專利名稱：高效固液復(fù)合型水性涂料用消泡劑組成及制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效固液復(fù)合型水性涂料用消泡劑之組成及其制備方法。
背景技術(shù)：
涂料的制造過程會因工藝過程，如攪拌，研磨等；配方的添加，顏/填料的導(dǎo)入、潤濕劑的添加等導(dǎo)致氣泡的發(fā)生，涂料的應(yīng)用會因工藝的采用如噴涂、刷涂、滾涂或其他不同方式而使施作的涂膜產(chǎn)生氣泡，進(jìn)而發(fā)生泡膜或魚眼等不平整的表面。使得涂料或油墨保護(hù)底材及優(yōu)化表面裝飾的功用大打折扣。消泡劑是一解決此一問題的重要方案，然而適當(dāng)?shù)氖褂貌拍苓_(dá)到最好的功效。因著其低表面張力所帶來的對泡膜的滲透或擴張力，使其破裂而脫除。對于系統(tǒng)相容性的要求，破泡強度的需求與施工過能的差異，每種涂料體系均有不同的需求。在涂料體系中，泡沫的穩(wěn)定多是由界面活性劑所造成，它們都是涂料重要添加成份組成物如濕潤劑、乳化劑、分散劑、增稠劑、流平劑等等。雖然某些助劑添加的量并不高，但其高表面活性與在氣液界面的高吸附性能，同常會讓在操作過程(攪拌、研磨、施工)的氣泡起到穩(wěn)定的作用。傳統(tǒng)的物理方法對于消泡劑的消除或抑制的能力是很有限的，多數(shù)僅能透過化學(xué)方法來進(jìn)行消泡，其中又以消泡劑的使用最為常見與廣泛。消泡劑眾多的研究中，已表明使用傳統(tǒng)不相容單一成份物之或復(fù)配的油滴型，具有較差的效果。因它主要透過一液滴型態(tài)，先進(jìn)入膜的表面，然后形成油鏡面，之后再進(jìn)一步使液膜水層變薄，而后油鏡面在另一面成形，而變成油滴的架橋。此架橋是不穩(wěn)定的，受到毛細(xì)力作用后退濕潤導(dǎo)致泡膜無拉力，而使之破裂。此間油滴可能會受到操作過程的剪切力及其他助劑之乳化及分散作用而使其粒子變小，導(dǎo)致其消泡性能降低。此為此種類消泡劑本質(zhì)上的隱憂。典型的泡膜厚度在0.01-1微米左右，而文獻(xiàn)上的研究顯示消泡機制中消泡成份以5-40微米大小時在前述的消泡過程機理，會達(dá)到最佳之效果。透過設(shè)計有消泡粒子者其消泡效果遠(yuǎn)較于僅以傳統(tǒng)油液分散之消泡效果要佳。它具有不易形變、耐剪切作用、長效持久性佳，破泡速度快、抑泡性能優(yōu)異等綜效。但若設(shè)計產(chǎn)品顆粒過大，則會有其相對應(yīng)之反效果。形成涂膜的凹穴、產(chǎn)品易有分層不均之效果(沉淀)。因此制造此類消泡劑在粒度的控制上為一重要課題。消泡成份的易擴散性及分布能力對消泡劑能否即時抵達(dá)泡膜附近，使之發(fā)揮其效果也是很中要的。此外消泡劑要能達(dá)到消泡作用必需能夠快速滲透及散布到泡的液膜表面，因此在物化性能上，由ROSS的在滲透及散布系數(shù)上需均為正值。滲入系數(shù)E = Tf+Tint-Td > O
散布系數(shù)S = Tf-Tint-Td > O其中:Tf =起泡涂料表面張力Tint =涂料/消泡劑間的界面張力
Td=消泡劑的表面張力但由于消泡劑組成有效物多以超低表面張力或超非極性物為最有效。如硅硐，改性硅油或丙烯酸聚合物或硅氟改性丙烯酸聚合物等。他們都具有相當(dāng)?shù)偷谋砻鎻埩?，極易于水中發(fā)生凝集不相容的狀況，進(jìn)而產(chǎn)生缺陷。因此，透過適當(dāng)?shù)姆稚⑤d體使其均一分散于其中，讓消泡有效物能夠藉由載體與水間良好的散布與滲透，使其能快速到達(dá)氣泡的邊界上。當(dāng)然，與前述消泡粒子的對應(yīng)結(jié)合，將使消泡劑在所推衍的消泡機理有完美的配套，達(dá)到最大消泡效果，使其副作用降至較的狀態(tài)。此為近年來為解決涂料在消泡上有更悠異的表現(xiàn)，提高消泡性能、降低其副作用之主要發(fā)展面向。含有適當(dāng)?shù)南萘Ｗ?、低極性消泡物質(zhì)、適當(dāng)載體的滲透與散布作用等為新一代高效故液復(fù)合型消泡劑之重要發(fā)展課題，唯有在工藝及配方上有完整的配套，才能達(dá)到更好的消泡效能并較低其副作用效果。
發(fā)明內(nèi)容
水性涂料用消泡劑若不含消泡粒子者易在使用過程中受到剪力作用使之變小，而失去其消泡的最佳效能；沒有低極性之消泡成份物則無法使消泡過程的退縮濕潤有良好效果；沒有適當(dāng)?shù)妮d體將使其無法快速滲透及散布于體系間，并易造成涂料膜的嚴(yán)重不良外觀。本發(fā)明的目的就是為克服此一問題提出一種高效復(fù)合型水性涂料用消泡劑。本發(fā)明的用以制造高效固液復(fù)合型水性消泡劑，基本構(gòu)成物至少應(yīng)包含載體物質(zhì)、消泡粒子、及低極性消泡組成物。其中，載體物質(zhì)，可為油，甘油，Ρ0/Ε0共聚物等:Glycerine, Glycol類，PPG，PEG、P0/E0適當(dāng)聚合長度；環(huán)己酮、BCS或類似醚酯類溶劑，脂肪族/環(huán)狀烴碳化合物(艾索殼牌系列產(chǎn)品)、異丁醇、醋酸丁酯、二甲苯及水等一般性溶劑等。消泡粒子可為酰胺類高分子或其他蠟類、有機改質(zhì)二氧化硅、聚丙烯酸酯、脂肪酸鹽類化合物等具不相容于水之非極性物質(zhì)，且在常溫下為固體物質(zhì)，必需能夠耐溫70到170度之間。低極性消泡組成物多為硅硐(黏度100到數(shù)千或更高厘泊)，側(cè)鏈改性或直鏈改性硅油，其中有以氧乙烯基(ethylene oxide)之極性改性或丙氧燒(propylene oxide)非極性改性，依破泡力需求可選用粘度由100到數(shù)千厘泊不等，改性物與二甲基硅氧烷的比例可由1/2到2/3。亦可為丙烯酸聚合物或硅氟改性丙烯酸聚合物等，分子量范圍應(yīng)為6000 60，000之間為較佳。其表面張力最好能低于32mN/m，理想為小于25_20mN/m更佳。制造的工藝可使用top-down或bottom up兩種方式,前者為將已形成顆粒粉狀體分散于期望的溶媒中，再利用高分散剪切力進(jìn)行分散，使其粒子達(dá)到預(yù)期的分散細(xì)度與分布。適當(dāng)?shù)脑O(shè)備及工藝有，珠磨或球磨法，高速攪拌分散法、高壓均質(zhì)機、高速噴流對撞法、及其他能提供高剪切作用之分散設(shè)備與工藝。分散的速度可以控制在大于8m/s或更高的15m/s,采用珠磨可用0.5-5mm的玻璃、氧化錯、鋼珠或其他具高硬度耐磨的研磨珠子。采用后者，bottom up方式者，則依原料的本質(zhì)與適性，可采熱液冷卻凝固法再配套均質(zhì)分散設(shè)備以達(dá)到適當(dāng)?shù)囊?，熱液冷確法主要應(yīng)用于蠟類物質(zhì)，一般是將蠟熱熔融后，再將之冷卻于載體液中，利用溫度控制使之形成需求的粒子大小與分布。熱熔的溫度依臘的化學(xué)結(jié)構(gòu)與物理本性有所不同。通常會介于130至180度不等，可使其熔融于前述之載體物中。粒子的濃度則依消泡性能需 求及粒子效能之差異而有所不同，約為0.5 5%。制出之消泡粒子大小最好為5-40微米之大小為最佳。
具體實施例方式以下是按照本發(fā)明技術(shù)方案提供的配方所作的實施例及比較例，用以進(jìn)一步解釋本發(fā)明。實施例1 (top-down method)配方比例(重量份) 383DS ( 二氧化硅)0.3 份聚丙二醇4000 24 份硅油IOOcsI 份改性聚硅氧烷 3.5份月桂基聚氧乙烯(4)醚I份使用500ml玻璃燒杯，配置高速攪拌器，置入上述配方聚丙二醇4000及二氧化硅，以3000rpm 10分鐘均質(zhì)分散。之后再加入娃油IOOcs及改性聚娃氧燒,并以3000rpm均質(zhì)5分鐘，再加入乳化劑以3000轉(zhuǎn)分散均一 3分鐘。分析細(xì)度，若小于15微米即可使用，若細(xì)度不足可再使用Imm的玻璃珠，在剪切線速度為lOm/s分散下，進(jìn)行20分鐘之均質(zhì)細(xì)化，即
可獲得成品。實施例2 (bottom up method)配方比例(重量份)烴蠟4份改性聚硅氧烷5份月桂基聚氧乙烯(7)醚 I份#32 白油90 份使用500ml玻璃燒杯并設(shè)置高速攪拌機，盛裝烴蠟5份及白油40份，加熱至140度熔融后保持30分鐘。啟動攪拌機轉(zhuǎn)速為1000轉(zhuǎn)，將40份白油緩慢倒入已熔融之蠟-白油液體中，使之降溫并析出粒子，并持續(xù)攪拌30分鐘。加入改性聚硅氧烷及月桂基聚氧乙烯(7)醚及10份白油，再經(jīng)30分鐘均質(zhì)，后即可取樣分析細(xì)度。比較例I及2配方同實施例1及2但均不使用消泡粒子，383DS及烴蠟。以相似工藝進(jìn)行均質(zhì)分散。表一實施例與比較例特性比較
權(quán)利要求
1.一種高效固液復(fù)合型水性涂料用消泡劑組成及制備工藝。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，消泡劑組成，包含消泡粒子、消泡組成物、載體基本三要素。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，消泡粒子可為下列一種或多種之混合物，二酰胺類高分子或其他蠟類、有機改質(zhì)二氧化硅、聚丙烯酸酯、脂肪酸鹽類化合物等，能耐溫70到170度之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，消泡組成物可為下列成份物一種或多種以上之混合物，硅硐(黏度100到數(shù)千)，側(cè)鏈改性或直鏈改性硅油。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述，消泡組成物之側(cè)鏈改性或直鏈改性硅油，其改性官能基可為氧乙烯基(ethylene oxide)或丙氧燒基(propylene oxide)改性,黏度100到數(shù)千厘泊，改性物與二甲基硅氧烷的比例為1/2到2/3。分子量范圍應(yīng)為6000 60，000之間，表面張力界于 20-30mN/m。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述，載體可為油，甘油，Ρ0/Ε0共聚物等:Glycerine,Glycol類，PPG, PEG、P0/E0適當(dāng)聚合長度；環(huán)己酮、BCS或類似醚酯類溶劑，脂肪族/環(huán)狀烴碳化合物、異丁醇、醋酸丁酯、二甲苯及水等一般性溶劑等。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述，制備的工藝可使用top-down或bottomup兩種方式。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述，top-down的方法，可為珠磨或球磨法，高速攪拌分散法、高壓均質(zhì)機、高速噴流對撞法、及其他能提供高剪切作用之分散設(shè)備與工藝。分散的速度控制在大于8m/s或更高的15m/s,
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述，bottomup方法，可采用熱液冷卻凝固法，將蠟類物質(zhì)熱熔融后，再將之冷卻于載體液中 ，
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述，制備工藝所產(chǎn)出的粒子其濃度需為0.5 5%。粒徑大小為5-40微米。
全文摘要
本發(fā)生涉及一種高效固液復(fù)合型水性涂料用消泡劑組成及制備工藝。由控制適當(dāng)?shù)木|(zhì)及粒子制備分散工藝過程獲得均一大小及一定粒徑的消泡粒子、超低表張之非極性消泡組成物及具有易散布與滲透系之載體，以具體體現(xiàn)消泡劑之整體應(yīng)用效應(yīng)。
文檔編號C09D7/12GK103214896SQ201210017598
公開日2013年7月24日 申請日期2012年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月19日
發(fā)明者徐敬添, 連惠瑩 申請人:德謙(上海)化學(xué)有限公司