CN110591426A - 一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，属于涂料制备技术领域。本发明将淀粉与大豆粉混合，利用胃蛋白酶、淀粉酶对淀粉、大豆蛋白等物质进行酶解，生成麦芽糖、多肽等有机化合物，再利用高锰酸钾对有机化合物进行氧化处理，提高装饰涂料中各分子之间的粘结能力以及外界基材与涂料之间的吸附能力，从而提高装饰涂料的附着能力，本发明利用椰丝与农作物秸秆进行高温高压反应，使椰丝与农作物秸秆中的植物纤维得到分离，并在高温高压条件下水解，使纤维断裂生成小分子纤维，利用小分子纤维表面的羧基、羟基等官能团对水分子形成输水通道，使装饰涂料中水分子的运动途径增加，提高涂料的微观结构强度。

Description

一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法

技术领域

本发明公开了一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，属于涂料制备技术领域。

背景技术

装饰涂料是装饰和保护建筑物外墙面，使建筑物外貌美观整洁，从而达到美化城市环境和给人清爽空间的目的。同时也能够起到保护建筑墙面的作用，延长其使用寿命。墙面装饰涂料大致可分为外墙涂料和内墙涂料。外墙涂料用于涂刷建筑外立面，外墙涂料还要求有抗水性能，要求有自涤性。漆膜要硬而平整，脏污一冲就掉。内墙涂料优点是施工简单，有多种色调，宜在其上点缀各种装饰品，装饰效果简洁大方，是应用的最广泛的内墙装饰材料。

按剂型分类包括溶剂性涂料和水性涂料。溶剂性涂料选用的溶剂有一半以上是烃类，其余是酮、醇、乙二醇醚、酯、硝基直链烃以及少量的其它物质。而水性涂料的特点则是以水为溶剂，因而避免了采用有机溶剂带来的可燃性、毒性、成本、施工条件等种种不利因素，成为涂料工业发展的主要方向。但目前为止，建筑用的水溶性涂料一般是由颜料、填料、化学助剂与胶粘剂复合配制而成，其性能和成本取决于所选用的胶粘剂。以水溶性树脂为胶粘剂的涂料，如106、107涂料等，其造价虽然较低，但存在耐水性、耐洗刷性、耐候性、附着强度差、易粉化、剥落、变黄等缺点；以合成树脂乳液为胶粘剂的涂料其性能虽然较好，但生产过程复杂，成本高，所以其推广使用受到了很大的限制。总之，无论是溶剂性涂料还是水性涂料，其配方组成中都含有有机化合物，或多或少地会对人体产生危害，同时液体涂料还存在着运输不方便，难以保存的问题。

随着人们环保意识的不断提高和环保法规的日趋严格，环保涂料将成为21世纪世界涂料市场的主角。溶剂型涂料由于含有较高的有机溶剂，在施工和应用过程中易对人和环境产生危害，水性涂料作为涂料的一种产品，其溶剂是水，不存在易燃易爆的隐患，由于安全无毒、节约资源、保护环境，已经成为涂料发展的主要方向之一。

目前，市场上应用比较成熟的水性涂料产品还只是民用建筑涂料，工业生产范围的水性涂料产品都会遇到以下几个行业难题：1.产品对温度和湿度非常敏感，某些水性涂料只适宜在专用的恒温恒湿喷房中使用，施工适应性差，湿度大的环境中固化速度慢、易产生流挂，附着能力低易剥落、起皮。

例如，申请公布号：CN104559525A，申请公布日：2015.04.29的中国专利公开了一种仿瓷涂料，包括以下重量份数的原料组成：聚乙烯醇乳液20～30份，苯丙乳液15～20份，甲基纤维5～15份，氢氧化钙5～10份，钛白粉5～8份，分散剂3～5份，增白剂1～3份，消泡剂0.5～2份，成膜助剂1～3份，乳化剂0.1～0.8份，去离子水5～15份。该仿瓷涂料存在以下缺陷：耐擦洗性很差，湿擦严重脱粉，附着能力低易剥落、起皮。

因此，发明一种在湿度大的环境中固化速度快、不易产生流挂现象，附着力好不易剥落、起皮的装饰涂料对涂料制备技术领域是很有必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前装饰涂料在湿度大的环境中固化速度慢、易产生流挂现象，同时针对涂料附着能力低易剥落、起皮的缺陷，提供了一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法为：

将氧化物料、改性反应液、甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸羟丙酯，乙二醇，N,N-二甲基乙醇胺投入共混机中，在转速为1100～1200r/min的条件下搅拌30～40min，搅拌后出料即得快速固化防剥落装饰涂料；

所述的改性反应液的具体制备步骤为：

（1）将椰丝与农作物秸秆投入烘箱中，在温度为50～60℃的条件下干燥3～4h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，将混合物料与水投入反应釜内，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.0～1.2MPa，温度升高温度至160～180℃，恒温恒压反应30～40min制得热反应液；

（2）将热反应液与氯化铝投入三口烧瓶中，用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌1～2h，搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节pH值，继续用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌30～40min，搅拌后向烧杯中滴加质量分数为12～16%的盐酸调节pH值至6.5～7.0，恒温静置60～80min制得改性反应液；

所述的氧化物料的具体制备步骤为：

（1）将淀粉与大豆粉投入共混机中混合成混合料，将混合料与水投入烧杯中，用搅拌装置以300～400r/min的转速搅拌60～80min，将烧杯置于水浴温度为40～50℃的水浴锅中继续搅拌30～40min制得混合浆液；

（2）向烧杯中滴加质量分数为10～15%的盐酸调节pH值至2～3制得待反应液，将待反应液、胃蛋白酶和淀粉酶投入酶解罐中，将酶解罐密封置于室内温度为35～40℃的温室中，恒温静置12～14h制得酶解反应液；

（3）将酶解反应液与高锰酸钾粉末投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴中，用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌50～60min，搅拌后将水浴温度升高至40～45℃，恒温反应50～60min，搅拌后将烧杯中物料投入旋转蒸发仪中，在转速为300～400r/min和温度为60～70℃的条件下浓缩干燥直至产物质量恒重制得氧化物料。

优选的按重量份数计，所述的氧化物为3～5份、改性反应液为6～8份、甲基丙烯酸甲酯为11～13份，甲基丙烯酸羟丙酯为14～16份，乙二醇为24～36份，N,N-二甲基乙醇胺为2～4份。

改性反应液的具体制备步骤（1）中所述的椰丝与农作物秸秆的质量比为1:3。

改性反应液的具体制备步骤（2）中所述的热反应液与氯化铝的质量比为20:1。

改性反应液的具体制备步骤（2）中所述的滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节pH值进一步优选为11～12。

氧化物料的具体制备步骤（1）中所述的淀粉与大豆粉的质量比为5：1。

氧化物料的具体制备步骤（1）中所述的混合料与水的质量比为1:10。

氧化物料的具体制备步骤（2）中优选的按重量份数计，所述的待反应液50～55份、胃蛋白酶1～2份、淀粉酶1.0～1.2份。

氧化物料的具体制备步骤（2）中所述的酶解反应液与高锰酸钾粉末的质量比为20:1。

本发明的有益技术效果是：

（1）本发明首先将淀粉、大豆粉混合，混合后与水搅拌制得混合浆液，随后滴加盐酸，加入胃蛋白酶、淀粉酶等进行酶解反应制得酶解反应液，再将酶解反应液中加入高锰酸钾反应，反应后浓缩干燥制得氧化物料，随后将椰丝与农作物秸秆粉碎混合，与水混合进行高温高压反应制得热反应液，再向热反应液中加入氯化铝，调节pH值至碱性反应，反应后调节pH值至中性制得改性反应液，最后将氧化物料、改性反应液、有机溶剂等物质混合搅拌，出料即得快速固化防剥落装饰涂料，本发明将淀粉与大豆粉混合，利用胃蛋白酶、淀粉酶对淀粉、大豆蛋白等物质进行酶解，生成麦芽糖、多肽等有机化合物，再利用高锰酸钾对有机化合物进行氧化处理，使有机物分子中氧化生成羧基等官能团，利用有机分子以及官能团对装饰涂料中各成分之间形成氢键、共价键等化学键合力吸附，提高装饰涂料中各分子之间的粘结能力以及外界基材与涂料之间的吸附能力，从而提高装饰涂料的附着能力和力学强度，防止装饰涂料易发生剥落、起皮、流挂的现象；

（2）本发明利用椰丝与农作物秸秆进行高温高压反应，使椰丝与农作物秸秆中的植物纤维得到分离，并在高温高压条件下水解，使纤维断裂生成小分子纤维，利用小分子纤维表面的羧基、羟基等官能团对水分子形成输水通道，使装饰涂料中水分子的运动途径增加，易于从涂料内部运动到涂料外部起到快速固化的作用，同时能通过纤维分子粘结装饰涂料中其它分子，提高涂料的微观结构强度，进一步避免剥落、起皮现象的发生，具有广阔的应用前景。

具体实施方式

将淀粉与大豆粉按质量比为5：1投入共混机中混合成混合料，将混合料与水按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以300～400r/min的转速搅拌60～80min，将烧杯置于水浴温度为40～50℃的水浴锅中继续搅拌30～40min制得混合浆液；向上述烧杯中滴加质量分数为10～15%的盐酸调节pH值至2～3制得待反应液，按重量份数计，将50～55份待反应液、1～2份胃蛋白酶和1.0～1.2份淀粉酶投入酶解罐中，将酶解罐密封置于室内温度为35～40℃的温室中，恒温静置12～14h制得酶解反应液；将上述酶解反应液与高锰酸钾粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴中，用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌50～60min，搅拌后将水浴温度升高至40～45℃，恒温反应50～60min，搅拌后将烧杯中物料投入旋转蒸发仪中，在转速为300～400r/min和温度为60～70℃的条件下浓缩干燥直至产物质量恒重制得氧化物料，备用；将椰丝与农作物秸秆按质量比为1:3投入烘箱中，在温度为50～60℃的条件下干燥3～4h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，将混合物料与水投入反应釜内，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.0～1.2MPa，温度升高温度至160～180℃，恒温恒压反应30～40min制得热反应液；将上述热反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌1～2h，搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节pH值至11～12，继续用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌30～40min，搅拌后向烧杯中滴加质量分数为12～16%的盐酸调节pH值至6.5～7.0，恒温静置60～80min制得改性反应液；按重量份数计，将3～5份备用的氧化物料、6～8份上述改性反应液、甲基丙烯酸甲酯11～13份，甲基丙烯酸羟丙酯14～16份，乙二醇24～36份，N,N-二甲基乙醇胺2～4份投入共混机中，在转速为1100～1200r/min的条件下搅拌30～40min，搅拌后出料即得快速固化防剥落装饰涂料。

实施例1

氧化物料的制备：

将淀粉与大豆粉按质量比为5：1投入共混机中混合成混合料，将混合料与水按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以300r/min的转速搅拌60min，将烧杯置于水浴温度为40℃的水浴锅中继续搅拌30min制得混合浆液；

向上述烧杯中滴加质量分数为10%的盐酸调节pH值至2制得待反应液，按重量份数计，将50份待反应液、1份胃蛋白酶和1.0份淀粉酶投入酶解罐中，将酶解罐密封置于室内温度为35℃的温室中，恒温静置12h制得酶解反应液；

将上述酶解反应液与高锰酸钾粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴中，用搅拌装置以500r/min的转速搅拌50min，搅拌后将水浴温度升高至40℃，恒温反应50min，搅拌后将烧杯中物料投入旋转蒸发仪中，在转速为300r/min和温度为60℃的条件下浓缩干燥直至产物质量恒重制得氧化物料，备用；

改性反应液的制备：

将椰丝与农作物秸秆按质量比为1:3投入烘箱中，在温度为50℃的条件下干燥3h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，将混合物料与水投入反应釜内，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.0MPa，温度升高温度至160℃，恒温恒压反应30min制得热反应液；

将上述热反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以500r/min的转速搅拌1h，搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为10%的氢氧化钠溶液调节pH值至11，继续用搅拌装置以500r/min的转速搅拌30min，搅拌后向烧杯中滴加质量分数为12%的盐酸调节pH值至6.5，恒温静置60min制得改性反应液；

快速固化防剥落装饰涂料的制备：

按重量份数计，将3份备用的氧化物料、6份上述改性反应液、甲基丙烯酸甲酯11份，甲基丙烯酸羟丙酯14份，乙二醇24份，N,N-二甲基乙醇胺2份投入共混机中，在转速为1100r/min的条件下搅拌30min，搅拌后出料即得快速固化防剥落装饰涂料。

实施例2

氧化物料的制备：

将淀粉与大豆粉按质量比为5：1投入共混机中混合成混合料，将混合料与水按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以350r/min的转速搅拌70min，将烧杯置于水浴温度为45℃的水浴锅中继续搅拌35min制得混合浆液；

向上述烧杯中滴加质量分数为12%的盐酸调节pH值至2制得待反应液，按重量份数计，将52份待反应液、1份胃蛋白酶和1.1份淀粉酶投入酶解罐中，将酶解罐密封置于室内温度为37℃的温室中，恒温静置13h制得酶解反应液；

将上述酶解反应液与高锰酸钾粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴中，用搅拌装置以550r/min的转速搅拌55min，搅拌后将水浴温度升高至42℃，恒温反应55min，搅拌后将烧杯中物料投入旋转蒸发仪中，在转速为350r/min和温度为65℃的条件下浓缩干燥直至产物质量恒重制得氧化物料，备用；

改性反应液的制备：

将椰丝与农作物秸秆按质量比为1:3投入烘箱中，在温度为55℃的条件下干燥3.5h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，将混合物料与水投入反应釜内，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.1MPa，温度升高温度至170℃，恒温恒压反应35min制得热反应液；

将上述热反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以550r/min的转速搅拌1.5h，搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为12%的氢氧化钠溶液调节pH值至11，继续用搅拌装置以550r/min的转速搅拌35min，搅拌后向烧杯中滴加质量分数为14%的盐酸调节pH值至6.7，恒温静置70min制得改性反应液；

快速固化防剥落装饰涂料的制备：

按重量份数计，将4份备用的氧化物料、7份上述改性反应液、甲基丙烯酸甲酯12份，甲基丙烯酸羟丙酯15份，乙二醇30份，N,N-二甲基乙醇胺3份投入共混机中，在转速为1150r/min的条件下搅拌35min，搅拌后出料即得快速固化防剥落装饰涂料。

实施例3

氧化物料的制备：

将淀粉与大豆粉按质量比为5：1投入共混机中混合成混合料，将混合料与水按质量比为1:10投入烧杯中，用搅拌装置以400r/min的转速搅拌80min，将烧杯置于水浴温度为50℃的水浴锅中继续搅拌40min制得混合浆液；

向上述烧杯中滴加质量分数为15%的盐酸调节pH值至3制得待反应液，按重量份数计，将55份待反应液、2份胃蛋白酶和1.2份淀粉酶投入酶解罐中，将酶解罐密封置于室内温度为40℃的温室中，恒温静置14h制得酶解反应液；

将上述酶解反应液与高锰酸钾粉末按质量比为20:1投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴中，用搅拌装置以600r/min的转速搅拌60min，搅拌后将水浴温度升高至45℃，恒温反应60min，搅拌后将烧杯中物料投入旋转蒸发仪中，在转速为400r/min和温度为70℃的条件下浓缩干燥直至产物质量恒重制得氧化物料，备用；

改性反应液的制备：

将椰丝与农作物秸秆按质量比为1:3投入烘箱中，在温度为60℃的条件下干燥4h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，将混合物料与水投入反应釜内，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.2MPa，温度升高温度至180℃，恒温恒压反应40min制得热反应液；

将上述热反应液与氯化铝按质量比为20:1投入三口烧瓶中，用搅拌装置以600r/min的转速搅拌2h，搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为15%的氢氧化钠溶液调节pH值至12，继续用搅拌装置以600r/min的转速搅拌40min，搅拌后向烧杯中滴加质量分数为16%的盐酸调节pH值至7.0，恒温静置80min制得改性反应液；

快速固化防剥落装饰涂料的制备：

按重量份数计，将5份备用的氧化物料、8份上述改性反应液、甲基丙烯酸甲酯13份，甲基丙烯酸羟丙酯16份，乙二醇36份，N,N-二甲基乙醇胺4份投入共混机中，在转速为1200r/min的条件下搅拌40min，搅拌后出料即得快速固化防剥落装饰涂料。

对比例1：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少氧化物料。

对比例2：与实施例2的制备方法基本相同，唯有不同的是缺少改性反应液。

对比例3：山东某公司生产的快速固化防剥落装饰涂料。

附着力测试按GB/T 5210-2006标准进行检测。

固化速度测试：将实施例和对比例中的装饰涂料在室温条件下搅拌10分钟后均匀涂刷到内墙上，涂刷厚度为0.1mmm，在室温下固化，测得表干时间和实干时间。

表1：性能测定结果

检测项目	实例1	实例2	实例3	对比例1	对比例2	对比例3
							附着力（MPa）	8.88	8.91	8.95	4.56	4.89	5.12
表干时间（min）	20	18	17	32	33	30
							实干时间（h）	19	19	18	28	30	27
外观	不易产生流挂，不易剥落、起皮	不易产生流挂，不易剥落、起皮	不易产生流挂，不易剥落、起皮	产生流挂，易剥落、起皮	产生流挂，易剥落、起皮	产生流挂，易剥落、起皮

综合上述，从表1可以看出本发明的装饰涂料附着力好，不易剥落、起皮，固化速度快，不易产生流挂现象，具有广阔应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：

将氧化物料、改性反应液、甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸羟丙酯，乙二醇，N,N-二甲基乙醇胺投入共混机中，在转速为1100～1200r/min的条件下搅拌30～40min，搅拌后出料即得快速固化防剥落装饰涂料；

所述的改性反应液的具体制备步骤为：

（1）将椰丝与农作物秸秆投入烘箱中，在温度为50～60℃的条件下干燥3～4h，干燥后投入粉碎机中粉碎混合制得混合物料，将混合物料与水投入反应釜内，向反应釜内充入氮气，升高反应釜内气压至1.0～1.2MPa，温度升高温度至160～180℃，恒温恒压反应30～40min制得热反应液；

（2）将热反应液与氯化铝投入三口烧瓶中，用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌1～2h，搅拌后向三口烧瓶中滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节pH值，继续用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌30～40min，搅拌后向烧杯中滴加质量分数为12～16%的盐酸调节pH值至6.5～7.0，恒温静置60～80min制得改性反应液；

所述的氧化物料的具体制备步骤为：

（1）将淀粉与大豆粉投入共混机中混合成混合料，将混合料与水投入烧杯中，用搅拌装置以300～400r/min的转速搅拌60～80min，将烧杯置于水浴温度为40～50℃的水浴锅中继续搅拌30～40min制得混合浆液；

（2）向烧杯中滴加质量分数为10～15%的盐酸调节pH值至2～3制得待反应液，将待反应液、胃蛋白酶和淀粉酶投入酶解罐中，将酶解罐密封置于室内温度为35～40℃的温室中，恒温静置12～14h制得酶解反应液；

（3）将酶解反应液与高锰酸钾粉末投入三口烧瓶中，将三口烧瓶置于冰水浴中，用搅拌装置以500～600r/min的转速搅拌50～60min，搅拌后将水浴温度升高至40～45℃，恒温反应50～60min，搅拌后将烧杯中物料投入旋转蒸发仪中，在转速为300～400r/min和温度为60～70℃的条件下浓缩干燥直至产物质量恒重制得氧化物料。

2.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：优选的按重量份数计，所述的氧化物为3～5份、改性反应液为6～8份、甲基丙烯酸甲酯为11～13份，甲基丙烯酸羟丙酯为14～16份，乙二醇为24～36份，N,N-二甲基乙醇胺为2～4份。

3.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：改性反应液的具体制备步骤（1）中所述的椰丝与农作物秸秆的质量比为1:3。

4.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：改性反应液的具体制备步骤（2）中所述的热反应液与氯化铝的质量比为20:1。

5.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：改性反应液的具体制备步骤（2）中所述的滴加质量分数为10～15%的氢氧化钠溶液调节pH值进一步优选为11～12。

6.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：氧化物料的具体制备步骤（1）中所述的淀粉与大豆粉的质量比为5：1。

7.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：氧化物料的具体制备步骤（1）中所述的混合料与水的质量比为1:10。

8.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：氧化物料的具体制备步骤（2）中优选的按重量份数计，所述的待反应液50～55份、胃蛋白酶1～2份、淀粉酶1.0～1.2份。

9.根据权利要求1所述的一种快速固化防剥落装饰涂料的制备方法，其特征在于：氧化物料的具体制备步骤（2）中所述的酶解反应液与高锰酸钾粉末的质量比为20:1。