用于涂料調(diào)色機調(diào)色的有機顏料水性色漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種水性色漿及其制備方法，尤其涉及一種用于涂料調(diào)色機調(diào)色的有 機顏料水性色漿及其制備方法，屬于涂料用色漿技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 將顏料顆粒穩(wěn)定分散在水性體系中形成的水性色漿是涂料行業(yè)最常用的著色劑 之一。傳統(tǒng)的涂料調(diào)色都是配備專業(yè)調(diào)色人員先小批量手工配色，確定色漿比例及添加量 后，再按比例和添加量向大批量的涂料中加入各種色漿，經(jīng)攪拌、灌裝以實現(xiàn)涂料調(diào)色。這 種手工調(diào)色方式，其顏色的準確度受配色人員的專業(yè)水平、經(jīng)驗、心理等外部影響較大，且 調(diào)色工時長、批次重現(xiàn)性低、色漆浪費大，調(diào)色成本及效率難以滿足涂料制造和銷售企業(yè)多 批次、快速調(diào)色的要求。
[0003] 涂料調(diào)色機調(diào)色是一種以調(diào)色軟件控制調(diào)色機來添加色漿并混勻，以制造色漆的 新型調(diào)色方式。一般情況下，調(diào)色機中至少裝有10-16種基礎(chǔ)色漿，部分調(diào)色機中，所用基 礎(chǔ)色漿，甚至?xí)^20種。使用調(diào)色機調(diào)色，有利于減輕涂料生產(chǎn)和銷售企業(yè)對專業(yè)調(diào)色 人員的依賴、避免服務(wù)距離的約束、降低調(diào)色環(huán)節(jié)的人工成本，是涂料企業(yè)降低生產(chǎn)和銷售 成本、實現(xiàn)清潔化生產(chǎn)、提高調(diào)色準確性和調(diào)色效率的重要途徑。
[0004] 目前，涂料調(diào)色機已在涂料生產(chǎn)線和涂料零售店中得到廣泛應(yīng)用。使用調(diào)色機調(diào) 色時，一般先通過分光光度計讀取、分析目標色，再通過配色軟件計算，選擇合適的基礎(chǔ)色 漿和對應(yīng)添加量，并通過栗送的方式將基礎(chǔ)色漿直接注入待調(diào)色的涂料中，加入色漿后，經(jīng) 封蓋、震蕩混勻，即可得到有色涂料。
[0005] 調(diào)色機、調(diào)色軟件及調(diào)色機專用色漿是構(gòu)成涂料自動調(diào)色系統(tǒng)并影響其調(diào)色效果 的三個關(guān)鍵因素。公開號為US6701977和US8528605的美國專利揭示了常用涂料調(diào)色機的 基本結(jié)構(gòu)和工作原理，涂料調(diào)色機一般由電腦、色漿儲罐、色漿出料口、電機、栗、稱量工具 等多個部分組成，調(diào)色機是根據(jù)調(diào)色軟件及其基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫中記錄的水性色漿各項性能來選 擇添加色漿的品種、確定色漿的添加量，并通過調(diào)色機控制不同色漿儲罐中色漿的添加，再 將添加色漿的涂料桶封蓋，經(jīng)震蕩機震蕩混勻，即可得到色漆。
[0006] 為了避免長時間不用或者斷電等因素帶來的因水分揮發(fā)導(dǎo)致色漿在出料口干燥 結(jié)塊、甚至堵塞出料口的現(xiàn)象，調(diào)色機用色漿對保濕性有著極高的要求。通過大量添加高沸 點、低飽和蒸汽壓的有機溶劑，如丙三醇、乙二醇、丙二醇等，可以顯著增加水性色漿的保濕 性，然而，這些有機溶劑幾乎都屬于揮發(fā)性有機化合物（volatileorganiccompounds，簡 稱VOC)，會對環(huán)境造成較大破壞。隨著政府和民眾環(huán)境保護保護意識的增強，涂料領(lǐng)域的 V0C排放受到了極大限制。隨著我國先后制定并開始執(zhí)行GB18582-2008《室內(nèi)裝飾裝修 材料內(nèi)墻涂料中有害物質(zhì)限量》、GB24408-2009《建筑用外墻涂料中有害物質(zhì)限量》等多項 涉及涂料行業(yè)V0C排放的強制性國家標準，涂料行業(yè)對V0C排放的限制日益嚴格，在涂料用 水性色漿中添加大量有機溶劑以提升水性色漿保濕性的方法，難以滿足我國相關(guān)法規(guī)和涂 料行業(yè)客戶的要求。
[0007] 在涂料調(diào)色機調(diào)色的過程中，調(diào)色機及其配套的調(diào)色軟件均默認調(diào)色機中所裝色 漿的著色力，應(yīng)該是固定不變的，一旦色漿的著色力發(fā)生變化，會顯著影響涂料的最終調(diào)色 效果，造成調(diào)色偏差；另一方面，在儲罐中的色漿，需要通過栗送方式將色漿直接注入待調(diào) 色的涂料中，為利于色漿的栗送和在基礎(chǔ)漆中的分散，調(diào)色機用水性色漿往往需要有較低 的粘度。然而，傳統(tǒng)的以分散劑直接分散顏料制備水性色漿的工藝，容易出現(xiàn)因為分散劑在 顏料表面解脫附導(dǎo)致的顏料顆粒團聚、著色力下降等問題，大量分散劑的使用還顯著增加 了色漿的粘度，影響了色漿的栗送效率。
[0008] 目前，以普通商品化顏料、分散劑、潤濕劑、有機溶劑、水等原料經(jīng)分散、研磨、過 濾、消泡等常規(guī)生產(chǎn)工藝制備的水性色漿，難以滿足調(diào)色機在儲存穩(wěn)定性、V0C含量、保濕性 和粘度等方面苛刻的性能要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種用于涂料調(diào)色機調(diào)色的 有機顏料水性色漿及其制備方法，由該方法制備所得的有機顏料水性色漿穩(wěn)定性高、保濕 性好、V0C含量少、粘度低，能夠滿足涂料調(diào)色機對有機顏料水性色漿的性能要求。
[0010] 本發(fā)明為了解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：
[0011] 一種用于涂料調(diào)色機調(diào)色的有機顏料水性色漿的制備方法，包括下述步驟：
[0012] (1)稱取占該有機顏料水性色漿總質(zhì)量15~25%的有機顏料、占該有機顏料水性 色漿總質(zhì)量5~10%的聚乙二醇、占該有機顏料水性色漿總質(zhì)量0. 1~2. 0%的天然多糖、 占所述有機顏料質(zhì)量8~20%的聚氨酯分散劑、占所述有機顏料質(zhì)量3~8%的烷基聚氧 乙烯醚分散劑、適量pH調(diào)節(jié)劑、適量防霉殺菌劑和余量去離子水；
[0013] (2)在常溫攪拌狀態(tài)下，在含有聚氨酯分散劑的丙酮溶液中加入有機顏料，高速分 散至少20分鐘，通過砂磨機將分散后的漿料至少研磨3遍，制得丙酮為溶劑的超細有機顏 料分散體；
[0014] (3)在分散機高速攪拌下，將烷基聚氧乙烯醚分散劑和pH值調(diào)節(jié)劑在去離子水中 充分分散并控制溶液pH值在9. 5~11之間，再加入步驟（2)得到的丙酮為溶劑的超細有 機顏料分散體，高速分散至少30分鐘，再通過蒸除丙酮和部分去離子水，得到水為溶劑的 超細有機顏料分散體；
[0015] (4)在分散機高速攪拌下，將天然多糖、聚乙二醇、防霉殺菌劑和去離子水充分分 散、混合，再加入步驟（3)得到的水為溶劑的超細有機顏料分散體中，經(jīng)高速分散后，加入 pH值調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)pH值在7. 5~9之間，再通過砂磨機將分散后的漿料至少研磨2遍，過濾， 得到適用于涂料調(diào)色機調(diào)色的有機顏料水性色漿。
[0016] 在該色漿制備步驟（2)中所述含有聚氨酯分散劑的丙酮溶液是通過下述方法制 備所得的：在常溫攪拌狀態(tài)下，在丙酮中先后加入聚酯多元醇和二異氰酸酯，升溫至40°C 以上，加入催化劑并至少反應(yīng)1小時后，加入2, 2-二羥甲基丙酸，再至少反應(yīng)1小時，最后 加入含有單羥基的封端劑至少反應(yīng)1小時，得到含有聚氨酯分散劑的丙酮溶液。其中，所 述聚酯多元醇和二異氰酸酯的摩爾比為1:2~1:4,聚酯多元醇和2, 2-二羥甲基丙酸的 摩爾數(shù)之和與二異氰酸酯的摩爾比為1:1. 05~1:1. 1 ;含有單羥基的封端劑為4-羥乙基 咪唑、2-氨基-4-甲基吡啶、壬基酚和辛基酚中的一種，該封端劑用量可以通過計算未反 應(yīng)異氰酸酯摩爾數(shù)進行控制，用量一般選擇占未反應(yīng)異氰酸酯全部封端所必須封端劑用量 的85%~100%;所述聚酯多元醇為聚e-己內(nèi)酯二醇，該聚e-己內(nèi)酯二醇一般由二元 醇作為起始劑對e-己內(nèi)酯開環(huán)制備而得；所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯和二苯基甲 烷-4,4'-二異氰酸酯中的一種，所述催化劑為二月桂酸二丁基錫和二月桂酸二辛基錫中的 至少一種。
[0017] 需要特別指出的是，丙酮易燃、易揮發(fā)，化學(xué)性質(zhì)較活潑，在步驟（2)中，為防范分 散、研磨過程中因溫度過高導(dǎo)致的丙酮揮發(fā)，一般需要使用高效冷卻裝置，并對所用設(shè)備采 取必要的防爆措施。另一方面，大量實驗和《聚氨酯樹脂及其應(yīng)用》等專業(yè)書籍中均指出，由 于異氰酸酯會在與水接觸后進行反應(yīng)生成不穩(wěn)定的氨基甲酸，然后氨基甲酸會迅速分解成 二氧化碳和胺，而生成的胺與異氰酸酯的反應(yīng)速度遠比異氰酸酯與水的反應(yīng)速度快，胺與 異氰酸酯會快速反應(yīng)生成取代脲，往往會造成一個水分子消耗兩個異氰酸酯基團的現(xiàn)象。 因此，上述含有聚氨酯分散劑丙酮溶液的制備過程中，需要保證作為溶劑的丙酮必須是無 水丙酮，以避免因異氰酸酯與水反應(yīng)導(dǎo)致的聚氨酯分散劑分子量過大；同時，由于封端劑用 量不足導(dǎo)致的殘余異氰酸酯基團會在后續(xù)工藝中與水反應(yīng)對分散劑進行擴鏈，必須控制封 端劑用量占未反應(yīng)異氰酸酯全部封端所必須封端劑用量的85%~100%，以防止分散劑分 子量過大造成的分散效率下降、顏料團聚等現(xiàn)象。
[0018] 在該色漿制備步驟（3)中，蒸除丙酮既可以采用適當升溫、減壓蒸除溶劑的方式， 也可以采用刮板式薄膜蒸發(fā)器等水性聚氨酯行業(yè)常用的水性體系中脫除丙酮的設(shè)備。
[0019] 本發(fā)明所述的用于涂料調(diào)色機調(diào)色的有機顏料水性色漿的制備方法中，采用的 天然多糖為黃原膠、阿拉伯樹膠和海藻酸鈉中的至少一種；所用聚乙二醇的平均分子量為 200~600道爾頓，這是因為該分子量的聚乙二醇沸點高、飽和蒸汽壓低，不屬于涂料行業(yè) 的V0C;此外所述烷基聚氧乙烯醚分散劑具有通式（I)的結(jié)構(gòu)：
[0020]
[0021] 其中，m為8~18的整數(shù)且包含8和18 ;n為20~60的整數(shù)且包含20和60,具 有通式（I)結(jié)構(gòu)的烷基聚氧乙烯醚分散劑一般是采用以烷基醇作為起始劑對環(huán)氧乙烷開 環(huán)的工藝制備而得。
[0022] 為防止水性色漿在儲存和使用過程中出現(xiàn)因細菌滋生導(dǎo)致的發(fā)霉或者發(fā)臭現(xiàn)象， 一般都會在色漿中添加適量防霉殺菌劑。在本發(fā)明中，只要能夠保證色漿儲存