專(zhuān)利一種新穎的多功能納米乳膠漆涂料助劑及制備方法

1、一種新穎的多功能納米乳膠漆助劑及制備方法申請(qǐng)人：天津科技大學(xué)地 址：天津經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)第十三大街泰達(dá)校區(qū) 天津市博帥工貿(mào)有限公司地 址：天津市西青區(qū)楊柳青明清街A座17號(hào)發(fā)明人：田福禎 李儒生 張海麗 劉芬 馬慶奎 何長(zhǎng)平 焦 寅 朱 琳發(fā)明名稱(chēng)：一種新穎的多功能納米乳膠漆涂料助劑及制備方法摘要：本發(fā)明提供一種天然環(huán)保納米乳膠漆增稠流平助劑。其特征是采用天然系列食品膠經(jīng)與一種或幾種納米氧化物經(jīng)溶脹、結(jié)合、改性，使得納米材料以高能狀態(tài)均勻分散在系列食品膠中不團(tuán)聚，而且與水性的天然及合成高分子乳液有很好的混溶性，采用本發(fā)明助劑制備的乳膠漆膠體均勻不分層不死底，具有很好的開(kāi)罐效應(yīng)。根據(jù)不同用途可以制備成

2、具有抗紫外、光降解、光催化自潔、殺菌防霉、防污超硬、釋放負(fù)離子等功能的乳膠漆增稠流平助劑。權(quán)利要求書(shū)1.一種天然納米改性助劑，其主要內(nèi)容為系列食品膠與納米漿料經(jīng)物理混合而成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然食品膠改性納米助劑，所述的系列食品膠為：黃原膠,瓜兒豆膠,卡拉膠,刺槐豆膠,阿拉伯膠,魔芋膠.3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然食品膠改性納米助劑，所述的納米材料為：納米金紅石型二氧化鈦；納米銳鈦礦型二氧化鈦；納米銳鈦礦型與金紅石型混晶；載過(guò)渡元素或載稀土、非金屬納米銳鈦礦型二氧化鈦；或上述材料與納米SiO2、納米ZnO、納米Al2O3的復(fù)合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種天然食品膠改性納米助劑中

3、的的系列食品膠，其組成按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，可以選擇一種或幾種混合食品膠，占1-10%。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種天然食品膠改性納米助劑中的納米材料，其組成按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)，可以選擇一種或幾種混合納米氧化物，該納米氧化物的漿料質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%50%。天然食品膠改性納米助劑，所選擇一種或幾種混合食品膠，占1-10%，所選擇一種或幾種混合納米氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%50%的漿料，占10%60%，其余為水。說(shuō)明書(shū)技術(shù)領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種新穎納米乳膠漆涂料助劑，具體涉及系列食品膠與納米級(jí)無(wú)機(jī)氧化物結(jié)合，作為乳膠漆涂料增稠、流平助劑及制備方法。背景技術(shù)助劑在傳統(tǒng)乳膠漆中的作用很重要，也是國(guó)內(nèi)外企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的對(duì)象，用于涂料的助劑

4、世界上每年上百億美元，國(guó)內(nèi)大部分市場(chǎng)都被許多國(guó)外企業(yè)產(chǎn)品占領(lǐng)。作為涂料乳膠漆的許多助劑大部分對(duì)人體有害，這是多年來(lái)國(guó)內(nèi)外人們十分關(guān)注的問(wèn)題。隨著人們崇尚自然和環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng),生物及發(fā)酵表面活性劑將有更加廣闊的應(yīng)用前景,并有可能成為化學(xué)合成表面活性劑的替代品或升級(jí)換代品。水性涂料中的增稠、流平助劑通常是揮發(fā)性或半揮發(fā)性的高分子化合物（總有機(jī)揮發(fā)物TVOC 和二異氰酸酯 TDI），這類(lèi)物質(zhì)將緩慢地?fù)]發(fā)到空氣中，對(duì)室內(nèi)空氣有長(zhǎng)期的污染；另外這類(lèi)助劑的合成過(guò)程往往成本較高且對(duì)環(huán)境有污染。而且，多種品牌的增稠、流平助劑在實(shí)際使用中還存在一些難以克服的問(wèn)題，如流平性不好，長(zhǎng)時(shí)間存放出現(xiàn)分層，降低了其商業(yè)價(jià)

5、值。目前，納米涂料中納米材料如何以高分散狀態(tài)加入及在涂料中始終能夠保持高分散狀態(tài)，是當(dāng)前納米材料在涂料應(yīng)用中的重要課題。在該領(lǐng)域，歐美等大公司均投放巨大力量研究。制備納米涂料一般都將納米材料直接加入到涂料中去，是一種簡(jiǎn)單的混配，涂料使用的納米粒子的其粒徑一般在50nm以下，由于其粒子的小尺寸及非常大的比表面積效應(yīng)，故其粒子表面自由能很高，離子之間極易團(tuán)凝聚在一起而失去了納米粒子的作用。這樣納米材料很難達(dá)到有效的分散于涂料當(dāng)中。CN1448454A中敘述的是一種天然植物水性涂料及其制備方法，其主要采用天然植物樹(shù)脂、天然植物色漿，但在專(zhuān)利中涉及的防腐劑、增稠劑、流平劑、PH穩(wěn)定劑都從美國(guó)進(jìn)口，具體

6、是否天然物構(gòu)成未進(jìn)一步披露。CN1267687A 涉及了一種水性涂料助劑的配方，是由聚氧化乙烯、聚乙二醇、羧甲基淀粉鈉組成，在涂料中起到分散、增稠和流平作用，長(zhǎng)時(shí)間存放不會(huì)出現(xiàn)分層現(xiàn)象。專(zhuān)利中未涉及與納米材料復(fù)合的制備方法和應(yīng)用效果。CN1451433A“水性建筑涂料用納米助劑及其制備方法”中敘述了一種納米助劑的組成和生產(chǎn)方法，該助劑是包括納米氧化鋅和納米碳酸鈣超細(xì)微粉與穩(wěn)定劑、分散劑、PH調(diào)節(jié)劑、消泡劑、保濕劑、殺菌劑組成的膠體，這種膠體中納米粒子分散均勻，因而解決了現(xiàn)有技術(shù)中納米粒子極易聚集成團(tuán)的問(wèn)題。因此與乳膠漆和水性樹(shù)脂有很好的相溶性，很容易均勻分散在涂料中。但在該專(zhuān)利中未涉及這種納米

7、助劑的增稠、流平的功能。CN1597801A敘述的納米多功能涂料助劑，采用納米粒徑60nm以下的二氧化鈦、氧化鋅、載銀磷酸鋯和防霉劑，輔料占10%為表面活性劑、增稠劑、分散劑等，在其權(quán)利要求書(shū)中未詳細(xì)表明是什么物質(zhì)。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于現(xiàn)有技術(shù)上的不同，提供一種成本低、制備工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保并且納米材料在涂料中得到很好的分散、增稠防沉作用，同時(shí)可使乳膠漆涂料具有良好涂刷及流平性能的多功能乳膠漆增稠、流平助劑。 通過(guò)系列食品膠與納米級(jí)無(wú)機(jī)氧化物的結(jié)合而制備成一種納米改性增稠、流平助劑（以下簡(jiǎn)稱(chēng)NMRT ）。在涂料制備中，采用的納米金紅石型二氧化鈦；納米銳鈦礦型二氧化鈦；納米銳鈦礦型與金紅石型混

8、晶；載過(guò)渡元素或載稀土、非金屬納米銳鈦礦型二氧化鈦均是天津科技大學(xué)研究的專(zhuān)利產(chǎn)品。這些納米材料以系列食品膠為載體，預(yù)分散好的納米粒子被食品膠包裹，從國(guó)家納米產(chǎn)業(yè)化基地檢測(cè)中心對(duì)納米二氧化鈦膠體和與食品膠結(jié)合的膠體的透射電子顯微鏡表征可以清楚的觀察到（見(jiàn)圖）納米粒子周?chē)幸粚影胪该髂z質(zhì)物質(zhì)，在納米粒子之間構(gòu)成了空間位阻，從而克服了納米粒子之間的范德華力等，形成一種高分散性的均勻膠體。這種納米改性增稠、流平助劑與乳液、顏填料、水和其他助劑有很好的相溶性，故可以有效的均勻分散到涂料成分中，解決了將納米材料直接加入涂料中分散不均勻的現(xiàn)象。同時(shí)，又增加了涂料的增稠、流平之功能。另外，其他各類(lèi)具有特殊功能

9、的納米材料也能與系列食品膠結(jié)合，保持很好的分散狀態(tài)加入到涂料中。本發(fā)明是由系列食品膠經(jīng)與幾種納米材料復(fù)合改性，按功能分為：1納米金紅石型二氧化鈦抗紫外改性增稠流變劑 （抗紫外納米乳膠漆專(zhuān)用）2納米銳鈦礦型二氧化鈦或混晶光降解改性增稠流變劑 （光降解納米乳膠漆專(zhuān)用）3納米金紅石型二氧化鈦與納米氧化硅/納米氧化鋁復(fù)合性增稠流變劑（抗老化增強(qiáng)納米乳膠漆專(zhuān)用）4載銀納米銳鈦礦型二氧化鈦或載銀混晶與納米氧化鋅復(fù)合改性增稠流變劑（殺菌防霉納米乳膠漆專(zhuān)用）本系列納米改性助劑體系中有效物均為系列食品膠，與化學(xué)合成的表面活性助劑相比,除具有降低表面張力、穩(wěn)定乳化等相同作用外,還具有一般化學(xué)合成表面活性劑所不具備

10、的無(wú)毒、能生物降解等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明是通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)施的：提供一種納米多功能涂料助劑，其組成按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)：含納米氧化物為8%16%的納米氧化物漿料30%60%、一種或幾種食品膠1-10%、其余為水。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下特點(diǎn)：（1） 集多功能于一體，具有增稠、流平等作用；（2） 將納米材料保持很好的分散狀態(tài)加入到涂料中；（3） 其他各類(lèi)具有特殊功能的納米材料也能保持很好的分散狀態(tài)加入到涂料中；（4） 成本低；（5） 系列食品膠，綠色環(huán)保，無(wú)毒；（6） 使用方便。以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例1：納米改性增稠、流平助劑，含納米金紅石型二氧化鈦質(zhì)量為20%的漿料占30%，系列食品膠采用

11、黃原膠占3.0%，其余為水。在涂料分散劑中加入處理潔凈的水67公斤，在攪拌下慢慢加入3公斤黃原膠，待成為一均勻的膠狀液體后，加入含納米金紅石型二氧化鈦質(zhì)量為20%的漿料30公斤，攪拌分散后為一均勻的膠狀體，含納米金紅石型二氧化鈦質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.0%。實(shí)施例2：納米改性增稠、流平助劑，含納米氧化物質(zhì)量為20%的漿料占30%，載銀納米銳鈦礦型二氧化鈦與納米ZnO的質(zhì)量比為1：1；其中系列食品膠采用黃原膠占3%，其余為水。在涂料分散機(jī)中加入處理潔凈的水67公斤，在攪拌下慢慢加入3公斤黃原膠，待成為一均勻的膠狀液體后，加入含載銀納米銳鈦礦型二氧化鈦與納米ZnO質(zhì)量比為1：1的10%的漿料30公斤，攪拌分散后為一均勻的膠狀體，含混合納米氧化物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6.0%。實(shí)施例3：納米改性增稠、流平助劑，含納米氧化物質(zhì)量為20%的漿料占30%，納米金紅石型二氧化鈦、納米SiO2、納米AL2O3的質(zhì)量比為1：1：1；其中系列食品膠采用黃原膠占3%，其余為水。在涂料分散機(jī)中加入處理