專利名稱：納米水性分散體組合物及其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種涂料助劑，具體地說涉及一種用于涂料和油墨的改性劑，尤其是涉及一種用多種無機材料復合制成的水性分散體組合物。
本發(fā)明的另一個要解決的技術(shù)問題是提供一種制備納米水性分散體組合物的方法。
本發(fā)明的再一個要解決的技術(shù)問題是提供所述水性分散體組合物的用途，即用該組合物改性涂料。
在本發(fā)明的一個實施方案中，提供了一種納米水性分散體組合物，以重量份計，該組合物包括以下組分氧化鋅粉體材料 1-15份碳酸鈣粉體材料 1-20份二氧化鈦粉體材料1-15份二氧化硅粉體材料1-20份三氧化二銻粉體材料 0-20份表面處理劑. 1-20份表面活性劑 1-20份分散劑 1-10份水 余量其中組合物的粉體材料的含量占組合物總重量份的10-50％，粉體材料的平均粒徑為1-100納米。
在本發(fā)明的實施中，所用的表面處理劑可以是本領域公知的表面處理劑，包括硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸鈉、烷氧乙烯醚或其任意一種或幾種的混合物。優(yōu)選的表面處理劑包括硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸鈉或其混合物。以水性分散體組合物的總重量份計，可以加入1-20份表面處理劑，優(yōu)選加入1-15份表面處理劑。
在本發(fā)明中可以使用的表面活性劑是非離子型表面活性劑，其包括壬基酚聚氧烯醚、烷芳基聚醚醇和改性烷基酚聚氧乙烯醚，優(yōu)選的表面活性劑為烷芳基聚醚醇。以水性分散體組合物的總重量份計，可以加入1-20份表面活性劑，優(yōu)選加入2-10份表面活性劑。
可用于本發(fā)明的分散劑是2-氨基-2-甲基-1-丙醇。以水性分散體組合物的總重量份計，可以加入1-10份分散劑，優(yōu)選加入3-10份分散劑。
在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，提供了一種納米水性分散體組合物，以重量份計，該組合物包括以下組分氧化鋅粉體材料 1-15份碳酸鈣粉體材料 1-20份二氧化鈦粉體材料1-15份二氧化硅粉體材料1-15份三氧化二銻粉體材料 0-15份表面處理劑 1-15份表面活性劑 2-10份分散劑 3-10份水 余量其中組合物的粉體材料的含量占組合物總重量份的20-40％，粉體材料的平均粒徑為1-100納米。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了一種制備納米水性分散體組合物的方法，該方法包括以下步驟a)將所需的粉體材料與表面處理劑進行混合研磨20-180分鐘；b)將水、表面活性劑和分散劑均勻混合，配制成預混液；c)將第a步所得到的納米混合物加入第b步配制的預混液中，以8-20米/秒的線速度攪拌20-100分鐘；d)將所得混合物進行研磨20-180分鐘；然后d)超聲處理研磨后的混合物20-300分鐘，超聲頻率為1-40K。
在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，提供了一種制備納米水性分散體組合物的方法，該方法包括以下步驟a)將所述的粉體材料與表面處理劑進行混合研磨20-120分鐘；b)將水、表面活性劑和分散劑均勻混合，配制成預混液；c)將第a步所得到的納米混合物加入第b步配制的預混液中，以8-20米/秒的線速度攪拌20-100分鐘；d)將所得混合物進行研磨20-120分鐘；e)超聲處理研磨后的混合物20-200分鐘，超聲頻率為1-40K。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，還可以使用氣流粉碎設備對粉體混合材料與表面處理劑進行處理1-5遍。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，可以選擇性地加入所述的粉體材料。例如，主要為了提高抗老化性能并有較好的強度，就可以只加入粉體氧化鋅、碳酸鈣、二氧化鈦和二氧化硅；如果要提高阻燃性能，則可以再加入三氧化二銻粉體。本領域普通技術(shù)人員可以根據(jù)所需的性能加入不同的粉體材料，而制得不同的分散體組合物。
在本發(fā)明的實施中，在步驟c完成后，為了增加產(chǎn)品的使用性能，還可以在分散過程中加入防霉劑、消泡劑，例如瑞士Clariant生產(chǎn)的Kathon LXE、Rozone2000等防霉劑，德國Henkel生產(chǎn)的NXZ、F111等消泡劑。
在第a)步和第d)步的研磨過程中，可以采用研磨機，砂磨機和球磨機等。研磨后將混合物收集于玻璃或塑料容器中。研磨時間為20-180分鐘，優(yōu)選20-120分鐘。在第e)步的超聲處理中，超聲源可以直接采用超聲波發(fā)生器或具有超聲波發(fā)生功能的器具。處理時間為20-300分鐘，優(yōu)選為20-200分鐘。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，提供了一種包含所述水性分散體組合物的涂料。具體方法是在涂料生產(chǎn)過程中的分散、研磨等過程中加入本發(fā)明的水性分散體組合物，加入后進行充分攪拌使之均勻，加入的量為涂料總重量份的1-10％。該涂料的綜合性能得到了明顯改善。
由于本發(fā)明的納米水性分散體組合物含有多種納米材料，因而具有多種特殊性能。納米是長度單位，1納米等于十億分之一米，納米材料通常是指材料在三維方向上至少有一維的尺寸在1-100納米之間，并且具有區(qū)別于常規(guī)尺寸時的特殊的物理化學性能。研究實驗表明，納米二氧化硅、二氧化鈦等具有優(yōu)異的紫外光線(引起老化的主要因素)吸收特性，納米碳酸鈣粉、納米氧化鋅具有較好的增強性能，納米三氧化二銻粉體材料是一種很好的阻燃材料。本發(fā)明涉及的納米水性分散體組合物含有多種功能納米材料，并由于經(jīng)過了適當?shù)奶幚?，可以保證納米材料在體系中形成納米級的分散。這種納米水性分散體組合物使用在涂料中可以提高涂料的抗老化性能、涂膜強度硬度、觸變性能、流平性能以及阻燃性能等。由于該產(chǎn)品不含有易揮發(fā)的有機物質(zhì)，因此它還是一種對環(huán)境友好型的產(chǎn)品。
此外，涂料經(jīng)本發(fā)明的納米水性分散體組合物改性后，可獲得抗老化、耐擦洗、耐污染、涂層硬度、流平性、阻燃性能等的提高。
下面通過實施例舉例說明本發(fā)明。在不背離本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍的情況下，在涂料助劑的技術(shù)領域內(nèi)，可以對本發(fā)明進行其他的修改。
除非具體指明，本說明書中所有百分數(shù)和份數(shù)都以重量為基準。
三氧化二銻粉體材料 5份硅烷偶聯(lián)劑 5份壬基酚聚氧烯醚 6份2-氨基-2-甲基-1-丙醇 6份水 56份將粉體材料與硅烷偶聯(lián)劑混合并進行球磨60分鐘，或者使用氣流粉碎設備進行處理1-5遍；然后將壬基酚聚氧烯醚、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和水均勻混合，配制成預混液；將粉體材料與硅烷偶聯(lián)劑的球磨后的混合物倒入預混液中，同時在線速度為8-20米/秒的攪拌器中高速攪拌30分鐘；再將所得的混合物研磨60分鐘；最后用頻率為1-40K的超聲處理器處理研磨后的混合物80分鐘，則得到了本發(fā)明的納米水性分散體組合物。實施例1的組合物顯示了優(yōu)良的抗老化性、耐水浸泡性、阻燃性和耐擦洗性等綜合性能。
水 83份將粉體材料與烷氧乙烯醚混合并進行球磨20分鐘；然后將1，2-丙二醇、2-氨基-2-甲基-1-丙醇和水均勻混合，配制成預混液；將經(jīng)表面處理的粉體材料的混合物加入預混液中，同時在線速度為8-20米/秒的攪拌器中攪拌20分鐘；再將所得的混合物研磨20分鐘；最后用頻率為1-40K的超聲處理器處理研磨后的混合物20分鐘，則得到了本發(fā)明的納米水性分散體組合物。
權(quán)利要求
1.一種納米水性分散體組合物，其特征在于以重量計，該組合物包括以下組分氧化鋅粉體材料 1-15份碳酸鈣粉體材料 1-20份二氧化鈦粉體材料1-15份二氧化硅粉體材料1-20份三氧化二銻粉體材料 0-20份表面處理劑 1-20份表面活性劑 1-20份分散劑 1-10份水 余量其中以組合物的固體含量占整重量的10-50％，粉體材料的平均粒徑為1-100納米。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的水性分散體組合物，其特征在于該組合物包括以下組分氧化鋅粉體材料1-15份碳酸鈣粉體材料1-20份二氧化鈦粉體材料 1-15份二氧化硅粉體材料 1-15份三氧化二銻粉體材料1-15份表面處理劑1-15份表面活性劑2-10份分散劑3-10份水余量其中以組合物的固體含量占整重量的20-40％，粉體材料的平均粒徑為1-100納米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的水性分散體組合物，其特征在于所述表面處理劑包括硅烷偶聯(lián)劑、硬脂酸鈉、烷氧乙烯醚或其任意一種或幾種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的水性分散體組合物，其特征在于所述表面活性劑是非離子型表面活性劑，包括壬基酚聚氧烯醚、烷芳基聚醚醇和改性烷基酚聚氧乙烯醚。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的水性分散體組合物，其特征在于所述分散劑是2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
6.一種制備納米水性分散體組合物的方法，其特征在于該方法包括以下步驟e)將所需的粉體材料與表面處理劑進行混合研磨20-180分鐘；f)將水、表面活性劑和分散劑均勻混合，配制成預混液；g)將第a步所得到的納米混合物加入第b步配制的預混液中，以8-20米/秒的線速度攪拌20-120分鐘；d)將所得混合物進行研磨20-180分鐘；然后e)超聲處理研磨后的混合物20-300分鐘，超聲頻率為1-40K。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于該方法包括以下步驟a)將所需的粉體材料與表面處理劑進行混合球磨20-120分鐘；b)將水、表面活性劑和分散劑均勻混合，配制成預混液；c)將第a步所得到的納米混合物加入第b步配制的預混液中，以8-20米/秒的線速度攪拌20-100分鐘；d)將所得混合物進行研磨20-120分鐘；然后e)超聲處理研磨后的混合物20-200分鐘，超聲頻率為1-40K。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于步驟a還可以采用氣流粉碎設備進行處理1遍-5遍。
9.一種涂料，其特征在于以所述涂料的重量計，在所述涂料中加入1-10份的權(quán)利要求1所述的水性分散體組合物。
10.一種涂料，其特征在于以所述涂料的重量計，在所述涂料中加入1-10份的權(quán)利要求2所述的水性分散體組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米水性分散體組合物及其制備方法和用途。該水性分散體組合物包括納米粉體無機材料、表面處理劑、分散劑和水。這種納米水性分散體組合物可用于涂料或油墨中，使用在涂料中可以提高涂料的抗老化性能、涂膜強度硬度、觸變性能、流平性能以及阻燃性能等。
文檔編號C09C3/00GK1394918SQ01119999
公開日2003年2月5日 申請日期2001年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年7月6日
發(fā)明者韓巍 申請人:韓巍