专利一种新颖的多功能纳米乳胶漆涂料助剂及制备方法

一种新颖的多功能纳米乳胶漆助剂及制备方法

申请人：天津科技大学

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天津市博帅工贸有限公司

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发明人：田福祯李儒生张海丽刘芬马庆奎何长平焦寅朱琳

发明名称：一种新颖的多功能纳米乳胶漆涂料助剂及制备方法

摘要：本发明提供一种天然环保纳米乳胶漆增稠流平助剂。其特征是采用天然系列食品胶经与一种或几种纳米氧化物经溶胀、结合、改性，使得纳米材料以高能状态均匀分散在系列食品胶中不团聚，而且与水性的天然及合成高分子乳液有很好的混溶性，采用本发明助剂制备的乳胶漆胶体均匀不分层不死底，具有很好的开罐效应。根据不同用途可以制备成具有抗紫外、光降解、光催化自洁、杀菌防霉、防污超硬、释放负离子等功能的乳胶漆增稠流平助剂。

权利要求书

1.一种天然纳米改性助剂，其主要内容为系列食品胶与纳米浆料经物理混合而成。

2.根据权利要求1所述的一种天然食品胶改性纳米助剂，所述的系列食品胶为：

黄原胶,瓜儿豆胶,卡拉胶,刺槐豆胶,阿拉伯胶,魔芋胶.

3.根据权利要求1所述的一种天然食品胶改性纳米助剂，所述的纳米材料为：纳米金红石型二氧化钛；纳米锐钛矿型二氧化钛；纳米锐钛矿型与金红石型混晶；载过渡元素或载稀土、非金属纳米锐钛矿型二氧化钛；或上述材料与纳米SiO2、纳米ZnO、纳米Al2O3的复合。

4.根据权利要求1所述一种天然食品胶改性纳米助剂中的的系列食品胶，其组成按质量分数计，可以选择一种或几种混合食品胶，占1--10%。

5.根据权利要求2所述一种天然食品胶改性纳米助剂中的纳米材料，其组成按质量分数计，可以选择一种或几种混合纳米氧化物，该纳米氧化物的浆料质量分数为5%~50%。

6.根据权利要求4.和5.所述一种天然食品胶改性纳米助剂，所选择一种或几种混合食品胶，占1--10%，所选择一种或几种混合纳米氧化物质量分数为5%~50%的浆料，占10%~60%，其余为水。

说明书

技术领域

本发明涉及一种新颖纳米乳胶漆涂料助剂，具体涉及系列食品胶与纳米级无机氧化物结合，作为乳胶漆涂料增稠、流平助剂及制备方法。

背景技术

助剂在传统乳胶漆中的作用很重要，也是国内外企业竞争的对象，用于涂料的助剂世界上每年上百亿美元，国内大部分市场都被许多国外企业产品占领。作为涂料乳胶漆的许多助剂大部分对人体有害，这是多年来国内外人们十分关注的问题。随着人们崇尚自然和环保意识的增强,生物及发酵表面活性剂将有更加广阔的应用前景,并有可能成为化学合成表面活

性剂的替代品或升级换代品。水性涂料中的增稠、流平助剂通常是挥发性或半挥发性的高分子化合物（总有机挥发物TVOC 和二异氰酸酯TDI），这类物质将缓慢地挥发到空气中，对室内空气有长期的污染；另外这类助剂的合成过程往往成本较高且对环境有污染。而且，多种品牌的增稠、流平助剂在实际使用中还存在一些难以克服的问题，如流平性不好，长时间存放出现分层，降低了其商业价值。

目前，纳米涂料中纳米材料如何以高分散状态加入及在涂料中始终能够保持高分散状态，是当前纳米材料在涂料应用中的重要课题。在该领域，欧美等大公司均投放巨大力量研究。制备纳米涂料一般都将纳米材料直接加入到涂料中去，是一种简单的混配，涂料使用的纳米粒子的其粒径一般在50nm以下，由于其粒子的小尺寸及非常大的比表面积效应，故其粒子表面自由能很高，离子之间极易团凝聚在一起而失去了纳米粒子的作用。这样纳米材料很难达到有效的分散于涂料当中。

CN1448454A中叙述的是一种天然植物水性涂料及其制备方法，其主要采用天然植物树脂、天然植物色浆，但在专利中涉及的防腐剂、增稠剂、流平剂、PH稳定剂都从美国进口，具体是否天然物构成未进一步披露。

CN1267687A 涉及了一种水性涂料助剂的配方，是由聚氧化乙烯、聚乙二醇、羧甲基淀粉钠组成，在涂料中起到分散、增稠和流平作用，长时间存放不会出现分层现象。专利中未涉及与纳米材料复合的制备方法和应用效果。

CN1451433A“水性建筑涂料用纳米助剂及其制备方法”中叙述了一种纳米助剂的组成和生产方法，该助剂是包括纳米氧化锌和纳米碳酸钙超细微粉与稳定剂、分散剂、PH调节剂、消泡剂、保湿剂、杀菌剂组成的胶体，这种胶体中纳米粒子分散均匀，因而解决了现有技术中纳米粒子极易聚集成团的问题。因此与乳胶漆和水性树脂有很好的相溶性，很容易均匀分散在涂料中。但在该专利中未涉及这种纳米助剂的增稠、流平的功能。

CN1597801A叙述的纳米多功能涂料助剂，采用纳米粒径60nm以下的二氧化钛、氧化锌、载银磷酸锆和防霉剂，辅料占10%为表面活性剂、增稠剂、分散剂等，在其权利要求书中未详细表明是什么物质。

发明内容

本发明目的在于现有技术上的不同，提供一种成本低、制备工艺简单、绿色环保并且纳米材料在涂料中得到很好的分散、增稠防沉作用，同时可使乳胶漆涂料具有良好涂刷及流平性能的多功能乳胶漆增稠、流平助剂。

通过系列食品胶与纳米级无机氧化物的结合而制备成一种纳米改性增稠、流平助剂（以下简称NMRT ）。在涂料制备中，采用的纳米金红石型二氧化钛；纳米锐钛矿型二氧化钛；纳米锐钛矿型与金红石型混晶；载过渡元素或载稀土、非金属纳米锐钛矿型二氧化钛均是天津科技大学研究的专利产品。这些纳米材料以系列食品胶为载体，预分散好的纳米粒子被食品胶包裹，从国家纳米产业化基地检测中心对纳米二氧化钛胶体和与食品胶结合的胶体的透射电子显微镜表征可以清楚的观察到（见图）纳米粒子周围有一层半透明胶质物质，在纳米粒子之间构成了空间位阻，从而克服了纳米粒子之间的范德华力等，形成一种高分散性的均匀胶体。这种纳米改性增稠、流平助剂与乳液、颜填料、水和其他助剂有很好的相溶性，故可以有效的均匀分散到涂料成分中，解决了将纳米材料直接加入涂料中分散不均匀的现象。同时，又增加了涂料的增稠、流平之功能。另外，其他各类具有特殊功能的纳米材料也能与系列食品胶结合，保持很好的分散状态加入到涂料中。

本发明是由系列食品胶经与几种纳米材料复合改性，按功能分为：

1．纳米金红石型二氧化钛抗紫外改性增稠流变剂（抗紫外纳米乳胶漆专用）

2．纳米锐钛矿型二氧化钛或混晶光降解改性增稠流变剂（光降解纳米乳胶漆专用）3．纳米金红石型二氧化钛与纳米氧化硅/纳米氧化铝复合性增稠流变剂（抗老化增强纳米乳胶漆专用）

4．载银纳米锐钛矿型二氧化钛或载银混晶与纳米氧化锌复合改性增稠流变剂（杀菌防霉纳米乳胶漆专用）

本系列纳米改性助剂体系中有效物均为系列食品胶，与化学合成的表面活性助剂相比,除具有降低表面张力、稳定乳化等相同作用外,还具有一般化学合成表面活性剂所不具备的无毒、能生物降解等优点。

本发明是通过下述技术方案实施的：提供一种纳米多功能涂料助剂，其组成按质量分数计：含纳米氧化物为8%~16%的纳米氧化物浆料30%~60%、一种或几种食品胶1-10%、其余为水。

本发明与现有技术相比具有如下特点：

（1）集多功能于一体，具有增稠、流平等作用；

（2）将纳米材料保持很好的分散状态加入到涂料中；

（3）其他各类具有特殊功能的纳米材料也能保持很好的分散状态加入到涂料中；

（4）成本低；

（5）系列食品胶，绿色环保，无毒；

（6）使用方便。

以下结合实施例进一步说明本发明

实施例1：

纳米改性增稠、流平助剂，含纳米金红石型二氧化钛质量为20%的浆料占30%，系列食品胶采用黄原胶占3.0%，其余为水。

在涂料分散剂中加入处理洁净的水67公斤，在搅拌下慢慢加入3公斤黄原胶，待成为一均匀的胶状液体后，加入含纳米金红石型二氧化钛质量为20%的浆料30公斤，搅拌分散后为一均匀的胶状体，含纳米金红石型二氧化钛质量分数为6.0%。

实施例2：

纳米改性增稠、流平助剂，含纳米氧化物质量为20%的浆料占30%，载银纳米锐钛矿型二氧化钛与纳米ZnO的质量比为1：1；其中系列食品胶采用黄原胶占3%，其余为水。

在涂料分散机中加入处理洁净的水67公斤，在搅拌下慢慢加入3公斤黄原胶，待成为一均匀的胶状液体后，加入含载银纳米锐钛矿型二氧化钛与纳米ZnO质量比为1：1的10%的浆料30公斤，搅拌分散后为一均匀的胶状体，含混合纳米氧化物质量分数为

6.0%。

实施例3：

纳米改性增稠、流平助剂，含纳米氧化物质量为20%的浆料占30%，纳米金红石型二氧化钛、纳米SiO2、纳米AL2O3的质量比为1：1：1；其中系列食品胶采用黄原胶占3%，其余为水。

在涂料分散机中加入处理洁净的水67公斤，在搅拌下慢慢加入3公斤黄原胶，待成为一均匀的胶状液体后，加入含纳米金红石型二氧化钛、纳米SiO2、纳米AL2O3的质量比为1：1：1的20%的浆料30公斤，搅拌分散后为一均匀的胶状体，含混合纳米氧化物质量分数为6.0%。

图：食品胶改性对纳米锐钛矿型二氧化钛形态的影响

a. 纳米锐钛矿型二氧化钛形态

b. 食品胶改性纳米锐钛矿型二氧化钛形态