CN109096829A - 水油性通用色浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及涂料领域，提供一种水油性通用色浆，其通过合理的分散剂体系制备得到了水油性通用的色浆，采用亲水性非离子表面活性剂作为第一分散剂，并采用可与第一分散剂协同作用的第二分散剂，使得颜料能够充分分散于水油性系统；同时，本发明采用水作为主要溶剂，具有环保、无毒的技术效果；降低了色浆的生产成本。本发明还提供了一种上述水油性通用色浆的制备方法，其工艺简单可行，易于推广。

Description

水油性通用色浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，尤其涉及一种水油性通用的色浆及其制备方法。

背景技术

色浆是颜料浓缩浆，是利用不同的颜料，通过对颜料表面处理、包裹等技术，经过特定的加工工艺制备得到的。色浆是由颜料或颜料和填充料分散在漆料内而成的半制品。以纯油为胶粘剂的称油性色浆，以水为介质添加表面活性剂分散而成的颜填料浆称为水性色浆。油性色浆只能应用于油性体系，水性色浆只能应用于水性体系；而当企业同时生产油性和水性产品时，就需要分别购入水性色浆和油性色浆，给企业造成了极大的不便。同时，传统的油性色浆应用大量的油性溶剂以及树脂等，不仅生产成本高，生产过程中还对环境造成污染，对生产工人的身体健康还会带来伤害。

因此，开发水油性通用色浆是行业亟待解决的问题。专利申请 CN200910030164.8利用相乘剂、润湿分散剂、消泡剂和助溶剂制备了水油通用的氧化铁色浆，但其使用的主要溶剂仍然为丙二醇、吡咯烷酮等有机物，对环境不友好，且生产成本高；专利申请201410189219.0公开了一种水油两用色浆，其采用色粉、溶剂、非离子表面活性剂、防腐剂制备得到了水油两用色浆，但其采用溶剂为乙二醇，为有机物，成本较高。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种水油性通用的色浆，其能同时应用于水性体系和油性体系，在生产中可避免色浆的频繁切换，提高生产效率；同时，且采用水作为主要溶剂，成本低。

本发明要解决的技术问题还在于，提供一种上述水油性通用色浆的制备方法。

为了解决上述技术问题，达到相应的技术效果，本发明提供一种水油性通用色浆，其按重量份数计包括以下原料：水30-50份、助溶剂1-8份、防霉剂0.01-1份、消泡剂0.1-1.5份、第一分散剂5-15份、第二分散剂5-15份；颜料20-50份；

所述第一分散剂为亲水性的非离子表面活性剂，其按照重量份数计包括聚乙二醇40-60份，二乙醇胺40-60份。

作为上述方案的改进，所述第二分散剂按照重量份数计包括：聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂40-60份；丙二醇嵌段聚醚15-35份；脂肪醇聚氧乙烯醚 15-35份。

作为上述方案的改进，所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-600、PEG-800、 PEG-1000中的一种或组合；所述助溶剂为异丙醇、乙醇、丙二醇和聚丙二醇中的一种或组合。

作为上述方案的改进，所述助溶剂为异丙醇。

作为上述方案的改进，无机颜料包括钛白粉、氧化铁红中的一种；有机颜料包括橡胶炭黑、色素炭黑、酞菁蓝、永固红、永固黄中的一种或组合。

作为上述方案的改进，所述防霉剂为聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或组合。

作为上述方案的改进，所述消泡剂选用硬脂肪酸、矿物油中的一种或组合。

作为上述方案的改进，所述消泡剂选用硬脂肪酸和矿物油的组合，所述硬脂肪酸和矿物油的用量比为3-5：5-7。

作为上述方案的改进，所述矿物油为硅酮矿物油。

相应的，本发明还提供了一种上述水油性通用色浆的制备方法，包括：

(1)将聚乙二醇40-60份、二乙醇胺40-60份投料至分散缸，搅拌分散均匀得到第一分散剂；

(2)将聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂40-60份；丙二醇嵌段聚醚15-35 份；脂肪醇聚氧乙烯醚15-35份投料至分散缸，搅拌分散均匀得到第二分散剂；

(3)按照配方，在分散缸中依次投入：水30-50份、助溶剂1-8份、第一分散剂5-15份、第二分散剂5-15份、防霉剂0.01-5份和消泡剂0.1-6份，搅拌均匀后投入颜料20-50份；

(4)搅拌分散均匀后，研磨后得到成品水油性通用色浆。

实施本发明具有如下有益效果：

本发明提供一种水油性通用色浆，其采用水作为主要溶剂，采用助溶剂、防霉剂、消泡剂、第一分散剂、第二分散剂和颜料作为主要原料，配比得到了水性与油性体系通用的色浆。具体的讲：

1.本发明通过合理的分散剂体系制备得到了水油性通用的色浆：采用水溶性非离子表面活性剂作为第一分散剂；并采用特定的第二分散剂，使得颜料能够充分地湿润、分散到色浆之中，同时使得色浆具备了水油性通用的技术效果。

2.本发明采用水作为主要溶剂，避免了采用大量有机物作为溶剂，具有环保、无毒的技术效果；同时也大大降低了色浆的生产成本。

3.采用本发明中的色浆，可以避免在生产过程中频繁切换色浆，提高了生产效率。

4.本发明水油性色浆制备工艺简单，易于推广。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均可通过市售购买获得的常规产品。

本发明提供一种水油性通用色浆，其按重量份数计包括以下原料：水30-50份、助溶剂1-8份、防霉剂0.01-1份、消泡剂0.1-1.5份、第一分散剂 5-15份、第二分散剂5-15份；颜料20-50份；

其中，第一分散剂为亲水性的非离子表面活性剂，其按照重量份数计包括聚乙二醇40-60份，二乙醇胺40-60份，亲水性的非离子表面活性剂可降低主溶剂水的表面张力，确保颜料均匀得分散在水中，得到混合均匀的色浆。

聚乙二醇(PEG)由环氧乙烷缩合物聚合而成，其具有良好的水溶性，是一种优良的亲水性非离子表面活性剂。根据聚合程度的不同PEG可分为 PEG-200、PEG-400、PEG-600、PEG-2000等，其中，PEG-400、PEG-600、 PEG-800常用作医药及化妆品的基质，橡胶工业与纺织工业的润滑剂和润湿剂；PEG-1000在涂料工业中用作分散剂，改进树脂的水分散性、柔韧性。优选的，本发明中PEG选自PEG-400、PEG-600、PEG800、PEG-1000和PEG-1500，进一步优选的为PEG-400、PEG-600、PEG-800和PEG-1000。本发明采用的 PEG具有良好的水溶性、分散性和优秀的保光性，可使得颜料充分分散到水溶剂之中，分散效率高。

二乙醇胺是一种乳化剂，多用于农药、医药、洗涤剂等领域，提高粘度。二乙醇胺具有良好的水溶性，能够降低水表面张力，使得颜料充分分布在水溶液之中；同时，二乙醇胺具有自由胺基，呈弱碱性，可当做pH调节剂，具有提高色浆长期稳定性的作用，能够延长色浆的储存时间。

在本发明中，第二分散剂按照重量份数计包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂40-60份；丙二醇嵌段聚醚15-35份；脂肪醇聚氧乙烯醚15-35份。三者均为非离子表面活性剂，其稳定性高，不易受强电解质无机盐类存在的影响，也不易受pH值的影响，与其他类型表面活性剂相容性好，三者配合能够使得颜料充分的溶解在溶剂中，同时在三者中包含亲油性的表面活性剂，使得第一分散剂能与第二分散剂协同作用，使得本发明的色浆能够充分地分散在水性和油性体系之中，实现水性体系与油性体系通用。

脂肪醇聚氧乙烯醚是一种优良的润湿剂，其主要作用是使得颜料更加容易地被溶剂浸湿。脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)又称醇醚、醇乙基基化物，其由于脂肪醇的碳原子数和环氧烷加成数的不同而有很多品种。在本发明中，脂肪醇聚乙烯醚采用选自AEO3、AEO7和AEO9；其分别为十二醇与3、7、 9mol环氧乙烷聚合而成的脂肪醇聚氧乙醚，具有良好的润湿性功能。丙二醇嵌段聚醚属于高分子嵌段式的表面活性剂，又称为多功能颜料分散剂，适用于涂料、塑料等特种高分子润湿剂与分散助剂，对颜料表面吸附能力强、润湿效果好，其处理后色浆的抗凝絮功能好。丙二醇嵌段聚醚与烷基聚氧乙烯醚均可溶于水，同时也具有油溶性，能够使得本发明中的色浆在油性体系与水性体系中充分分散。

聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂是一种油溶性液体或蜡状物，不溶于水；具有优良的乳化能力和分散力，适于用作油包水型(W/O)乳化剂。聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂由于分子中长链烷基碳数的差异而形成一系列产品，如S-20为具有20个烷基碳的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂，S-60、S-80可依次类推为具有60、80个烷基碳的聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂；优选的，在本发明中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂选自S-60、S-80和S-85中的一种或多种。其共同特征是具有很强的乳化、分散、润滑性能，是高级的亲油性乳化剂。

在本发明的实施例中，水为主要的溶剂，其按照重量份数计为30-50份；为了增强某些有机颜料的溶解性，在配方中还添加了助溶剂。优选的，所述助溶剂包括异丙醇、乙醇、丙二醇和聚丙二醇中的至少一种。进一步优选的为异丙醇，其加入重量份为1-8份，助溶剂的加入可以增强颜料、表面活性剂的溶解性，有助于制备得到分散性良好的色浆。

本发明中对于颜料的种类不做特别的限制，本领域技术人员可根据具体的情况进行选择。本发明中，优选的无机颜料选用钛白粉、氧化铁红中的一种或组合；优选的有机颜料选用橡胶炭黑、色素炭黑、酞菁蓝中的一种或组合。

在本发明中，防霉剂包括聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物、2-甲基 -4-异噻唑啉-3-酮中的一种或组合，优选的为聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物，其优点是，抗菌能力强，应用剂量小、相容性好、毒性低。对于多种真菌、细菌都具有很强的抗菌作用，其使用pH范围广，可降解。

消泡剂为醚、脂、醇等物质经过特殊工艺加工制成。在水性体系中易分散，消泡能力好。在本发明中，消泡剂选自硬脂肪酸、矿物油中的一种或组合，优选的为硅酮矿物油与硬脂肪酸的混合物。本发明对于消泡剂混合物中矿物油与硬脂肪酸的具体比例不做特殊的限定，本领域技术人员可根据具体的消泡效果来选择具体的配比，优选的所述矿物油与硬脂肪酸的用量比为： 3-5:5-7，矿物油与硬脂肪酸的合理配比能够有效消除水油性通用色浆制备过程中产生的气泡。

相应的，本发明还公开了一种上述水油性通用色浆的制备方法，包括：

(1)按照第一分散剂配比投料至分散缸，搅拌分散均匀得到第一分散剂；

(2)按照第二分散剂配方投料至分散缸，搅拌分散均匀得到第二分散剂；

(3)按照配方，在分散缸中依次投入：水、助溶剂、第一分散剂、第二分散剂、防霉剂和消泡剂；搅拌均匀后投入颜料；

将水、分散剂、助溶剂等其他助剂均匀分散之后，再投入颜料，可让颜料均匀的分散在色浆之中，从而提高了色浆的均匀性，保障了色浆品质。

(4)搅拌分散均匀后，研磨后得到成品水油性通用色浆。

所述研磨在砂磨机、球磨机或其他研磨机械中进行。

进一步的，研磨后需检测色浆细度，当细度达到15μm以下，即得到成品水油性通用色浆。

下面结合具体的实施例对本发明的特征做进一步的描述。

实施例1

本实施例提供一种水油性通用色浆，按重量份数计包括以下原料：水40.8 份、助溶剂3份、防霉剂0.2份、消泡剂1.5份、第一分散剂11.5份、第二分散剂10份；颜料33份。

其中，颜料为钛白，防霉剂为聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物，助溶剂为异丙醇，消泡剂为硅酮矿物油与硬脂肪酸的混合物，其比例为硅酮矿物油：硬脂肪酸＝7:3。

第一分散剂按照重量份数计包括PEG50份，二乙醇胺50份，其中PEG 为PEG-600。

第二分散剂按照重量份数计包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂45份；丙二醇嵌段聚醚35份；脂肪醇聚氧乙烯醚20份；其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂具体为S-60；脂肪醇聚氧乙烯醚具体为AEO7。

色浆的制备方法为：

(1)制备第一分散剂：按照第一分散剂配比投入相应原料至分散缸，搅拌分散均匀；

(2)制备第二分散剂：按照第二分散剂配方投料至分散缸，搅拌分散均匀；

(3)在分散缸中按照配方依次投入：水、助溶剂、第一分散剂、第二分散剂、防霉剂和消泡剂；搅拌均匀后投入颜料；

(4)分散均匀后，采用砂磨机研磨2次，检测细度，细度达到15μm以下即得到成品水油性通用色浆。

实施例2

本实施例提供一种水油性通用色浆，按重量份数计包括以下原料：水38 份、助溶剂5份、防霉剂0.8份、消泡剂1份、第一分散剂14.2份、第二分散剂15份；颜料26份。

其中，颜料为有机炭黑，防霉剂为聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物，助溶剂为异丙醇，消泡剂为硅酮矿物油与硬脂肪酸的混合物，其具体比例为硅酮矿物油：硬脂肪酸＝5:5。

第一分散剂按照重量份数计包括PEG55份，二乙醇胺45份，其中PEG 为PEG-800。

第二分散剂按照重量份数计包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂60份；丙二醇嵌段聚醚15份；脂肪醇聚氧乙烯醚25份；其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂具体为S-80；脂肪醇聚氧乙烯醚具体为AEO3。

色浆的制备方法为：

(1)制备第一分散剂：按照第一分散剂配比投入相应原料至分散缸，搅拌分散均匀；

(2)制备第二分散剂：按照第二分散剂配方投料至分散缸，搅拌分散均匀；

(3)在分散缸中按照配方依次投入：水、助溶剂、第一分散剂、第二分散剂、防霉剂和消泡剂；搅拌均匀后投入颜料；

(4)分散均匀后，采用砂磨机研磨3次，检测细度，细度达到15μm以下即得到成品水油性通用色浆。

实施例3

本实施例提供一种水油性通用色浆，按重量份数计包括以下原料：水46 份、助溶剂6份、防霉剂0.2份、消泡剂0.8份、第一分散剂15份、第二分散剂12份；颜料20份。

其中，颜料为钛白，防霉剂为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，助溶剂为异丙醇，消泡剂为硅酮矿物油与硬脂肪酸的混合物，其比例为硅酮矿物油：硬脂肪酸＝3:7。

第一分散剂按照重量份数计包括PEG60份，二乙醇胺40份，其中PEG 为PEG-800。

第二分散剂按照重量份数计包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂55份；丙二醇嵌段聚醚20份；脂肪醇聚氧乙烯醚25份；其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂具体为S-85；脂肪醇聚氧乙烯醚具体为AEO7。

(1)制备第一分散剂：按照第一分散剂配比投入相应原料至分散缸，搅拌分散均匀；

(2)制备第二分散剂：按照第二分散剂配方投料至分散缸，搅拌分散均匀；

(3)在分散缸中按照配方依次投入：水、助溶剂、第一分散剂、第二分散剂、防霉剂和消泡剂；搅拌均匀后投入颜料；

(4)分散均匀后，采用砂磨机研磨3次，检测细度，细度达到15μm以下，即得到成品水油性通用色浆。

实施例4

本实施例提供一种水油性通用色浆，按重量份数计包括以下原料：水50 份、助溶剂3份、防霉剂0.2份、消泡剂0.2份、第一分散剂9份、第二分散剂14.6份；颜料23份。

其中，颜料为有机炭黑，防霉剂为聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物，助溶剂为异丙醇，消泡剂为硅酮矿物油与硬脂肪酸的混合物，其比例为硅酮矿物油：硬脂肪酸＝3:7。

第一分散剂按照重量份数计包括PEG48份，二乙醇胺52份，其中PEG 为PEG-1000。

第二分散剂按照重量份数计包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂55份；丙二醇嵌段聚醚25份；脂肪醇聚氧乙烯醚20份；其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂具体为S-80；脂肪醇聚氧乙烯醚具体为AEO7。

色浆的制备方法为：

(1)制备第一分散剂：按照第一分散剂配比投入相应原料至分散缸，搅拌分散均匀；

(2)制备第二分散剂：按照第二分散剂配方投料至分散缸，搅拌分散均匀；

(3)在分散缸中按照配方依次投入：水、助溶剂、第一分散剂、第二分散剂、防霉剂和消泡剂；搅拌均匀后投入颜料；

(4)分散均匀后，采用砂磨机研磨3次，检测细度，细度达到15μm以下即得到成品水油性通用色浆。

实施例5

本实施例提供一种水油性通用色浆，按重量份数计包括以下原料：水30 份、助溶剂5份、防霉剂0.5份、消泡剂1.5份、第一分散剂15份、第二分散剂15份；颜料33份。

其中，颜料为永固红，防霉剂为聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物，助溶剂为丙二醇，消泡剂为矿物油与硬脂肪酸的混合物，其比例为矿物油：硬脂肪酸＝7:3。

第一分散剂按照重量份数计包括PEG48份，二乙醇胺52份，其中PEG 为PEG-800。

第二分散剂按照重量份数计包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂58份；丙二醇嵌段聚醚22份；脂肪醇聚氧乙烯醚20份；其中，聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂具体为S-80；脂肪醇聚氧乙烯醚具体为AEO9。

色浆的制备方法为：

(1)制备第一分散剂：按照第一分散剂配比投入相应原料至分散缸，搅拌分散均匀；

(2)制备第二分散剂：按照第二分散剂配方投料至分散缸，搅拌分散均匀；

(3)在分散缸中按照配方依次投入：水、助溶剂、第一分散剂、第二分散剂、防霉剂和消泡剂；搅拌均匀后投入颜料；

(4)分散均匀后，采用砂磨机研磨3次，检测细度，细度达到15μm以下即得到成品水油性通用色浆。

用相容性测试方法来检验本发明色浆的通用性。取3-5g色浆，加入各类乳液之中，充分搅匀后用200μm的湿膜器进行涂膜制板，待快要凝结时，用手指研磨涂膜表层部分，待涂膜干透后，观察用手指研磨和未研磨的区域，是否有色差，或者有无浮色或发花现象；指研区域与未研磨区域的色差值△E≤0.5视为合格。下表为各实施例按照上述方法测试相容性的测试结果。由表中可以看出，本发明实施例中的通用色浆具有优秀的水溶性与油溶性。

乳液类型	相容性测试	△E
			水性聚氨酯乳液	合格	0.4
油性丙烯酸乳液	合格	0.4
			油性聚氨酯乳液	合格	0.21
苯丙乳液	合格	0.34
			醋丙乳液	合格	0.4

以上所述仅为本发明的较佳实例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做作的任何修改，等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水油性通用色浆，其特征在于，按重量份数计包括以下原料：水30-50份、助溶剂1-8份、防霉剂0.01-5份、消泡剂0.1-6份、第一分散剂5-15份、第二分散剂5-15份、颜料20-50份；

所述第一分散剂为亲水性的非离子表面活性剂，其按照重量份数计包括聚乙二醇40-60份、二乙醇胺40-60份。

2.如权利要求1所述的水油性通用色浆，其特征在于，所述第二分散剂按照重量份数计包括：聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂40-60份；丙二醇嵌段聚醚15-35份；脂肪醇聚氧乙烯醚15-35份。

3.如权利要求1所述的水油性通用色浆，其特征在于，所述聚乙二醇为PEG-400、PEG-600、PEG-800、PEG-1000中的一种或组合；

所述助溶剂为异丙醇、乙醇、丙二醇、聚丙二醇中一种或组合。

4.如权利要求3所述的水油性通用色浆，其特征在于，所述助溶剂为异丙醇。

5.如权利要求1所述的水油性通用色浆，所述颜料包括无机颜料与有机颜料，无机颜料选用钛白粉、氧化铁红中的一种；有机颜料选用橡胶炭黑、色素炭黑、酞菁蓝、永固红、永固黄中的一种或组合。

6.如权利要求1所述的水油性通用色浆，其特征在于，所述防霉剂为聚5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮化合物、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮中的一种或组合。

7.如权利要求1所述的水油性通用色浆，其特征在于，所述消泡剂选用硬脂肪酸、矿物油中的一种或组合。

8.如权利要求7所述的水油性通用色浆，其特征在于，所述消泡剂选用硬脂肪酸和矿物油的组合，所述硬脂肪酸和矿物油的用量比为3-5:5-7。

9.如权利要求7或8所述的水油性通用色浆，其特征在于，所述矿物油为硅酮矿物油。

10.一种水油性通用色浆的制备方法，其特征在于，包括：

(1)将聚乙二醇40-60份、二乙醇胺40-60份投料至分散缸，搅拌分散均匀得到第一分散剂；

(2)将聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸脂40-60份；丙二醇嵌段聚醚15-35份；脂肪醇聚氧乙烯醚15-35份投料至分散缸，搅拌分散均匀得到第二分散剂；

(3)按照配方，在分散缸中依次投入：水30-50份、助溶剂1-8份、第一分散剂5-15份、第二分散剂5-15份、防霉剂0.01-5份和消泡剂0.1-6份，搅拌均匀后投入颜料20-50份；

(4)搅拌分散均匀后，研磨后得到成品水油性通用色浆。