CN116606570B - 一种用于金属表面处理的着色剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于着色剂技术领域,公开了一种用于金属表面处理的着色剂及其制备方法。该用于金属表面处理的着色剂按重量份数计,包括丙烯酸树脂12‑35份、改性酞菁颜料10‑28份、表面活性剂4‑12份、分散剂5‑25份、溶剂80‑150份;制备改性酞菁颜料的过程为:将纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂混合,然后加入酞菁颜料、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚,保温处理,制得改性酞菁颜料。本发明通过纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚对酞菁颜料进行改性,对酞菁颜料中的富电子环状烯起到很好的稳定发色作用,改善着色剂的着色力以及存储稳定性。
Description
技术领域
本发明属于着色剂技术领域,特别涉及一种用于金属表面处理的着色剂及其制备方法。
背景技术
金属表面常常使用涂层或膜层进行处理,用于防护金属基体或起装饰作用。着色剂常常加入到涂料中,然后涂覆在金属表面(例如铝合金)形成的涂层对基材起到装饰作用的同时,也起到防护作用。然而,现有的着色剂往往着色力较差,且存储稳定性不佳。将这类着色剂应用于涂料中,涂覆在金属表面后,涂层耐热水、耐盐雾的性能不佳,易出现涂层脱落现象,对金属的装饰和防护作用大大下降。例如,现有技术中选择特殊的聚丙烯酸酯分散剂来分散酞菁颜料,配合羟基丙烯酸树脂来提高酞菁着色剂的着色力和存储稳定性,虽然该方法对提高酞菁着色剂的存储稳定性具有一定的效果,但稳定性提高不明显,而且着色力的强度较弱。
因此,提供一种着色力好、存储稳定性好的着色剂是十分有必要的,且将该着色剂应用于涂料中,将涂料涂覆在金属表面,形成的涂层耐热水、耐盐雾的性能良好,不易出现涂层脱落现象,对金属的装饰和防护作用显著。
发明内容
本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种用于金属表面处理的着色剂及其制备方法,所述着色剂着色力好、存储稳定性好,且将该着色剂应用于涂料中,将涂料涂覆在金属表面,形成的涂层耐热水、耐盐雾的性能良好,不易出现涂层脱落现象,对金属的装饰和防护作用显著。
本发明的发明构思为:本发明通过纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚对酞菁颜料进行改性处理,对酞菁颜料中的富电子环状烯起到很好的稳定发色作用,再配合特定用量的丙烯酸树脂、表面活性剂、分散剂,从根本上改善着色剂的着色力以及存储稳定性。解决了现有技术中依靠聚丙烯酸酯分散剂和羟基丙烯酸树脂来提高酞菁着色剂的着色力和存储稳定性提高不显著的弊端。
本发明的第一方面提供一种用于金属表面处理的着色剂。
具体的,一种用于金属表面处理的着色剂,按重量份数计,包括丙烯酸树脂12-35份、改性酞菁颜料10-28份、表面活性剂4-12份、分散剂5-25份、溶剂80-150份;
制备所述改性酞菁颜料的过程为:将纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂混合,然后加入酞菁颜料、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚,保温处理,制得所述改性酞菁颜料。
优选的,制备所述改性酞菁颜料的过程为:将纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂混合,纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂的重量比为1:(0.1-0.6):(3-8):(10-30),然后加入酞菁颜料、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚,酞菁颜料、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚与纳米二氧化硅的重量比为1:(10-20):(5-15):(5-20),然后进行保温处理,制得所述改性酞菁颜料。
优选的,所述酞菁颜料选自酞菁蓝PB15:0、酞菁蓝PB15:3,优选酞菁蓝PB15:3。当选择酞菁蓝PB15:3,可制得蓝色纯正,着力色极好的着色剂。
优选的,所述保温处理的温度为80-100℃,保温处理的时间为120-180分钟。
优选的,所述硅烷偶联剂包括KH550或KH560。
优选的,所述分散剂为聚乙烯蜡和聚乙烯吡咯烷酮。本发明使用的分散剂种类可以为常规分散剂,当分散剂为聚乙烯蜡和聚乙烯吡咯烷酮时,分散效果优于聚丙烯酸酯类分散剂所带来的效果。
优选的,所述着色剂还包括消泡剂,例如聚二甲基硅氧烷、磷酸三丁酯、正辛醇、十六醇。
优选的,所述表面活性剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠中的至少一种。
优选的,所述着色剂还包括硅酮树脂。在本发明着色剂中引入少量的硅酮树脂,可进一步提高着色剂的着色效果。可能是由于硅酮树脂与改性酞菁颜料之间通过Si-O-Si、Si-O-Y的相互作用,进一步提高着色剂的着色效果。
优选的,所述溶剂选自含水的乙醇溶液和乙二醇。
优选的,所述含水的乙醇溶液中,水的体积分数为10-60%,优选30-50%。
优选的,所述着色剂的D50粒径为85-145nm,优选100-135nm。
优选的,所述用于金属表面处理的着色剂,按重量份数计,包括丙烯酸树脂19-28份、改性酞菁颜料15-19份、表面活性剂4-8份、分散剂8-16份、溶剂80-145份。
进一步优选的,所述用于金属表面处理的着色剂,按重量份数计,包括丙烯酸树脂19-28份、改性酞菁颜料15-19份、表面活性剂4-8份、分散剂8-16份、溶剂80-145份、消泡剂0.5-5份。
更优选的,所述用于金属表面处理的着色剂,按重量份数计,包括丙烯酸树脂19-28份、改性酞菁颜料15-19份、表面活性剂4-8份、分散剂8-16份、溶剂80-145份、消泡剂0.5-5份、硅酮树脂5-10份。
本发明的第二方面提供一种用于金属表面处理的着色剂的制备方法。
具体的,一种用于金属表面处理的着色剂的制备方法,包括以下步骤:
将除改性酞菁颜料以外的组分进行搅拌混合,然后加入改性酞菁颜料,研磨,制得所述着色剂。
优选的,所述搅拌混合的搅拌速度为2500-4500转/分钟,优选2500-3500转/分钟。高速搅拌,有利于制备改性酞菁颜料分散良好的着色剂,对提高发色效果和存储稳定性具有促进作用。
本发明的第三方面提供一种用于金属表面处理的着色剂的应用。
具体的,一种涂料,包括上述着色剂。
相对于现有技术,本发明的有益效果如下:
(1)本发明通过纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚对酞菁颜料进行改性处理,对酞菁颜料中的富电子环状烯起到很好的稳定发色作用,聚甲基丙烯酸甲酯和辛基酚聚氧乙烯醚对酞菁颜料表面还能形成局部的膜层,起到稳定聚甲基丙烯酸甲酯的作用,再配合特定用量的丙烯酸树脂、表面活性剂、分散剂,从根本上改善着色剂的着色力以及存储稳定性。解决了现有技术中依靠聚丙烯酸酯分散剂和羟基丙烯酸树脂来提高酞菁着色剂的着色力和存储稳定性提高不显著的弊端。本发明即使不使用聚丙烯酸酯分散剂和羟基丙烯酸树脂,制得的着色剂也依然具有良好的发色力和存储稳定性。
(2)将本发明所述的着色剂应用于聚氨酯树脂涂料中,在金属(例如铝、铝合金)表面形成的涂层具有良好的耐热水、耐盐雾的性,不易出现涂层脱落现象,对金属的装饰和防护作用显著。
附图说明
图1为本发明实施例1、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3制得的着色剂的冲淡色浆图。
具体实施方式
为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案,现列举以下实施例进行说明。需要指出的是,以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明,均可从常规商业途径得到,或者可以通过现有已知方法得到。
实施例1:用于金属表面处理的着色剂的制备
一种用于金属表面处理的着色剂,按重量份数计,包括丙烯酸树脂15份、改性酞菁颜料15份、表面活性剂4份(脂肪醇聚氧乙烯醚2份和十二烷基苯磺酸钠2份)、分散剂6份(聚乙烯蜡3份和聚乙烯吡咯烷酮3份)、溶剂80份(乙醇溶液40份和乙二醇40份,乙醇溶液中水的体积分数为15%)、聚二甲基硅氧烷2份;
制备改性酞菁颜料的过程为:将纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂(KH550)、溶剂(含水的乙醇溶液和乙二醇,重量比为1:1,乙醇溶液中水的体积分数为15%)混合,纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂的重量比为1:0.4:5:15,混合时的搅拌速度为1000转/分钟,搅拌的时间为1小时,然后加入酞菁颜料(酞菁蓝PB15:3)、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚,酞菁颜料(酞菁蓝PB15:3)、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚与纳米二氧化硅的重量比为1:12:6:6,继续搅拌30分钟,然后进行保温处理(保温处理的温度为88℃,保温处理的时间为135分钟),制得改性酞菁颜料。
一种用于金属表面处理的着色剂的制备方法,包括以下步骤:
将除改性酞菁颜料以外的组分进行搅拌混合,搅拌混合的搅拌速度为3500转/分钟,搅拌混合的时间为30分钟,然后加入改性酞菁颜料,研磨7小时,制得着色剂。
实施例2:用于金属表面处理的着色剂的制备
一种用于金属表面处理的着色剂,按重量份数计,包括丙烯酸树脂25份、改性酞菁颜料20份、表面活性剂6份(脂肪醇聚氧乙烯醚3份和十二烷基苯磺酸钠3份)、分散剂8份(聚乙烯蜡4份和聚乙烯吡咯烷酮4份)、溶剂100份(乙醇溶液60份和乙二醇40份,乙醇溶液中水的体积分数为50%)、聚二甲基硅氧烷3份;
制备改性酞菁颜料的过程为:将纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂(KH550)、溶剂(含水的乙醇溶液和乙二醇,重量比为1:1,乙醇溶液中水的体积分数为50%)混合,纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂的重量比为1:0.6:7:18,混合时的搅拌速度为1500转/分钟,搅拌的时间为1小时,然后加入酞菁颜料(酞菁蓝PB15:0)、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚,酞菁颜料(酞菁蓝PB15:0)、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚与纳米二氧化硅的重量比为1:15:8:7,继续搅拌30分钟,然后进行保温处理(保温处理的温度为95℃,保温处理的时间为130分钟),制得改性酞菁颜料。
一种用于金属表面处理的着色剂的制备方法,包括以下步骤:
将除改性酞菁颜料以外的组分进行搅拌混合,搅拌混合的搅拌速度为4000转/分钟,搅拌混合的时间为30分钟,然后加入改性酞菁颜料,研磨8小时,制得着色剂。
实施例3:用于金属表面处理的着色剂的制备
一种用于金属表面处理的着色剂,按重量份数计,包括丙烯酸树脂15份、改性酞菁颜料15份、表面活性剂4份(脂肪醇聚氧乙烯醚2份和十二烷基苯磺酸钠2份)、分散剂6份(聚乙烯蜡3份和聚乙烯吡咯烷酮3份)、溶剂80份(乙醇溶液40份和乙二醇40份,乙醇溶液中水的体积分数为15%)、聚二甲基硅氧烷2份、硅酮树脂6.5份;
制备改性酞菁颜料的过程为:将纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂(KH550)、溶剂(含水的乙醇溶液和乙二醇,重量比为1:1,乙醇溶液中水的体积分数为15%)混合,纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂的重量比为1:0.4:5:15,混合时的搅拌速度为1000转/分钟,搅拌的时间为1小时,然后加入酞菁颜料(酞菁蓝PB15:3)、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚,酞菁颜料(酞菁蓝PB15:3)、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚与纳米二氧化硅的重量比为1:12:6:6,继续搅拌30分钟,然后进行保温处理(保温处理的温度为88℃,保温处理的时间为135分钟),制得改性酞菁颜料。
一种用于金属表面处理的着色剂的制备方法,包括以下步骤:
将除改性酞菁颜料以外的组分进行搅拌混合,搅拌混合的搅拌速度为3500转/分钟,搅拌混合的时间为30分钟,然后加入改性酞菁颜料,研磨7小时,制得着色剂。
实施例4:用于金属表面处理的着色剂的制备
与实施例1相比,实施例4的区别仅在于在着色剂的制备过程中,搅拌的速度为800转/分钟,其余过程与实施例1相同。
对比例1
与实施例1相比,对比例1的区别仅在制备改性酞菁颜料的过程中用等量的纳米二氧化硅代替纳米氧化钇,其余过程与实施例1相同。
对比例2
与实施例1相比,对比例2的区别仅在制备改性酞菁颜料的过程中用等量的蔗糖脂肪酸酯代替辛基酚聚氧乙烯醚,其余过程与实施例1相同。
对比例3
对比例3为CN104263084A实施例2制备的溶剂型纳米酞菁蓝着色剂。
产品效果测试
1.着色力效果测试
取实施例1、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3制得的着色剂,在相同条件下,按照GB5211.19-88《着色颜料的相对着色力和冲淡色的测定-目视比较法》得到冲淡色浆图,结果如图1所示。
图1为本发明实施例1、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3制得的着色剂的冲淡色浆图。图1中的(a)对应实施例1,(b)对应实施例3,(c)对应对比例1,(d)对应对比例2,(e)对应对比例3。
从图1可看出,实施例1、实施例3着色剂的冲淡色浆图颜色(蓝色)明显比对比例1、对比例2、对比例3着色剂的冲淡色浆图蓝色更深。表明对酞菁颜料的改性过程中使用的物质对着色剂的着色力强弱有明显影响。且实施例3着色剂的冲淡色浆图颜色比实施例1更深一些。可见,实施例1、实施例3着色剂的着色力强于对比例1、对比例2、对比例3。而且实施例3着色剂的着色力最强。
2.存储稳定性测试
取实施例1、对比例2测试其基本性能以及在60℃下放置15天、30天的平均粒径D50(激光粒度分布仪测试平均粒径D50)和粘度、色差,结果如表1所示。
表1:存储稳定性测试结果
从表1可以看出,本发明实施例1制备的着色剂和对比例2制备的着色剂在60℃下放置15天的存储稳定性均较好,但当在60℃下放置30天,则对比例2制得的存储稳定性显著降低。
实施例4制备的着色剂初始时的平均粒径D50为104nm,60℃下放置15天后的平均粒径D50为117nm,60℃下放置30天后的平均粒径D50为131nm。由此可见,在着色剂的制备过程中,搅拌各组分的速度对制得的产物的存储稳定性也存在一定的作用。
按重量份数计,取实施例1制备的着色剂4.5份,配合水性羟基丙烯酸树脂25.5份、聚丙烯酸酯乳液21份、六亚甲基二异氰酸酯固化剂4份、钛白粉4份、溶剂90份(含水的乙醇溶液90份,乙醇溶液中水的体积分数为30%),混合得到涂料。将该涂料涂覆在铝材表面,固化形成0.5mm厚度的涂层,然后置于100℃水中1小时,涂层不脱落,不起泡,取出铝材,置于60℃、5%质量份数的盐雾箱中140小时,涂层不变色、不脱落。
Claims (9)
1.一种着色剂,其特征在于,按重量份数计,包括丙烯酸树脂12-35份、改性酞菁颜料10-28份、表面活性剂4-12份、分散剂5-25份、溶剂80-150份;
制备所述改性酞菁颜料的过程为:将纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂混合,纳米二氧化硅、纳米氧化钇、硅烷偶联剂、溶剂的重量比为1:(0.1-0.6):(3-8):(10-30),然后加入酞菁颜料、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚,酞菁颜料、聚甲基丙烯酸甲酯、辛基酚聚氧乙烯醚与纳米二氧化硅的重量比为1:(10-20):(5-15):(5-20),然后进行保温处理,制得所述改性酞菁颜料;
所述溶剂为含水的乙醇溶液和乙二醇。
2.根据权利要求1所述的着色剂,其特征在于,所述酞菁颜料选自酞菁蓝PB15:0、酞菁蓝PB15:3。
3.根据权利要求1所述的着色剂,其特征在于,所述着色剂还包括消泡剂。
4.根据权利要求3所述的着色剂,其特征在于,所述着色剂还包括硅酮树脂。
5.根据权利要求3所述的着色剂,其特征在于,按重量份数计,包括丙烯酸树脂19-28份、改性酞菁颜料15-19份、表面活性剂4-8份、分散剂8-16份、溶剂80-145份、消泡剂0.5-5份。
6.根据权利要求4所述的着色剂,其特征在于,按重量份数计,包括丙烯酸树脂19-28份、改性酞菁颜料15-19份、表面活性剂4-8份、分散剂8-16份、溶剂80-145份、消泡剂0.5-5份、硅酮树脂5-10份。
7.权利要求1-6任一项所述的着色剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将除改性酞菁颜料以外的组分进行搅拌混合,然后加入改性酞菁颜料,研磨,制得所述着色剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法,其特征在于,所述搅拌混合的搅拌速度为2500-4500转/分钟。
9.一种涂料,其特征在于,包括权利要求1-6任一项所述的着色剂。
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