CN101747689B - 一种木器涂料用氧化铁红水性色浆及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其重量百分组成为：氧化铁红颜料50-70，表面改性剂0.5-2.0，润湿分散剂2.0-8.0，消泡剂0.5-2.0，增稠剂0.05-0.2，触变剂0.5-2.0，防腐剂0.1-0.5，水20-40。该色浆固含量≥60％，细度＜20祄，着色力强，色强度稳定；具有高触变性，静置时粘度大，受剪切时粘度变小；贮存稳定，无分水、结块等缺陷；不含树脂，可与各种聚合物乳液相容，避免涂料的浮色发花现象；以水为分散介质，环境友好。其制备方法是先制备表面改性的氧化铁红颜料粉，再与水及其他助剂制备色浆预分散体，最后研磨得到氧化铁红水性色浆。该色浆适用于调配深红色和浅红色水性木器实色涂料，也可与水性黄色色浆、水性蓝色色浆一起调配其他颜色的水性木器实色涂料。

Description

一种木器涂料用氧化铁红水性色浆及其制备

技术领域

本发明涉及一种水性色浆，尤其是一种用于配制木器实色涂料的氧化铁红水性色浆及其制备方法。

背景技术

涂料行业的一个发展趋势是实色涂料采用色浆调色的新工艺来替代颜料直接混合研磨配色的传统工艺。目前不仅溶剂型涂料广泛采用溶剂型色浆配色，而且水性建筑涂料也已大量使用水性色浆配色。随着水性涂料技术的进步，水性木器涂料开始得到应用，其对水性色浆提出了新的要求。相对于建筑涂料，木器涂料不仅对硬度、细度、成膜性、附着力、着色力、遮盖力等性能要求更高，而且色彩更加丰富，如红色木器涂料具有很大的市场需求。这对配制木器涂料的水性色浆提出了新的要求，所用颜料、助剂和制备工艺都有其特殊性。

涂料色浆所用颜料包括无机颜料和有机颜料。有机颜料着色力强，在溶剂型色浆中广泛采用。但由于水的表面张力大，难以分散有机颜料，因此水性色浆中更多的是采用较易分散的无机颜料。无机红色颜料有多种类型，如氧化铁红、钼铬红、红丹、镉红等。相对于其它无机红色颜料，氧化铁红遮盖力高，着色力强，耐酸碱性、耐溶剂性以及耐光耐候性好，并且价格便宜，所以水性红色色浆一般都采用氧化铁红颜料。

现有的氧化铁红水性色浆，存在的主要问题是贮存稳定性比较差，短时期内就可能发生分水、沉淀结块等现象；配制的涂料易出现浮色发花、返粗、着色力下降等问题。主要原因一是氧化铁红颜料密度较大，在重力作用下易于下沉；二是分散稳定性不好，颜料粒子发生凝聚。归根到底在于氧化铁红水性色浆原料的选择和配比不尽合理，制备过程也有不足之处。

发明内容

本发明的目的：针对现有氧化铁红水性色浆的缺陷，提供一种新型的氧化铁红水性色浆的配方及其制备方法。该色浆具有高触变性，高固含量，细度小，贮存稳定，相容性好，着色力强等特点，适用于室内装饰装修水性木器实色涂料的配色。

为了实现本发明目的，本发明的技术方案通过表面改性剂对氧化铁红颜料表面进行亲水改进，提高颜料的可水分散性；通过润湿分散剂的复配，提高其对氧化铁红颜料的分散能力；通过触变剂的优选，较少的用量能形成假塑性水性色浆，使其静置时粘度大，受剪切时粘度变小，并有效避免不利影响；不添加任何树脂，提高其与聚合物乳液的相容性；通过制备工艺的优化，使颜料大粒子聚集体在体系中能充分打开成原生小粒子。

本发明氧化铁红水性色浆的配方组成如下(重量百分比)：

氧化铁红颜料50-70

表面改性剂0.5-2.0

润湿分散剂2.0-8.0

消泡剂0.5-2.0

增稠剂0.05-0.2

触变剂0.5-2.0

防腐剂0.1-0.5

去离子水20-40；

所述表面改性剂为分子量500-10000的聚丙烯酸盐类；

所述润湿分散剂为阴离子型和非离子型的复配，两者配比为0.5-2.0；

所述触变剂为硅酸盐类无机凝胶。

氧化铁红颜料可以是亚铁盐氧化制得，也可以是铁盐高温煅烧制得，可以由干法制备，也可以由湿法制备，为满足中华人民共和国标准GB1863-89一级品要求的国产品，具有一定的价格优势。

表面改性剂为分子量500-10000的聚丙烯酸盐类，优选聚丙烯酸钠或聚丙烯酸铵，最好的是聚丙烯酸钠。该改性剂不仅物理吸附于氧化铁红颜料的表面，而且与颜料表面的羟基作用、与颜料晶格中的Fe-O键作用，形成牢固的化学键。改性剂通过物理吸附和化学吸附作用于氧化铁红颜料粒子表面，改进其亲水性，使其可水分散性大大提高。

润湿分散剂用于降低氧化铁红颜料和水之间的表面张力，使颜料粒子表面充分润湿而易于分散，并吸附在已分散的颜料粒子的表面上构成电荷斥力和/或空间位阻效应，防止凝聚，维持稳定的分散状态。本发明所用润湿分散剂以阴离子型和非离子型润湿分散剂的复配效果最好。其中阴离子型润湿分散剂为聚羧酸铵盐类如日本SanNopco公司的SN-Dispersant5020，非离子型润湿分散剂为改性聚醚类如德国Cognis公司的Hydropalat 140，前者与后者的比例0.5-2.0。

由于水性色浆使用较多的润湿分散剂来降低体系的表面张力，在生产过程中会产生大量泡沫使剪切力无法传递；为防止颜料沉淀加入的增稠剂会使泡沫的膜壁增厚，弹性增加，泡沫不易自然消除。为此通过添加消泡剂来控制泡沫。合适的消泡剂既要具有抑泡和破泡作用，又要具有短期和长期的消泡效果，还要避免在颜料的展色性、颜料的凝聚、漆膜缩孔等方面产生副作用。本发明适合的消泡剂是有机硅类消泡剂，用两种消泡剂进行复配效果最好。一种是德国Cognis公司的FoamStar A34，其为特殊分子结构的消泡物质与聚硅氧烷的合成产物，一种是德国Cognis公司的Dehydran 1620，其为特殊改性醇与聚硅氧烷的混合物，前者与后者的比例1.0-3.0。

水性色浆以水为分散介质，由于水的粘度很小，为此添加增稠剂来提高体系的粘度，以防止颜料沉淀结块。本发明适合的增稠剂选自纤维素醚及其衍生物，缔合型或非缔合型碱溶胀增稠剂，或聚氨酯增稠剂，最好的是聚氨酯类缔合型增稠剂，如日本SanNopco公司的SN-Thickener 612。

虽然可以通过添加较多的增稠剂来更大的提高体系的粘度，以有效防止颜料沉淀结块，但是色浆的粘度过高影响其使用。为此，通常在色浆中加入触变剂，形成具有触变功能的色浆，即在色浆受剪切力作用(如搅拌)时，粘度暂时下降，不受剪切力作用(静置)时，又逐渐恢复到原来粘度。具有触变性的色浆，在静置贮存时粘度大能有效防止颜料沉淀，使用时又具有流动性满足使用要求。溶剂型色浆常采用气相二氧化硅作为触变剂，但其触变性受体系酸碱性的影响很大，当pH值小于7时表现出触变性，而当pH值大于7时，几乎没有触变功能。对于用于水性涂料的树脂，一般为阴离子型，为了维持贮存稳定而呈弱碱性，pH值多在810范围，因此用于水性涂料的色浆不宜采用气相二氧化硅触变剂。目前用于建筑涂料的水性色浆，大多以高分子量的纤维素醚为触变剂，但需要很大的使用量才显示出一定的触变性，这对涂膜的性能带来负面影响，也不适合用于木器涂料的水性色浆。本发明的触变剂选自硅酸盐类无机凝胶，主要是硅酸铝镁或硅酸镁锂盐，最好的是硅酸镁锂。硅酸盐类无机凝胶具有片状结构，在很小的使用量下，可以在弱碱性体系中通过氢键建立三维结构，色浆静置时水相变稠，受到剪切时这种结构很容易被打破。

水性色浆在贮存过程中，分散介质水容易受微生物污染，添加适量的防霉杀菌剂来抑制微生物的生长繁殖，保护色质不受破坏。本发明防腐剂选自异噻唑啉酮类、苯并咪唑类和哌三嗪类，如1，2-苯并异噻唑啉-3-酮，5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮，六氢-1，3，5三乙基君三嗪等，最好的是1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。

本发明色浆的最优原料组成如下：

氧化铁红颜料为GB1863-89一级品；

表面改性剂为分子量500-10000聚丙烯酸钠；

阴离子型润湿分散剂为日本SanNopco公司的SN-dispersant 5020，非离子型润湿分散剂为德国Cognis公司的Hydropalat 140；

消泡剂为德国Cognis公司的FoamStar A34和Dehydran 1620；

增稠剂为日本SanNopco公司的SN-thickener 612；

触变剂为硅酸镁锂；

防腐剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。

本发明一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其具体的制备过程如下：

1)氧化铁红颜料表面改性

将氧化铁红颜料置于高速分散机下，在转速1500-2000rpm下，加入表面改性剂的水溶液，混合5-15min；上述均匀混合物在搅拌下加热，60-90℃反应0.5-2.0h；降至室温后，用高速分散机在3000rpm左右速度下分散10-30min，将颜料粒子聚集体打散，得到表面改性的氧化铁红颜料。

2)色浆预分散

在分散罐中加入去离子水，置于高速分散机下，调节转速为1500rpm左右，加入部分消泡剂、润湿分散剂，混合5-10min；转速降至1000rpm左右，缓慢加入上述表面改性的氧化铁红颜料粉；加毕后升速至3000rpm左右分散30-45min；降至1500rpm，加入增稠剂、触变剂、防霉剂和剩余的消泡剂，混合10-20min；停机，静置消泡后得到色浆的预分散体。

3)色浆研磨

将色浆的预分散体在三辊机上研磨2-5遍，每研磨一遍后用刮板细度计检测细度，当细度小于20祄时停止研磨，得到成品氧化铁红水性色浆。

综上所述，本发明一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，具有以下特点：

1)分散性好。表面改性剂对氧化铁红颜料表面的亲水改进，润湿分散剂的复配和颜料先表面改性，然后预分散，最后研磨的工艺都使颜料的分散性提高。

2)触变性高。优选的触变剂，适合于弱碱性体系，在很少的用量时色浆就具有良好的触变性能，避免了大量使用触变剂对体系的不利影响。

3)贮存稳定。颜料的良好分散性和色浆的高触变性，被分散的小粒子不易凝聚成大粒子，静置时体系粘度大，粒子不易沉降，因此色浆具有很好的贮存稳定性。

4)相容性佳。体系中不添加任何树脂，可与各种聚合物乳液以任何比例相容，避免涂料浮色、发花的弊病。

5)着色力强。颜料易分散提高了固含量，固含量不小于60％，颜料分散性好降低了细度，细度小于20祄，贮存稳定避免了变质，相容性佳避免了浮色发花，这些都有利于提高色浆的着色能力。

本发明氧化铁红水性色浆，可对水性透明基础涂料调色配制深红色木器涂料；可对水性白色基础涂料调色配制浅红色木器涂料；可作为三原色色浆之一，与水性黄色色浆、水性蓝色色浆调配，制备各种实色的木器涂料。

包含本发明水性色浆的实色涂料，用于室内装饰装修木器的涂装。

具体实施方式

本发明用以下三个实例进一步说明，但并不意味着仅限于这些实例。

实施例1：制备氧化铁红水性色浆

色浆配方：

制备过程：将650g H130与4.4g DC-35B、20g去离子水的溶液混合均匀后，在搅拌下加热，80℃保温1.5h；降至室温后，于高速分散机3000rpm转速下分散15min，得到表面改性的氧化铁红颜料。将盛有320g去离子水的分散罐置于高速分散机下，开启1500rpm，加入5.0g丙二醇、4.0g FoamStar A34、2.4g Dehydran 1620和22.0g Hydropalat 140、16.0gSN-dispersant 5020，混合10min；调至1000rpm，缓慢加入上述表面改性的氧化铁红颜料，加完后升至3000rpm，分散30min；降至1500rpm，加入1.2g SN-thickener 612、8.5g硅酸镁锂、2.4g Alex F-252和2g FoamStarA34、1.2g Dehydran1620，混合15min；停机，静置消泡后在三辊机上研磨3遍，得到约1000g氧化铁红水性色浆。

主要性能指标：

细度(靘)            ＜20

固含量(w％)         64

相对着色力(％)      100

贮存稳定性(50℃/7d) 无变化

VOC_lw(g/L)：        45

实施例2：制备氧化铁红深色水性木器涂料

涂料配方：

制备过程：将盛有760g NeoPacE-114的分散罐置于高速分散机下，转速调至1500rpm，加入70g去离子水、15g丙二醇和25g EFC 300的均匀混合液，混合5min；加入1.0g FoamStarA34、2.0g Dehydran1620、10.0g Hydropalat140、20.0g BYK190，混合5min；加入100.0gDH-600A、4.0g硅酸镁锂、40.0g本发明实例一的氧化铁红水性色浆，2500rpm下分散45min；转速调至1500rpm，加入2.0g Perenol 1097A、5.0g Perenol S5，分散10min；再加入0.5gFoamStarA34、0.5g Dehydran1620、1.0g DSX 3800，分散10min；静置消泡，200目筛网过滤，得到约1000g氧化铁红深色水性涂料。

主要性能指标(根据GB/T23999-2009测定)：

颜色                   深红

细度(靘)               ＜30

固含量(w％)            35.5

贮存稳定性(50℃/7d)    无变化

VOC_lw(g/L)          160

最低成膜温度(℃)    ＜5

表干(min)           ＜30

实干(h)             ＜3

附着力(级)          0

铅笔硬度            2H

实施例3：制备氧化铁红浅色水性木器涂料

涂料配方：

制备过程：将盛有740g UC81的分散罐置于高速分散机下，转速调至1500rpm，加入70g去离子水、15g丙二醇和25g EFC 300的均匀混合液，混合5min；加入3.0g DispelairCF707、25g Dispers 715W，混合5min；加入120.0g R-706、4.5g硅酸镁锂、50.0g本发明实例一的氧化铁红水性色浆，2500rpm下分散45min；转速调至1500rpm，加入2.0g Perenol1097A、5.0g BYK 380N，分散10min；加入1.0g Dispelair CF707、0.8g DSX 3800，分散10min；静置消泡，200目筛网过滤，得到约1000g氧化铁红浅色水性涂料。

主要性能指标(根据GB/T23999-2009测定)：

颜色                   浅红

细度(靘)               ＜30

固含量(w％)            36.8

贮存稳定性(50℃/7d)    无变化

VOC_lw(g/L)             150

最低成膜温度(℃)    ＜5

表干(min)           ＜30

实干(h)             ＜3

附着力(级)          0

铅笔硬度            2H。

Claims (10)

1.一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是，色浆包括以下重量百分比的原料：

所述的表面改性剂为分子量500-10000的聚丙烯酸盐类；

所述的润湿分散剂为阴离子型和非离子型的复配，两者配比为0.5-2.0；

所述的触变剂为硅酸盐类无机凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是所述聚丙烯酸盐类选自聚丙烯酸钠或聚丙烯酸铵。

3.根据权利要求1所述的一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是所述的阴离子型润湿分散剂选自羧酸盐类，所述的非离子型润湿分散剂选自改性聚醚类。

4.根据权利要求1所述的一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是硅酸盐类无机凝胶触变剂选自硅酸铝镁或硅酸镁锂。

5.根据权利要求1所述的一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是消泡剂为两种有机硅类消泡剂的复配。

6.根据权利要求1所述的一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是增稠剂选自纤维素醚及其衍生物，缔合型或非缔合型碱溶胀增稠剂，或者是聚氨酯缔合型增稠剂。

7.根据权利要求1所述的一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是防腐剂选自异噻唑啉酮类、苯并咪唑类或哌三嗪类。

8.根据权利要求1所述一种木器涂料用氧化铁红水性色浆，其特征是，色浆的原料如下：

氧化铁红颜料为GB1863-89一级品；

表面改性剂为分子量500-10000聚丙烯酸钠；

阴离子型润湿分散剂为日本SanNopco公司的SN-dispersant 5020，非离子型润湿分散剂为德国Cognis公司的Hydropalat 140，前者与后者配比0.5-2.0；

触变剂为硅酸镁锂无机凝胶；

消泡剂为德国Cognis公司的FoamStar A34和Dehydran 1620，前者与后者配比1.0-3.0；

增稠剂为日本SanNopco公司的SN-thickener 612；

防腐剂为1，2-苯并异噻唑啉-3-酮。

9.权利要求1-8任一项所述的一种木器涂料用氧化铁红水性色浆的制备方法，其特征是：氧化铁红颜料与表面改性剂混合均匀后，在60-90℃下反应0.5-2.0h，对颜料表面进行亲水改性；在去离子水、部分消泡剂和润湿分散剂的均匀混合液中加入改性的颜料粉，充分分散后再加入增稠剂、触变剂、防腐剂和剩余的消泡剂，混合均匀，消泡后得到色浆预分散体；在三辊机上研磨2-5遍，直至细度小于20μm，得到氧化铁红水性色浆。

10.权利要求1所述的氧化铁红水性色浆的应用，其特征在于，将所述的氧化铁红水性色浆用于制备室内装饰装修木器的涂料。