0.623 |
对照例3 | 0.185 | 4-5 | 3.456 |
磨损量测试条件:在相对湿度50±5%、温度23±2℃下利用60r/min、载荷为750g的橡胶轮对墨水固化后形成的标识打磨处理5min。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (4)
1.一种钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺,其特征在于:包括如下步骤:
(1)纳米二氧化钛的预处理:先将纳米二氧化钛置于110-120℃烘箱中干燥至恒重,再于500-550℃下煅烧2-3h,即完成纳米二氧化钛的预处理;
(2)纳米二氧化钛的改性:将经预处理后的纳米二氧化钛分散于3-5倍重量的无水乙醇中,再加入牛油基三丙四胺五羧甲基钠,混合均匀后加热至回流状态保温搅拌,直至形成粘稠度稳定的膏体,所得膏体于50-60℃烘箱中干燥至恒重,并研磨成粉末,即得改性纳米二氧化钛;
(3)分散载体的制备:搅拌下向土壤级聚谷氨酸中滴加50-60℃水直至完全溶解,并用稀硫酸调节溶液pH值至4-5,然后加入N-羟甲基丙烯酰胺,加热至回流状态保温搅拌,待反应结束后停止搅拌,再将所得混合物转入0-5℃环境中密封静置8-12h,过滤取沉淀,所得沉淀送入冷冻干燥机中,干燥所得固体经研磨制成粉末,即得分散载体;
(4)纳米白色颜料的制备:将上述所制分散载体和改性纳米二氧化钛加入3-5倍重量的水中,混合均匀,并在搅拌下利用微波处理器微波回流处理5min,间隔5min后继续微波回流处理5min,间隔5min后再次微波回流处理5min,如此反复使微波回流处理总时间达到35-45min,所得混合物减压浓缩成固含量75-85%的膏体,所得膏体于70-80℃烘箱中干燥至恒重,最后经所得固体研磨成粉末,即得纳米白色颜料。
2.根据权利要求1所述的钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺,其特征在于:所述步骤(2)中纳米二氧化钛、牛油基三丙四胺五羧甲基钠的质量比为15-25:1-5。
3.根据权利要求1所述的钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺,其特征在于:所述步骤(3)中土壤级聚谷氨酸、N-羟甲基丙烯酰胺的质量比为5-10:1-5。
4.根据权利要求1所述的钢管出厂前标识喷码用纳米白色颜料的制备工艺,其特征在于:所述步骤(4)中分散载体、改性纳米二氧化钛的质量比为15-25:1-5。
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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