一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，包括如下步驟，首先將鋰皂石用水配成固含量為1～10%的分散液，升溫至50～80℃，然后加入疏水性有機(jī)物，攪拌反應(yīng)30～90min；然后將已用水溶解的親水性高分子加入步驟1中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)15～45min；步驟2反應(yīng)完畢，反應(yīng)體系無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制得改性鋰皂石，本發(fā)明目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種環(huán)保、高效、低成本的水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鋰皂石改性的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種作為水包水多彩涂料保護(hù) 溶膠而的親水-疏水改性鋰皂石。
【背景技術(shù)】
[0002] 水包水多彩涂料(學(xué)術(shù)名稱(chēng)為"液態(tài)仿石水性涂料"）VOC含量極低，是真正意義上 的環(huán)保型水性建筑涂料，因而具備健康環(huán)保、節(jié)能低耗的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，水包水多彩涂料可以 做到仿真程度達(dá)到99%的花崗巖效果，完全能夠替代外墻花崗巖，不僅有助于減少天然石材 的開(kāi)采，而且極大地減小了建筑外墻花崗巖脫落、掉墜等安全風(fēng)險(xiǎn)。另外，水包水多彩涂料 能給人以典雅壯觀、瑰麗多姿之感，滿足人們的美學(xué)和感官享受要求。由于具備諸如上述等 優(yōu)點(diǎn)，因此水包水多彩涂料在建筑領(lǐng)域應(yīng)用極其廣泛，市場(chǎng)應(yīng)用勢(shì)頭迅猛。
[0003] 水包水多彩涂料是一種以水性乳膠涂料為分散相，以保護(hù)膠溶液為連續(xù)相而構(gòu)成 的熱力學(xué)不穩(wěn)定的多相懸浮體系。其中，保護(hù)溶膠溶液是鋰皂石在水中充分水化分散的膠 體溶液，其主要功能是對(duì)乳膠彩色粒子起到包覆和隔離保護(hù)作用，是制備水包水多彩涂料 的關(guān)鍵成分之一。為了提高保護(hù)膠溶液的穩(wěn)定性和應(yīng)用性，一般需要加入焦磷酸鈉、多聚磷 酸鈉、六偏磷酸鈉等降粘劑對(duì)鋰皂石進(jìn)行降粘改性。降粘改性后的鋰皂石能夠在水中完全 水化分散而形成低粘度、穩(wěn)定性較好的膠體溶液。
[0004] 但是，焦磷酸鈉、多聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉等降粘劑在水中會(huì)逐漸水解成沒(méi)有降粘 效果的正磷酸鈉;此時(shí)，鋰皂石結(jié)構(gòu)單元層側(cè)面由負(fù)電荷變回正電荷，很容易形成"卡片房 子"結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致水包水多彩涂料迅速增粘增稠甚至凝膠而無(wú)法噴涂施工。與此同時(shí)，市面上 現(xiàn)有保護(hù)膠對(duì)乳膠彩色粒子包覆性不是非常令人滿意，導(dǎo)致水包水多彩涂料儲(chǔ)存時(shí)極易發(fā) 生滲色、溶脹、團(tuán)聚、絮凝等后果。
[0005] 當(dāng)前國(guó)內(nèi)保護(hù)溶膠高檔市場(chǎng)基本被英國(guó)Laponite生產(chǎn)的RDS和S482所壟斷，國(guó)產(chǎn) 保護(hù)膠產(chǎn)品只占據(jù)了低檔市場(chǎng)。國(guó)產(chǎn)保護(hù)膠產(chǎn)品性能差，后增稠、滲色等現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致應(yīng) 用受到了極大限制。實(shí)際上，進(jìn)口保護(hù)膠產(chǎn)品也依然存在后增稠、滲色等缺陷（而價(jià)格十分 昂貴），只是相較于國(guó)產(chǎn)保護(hù)膠程度輕的多。因此，提供一種能夠徹底解決后增稠、滲色等缺 陷的鋰皂石的改性方法是當(dāng)前行業(yè)亟需解決的關(guān)鍵技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提出了一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，目的在于克 服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種環(huán)保、高效、低成本的水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂 石的制備方法。
[0007] 本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)： 一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，其特征在于:所述制備方法，由 以下步驟制得： 1)首先將鋰皂石用水配成固含量為1~10%的分散液，升溫至50~80°C，然后加入疏水 性有機(jī)物，攪拌反應(yīng)30~90min; 2) 然后將已用水溶解的親水性高分子加入步驟1中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)15~45min; 3) 步驟2反應(yīng)完畢，反應(yīng)體系無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制得改性鋰皂 石。
[0008] 本發(fā)明進(jìn)一步解決的技術(shù)改進(jìn)方案是： 所述疏水性有機(jī)物為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲 基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種任意組合。
[0009] 本發(fā)明進(jìn)一步解決的技術(shù)改進(jìn)方案是： 所述親水性高分子為聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、阿 拉伯膠、淀粉中的一種或幾種任意組合。
[0010] 本發(fā)明進(jìn)一步解決的技術(shù)改進(jìn)方案是： 所述疏水性有機(jī)物用量為鋰皂石質(zhì)量的0.1~1.5%。
[0011] 本發(fā)明進(jìn)一步解決的技術(shù)改進(jìn)方案是： 所述親水性高分子用量為鋰皂石質(zhì)量的0.05~0.5%。
[0012] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明采用的制備方法對(duì)鋰皂石經(jīng)過(guò)親水-疏水改性后，鋰皂石對(duì)乳膠彩色粒子的包 覆能力迅速提高，并且消除了后增稠和耐水性較差的缺陷，相關(guān)應(yīng)用性能超過(guò)了國(guó)內(nèi)外同 類(lèi)產(chǎn)品，并且工藝簡(jiǎn)單，成本低，因而可以廣泛用于水包水多彩涂料中，工商業(yè)應(yīng)用前景十 分光明。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明首先將鋰皂石用水配成固含量為1~10%的分散液，升溫至50~80°C，然后加 入疏水性有機(jī)物，攪拌反應(yīng)30~90min;然后將已用水溶解的親水性高分子加入上述物料中， 繼續(xù)攪拌反應(yīng)15~45min;反應(yīng)完畢，反應(yīng)體系無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制 得改性鋰皂石。
[0014] 其中所述的疏水性有機(jī)物為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十 二烷基三甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種任意組合，其用量為鋰皂石 質(zhì)量的〇. 1~1.5%，疏水性有機(jī)物的主要功能是將無(wú)機(jī)親水的鋰皂石表面微環(huán)境改變成有 機(jī)疏水狀態(tài)，導(dǎo)致鋰皂石對(duì)乳膠彩色粒子的相容性更好，能夠迅速牢固地包覆乳膠彩色粒 子表面，使之穩(wěn)定分散懸浮于水包水多彩涂料體系中，并且在儲(chǔ)存時(shí)阻止乳膠彩色粒子發(fā) 生滲透、融合、團(tuán)聚。
[0015] 未經(jīng)過(guò)有機(jī)疏水改性的鋰皂石雖然在水中能夠迅速水化分散，但是由于其結(jié)構(gòu)親 水性很強(qiáng)，因而與極性低的乳膠彩色粒子相容性差，導(dǎo)致無(wú)法穩(wěn)定高效地包覆。鋰皂石表面 一旦經(jīng)過(guò)有機(jī)疏水改性，其極性迅速降低，因此與乳膠彩色粒子的相容性很好，從而能夠有 效包覆。同時(shí)，疏水改性后的鋰皂石不再形成"卡片房子"結(jié)構(gòu)，因此后增稠現(xiàn)象被徹底根除 了。與此同時(shí)，疏水改性后的鋰皂石呈現(xiàn)出一定程度的疏水性，因此其耐水性得到顯著提 尚。
[0016] 研究發(fā)現(xiàn)，疏水性有機(jī)物中的烷烴鏈太短（比如四甲基溴化銨、四甲基氯化銨、四 乙基溴化銨、四乙基氯化銨等)或者其用量太低，則鋰皂石的疏水效果較差，極性仍舊較大， 因此其包覆效果不好;但如果其烷烴鏈太長(zhǎng)（比如十八烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基 氯化銨等)或者其用量太高，則鋰皂石的表面極性太低，在水中無(wú)法水化、分散和剝片，幾乎 不能起到任何包覆作用。
[0017] 其中所述的親水性高分子為聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯吡 咯烷酮、阿拉伯膠、淀粉中的一種或幾種任意組合，其用量為鋰皂石質(zhì)量的0.05~0.5%，鋰 皂石經(jīng)過(guò)疏水性有機(jī)物的改性后，盡管對(duì)乳膠彩色粒子的包覆性能得到極大提高，但是在 水中的分散和剝片能力迅速減弱。因此，加入親水性高分子對(duì)疏水改性的鋰皂石進(jìn)行親水 改性。
[0018] 親水性高分子在鋰皂石結(jié)構(gòu)中的吸附是非常復(fù)雜的物理化學(xué)作用過(guò)程:其一部分 被通過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入鋰皂石的孔隙結(jié)構(gòu)，一部分受到鋰皂石表面未被有機(jī)物包覆煩人親水 區(qū)域的吸引而占據(jù)部分外表面，一部分受到仍舊處于層間的Na +的靜電引力而進(jìn)入層間。
[0019] 親水性高分子主要的功能是賦予疏水改性鋰皂石的水化、分散、剝片能力。當(dāng)經(jīng)過(guò) 親水性高分子和疏水性有機(jī)物改性的鋰皂石加到水中，親水性高分子迅速水化膨脹，其大 分子鏈迅速舒展，利用空間體積的"機(jī)械動(dòng)力"充分撐開(kāi)鋰皂石層間結(jié)構(gòu)，使得鋰皂石在水 中充分水化分散、剝片。
[0020] 由于親水性高分子的強(qiáng)親水性，如果其用量太多，將導(dǎo)致水包水多彩涂料的耐水 性和奶水白性變得很差；如果其用量太少，則導(dǎo)致鋰皂石水化分散能力較差。因此，親水性 高分子用量要控制在合理范圍。
[0021] 以下給出部分實(shí)施例并結(jié)合相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0022] 實(shí)施例一： 1) 首先將1000份鋰皂石用水配成固含量為1%的分散液，升溫至50°c，然后加入1份十二 烷基三甲基氯化銨，攪拌反應(yīng)30min; 2) 然后將已用水溶解的0.5份聚乙烯醇加入步驟1中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)15min; 3) 反應(yīng)完畢，無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制得改性鋰皂石A。
[0023] 實(shí)施例二： 1) 首先將1000份鋰皂石用水配成固含量為10%的分散液，升溫至80°c，然后加入10份十 二烷基三甲基氯化銨和5份十六烷基三甲基溴化銨，攪拌反應(yīng)90min; 2) 然后將已用水溶解的3份聚乙烯醇和2份羥乙基纖維素加入步驟1中，繼續(xù)攪拌反應(yīng) 45min； 3) 反應(yīng)完畢，無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制得改性鋰皂石B。
[0024] 實(shí)施例三： 1) 首先將1000份鋰皂石用水配成固含量為5%的分散液，升溫至70°C，然后加入5份十二 烷基三甲基氯化銨、3份十六烷基三甲基溴化銨和2份十二烷基三甲基溴化銨，攪拌反應(yīng) 60min； 2) 然后將已用水溶解的1份聚乙烯醇、1份羥乙基纖維素和1份淀粉加入步驟1中，繼續(xù) 攪拌反應(yīng)35min; 3) 反應(yīng)完畢，無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制得改性鋰皂石C。
[0025] 實(shí)施例四： 1)首先將1000份鋰皂石用水配成固含量為7%的分散液，升溫至65°C，然后加入3份十二 烷基三甲基氯化銨、3份十六烷基三甲基溴化銨、2份十六烷基三甲基氯化銨和2份十二烷基 三甲基溴化銨，攪拌反應(yīng)50min; 2) 然后將已用水溶解的1份聚乙烯醇、1份羥乙基纖維素、1份淀粉、1份阿拉伯膠加入步 驟1中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)30min; 3) 反應(yīng)完畢，無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制得改性鋰皂石D。
[0026]將實(shí)施例制備的改性鋰皂石產(chǎn)品A~D按照下列配方（如表1所示)配制水包水多彩 涂料，其相關(guān)分析測(cè)試結(jié)果如表2所示。
[0027]表1多彩涂料配方及工藝要求
表2水包水多彩涂料分析測(cè)試結(jié)果
注：根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HG/T 4343-2012水性多彩建筑涂料》測(cè)試耐水性、耐洗刷性、耐酸 雨性、耐人工氣候老化性。
[0028]需要說(shuō)明的是上述實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并沒(méi)有用來(lái)限定本發(fā)明的 保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所做出的等同替換或替代，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍， 本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，其特征在于:所述制備方法， 由以下步驟制得： 1) 首先將鋰皂石用水配成固含量為1~10%的分散液，升溫至50~80°C，然后加入疏水 性有機(jī)物，攪拌反應(yīng)30~90min; 2) 然后將已用水溶解的親水性高分子加入步驟1中，繼續(xù)攪拌反應(yīng)15~45min; 3) 步驟2反應(yīng)完畢，反應(yīng)體系無(wú)需過(guò)濾和洗滌，直接干燥、粉碎、過(guò)篩，即制得改性鋰皂 石。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，其特 征在于:所述疏水性有機(jī)物為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三 甲基溴化銨、十二烷基三甲基氯化銨中的一種或幾種任意組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，其特 征在于:所述親水性高分子為聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉、羥乙基纖維素、聚乙烯吡咯烷酮、 阿拉伯膠、淀粉中的一種或幾種任意組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，其 特征在于:所述疏水性有機(jī)物用量為鋰皂石質(zhì)量的0.1~1.5%。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種水包水多彩涂料保護(hù)膠用改性鋰皂石的制備方法，其 特征在于:所述親水性高分子用量為鋰皂石質(zhì)量的0.05~0.5%。
【文檔編號(hào)】C09C1/28GK105860590SQ201610205493
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月5日
【發(fā)明人】張?zhí)熘? 張?zhí)煲?
【申請(qǐng)人】江蘇海明斯新材料科技有限公司