一种水性纳米通用色浆及其制备方法与流程

本发明涉及色浆制备技术领域，具体的说是一种水性纳米通用色浆及其制备方法。

背景技术：

现有技术中，防腐涂料的生产大部分使用的是混合研磨工艺，制备工艺中的步骤较多，研磨分散效率低，占用生产设备多，复杂低效，且在生产中调换品种、颜色时清洗设备工作量大，且色漆颜色也无法精确把控。繁多的研磨、调色工序增加了生产过程中的物料、能源损耗，也造成了小批量生产的困难，以致色漆库存积压，增加公司运营成本，严重影响企业效益。

水性纳米通用色浆是一种颜料浓缩体，其绿色环保，且顺应国家水性涂料的发展趋势，可应用于桥梁、钢结构和机械装备等水性防腐涂料的颜色调制。色浆本身具有较强着色力和较高颜基比，并具有良好的相容性。在用于生产防腐涂料时，只需在基础涂料中添加适量品种及数量的色浆，经搅拌混合均匀即完成涂料生产，生产流程短、效率高，且大大减少了物料和能源的浪费。现有技术中的水性色浆大多通用性较差，且抗紫外线、耐老化等性能还不能满足防腐涂料的实际需要。

技术实现要素：

本发明的技术目的为：提供一种可充分发挥纳米材料的量子尺寸效应，具有通用稳定性，且成品色浆呈水性，并具有良好的分散性、耐久性、抗紫外线、耐水、耐磨等优异性能的水性纳米通用色浆及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题，所采用的技术方案是：一种水性纳米通用色浆，包括以下重量份数的组分：去离子水30～50份，水性通用树脂5～10份，颜料20～40份，纳米填料4～6份和水性分散剂10～20份；所述的水性通用树脂为水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂；所述的纳米填料是粒径为50±5nm的纳米氧化锌。

进一步的，所述的颜料为甲苯胺红、酞青蓝、酞青绿、钛白粉、柠檬黄中一种。

进一步的，所述的水性分散剂由质量比为10:1的含颜料亲和基团的共聚物和水溶性的非离子表面活性剂构成。

进一步的，所述水性分散剂中含颜料亲和基团的共聚物为德国毕克的disperbyk-2055。

进一步的，所述水性分散剂中水溶性的非离子表面活性剂为美国陶氏x-405或德国赢创surfynol465。

一种水性纳米通用色浆的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、按照重量份数，称取20～40份去离子水置于分散釜中，之后，在400r/min的搅拌条件下，向分散釜中加入水性通用树脂5～10份，然后，调整搅拌速度为600r/min，进行继续搅拌10-15min，制得分散物ⅰ，备用；

步骤二、按照重量份数，称取10～20份水性分散剂加入步骤一制得的分散物ⅰ中，进行分散处理10-20min，制得分散物ⅱ，备用；

步骤三、按照重量份数，再次称取20～40份颜料加入步骤二制得的分散物ⅱ中，于800-1000r/min的搅拌条件下，进行分散处理5-15min，之后，再将所得混合物转置于砂磨机中研磨至细度≤40um，制得浆料，备用；

步骤四、将步骤三制得的浆料再次转置于分散釜中，并向其中加入4～6份纳米填料，充分分散均匀后，转置于纳米超声仪中进行超声处理，直至纳米填料在混配体系中完全分散，之后，向所得混配物中加入0-30份去离子水进行粘度调节，充分混匀后，即得成品水性纳米通用色浆。

进一步的，在步骤一中所述水性通用树脂的添加速率为5-10g/min。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的一种水性纳米通用色浆，通过特定的物料配比和合理的过程精细控制，将纳米填料与普通颜料、树脂、分散剂等混合，充分发挥纳米材料的量子尺寸效应、表面效应、介电效应、宏观量子隧道效应等，使制备的色浆具有良好的储存稳定性、优异的通用性、良好的着色力和分散性等特点，满足国家绿色环保的趋势要求，同时具有抗紫外线、耐老化、耐水、耐磨等优异性能，可广泛应用于桥梁、钢结构和机械装备等水性防腐涂料中。

2、本发明提供的一种水性纳米通用色浆，成品色浆具有较强着色力和较高颜基比，组分中选用的水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂由于表面基团得到改性，本身具有良好相容性。色浆中添加的纳米粒子，提高了色浆的着色强度、耐候性、色光、鲜艳度及储存稳定性等。成品色浆在防腐涂料中的使用量少，少量备货即可满足长期生产需求。色浆制备完成后，生产涂料时，只需在基础涂料中添加适量品种及数量的色浆，经搅拌混合均匀即完成涂料生产，生产流程短、效率高。

、本发明的一种水性纳米通用色浆，色浆中添加有一定比例的粒径为50±5nm的纳米氧化锌填料，在该功能助剂的作用下，纳米氧化锌能够与颜料形成稳定的流体，可有效改善颜料的抗紫外线性能。纳米粒子会表现出常规粒子所没有的表面效应和小尺寸效应，使色浆具有优良的理化性能，还可进一步改善涂料的耐久型、耐热性、耐腐蚀性、流平性等，提高涂层表观的特性和机械强度，降低涂料生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的说明，但本发明并不局限于下面的实施例。

一种水性纳米通用色浆，按重量份包括如下成分：

去离子水30～50份；

水性通用树脂5～10份；

颜料20～40份；

纳米填料4～6份；

水性分散剂10～20份。

其中，所述的水性通用树脂为水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂；所述的纳米填料是粒径为50±5nm的纳米氧化锌。所述的颜料为甲苯胺红、酞青蓝、酞青绿、钛白粉、柠檬黄中一种。

所述的的水性分散剂由质量比为10:1的含颜料亲和基团的共聚物和水溶性的非离子表面活性剂构成，且含颜料亲和基团的共聚物与水溶性的非离子表面活性剂10:1的比例先后添加。具体的，含颜料亲和基团的共聚物为德国毕克的disperbyk-2055。水溶性的非离子表面活性剂为美国陶氏x-405或德国赢创surfynol465。

该水性纳米通用色浆的制备工艺，具体包括如下步骤：

（1）称取去离子水20～40份于分散釜中，在400r/min转速下搅拌，缓慢加入水性通用树脂5～10份，在600r/min下继续搅拌10-15分钟；

（2）称取水性分散剂10～20份，于分散机中分散处理10-20分钟；

（3）再加入颜料20～40份，在800-1000r/min下分散处理，然后转置于砂磨机中研磨至细度≤40um，制得浆料；

（4）将制得的浆料转入分散釜中加入4～6份纳米填料，分散均匀后转至纳米超声仪中，至纳米填料完全分散开来，后补加剩余去离子水调节粘度，制得水性纳米通用色浆。

实施例1

本实施例的一种水性纳米通用色浆，由以下重量份数的组分组成：去离子水50份；水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂6份；甲苯胺红颜料20份；纳米氧化锌4份；disperbyk-205515份；陶氏x-4051.5份。

制备工艺为：

步骤一、按照重量份数，称取30份去离子水置于分散釜中，之后，在400r/min的搅拌条件下，以8g/min的添加速率向分散釜中加入水性通用树脂6份，然后，调整搅拌速度为600r/min，进行继续搅拌15min，制得分散物ⅰ，备用；

步骤二、按照重量份数，称取15份disperbyk-2055，加入步骤一制得的分散物ⅰ中，进行分散，之后，再称取1.5份陶氏x-405加入步骤一制得的分散物ⅰ中，进行分散处理15min，制得分散物ⅱ，备用；

步骤三、按照重量份数，再次称取20份甲苯胺红颜料加入步骤二制得的分散物ⅱ中，于1000r/min的搅拌条件下，进行分散处理15min，之后，再将所得混合物转置于砂磨机中研磨至细度≤40um，制得浆料，备用；

步骤四、将步骤三制得的浆料再次转置于分散釜中，并向其中加入4份纳米氧化锌，充分分散均匀后，转置于纳米超声仪中进行超声处理，直至纳米填料在混配体系中完全分散，之后，向所得混配物中加入20份去离子水进行粘度调节，充分混匀后，即得成品水性纳米通用色浆。

对本实施例制得的水性色浆进行性能测试，所得各项性能数据如下表1所示。

实施例2

本实施例的一种水性纳米通用色浆，由以下重量份数的组分组成：去离子水40份；水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂8份；酞青蓝颜料25份；纳米氧化锌5份；disperbyk-205510份；赢创surfynol4651份。

制备工艺为：

步骤一、按照重量份数，称取25份去离子水置于分散釜中，之后，在400r/min的搅拌条件下，以5g/min的添加速率向分散釜中加入水性通用树脂——水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂8份，然后，调整搅拌速度为600r/min，进行继续搅拌12min，制得分散物ⅰ，备用；

步骤二、按照重量份数，称取10份disperbyk-2055，加入步骤一制得的分散物ⅰ中，进行分散，之后，再称取1份赢创surfynol465加入步骤一制得的分散物ⅰ中，进行分散处理10min，制得分散物ⅱ，备用；

步骤三、按照重量份数，再次称取25份酞青蓝颜料加入步骤二制得的分散物ⅱ中，于800r/min的搅拌条件下，进行分散处理10min，之后，再将所得混合物转置于砂磨机中研磨至细度≤40um，制得浆料，备用；

步骤四、将步骤三制得的浆料再次转置于分散釜中，并向其中加入5份纳米氧化锌，充分分散均匀后，转置于纳米超声仪中进行超声处理，直至纳米填料在混配体系中完全分散，之后，向所得混配物中加入15份去离子水进行粘度调节，充分混匀后，即得成品水性纳米通用色浆。

对本实施例制得的水性色浆进行性能测试，所得各项性能数据如下表1所示。

实施例3

本实施例的一种水性纳米通用色浆，由以下重量份数的组分组成：去离子水35份；水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂10份；柠檬黄颜料40份；纳米氧化锌6份；disperbyk-205518份；陶氏x-4051.8份。

制备工艺为：

步骤一、按照重量份数，称取30份去离子水置于分散釜中，之后，在400r/min的搅拌条件下，以10g/min的添加速率向分散釜中加入水性通用树脂——水性丙烯酸改性的聚氨酯树脂10份，然后，调整搅拌速度为600r/min，进行继续搅拌10min，制得分散物ⅰ，备用；

步骤二、按照重量份数，称取18份disperbyk-2055，加入步骤一制得的分散物ⅰ中，进行分散，之后，再称取1.8份陶氏x-405加入步骤一制得的分散物ⅰ中，进行分散处理20min，制得分散物ⅱ，备用；

步骤三、按照重量份数，再次称取40份柠檬黄颜料加入步骤二制得的分散物ⅱ中，于900r/min的搅拌条件下，进行分散处理5min，之后，再将所得混合物转置于砂磨机中研磨至细度≤40um，制得浆料，备用；

步骤四、将步骤三制得的浆料再次转置于分散釜中，并向其中加入6份纳米氧化锌，充分分散均匀后，转置于纳米超声仪中进行超声处理，直至纳米填料在混配体系中完全分散，之后，向所得混配物中加入5份去离子水进行粘度调节，充分混匀后，即得成品水性纳米通用色浆。

对本实施例制得的水性色浆进行性能测试，所得各项性能数据如下表1所示。

本发明各实施例制备的色浆性能测试数据如表1所示

表1

由表1的性能指标测试结果可以看出，本发明的色浆产品存储后表观均匀，具有很好的分散性、且储存稳定性好，黏度适中，且与基础涂料的相容性较好，多次生产后批次重现性好，且不同批次之间的色差较小，色浆的着色强度和着色力较好，并同时具有抗紫外线、耐老化、耐水、耐磨等优异性能，在添加于防腐涂料中使用后，大大降低了施工成本，实用效果好。

上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明创造所作的举例，而并非对本发明创造具体实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造权利要求的保护范围之中。

本发明未详述部分为现有技术。

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