CN101921501B

CN101921501B - 一种纳米涂料添加剂及含有该纳米涂料添加剂的涂料组合物

Info

Publication number: CN101921501B
Application number: CN2010102485761A
Authority: CN
Inventors: 杨少武; 陈春连; 刘纪元; 黄雷; 艾小芳
Original assignee: Jiangsu Elephant Dongya Paint Co ltd
Current assignee: Yang Yang
Priority date: 2010-08-09
Filing date: 2010-08-09
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-08-09
Also published as: CN101921501A

Abstract

本发明公开了一种纳米涂料添加剂及含有该纳米涂料添加剂的涂料组合物，所述添加剂包括颗粒或粉末形式的纳米材料和硼砂，纳米材料的含量为95％～99％(重量)，硼砂的含量为1％～5％(重量)，该纳米涂料添加剂通过如下方法制备：将配方量的硼砂置于75℃～95℃的水中，保温搅拌20分钟以上，加入纳米材料，继续保温搅拌40分钟以上获得悬浮液，停止搅拌，将悬浮液置于温度110℃～130℃下干燥至干即得。本发明的纳米涂料添加剂不易因出现二次团聚，在涂料中的使用量相对较低，生产成本比传统纳米涂料显著降低。采用本发明纳米涂料添加剂的涂料组合物装饰效果好，成本较低。

Description

一种纳米涂料添加剂及含有该纳米涂料添加剂的涂料组合物

技术领域

本发明涉及一种涂料添加剂及含有该添加剂的涂料组合物。

背景技术

目前，涂料已经涉及到各个领域，与人们的生活息息相关。涂料是指涂敷于物体表面，能形成保护、装饰及其他特殊功能的一类膜材料，其主要包括成膜基料、颜料、填料、溶剂、助剂。根据溶剂可将涂料分为水性涂料和有机溶剂型涂料，根据成膜基料可将涂料分为有机涂料和无机涂料。

纳米涂料是近几年研究比较活跃的一类特殊功能性涂料，其是指配方中添加有能够赋予涂料特殊功能的纳米材料的涂料，例如在涂料中添加有具有光催化功能的纳米材料例如纳米二氧化钛，能够使涂料产生新颖的抗菌防霉效果。这是由于以纳米级二氧化钛为首的纳米材料颗粒表面具有高活性的羟基(-OH)，众多羟基之间形成氢键。在紫外光的照射下，氢键发生跳跃、断离、再重聚，产生游离电子(负离子)，导致纳米材料颗粒表面出现电洞。负离子会降解有机物小分子，对有机微生物(如细菌)的蛋白质复制具有破坏和抑制作用。涂料作为工业、家装等方面重要的装饰材料，与人们的健康息息相关，所以，将纳米材料应用于涂料中，提高涂料的抗菌防霉功能，是当今涂料界研究的热点之一，近年来也有很多专利技术问世。然而，纳米材料由于自身的高活性，极易出现二次团聚，导致使用过程颗粒增大，效果降低。为了提高效果，只能靠增加使用量来解决，导致纳米涂料成本、销售价格居高不下，影响了推广和使用，也由于大颗粒纳米材料的存在，影响了涂膜的流平、细腻等装饰效果，降低了抗菌、防霉性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种改进的纳米涂料添加剂，其在涂料中的稳定性好，不易出现二次团聚。

本发明还要提供一种涂料组合物，其装饰效果好，生产成本低。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：一种纳米涂料添加剂，其包括颗粒或粉末形式的纳米材料和硼砂，其中，纳米材料的含量为95％～99％(重量)，硼砂的含量为1％～5％(重量)，该纳米涂料添加剂通过如下方法制备：将配方量的硼砂置于75℃～95℃的水中，保温搅拌20分钟以上，加入纳米材料，继续保温搅拌40分钟以上获得悬浮液，停止搅拌，将悬浮液置于温度110℃～130℃下干燥至干即得。

根据本发明的一个具体方面，所述涂料添加剂的制备过程为：将水加入到反应器中，开动搅拌，加入硼砂，升温至80℃～90℃，保温搅拌25～40分钟，加入纳米材料，继续保温搅拌50～70分钟获得悬浮液，降至室温，停止搅拌，在110℃～120℃下干燥至干。

本发明所述纳米材料添加剂中，纳米材料包括但不限于纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌、纳米银。然而，当添加纳米材料的用途是用于抗菌、防霉时，上述列举的纳米材料是优选的。

在上述涂料添加剂的制备过程中，所用的水优选去离子水。水的用量一般为纳米材料和硼砂总重量的4～20倍。

本发明采取的又一技术方案是：一种涂料组合物，以其总重量为基准，由如下成分组成：成膜基料20～45％，颜料0～20％，填料0～30％、溶剂5～45％，涂料添加剂0.01～2％，助剂0.01～10％，其中，助剂为选自分散剂、流平剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、pH调节剂、消光剂及增稠剂中的一种或多种。

根据本发明的涂料组合物，所述成膜基料可以为水性丙烯酸乳液、水性丙烯酸树脂、溶剂型醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂及硝基树脂中的一种或多种的组合，本领域的技术人员能够根据涂料的具体应用领域和需要进行选择。

根据涂料组合物的一个具体方面，涂料组合物用作内墙涂料，一个代表性的配方如下：水性丙烯酸乳液20％～25％、钛白粉12％～17％、滑石粉8％～12％、重钙粉13％～16％、去离子水30％～40％、涂料添加剂0.2％～0.6％、助剂2％～3％。在一个更具体的实施方案中，涂料组合物的组成是：水性丙烯酸乳液20％、钛白粉15％、滑石粉10％、重钙粉15％、去离子水36.7％、纳米涂料添加剂：0.5％、助剂2.8％(均为重量百分含量)。

本领域的技术人员应当了解，本发明所述涂料添加剂可以添加于但不限于水性内外墙涂料、装饰装修聚酯漆、硝基木器竹器漆等涂料。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优势：

1、本发明的纳米涂料添加剂是利用硼砂的水溶性及分子结合力，对纳米颗粒表面进行包覆处理，使纳米材料处于稳定状态，不易因出现二次团聚而使颗粒增大、效果降低，在涂料中的使用量相对较低，生产成本比传统纳米涂料显著降低。

2、在达到相同的功能效果的前提下，本发明涂料组合物中纳米涂料添加剂比传统纳米添加剂的添加量少，因而成本较低；同时由于纳米涂料添加剂能够在体系中稳定分散，不易团聚，因此，涂料的涂膜细腻、平滑，最大程度发挥涂料的装饰效果。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步详细的说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

按照本实施例的纳米涂料添加剂通过如下步骤制备：将300公斤去离子水加入到反应器中，开动搅拌，加入硼砂0.5公斤，升温至85℃左右，保温搅拌30分钟左右，加入纳米二氧化钛25公斤，继续保温搅拌60分钟左右获得悬浮液，降至室温，停止搅拌，在110～120℃下干燥至干即得。

本例纳米涂料添加剂的组成为：纳米二氧化钛98.04％、硼砂1.96％。

实施例2

按照本实施例的纳米涂料添加剂通过如下步骤制备：将300公斤去离子水加入到反应器中，开动搅拌，加入硼砂0.8公斤，升温至85℃左右，保温搅拌30分钟左右，加入纳米二氧化钛10公斤、纳米氧化锌10公斤、纳米银5公斤，继续保温搅拌60分钟左右获得悬浮液，降至室温，停止搅拌，在110～120℃下干燥至干即得。

本例纳米涂料添加剂的组成为：纳米二氧化钛38.76％、纳米氧化锌38.76％、纳米银19.38％、硼砂3.1％。

实施例3

一种纳米涂料组合物，其作为内墙纳米乳胶漆，按重量份计，原料配方如下：水性丙烯酸乳液20％、钛白粉15％、滑石粉10％、重钙粉15％、去离子水36.7％、实施例1的纳米涂料添加剂0.5％、分散剂0.45％、润湿剂0.1％、消泡剂0.45％、杀菌剂0.1％、羟乙基纤维素0.25％、pH调节剂0.45％、碱溶型增稠剂1％。

纳米涂料组合物的制备采用常规制备技术，具体如下：首先，将水加入分散缸中，低速(200r/min)搅拌，徐徐加入分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、羟乙基纤维素，搅拌15分钟；然后加入钛白粉、滑石粉、重钙粉、纳米涂料添加剂，高速(800r/min)分散30分钟，过砂磨机研磨2至3遍，至细度小于50微米为合格；最后，在中速(500r/min)搅拌条件下，徐徐加入水性丙烯酸乳液、pH调节剂、碱溶型增稠剂，继续搅拌30分钟即得。

本实施例纳米涂料组合物的主要性能指标如下：

漆膜外观：平整光滑；

表干时间：2h；

实干时间：4h；

对比率0.92；

大肠杆菌杀灭率95％；

甲醛分解率(7d)85％。

实施例4

一种纳米涂料组合物，按重量份计，其由如下组分组成：聚酯树脂70.00％、二甲苯14.75％、醋酸丁酯10.00％、哑粉3.00％、蜡浆1.00％、流平剂0.30％、消泡剂0.15％、实施例2的纳米添加剂0.8％。

上述纳米涂料组合物的制备采用常规技术，具体为：将聚酯树脂加到分散缸中，低速搅拌，徐徐加入纳米涂料添加剂、哑粉、蜡浆、流平剂、消泡剂，高速分散三十分钟。中速搅拌，加入二甲苯、醋酸丁酯，继续搅拌20分钟。包装成5公斤/桶。

所得纳米涂料组合物可以与2.5公斤/桶独立包装的聚氨酯固化剂构成聚酯哑光木器漆。聚氨酯固化剂定义为A组份；纳米涂料组合物定义为B组份。甲、乙组份按同桶数装箱，施工时，按重量份甲∶乙＝1∶2搅拌均匀，静置20分钟后过200目滤布，喷涂施工。

本实施例聚酯哑光木器漆的主要性能指标如下：

漆膜外观：平整光滑；

表干时间：0.5h；

实干时间：4h；

硬度H；

大肠杆菌杀灭率98％；

甲醛分解率(7d)75％。

实施例5

一种纳米涂料组合物，按重量份计，其由如下组分组成：聚酯树脂50.00％、滑石粉20.00％、二甲苯8.00％、醋酸丁酯4.00％、30％硝化棉液15.00％、硬脂酸锌2.00％、实施例1的纳米涂料添加剂1.00％。其中，30％硝化棉液是0.5秒硝化棉3份溶解在7份醋酸乙酯中得到。

上述纳米涂料组合物的制备采用常规技术，具体为：首先将0.5秒硝化棉3份溶解在7份醋酸乙酯中制得30％硝化棉液，备用。将聚酯树脂加入到分散缸中，低速搅拌，徐徐加入硝化棉液、滑石粉、纳米添加剂、硬脂酸锌，高速分散30分钟。再中速搅拌，徐徐加入二甲苯、醋酸丁酯，继续搅拌20分钟，包装成5公斤/桶。

所得纳米涂料组合物可以与5公斤/桶独立包装的聚氨酯固化剂构成聚酯硝基木器底漆。聚氨酯固化剂定义为A组份；纳米涂料组合物定义为B组份。

将甲、乙组份按同桶数装箱，施工时按重量份甲∶乙＝1∶1搅拌均匀，静置20分钟后过200目滤布，喷涂施工。

本实施例聚酯硝基木器底漆的主要性能指标如下：

漆膜外观：平整；

表干时间：0.5h；

实干时间：4h；

硬度HB；

大肠杆菌杀灭率92％；

甲醛分解率(7d)90％。

以上各实施例所述的各种助剂名称为涂料行业通用名称，可采用如罗门哈斯、汉高、江苏日出等国内外相应名称产品。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种涂料添加剂，包括颗粒或粉末形式的纳米材料，其特征在于：所述纳米材料为纳米二氧化钛、纳米二氧化硅、纳米氧化铝、纳米氧化锌以及纳米银中的一种或多种的组合，所述涂料添加剂还包括硼砂，所述涂料添加剂中，所述纳米材料的含量为95％～99％(重量)，硼砂的含量为1％～5％(重量)，所述涂料添加剂通过如下方法制备：将配方量的硼砂置于75℃95℃的水中，保温搅拌20分钟以上，加入所述纳米材料，继续保温搅拌40分钟以上获得悬浮液，停止搅拌，将悬浮液置于温度110℃—130℃下干燥至干即得所述涂料添加剂。

2.根据权利要求1所述的涂料添加剂，其特征在于：所述涂料添加剂的具体制备过程如下：将水加入到反应器中，开动搅拌，加入硼砂，升温至80℃～90℃，保温搅拌25～40分钟，加入纳米材料，继续保温搅拌50～70分钟获得悬浮液，降至室温，停止搅拌，在110℃120℃下干燥至干。

3.根据权利要求1所述的涂料添加剂，其特征在于：所述水为去离子水。

4.根据权利要求1所述的涂料添加剂，其特征在于：所述水的用量为所述纳米材料和硼砂总重量的4～20倍。

5.一种涂料组合物，其特征在于：以所述涂料组合物的总重量为基准，其由如下组分组成：成膜基料20％～45％，颜料0％～20％，填料0％～30％、溶剂5％～45％，权利要求1至4中任一项所述的涂料添加剂0.01％～2％，助剂0.01～10％，所述助剂为选自分散剂、流平剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、pH调节剂、消光剂及增稠剂中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于：所述成膜基料为水性丙烯酸乳液、水性丙烯酸树脂、溶剂型醇酸树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂及硝基树脂中的一种或多种的组合。

7.根据权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于：所述涂料组合物用作内墙涂料，其组成如下：水性丙烯酸乳液20％～25％、钛白粉12％～17％、滑石粉8％～12％、重钙粉13％～16％、去离子水30％～40％、涂料添加剂0.2％～0.6％、助剂2％～3％。