发明名称 --- 一种耐乙醇的水性纳米色浆
申请号：CN201711399371
申请日 2017.12.22
公开（公告）号： CN108276834A
公开（公告）日：2018.07.13
IPC分类号：C09D17/00; C09D5/08; C09D5/18; C09D5/16; C08F293/00; C08F222/02; C08F212/14; C08F230/02
申请（专利权）人：英德科迪颜料技术有限公司;广东科迪新材料科技有限公司;
发明人：陆明;许钧强;刘敏;匡民明;徐业雄;王松;
申请人地址：广东省清远市英德市东华镇清远华侨工业园瀚和大道13号;
申请人邮编：513000;
CPC分类号：C08F293/005;C09D5/1687;C09D5/18;C09D17/001;C08F222/02;C08F212/14;C08F230/02;C09D5/08;C08F2438/03
摘要：本发明涉及一种耐乙醇的水性纳米色浆，由MMP、乙醇、润湿剂、色粉、三元嵌段共聚物分散剂、其它助剂和水组成；所述的三元嵌段共聚物分散剂由衣康酸、乙烯基苯磺酸钠、甲基丙烯酰氧烷基醇磷酸单酯，RAFT链转移剂、偶氮类引发剂，通过RAFT技术合成；其Mn为3000～8000，PDI≤1.2；本发明制得的耐乙醇的水性纳米色浆，具有优异的着色力、透明性、相容性、耐醇性、贮存稳定性，优良的耐腐蚀性、高耐温性＞200℃、耐老化性、耐污染性、耐迁移性、耐水性和耐盐雾性。广泛用于木器擦色、水性木器漆、水性汽车漆、水性塑胶漆、水性工业漆、水性玻璃烤漆、水性金属烤漆、水性UV涂料、水性表印油墨等领域。
CN108276834A权利要求书
1.一种耐乙醇的水性纳米色浆，其特征在于：按重量百分比计，其组成为：MMP 5.0％～10.0％、乙醇20.0％～50.0％、润湿剂2.0～5.0％、色粉15.0％～30.0％、三元嵌段共聚物分散剂10.0％～30.0％、pH调节剂0.1％～0.5％、消泡剂0.1％～0.5％、防沉剂0.2％～1.0％、其余为去离水；
其中，所述的三元嵌段共聚物分散剂，采用RAFT技术合成，其分子结构式如下所示：
分子式中的n＝5～20，p＝4～10，m＝4～10；所述锚固基团为羧酸盐阴离子、磺酸盐阴离子、磷酸酯盐阴离子；
所述的三元嵌段共聚物分散剂，其数均分子量为3000～8000，多分散系数PDI≤1.2；其制备步骤如下：
按重量份计，依次将10.0～30.0份衣康酸、5.0～15.0份对苯乙烯磺酸钠、10.0～20.0份甲基丙烯酰氧烷基醇磷酸酯、1.0～3.0份的RAFT链转移剂、40.0～80.0份溶剂加入到反应釜中，通N2保护，开启搅拌溶解均匀后，升温至50～100℃，然后均匀滴加8.0～15.0份含10％引发剂的溶剂溶液，在0.5h内滴完，保持在50～100℃继续反应6～8h；然后缓慢加入碱溶液和去离子水，调至pH为7～8，得所述的三元嵌段共聚物分散剂。
2.如权利要求1所述的一种耐乙醇的水性纳米色浆，其特征在于：所述的色粉为有机颜料、高色素碳黑、荧光颜料中的一种。
3.如权利要求1所述的一种耐乙醇的水性纳米色浆，其特征在于：所述的甲基丙烯酰氧烷基醇磷酸酯为甲基丙烯酰氧乙基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧丙基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧丁基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧戊基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧己基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧庚基醇单磷酸酯中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种耐乙醇的水性纳米色浆，其特征在于：所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的至少一种。
5.如权利要求1所述的一种耐乙醇的水性纳米色浆，其特征在于：所述的RAFT链转移剂为4,4’-二硫代苯乙酸、α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、二硫代二异丙基黄原酸酯、二乙基二硫代氨基甲酸酯型季铵盐中的至少一种。
6.如权利要求1所述的一种耐乙醇的水性纳米色浆，其特征在于：所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。
7.一种如权利要求1所述耐乙醇的水性纳米色浆的制备方法，其特征在于：所述制备方法，步骤如下：
按配方重量份比计，在分散桶中加入去离子水、乙醇、3-甲氧基丙酸甲酯、润湿剂、三元嵌段共聚物分散剂，搅拌均匀后加入色粉，在1000～1200r/min高速下分散30～45min，再移到纳米砂磨机循环研磨6～12h直到粒径D50＜150nm，转入调缸中在300～500r/min转速下加入pH调节剂、消泡剂、防沉剂搅拌20～30min，过滤包装，得所述的耐乙醇的水性纳米色浆。
说明书
一种耐乙醇的水性纳米色浆
技术领域
本发明涉及一种水性纳米色浆，尤其涉及一种耐乙醇的水性纳米色浆，属于水性色浆技术领域。
背景技术
随着人们物质文化生活水平的提高，消费者对家具的涂装效果要求亦越来越高，从而带动了国内木器涂料的快速增长。涂料行业的水性化已成必然，特别是水性工业漆对水性色浆的要求更高，如相容性、着色力，重金属不超标、不含致癌物、不含APO，耐高温、耐老化性、耐污染性、耐迁移性。
目前水性色浆能满足建筑涂料的基本要求，但对水性工业涂料更看重是相容性、耐水性、耐盐雾性、耐醇性、耐老化性，特别在水性环氧体系还没有很好的方法解决相容性差、浮色发花现象。
水性纳米色浆要求有一定的透明性和着色力，必须分散到纳米粒径才能显示出其独特性能。目前大多采用颜料亲和基团嵌段共聚物分散剂如EFKA-4560、EFKA-4540、BYK-180、BYK-183、BYK-185、Tego752W、HSM-3091等对其分散，但都存在粒径较大、分布较宽，透明性较差；易沉淀稳定性差；相容性不好、着色不均匀；上述分散剂制备的色浆用95％乙醇冲稀10倍后就析出，耐醇性差。
发明内容
本发明的目旨在提供一种耐乙醇的水性纳米有机色浆。
本发明采用一种RAFT合成的三元嵌段共聚物作为分散剂，该分散剂具有A-B-C嵌段结构，其锚固基团羧酸盐离子、磺酸盐离子、磷酸酯盐离子吸附在粒子表面形成双电层产生静电排斥，而乙烯基苯磺酸基、甲基丙烯酰氧烷基的梳状分布产生空间位阻不会相互缠绕，并伸展在分散体系中，由于静电排斥和空间位阻的双重作用，不仅分散效率高，相容性好，而且形成稳定的悬浮体系；该分散剂含多个锚固基团，完全与粒子表面上的H+离子结合，且吸附量大，包覆效果好，有效防止水分子或乙醇-OH渗入到粒子表面与H+形成氢键，从而提高耐水性、耐醇性，适合对高比表面积颜料如碳黑、有机颜料的分散。
该分散剂分子末端含有磷酸酯盐基团，其制备的水性色浆用于水性工业涂料能与金属底材上生成一层磷化膜，提高与基材的附着力和致密性，从而提高涂料的耐水性和耐盐雾性。
本发明为了提高水性纳米色浆的耐醇性和相容性，选用3-甲氧基丙酸甲酯(MMP)为助溶剂，MMP中的醚酯基、线性结构以及分子中心的丙酰基使得这种材料兼有了其他溶剂所不具备的一些性质：强溶解力，能很好的分散色粉，色浆等难容物质；低表面张力、高电阻率，有防止色浆返粗、色相变化的特殊功能；能解决木器涂料在高光彩色漆出现的流挂和暗泡问题；具有轻度气味、挥发彻底，在漆膜表面无残留气味，能增加漆膜的流平性，光泽，透明度；还起到防沉降的效果。
为了解决上面所述的技术问题，本发明采取以下技术方案：本发明涉及一种耐乙醇的水性纳米色浆，按重量百分比计，其组成为：MMP 5.0％～10.0％、乙醇20.0％～50.0％、润湿剂2.0～5.0％、色粉15.0％～30.0％、三元嵌段共聚物分散剂10.0％～30.0％、pH调节剂0.1％～0.5％、消泡剂0.1％～0.5％、防沉剂0.2％～1.0％、其余为去离水。
其中，所述的色粉为有机颜料、高色素碳黑、荧光颜料中的一种。
所述的三元嵌段共聚物分散剂，采用RAFT技术合成，其分子结构式如下所示：
其中，分子式中的n＝5～20，p＝4～10，m＝4～10；所述锚固基团为羧酸盐阴离子、磺酸盐阴离子、磷酸酯盐阴离子。
所述的三元嵌段共聚物分散剂，其数均分子量为3000～8000，多分散系数PDI≤1.2。
所述的三元嵌段共聚物分散剂，由以下步骤制备：
按重量份计，依次将10.0～30.0份衣康酸、5.0～15.0份对苯乙烯磺酸钠、10.0～20.0份甲基丙烯酰氧烷基醇磷酸酯、1.0～3.0份的RAFT链转移剂、40.0～80.0份溶剂加入到反应釜中，通N2保护，开启搅拌溶解均匀后，升温至50～100℃，然后均匀滴加8.0～15.0份含10％引发剂的溶剂溶液，在0.5h内滴完，保持在50～100℃继续反应6～8h；然后缓慢加入碱溶液和去离子水，调至pH为7～8，得所述的三元嵌段共聚物分散剂。
其中，所述的甲基丙烯酰氧烷基醇磷酸酯为甲基丙烯酰氧乙基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧丙基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧丁基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧戊基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧己基醇单磷酸酯、甲基丙烯酰氧庚基醇单磷酸酯中的至少一种。
所述的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、偶氮二异丁酸二甲酯、偶氮二异丁基脒盐酸盐中的至少一种。
所述的RAFT链转移剂为4,4’-二硫代苯乙酸、α-二硫代苯甲酯基对苯亚甲基氯化吡啶盐、S,S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、二硫代二异丙基黄原酸酯、二乙基二硫代氨基甲酸酯型季铵盐中的至少一种。
所述的溶剂为水、甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、丙二醇甲醚、丙二醇丁醚、二乙二醇丁醚中的至少一种。
所述的碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氨水中的至少一种。
本发明提出一种耐乙醇的水性纳米色浆的制备方法，步骤如下：按配方重量份比计，在分散桶中加入去离子水、乙醇、3-甲氧基丙酸甲酯、润湿剂、三元嵌段共聚物分散剂，搅拌均匀后加入色粉，在1000～1200r/min高速下分散30～45min，再移到纳米砂磨机循环研磨6～12h直到粒径D50＜150nm，转入调缸中在300～500r/min转速下加入pH调节剂、消泡剂、防沉剂搅拌20～30min，过滤包装，得所述的耐乙醇的水性纳米色浆。
本发明制得的耐乙醇的水性纳米色浆，具有优异的着色力、透明性、相容性、耐醇性、贮存稳定性，优良的耐腐蚀性、高耐温性＞200℃、耐老化性、耐污染性、耐迁移性、耐水性和耐盐雾性。广泛用于木器擦色、水性木器漆、水性汽车漆、水性塑胶漆、水性工业漆、水性玻璃烤漆、水性金属烤漆、水性UV涂料、水性表印油墨等领域。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的一种耐乙醇的水性纳米色浆做进一步的描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。
实施例1
一种三元嵌段共聚物分散剂A，其步骤如下：
按重量份计，依次将25.0份衣康酸、12.0份对苯乙烯磺酸钠、19.0份甲基丙烯酰氧丁基醇单磷酸酯、1.6份的S,S’-双(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、80.0份乙醇加入到反应釜中，通N2保护，开启搅拌溶解均匀后，升温至75℃，均匀滴加10.0份含10％偶氮二异丁腈的乙醇溶液，在0.5h内滴完，保持在75℃继续反应6h；然后缓慢加入10％NaOH溶液和去离子水，调至pH为7～8，得所述的三元嵌段共聚物分散剂A。
实施例2
一种三元嵌段共聚物分散剂B，其步骤如下：
按重量份计，依次将22.0份衣康酸、13.0份对苯乙烯磺酸钠、15.0份甲基丙烯酰氧乙基醇单磷酸酯、3.0份的4,4’-二硫代苯乙酸、70.0份异丙醇加入到反应釜中，通N2保护，开启搅拌溶解均匀后，升温至70℃，均匀滴加8.0份含10％偶氮二异丁基脒盐酸盐的异丙醇溶液，在0.5h内滴完，保持在70℃继续反应6h；然后缓慢加入10％NaOH溶液和去离子水，调至pH为7～8，得所述的三元嵌段共聚物分散剂B。
实施例3
一种三元嵌段共聚物分散剂C，其步骤如下：
按重量份计，依次将16.0份衣康酸、10.0份对苯乙烯磺酸钠、12.0份甲基丙烯酰氧烷基丙醇单磷酸酯、2.0份的二乙基二硫代氨基甲酸酯型季铵盐、60.0份水加入到反应釜中，通N2保护，开启搅拌溶解均匀后，升温至85℃，均匀滴加12.0份含10％偶氮二异丁腈的水溶液，在0.5h内滴完，保持在85℃继续反应6h；然后缓慢加入10％NaOH溶液和去离子水，调至pH为7～8，得所述的三元嵌段共聚物分散剂C。
本发明实施例中制得的三元嵌段共聚物分散剂技术指标如表1所示：
表1三元嵌段共聚物水性分散剂技术指标
实施例4
一种耐乙醇的水性纳米碳黑色浆，按重量百分比计，其组成为：去离水20.4份、3-甲氧基丙酸甲酯6.0份、乙醇30.0份、润湿剂3.0份、FW200 15.0份、三元嵌段共聚物分散剂A25.0份、pH调节剂0.2份、消泡剂0.2份、防沉剂0.2份。
实施例5
一种耐乙醇的水性纳米酞菁蓝色浆，按重量百分比计，其组成为：去离水20.4份、3-甲氧基丙酸甲酯6.0份、乙醇35.0份、润湿剂2.0份、15:1酞菁蓝20.0份、三元嵌段共聚物分散剂B 16.0份、pH调节剂0.1份、消泡剂0.2份、防沉剂0.3份。
实施例6
一种耐乙醇的水性纳米大红色浆，按重量百分比计，其组成为：去离水24.4份、3-甲氧基丙酸甲酯5.0份、乙醇25.0份、润湿剂2.0份、254BPP红25.0份、三元嵌段共聚物分散剂C 18.0份、pH调节剂0.2份、消泡剂0.2份、防沉剂0.2份。
将本发明实施例4、5、6与常规的水性纳米色浆进行对比，其测试数据如表2所示：
表2水性纳米色浆性能技术指标
尽管本发明已作了详细说明并引用了实施例，但对于本领域的普通技术人员，显然可以按照上述说明而做出的各种方案、修改和改动，都应该包括在权利要求的范围之内。
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