一種水性無機塗料用防沉劑及其製備方法和應用與流程

2023-08-02 10:07:21

本發明涉及塗料防沉劑技術領域，具體涉及一種水性無機塗料用防沉劑及其製備方法和應用。

背景技術：

相對於當前正在廣泛應用的有機物為主的建築塗料(乳膠漆等)來講，其具有:1、石化作用2、不燃性3、透氣性4、無菌及苔薊滋生5、塗料顏色絕不褪色6、環保性7、無臭味有利於保8、適合所有礦物性建築材料等諸多性能優點，所以水性無機塗料越來越受市場的青睞；但是水性無機塗料面臨一個重大的技術難題即水性無機塗料體系如果添加填料，其填料的防沉很難解決，用常見的防沉劑如聚醯胺、膨潤土、氣相二氧化矽等在該體系完全沒有防沉作用，加入的填料在水性無機塗料中很快沉澱並且結成硬結塊，無法在實際應用中保持很好的應用效果，本專利就是基於這種現狀而研發的，完美解決了在該體系填料出現沉澱並且結塊的問題。

專利CN105368103A採用填料和樹脂分開儲存的方式解決水性無機塗料的儲存防沉問題，但是這種方式在塗料塗裝時還需要將填料和樹脂用分散機分散均勻才能進行的塗裝，相比於本專利施工時更加複雜，而且一旦施工時間過長，填料也會產生沉澱並且有硬結塊的趨勢，與本專利不一樣的地方在於本專利應用使得填料和樹脂不用分開儲存即可以得到很好的防沉效果，使得無機塗料製備和塗料施工變得更加簡單高效。

技術實現要素：

為了克服現有技術中存在的缺點和不足，本發明的目的在於提供一種水性無機塗料用防沉劑，該水性無機塗料用防沉劑可以解決在水性無機塗料體系中填料出現沉澱並且結塊的問題。

本發明的另一個目的在於提供一種水性無機塗料用防沉劑的製備方法，該製備方法步驟簡單，操作控制方便，質量穩定，生產效率高，生產成本低，可大規模工業化生產。

本發明的還一個目的在於提供一種水性無機塗料用防沉劑的應用，該水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料添加中0.2%-5%即可以得到極佳的防沉效果。

本發明的目的通過下述技術方案實現：一種水性無機塗料用防沉劑，所述水性無機塗料用防沉劑由以下重量份的原料製得：

單體 15-50份

乳化劑 1-10份

引發劑 0.1-5份

去離子水 50-100份。

優選的，所述水性無機塗料用防沉劑由以下重量份的原料製得：

單體 15-45份

乳化劑 5-10份

引發劑 0.25-1份

去離子水 50-80份。

優選的，所述單體為丙烯酸單體、甲基丙烯酸單體、甲基丙烯酸羥乙酯、N,N-亞甲基雙丙烯醯胺和苯乙烯中的至少一種。

優選的，所述丙烯酸單體其結構式為CH2=CH-COO-(CH2)n-H，其中，n為0-6的自然數。

具體的，所述丙烯酸單體為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯和丙烯酸正己酯中的至少一種。

優選的，所述甲基丙烯酸單體為甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯中的一種或兩種。

優選的，所述甲基丙烯酸酯的結構式為：H2C=C(CH3)-CO-0-(CH2-CH20)n1-R0，其中，n1為0-100的自然數，R0是含有1-36個碳原子的烷基、芳香基烷基或者環烷基烷基。更為優選的，n1為0-60的自然數。

具體的，所述甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異冰片酯、二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯和甲基丙烯酸-2-乙基己酯中的至少一種。

優選的，所述甲基丙烯酸單體是由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯以重量比1-3：15-19：1組成的混合物。

優選的，所述乳化劑為吐溫系列、司盤系列、異構十三醇聚氧乙烯醚、棕櫚醇聚氧乙烯醚、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸銨、丁二酸磺酸鈉、二異丁基蔡磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉中的至少一種。

優選的，所述吐溫系列為吐溫20、吐溫21、吐溫40、吐溫60、吐溫61、吐溫80、吐溫81和吐溫85中的至少一種。

優選的，所述司盤系列為司盤20、司盤40和司盤80中的至少一種；所述引發劑為過硫酸鉀。

更為優選的，所述乳化劑是由吐溫80和司盤60以重量比0.5-1.5:1組成的混合物。

本發明的另一個目的通過下述技術方案實現：一種水性無機塗料用防沉劑的製備方法，包括如下步驟：

（1）預乳液的製備：將乳化劑溶於佔去離子水總重量40%-80%的去離子水中，在轉速400-800RPM下，攪拌均勻後，加入單體進行乳化10-60min，得到預乳液；

（2）引發劑溶液的製備：將引發劑用去離子水溶成5%-10%，得到引發劑溶液；

（3）預聚物的製備：將剩餘的去離子水和佔引發劑溶液總重量30%-80%的引發劑溶液加入反應釜中，在轉速400-800RPM下升溫至75-80℃，滴加佔預乳液總重量10%-15%的預乳液，滴加時間25-35min，滴加完畢之後，恆溫預聚0.5-1.5h，得到預聚物；

（4）水性無機塗料用防沉劑的製備：向預聚物中滴加餘下預乳液，預乳液1.5-4h勻速滴加完畢，同時滴加餘下引發劑溶液，引發劑溶液2-4.5h勻速滴加完畢，滴加過程中保持400-800RPM轉速，溫度控制在75-80℃，所有物料滴加完畢之後保持溫度75-85℃保溫0.5-2h，再升溫至85-95℃保溫0.5-3h，然後冷卻至40-50℃過濾出料，即得水性無機塗料用防沉劑。

本發明的還一個目的通過下述技術方案實現：一種水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料的應用，所述水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料中的質量百分比為0.2%-5%。

本發明的有益效果在於：本發明的水性無機塗料用防沉劑可以解決在水性無機塗料體系中填料出現沉澱並且結塊的問題，VOC排放為零，應用簡單，防沉效果好，對密度大的填料同樣有效。

本發明的製備方法步驟簡單，操作控制方便，質量穩定，生產效率高，生產成本低，可大規模工業化生產。

本發明的水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料添加中0.2%-5%即可以得到極佳的防沉效果，使得無機塗料製備和塗料施工變得更加簡單高效。

具體實施方式

為了便於本領域技術人員的理解，下面結合實施例對本發明作進一步的說明，實施方式提及的內容並非對本發明的限定。

實施例1

一種水性無機塗料用防沉劑，所述水性無機塗料用防沉劑由以下重量份的原料製得：

單體 15份

乳化劑 1份

引發劑 0.1份

去離子水 50份。

所述單體為丙烯酸單體。所述丙烯酸單體為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯和丙烯酸正己酯中的任意一種。

所述乳化劑為吐溫系列。所述吐溫系列為吐溫-20、吐溫-21、吐溫-40、吐溫-60、吐溫-61、吐溫-80、吐溫-81和吐溫-85中的任意一種。

所述引發劑為過硫酸鉀。

一種水性無機塗料用防沉劑的製備方法，包括如下步驟：

（1）預乳液的製備：將乳化劑溶於佔去離子水總重量40%的去離子水中，在轉速400RPM下，攪拌均勻後，加入單體進行乳化10min，得到預乳液；

（2）引發劑溶液的製備：將引發劑用去離子水溶成5%，得到引發劑溶液；

（3）預聚物的製備：將剩餘的去離子水和佔引發劑溶液總重量30%的引發劑溶液加入反應釜中，在轉速400RPM下升溫至75℃，滴加佔預乳液總重量10%的預乳液，滴加時間25min，滴加完畢之後，恆溫預聚0.5h，得到預聚物；

（4）水性無機塗料用防沉劑的製備：向預聚物中滴加餘下預乳液，預乳液1.5h勻速滴加完畢，同時滴加餘下引發劑溶液，引發劑溶液2h勻速滴加完畢，滴加過程中保持400RPM轉速，溫度控制在75-80℃，所有物料滴加完畢之後保持溫度75℃保溫2h，再升溫至85℃保溫3h，然後冷卻至40℃過濾出料，即得水性無機塗料用防沉劑。

一種水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料的應用，所述水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料中的質量百分比為0.2%。

實施例2

一種水性無機塗料用防沉劑，所述水性無機塗料用防沉劑由以下重量份的原料製得：

單體 20份

乳化劑 3份

引發劑 2份

去離子水 60份。

所述單體為甲基丙烯酸單體。所述甲基丙烯酸單體為甲基丙烯酸酯。

所述甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異冰片酯、二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯和甲基丙烯酸-2-乙基己酯中的任意一種。

所述乳化劑為司盤系列。所述司盤系列為司盤-20、司盤-40和司盤-80中的任意一種。

所述引發劑為過硫酸鉀。

一種水性無機塗料用防沉劑的製備方法，包括如下步驟：

（1）預乳液的製備：將乳化劑溶於佔去離子水總重量50%的去離子水中，在轉速500RPM下，攪拌均勻後，加入單體進行乳化20min，得到預乳液；

（2）引發劑溶液的製備：將引發劑用去離子水溶成6%，得到引發劑溶液；

（3）預聚物的製備：將剩餘的去離子水和佔引發劑溶液總重量50%的引發劑溶液加入反應釜中，在轉速500RPM下升溫至76℃，滴加佔預乳液總重量11%的預乳液，滴加時間28min，滴加完畢之後，恆溫預聚0.8h，得到預聚物；

（4）水性無機塗料用防沉劑的製備：向預聚物中滴加餘下預乳液，預乳液2h勻速滴加完畢，同時滴加餘下引發劑溶液，引發劑溶液3h勻速滴加完畢，滴加過程中保持500RPM轉速，溫度控制在76℃，所有物料滴加完畢之後保持溫度78℃保溫1.6h，再升溫至88℃保溫2.5h，然後冷卻至42℃過濾出料，即得水性無機塗料用防沉劑。

一種水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料的應用，所述水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料中的質量百分比為2%。

實施例3

一種水性無機塗料用防沉劑，所述水性無機塗料用防沉劑由以下重量份的原料製得：

單體 35份

乳化劑 5份

引發劑 2.5份

去離子水 75份。

所述單體為甲基丙烯酸羥乙酯、N,N-亞甲基雙丙烯醯胺和苯乙烯中的任意一種。

所述乳化劑為異構十三醇聚氧乙烯醚或棕櫚醇聚氧乙烯醚。

一種水性無機塗料用防沉劑的製備方法，包括如下步驟：

（1）預乳液的製備：將乳化劑溶於佔去離子水總重量60%的去離子水中，在轉速600RPM下，攪拌均勻後，加入單體進行乳化35min，得到預乳液；

（2）引發劑溶液的製備：將引發劑用去離子水溶成8%，得到引發劑溶液；

（3）預聚物的製備：將剩餘的去離子水和佔引發劑溶液總重量50%的引發劑溶液加入反應釜中，在轉速600RPM下升溫至78℃，滴加佔預乳液總重量10%-15%的預乳液，滴加時間30min，滴加完畢之後，恆溫預聚1h，得到預聚物；

（4）水性無機塗料用防沉劑的製備：向預聚物中滴加餘下預乳液，預乳液2.5h勻速滴加完畢，同時滴加餘下引發劑溶液，引發劑溶液3.5h勻速滴加完畢，滴加過程中保持600RPM轉速，溫度控制在78℃，所有物料滴加完畢之後保持溫度80℃保溫1.2h，再升溫至90℃保溫1.8h，然後冷卻至45℃過濾出料，即得水性無機塗料用防沉劑。

一種水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料的應用，所述水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料中的質量百分比為2.5%。

實施例4

一種水性無機塗料用防沉劑，所述水性無機塗料用防沉劑由以下重量份的原料製得：

單體 40份

乳化劑 8份

引發劑 4份

去離子水 90份。

所述單體為丙烯酸單體或甲基丙烯酸單體。

所述丙烯酸單體為丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸正戊酯和丙烯酸正己酯中的至少兩種。

所述甲基丙烯酸單體為甲基丙烯酸和甲基丙烯酸酯。

所述甲基丙烯酸酯為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正辛酯、甲基丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸異冰片酯、二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸-2-羥基乙酯、甲基丙烯酸-2-羥基丙酯和甲基丙烯酸-2-乙基己酯中的至少兩種。

所述乳化劑為月桂醇聚氧乙烯醚硫酸銨、丁二酸磺酸鈉或二異丁基蔡磺酸鈉。

一種水性無機塗料用防沉劑的製備方法，包括如下步驟：

（1）預乳液的製備：將乳化劑溶於佔去離子水總重量70%的去離子水中，在轉速700RPM下，攪拌均勻後，加入單體進行乳化50min，得到預乳液；

（2）引發劑溶液的製備：將引發劑用去離子水溶成9%，得到引發劑溶液；

（3）預聚物的製備：將剩餘的去離子水和佔引發劑溶液總重量70%的引發劑溶液加入反應釜中，在轉速700RPM下升溫至79℃，滴加佔預乳液總重量14%的預乳液，滴加時間32min，滴加完畢之後，恆溫預聚1.2h，得到預聚物；

（4）水性無機塗料用防沉劑的製備：向預聚物中滴加餘下預乳液，預乳液3.5h勻速滴加完畢，同時滴加餘下引發劑溶液，引發劑溶液4h勻速滴加完畢，滴加過程中保持700RPM轉速，溫度控制在79℃，所有物料滴加完畢之後保持溫度82℃保溫0.8h，再升溫至92℃保溫1.5h，然後冷卻至48℃過濾出料，即得水性無機塗料用防沉劑。

一種水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料的應用，所述水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料中的質量百分比為4%。

實施例5

一種水性無機塗料用防沉劑，所述水性無機塗料用防沉劑由以下重量份的原料製得：

單體 50份

乳化劑 10份

引發劑 5份

去離子水 100份。

所述單體為甲基丙烯酸單體。所述甲基丙烯酸單體是由甲基丙烯酸、甲基丙烯酸乙酯和二十二烷基聚氧乙烯醚甲基丙烯酸酯以重量比2：17：1組成的混合物。

所述乳化劑為十二烷基苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉。

一種水性無機塗料用防沉劑的製備方法，包括如下步驟：

（1）預乳液的製備：將乳化劑溶於佔去離子水總重量80%的去離子水中，在轉速800RPM下，攪拌均勻後，加入單體進行乳化60min，得到預乳液；

（2）引發劑溶液的製備：將引發劑用去離子水溶成10%，得到引發劑溶液；

（3）預聚物的製備：將剩餘的去離子水和佔引發劑溶液總重量80%的引發劑溶液加入反應釜中，在轉速800RPM下升溫至80℃，滴加佔預乳液總重量15%的預乳液，滴加時間35min，滴加完畢之後，恆溫預聚1.5h，得到預聚物；

（4）水性無機塗料用防沉劑的製備：向預聚物中滴加餘下預乳液，預乳液4h勻速滴加完畢，同時滴加餘下引發劑溶液，引發劑溶液4.5h勻速滴加完畢，滴加過程中保持800RPM轉速，溫度控制在80℃，所有物料滴加完畢之後保持溫度85℃保溫0.5h，再升溫至95℃保溫0.5h，然後冷卻至50℃過濾出料，即得水性無機塗料用防沉劑。

一種水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料的應用，所述水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料中的質量百分比為5%。

本發明的水性無機塗料用防沉劑可以解決在水性無機塗料體系中填料出現沉澱並且結塊的問題，VOC排放為零，應用簡單，防沉效果好，對密度大的填料同樣有效。

本發明的水性無機塗料用防沉劑在水性無機塗料添加中0.2%-5%即可以保證添加60%填料的水性無機塗料半年不會硬沉底。

上述實施例為本發明較佳的實現方案，除此之外，本發明還可以其它方式實現，在不脫離本發明構思的前提下任何顯而易見的替換均在本發明的保護範圍之內。