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环保型水性涂料消泡剂的开发研制

信息来源:paintkey.com  时间:2010-08-16  浏览次数:678

  成功制备了适用于水性涂料的消泡剂,并与国外产品进行了对比。结果表明:该产品活性组分消泡效率更高,具有较高的使用和推广价值。
  水性涂料以水代替有机溶剂、以合成树脂代替植物油,不仅提高了涂料的性能、解决了涂料施工中溶剂挥发带来的危害,而且安全、卫生、价廉、环保,因此水性涂料生产技术得到了空前的重视与发展。
  由于在配方中不可避免地采用了各种添加剂(大多是表面活性剂),水性涂料的泡沫问题极其显著,因此必须添加消泡剂。水性涂料最常用的消泡剂主要是矿物油(可能含有少量有机硅)和有机硅两大类产品。目前国内大多数水性涂料厂家使用矿物油消泡剂,每年其消耗量大约在5000t左右,其中大部分产品都来自进口,价格昂贵。为了实现矿物油消泡剂的优质国产化,最终替代国外进口产品,作者采用自制的添加剂替代有机硅组分,减少矿物油用量,并进一步采用乳化工艺,成功制备了适用于水性涂料的消泡剂,为国内同行业的生产厂家提供一种可行的生产路线。
  1实验
  1.1药品
  矿物油;疏水白炭黑;N,N′-硬脂酰乙二胺;分散剂;添加剂A(自制);CMC;Span60;聚氧乙烯(40)硬脂酸酯;山梨酸。
  1.2步骤
  1.2.1预混液的制备
  将18g疏水白炭黑加入己加热至100℃的150g矿物油中,搅拌混合,将混合物冷却至室温得到二氧化硅/矿物油分散液。
  将70gN,N′-硬脂酰乙二胺、2g分散剂、同30g矿物油混合,加热,加入30g自制的添加剂A,加热至120~135℃,保温20min,与室温下的二氧化硅/矿物油分散液混合,经胶体磨研磨均化得到预混液。
  1.2.2增稠液的制备
  将196g去离子水加热至70℃以上,在搅拌状态下缓慢加入4g增稠剂CMC,保温搅拌约60min,冷却至35℃以下得增稠液。
  1.2.3乳化
  将260g去离子水加热并保温在70~80℃,再将60g乳化剂(5.5份Span60与4.5份聚氧乙烯硬脂酸酯混合物)加至热水中,搅拌10min,然后在适当搅拌下缓慢加入预混液,同时保持温度在70℃以上。继续混合30~60min,混合均匀后冷却至55℃,经胶体磨研磨至颗粒粒径在10μm以下,与增稠液高速搅拌混合30min,加入2g山梨酸和178g去离子水搅拌均化60min,即得消泡剂成品。
  1.3技术性能指标
  本样品技术指标为白色乳液;水中易分散;贮存不分层,有效期1年;有效成分30%。
  2结果讨论
  2.1活性组分的选择
  用矿物油、植物油、高级醇、高级脂肪酸分别与疏水白炭黑、N,N′-硬脂酰乙二胺、高级脂肪酸金属皂、高级脂肪酸甘油酯、丙二醇环氧乙烷加聚物、添加剂A、有机硅树脂及改性有机硅树脂等分别配制,结果由矿物油、N,N′-硬脂酰乙二胺和添加剂A复合配制的活性组分综合性能较佳。
  2.2乳化剂的选择
  用Span60、OP-10、Tween85、聚氧乙烯硬脂酸酯等乳化剂进行乳化,发现Span60与聚氧乙烯硬脂酸酯复配进行乳化比较容易、稳定。
  2.3消泡性能测试
  以毕克(BYK)、罗纳普朗克(RHONEPOULENC)及汉高(Henkel)公司产品BYK-034、681F、NopcoNXZ以及Foamaster111为对比产品。称取200g纯丙乳液(AC-261),加入消泡剂,以2000r/min转速搅拌10min,然后立即测密度;2周老化后再次以2000r/min转速搅拌10min,立即测密度。
  对比产品添加量为0.2%,本样品添加量为0.4%即有效组分添加量为0.12%。在纯丙乳液(AC-261)中消泡性能测试结果见图1。
  与国外产品相比,在有效组分用量仅为进口产品的60%时,破泡、抑泡性能和指标均接近于国外产品,而持久性则更加优异;活性组分消泡效率更高,剔除了有机硅组分,避免了产生缩孔的可能。
  3结论
  环保型水性涂料矿物油消泡剂制备工艺简单可行。所得产品的各项性能指标均接近于国外优质产品,且抑泡持久性则更加优异。本品贮存稳定不分层、不会产生燃烧和爆炸危险、有效期为12个月,完全可以作为国外同类产品的替代品,值得在国内同行业的生产厂家推广应用。
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