一种水性涂料用乳液型消泡剂及其制备方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种以硅聚醚为主要活性物的乳液型消泡剂，其在水性涂料中表现出良好的消抑泡性能和涂层性能。通过在一种指定结构的硅聚醚中加入白炭黑，并用催化剂处理，使得消抑泡性能进一步提升，同时在100℃～180℃下通过两种指定结构的硅聚醚和另一种指定结构的聚醚的协同作用，改善了其对水性涂料涂层的影响；另外，通过白炭黑在硅聚醚中和乳化过程的分开添加处理方式，兼顾了消抑泡性能和涂层性能。

【技术实现步骤摘要】
一种水性涂料用乳液型消泡剂及其制备方法
本专利技术涉及一种水性涂料用消泡剂，更确切的说，是一种适合水性建筑涂料用的消泡剂。消泡剂属于精细化学制剂，因此本专利技术隶属于精细化工制剂

技术介绍
人们越来越重视环境保护，因此涂料向水性涂料发展，但是涂料中含有分散剂、润湿剂、pH调节剂、乳化剂等表面活性剂，在生产搅拌或者施工的过程中会有强力的稳泡作用，不仅使生产效率下降，施工时还会使涂层产生表观缺陷，如针孔、凹坑、橘皮效应、光泽下降等。因此，水性涂料中需要使用消泡剂。目前水性涂料常用的消泡剂为矿物油类消泡剂，矿物油类消泡剂主要由矿物油、脂肪酸金属皂、脂肪酸酰胺、脂肪醇以及聚醚组成，在水性体系中分散性好，虽然相容性比有机硅消泡剂好，但是在消抑泡性能方面有一定的不足，随着对环保要求的提高，人们对消泡剂的VOC的要求也越来越高，矿物油消泡剂的VOC，不仅影响环境健康，且对人们的身体健康产生威胁，同时，矿物油消泡剂也会影响光泽度。所以，通过反应将消泡性能较好的聚有机硅氧烷与相容性较好的聚醚进行接枝得到聚醚改性聚有机聚硅氧烷（下文简称“硅聚醚”），既能加快消泡速度，又能改善消泡剂与水性涂料的相容性，同时避免了VOC对环境以及人身产生的危害，所以硅聚醚作为水性涂料活性物越来越受到人们的重视。国内外研究者对水性涂料中改性聚有机硅氧烷类消泡剂的研究众多。专利CN101096417A介绍了具有如下通式的聚硅氧烷-聚氧乙烯-聚氧丙烯三嵌段共聚物作为有效消泡组分的、用于水性涂料消泡的化合物：其中R1是具有1~8个碳原子的烷基，R2是-（CH2）PO-，下标p=2，3或4，R3是氢或者是1~4个碳原子的烷基，下标n=40~80，下标m=3~10，下标x=3~6且下标y=20~30，下标x/y的比值约为0.12至0.20。此专利只提及硅聚醚作为有效消泡组分的消泡剂在水性涂料中的消泡作用，未涉及疏水粒子的分散工艺及其它物质对消泡剂性能的提高。专利CN100547158C中提到硅聚醚具有如下结构：其中，R5为甲基、乙基、丙基、丁基或者苯基，R6为封端基团，为氢、甲基、乙基、丙基或者丁基，下标r为1~200的整数，下标s为1~50的整数，下标a和下标b都为1~50的整数，下标t为1~6的整数。此专利中硅聚醚作为在造纸湿部工序、造纸废水处理以及其他一些水性体系用消泡剂的消泡成分，没有涉及到水性涂料中应用及如何提高在水性涂料中的消抑泡性能和涂层性能。专利CN102716600B中介绍了一种在制备硅聚醚活性物时加入亲水白炭黑的方法，用该种硅聚醚活性物制备的有机硅乳液的稳定性及抑泡性能均明显提高，但此专利方法制备的硅聚醚活性物应用在水性涂料中仍会引起表面缺陷。专利CN101088589A中介绍了一种用于水性体系的聚氧化烯-聚硅氧烷嵌段共聚物，不会引起涂层缺陷，其所述共聚物结构如下：其中，R1基团相同或者不同，代表一个氢原子或者一个具有1~4个碳原子的烷基，并且下标m的值为4~20，A是一个具有平均结构式（CnH2nO-)y的聚氧化烯嵌段，下标n的值为2.8~4.0，下标y的值为15~100。B是具有以下平均结构式的聚硅氧烷嵌段：R2基团相同或者不相同，代表一个具有1~4个碳原子的烷基或一个苯基，且至少90%的R2基团是甲基，下标x的值为10~100，此专利中聚氧化烯-聚硅氧烷嵌段共聚物制备工艺要求高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种以硅聚醚为主要活性物的乳液型消泡剂，其在水性涂料中表现出良好的消抑泡性能和涂层性能。通过在一种指定结构的硅聚醚中加入白炭黑，并用催化剂处理，使得消抑泡性能进一步提升，同时在100℃~180℃下通过两种指定结构的硅聚醚和另一种指定结构的聚醚的协同作用，改善了其对水性涂料涂层的影响；另外，通过白炭黑在硅聚醚中和乳化过程的分开添加处理方式，兼顾了消抑泡性能和涂层性能。本专利技术的水性涂料用乳液型消泡剂的组分：A、硅聚醚所述硅聚醚由以下两种结构的硅聚醚组成，其中一种硅聚醚M的通式为：其中R4为具有1~10个碳原子的烷基，优选为甲基；R7为-（CH2）qO-，下标q的值为2，3或4，优选q为3；R8为氢、1~4个碳原子的烷基或者苯基，或者是C10~C18的脂肪酸形成的酯基；下标e的值为40~90，下标f的值为5~15，下标d的值为10~35。硅聚醚M的用量为消泡剂总量的2%~30%。另一种硅聚醚N的通式为：其中R9为R10—（C2H4O)u(C3H6O)vR11；R10为-（CH2)zO-，下标z的值是2，3或4，优选z为3；R11为1~4个碳原子的烷基、苯基或者是C10~C18的脂肪酸形成的酯基；下标h的值为10-100，下标u的值为2~20，下标v的值为15~30，且下标u/v为0.1~1.0。硅聚醚N的用量为消泡剂总量的2%~25%。B、聚醚所述聚醚的通式为：R-O-（C2H4O)o-H和/或R-COO-(C2H4O)o-H其中R为C10~C18的直链或带支链的饱和或者不饱和的烃基，下标o的值为6~40。聚醚的用量为消泡剂总量的0.1%~8%。C、无机疏水粒子所述无机疏水粒子为比表面积为20~500m2/g的沉淀法疏水白炭黑，用量为消泡剂总量的0.5%~5%。本专利技术中无机疏水粒子分为两部分加入，各占无机疏水粒子用量的一半。D、乳化剂所述乳化剂为非离子型表面活性剂，选自聚乙二醇脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚、油酸聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、聚氧乙烯失水山梨醇单月桂酸酯（Tween20）、聚氧乙烯失水山梨醇单棕榈酸酯（Tween40）、聚氧乙烯失水山梨醇单硬脂酸酯（Tween60）、聚氧乙烯失水山梨醇单油酸酯（Tween80）、聚氧乙烯失水山梨醇三油酸酯（Tween85）、失水山梨醇单月桂酸酯（Span20）、失水山梨醇单棕榈酸酯（Span40）、失水山梨醇单硬脂酸酯（Span60）、失水山梨醇单油酸酯（Span80）、失水山梨醇三油酸酯（Span85），优选亲水亲油平衡值（HLB）为7~15。乳化剂用量为消泡剂总量的2~8%。E、增稠剂所述增稠剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、汉生胶、羟乙基纤维素，用量为消泡剂总量的0.1%~5%。F、水水的用量为消泡剂总量的50%~90%。G、催化剂所述催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属硅烷醇盐、碱金属烷氧化合物、季铵盐的氢氧化物，具体指氢氧化钠、氢氧化钾、甲基硅醇钾、甲基硅醇钠、甲醇钠、甲醇钾、乙醇钠、乙醇钾、β-羟乙基三甲基胺、四甲基氢氧化铵，优选氢氧化钾，其用量为硅聚醚N用量的7~20ppm。本专利技术水性涂料用乳液型消泡剂的制备方法如下：1、向硅聚醚N中加入无机疏水粒子总量的1/2，开始搅拌升温至100~180℃，保温0.5~3h，保温结束后向其中加入氢氧化钾催化剂，并继续保温0.5~5h，得到混合物（1）；2、将硅聚醚M和聚醚加入混合物（1）中，并保持温度100~180℃，保温0.5~1h，得到混合物（2）；3、将混合物（2）冷却至70~90℃，在20~60MPa下经过均质机均质化0.2~1h，得到混合物（3）；4、向混合物（3）中加入另外1/2的无机疏水粒子，并在70~90℃下继续搅拌0.5~2h，得到混合物（4）；5、向混合物（4）中加入乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水性涂料用乳液型消泡剂及其制备方法，其特征在于，由以下组分组成：A、硅聚醚所述硅聚醚由以下两种结构的硅聚醚组成，其中一种硅聚醚M的通式为：其中R4为具有1~10个碳原子的烷基；R7为‑（CH2）qO‑，下标q的值为2，3或4；R8为氢、1~4个碳原子的烷基或者苯基，或者是C10~C18的脂肪酸形成的酯基；下标e的值为40~90，下标f的值为5~15，下标d的值为10~35；硅聚醚M的用量为消泡剂总量的2%~30%；另一种硅聚醚N的通式为：其中R9为R10—（C2H4O)u(C3H6O)vR11；R10为‑（CH2)zO‑，下标z的值是2，3或4；R11为1~4个碳原子的烷基、苯基或者是C10~C18的脂肪酸形成的酯基；下标h的值为10‑100，下标u的值为2~20，下标v的值为15~30；硅聚醚N的用量为消泡剂总量的2%~25%；B、聚醚所述聚醚的通式为：R‑O‑（C2H4O)o‑H和/或R‑COO‑(C2H4O)o‑H其中R为C10~C18的直链或带支链的饱和或者不饱和的烃基，下标o的值为6~40；聚醚的用量为消泡剂总量的0.1%~8%；C、无机疏水粒子所述无机疏水粒子为比表面积为20~500m2/g的沉淀法疏水白炭黑，用量为消泡剂总量的0.5%~5%；D、乳化剂所述乳化剂为非离子型表面活性剂，用量为消泡剂总量的2~8%；E、增稠剂所述增稠剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、汉生胶、羟乙基纤维素，用量为消泡剂总量的0.1%~5%；F、水水的用量为消泡剂总量的50%~90%；G、催化剂    所述催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属硅烷醇盐、碱金属烷氧化合物、季铵盐的氢氧化物，其用量为硅聚醚N用量的7~20ppm；所述水性涂料用乳液型消泡剂的制备步骤如下：Ⅰ、向硅聚醚N中加入无机疏水粒子总量的1/2，开始搅拌升温至100~180℃，保温0.5~3h，保温结束后向其中加入氢氧化钾催化剂，并继续保温0.5~5h，得到混合物（1）；Ⅱ、将硅聚醚M和聚醚加入混合物（1）中，并保持温度100~180℃，保温0.5~1h，得到混合物（2）；Ⅲ、将混合物（2）冷却至70~90℃，在20~60MPa下经过均质机均质化0.2~1h，得到混合物（3）；Ⅳ、向混合物（3）中加入另外1/2的无机疏水粒子，并在70~90℃下继续搅拌0.5~2h，得到混合物（4）；Ⅴ、向混合物（4）中加入乳化剂和增稠剂，维持温度70~90℃，保温0.5h~2h，得到混合物（5）；Ⅵ、将水在30min内加入混合物（5）中，并在温度70~90℃下保持30min，最后冷却至室温，即得本专利技术所述消泡剂。...

【技术特征摘要】
1.一种水性涂料用乳液型消泡剂及其制备方法，其特征在于，由以下组分组成：A、硅聚醚所述硅聚醚由以下两种结构的硅聚醚组成，其中一种硅聚醚M的通式为：其中R4为具有1～10个碳原子的烷基；R7为-(CH2)qO-，下标q的值为2，3或4；R8为氢、1～4个碳原子的烷基或者苯基，或者是C10～C18的脂肪酸形成的酯基；下标e的值为40～90，下标f的值为5～15，下标d的值为10～35；硅聚醚M的用量为消泡剂总量的2％～30％；另一种硅聚醚N的通式为：其中R9为R10—(C2H4O)u(C3H6O)vR11；R10为-(CH2)zO-，下标z的值是2，3或4；R11为1～4个碳原子的烷基、苯基或者是C10～C18的脂肪酸形成的酯基；下标h的值为10-100，下标u的值为2～20，下标v的值为15～30；硅聚醚N的用量为消泡剂总量的2％～25％；B、聚醚所述聚醚的通式为：R-O-(C2H4O)o-H和/或R-COO-(C2H4O)o-H其中R为C10～C18的直链或带支链的饱和或者不饱和的烃基，下标o的值为6～40；聚醚的用量为消泡剂总量的0.1％～8％；C、无机疏水粒子所述无机疏水粒子为比表面积为20～500m2/g的沉淀法疏水白炭黑，用量为消泡剂总量的0.5％～5％；D、乳化剂所述乳化剂为非离子型表面活性剂，用量为消泡剂总量的2～8％；E、增稠剂所述增稠剂选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、汉生胶、羟乙基纤维素，用量为消泡剂总量的0.1％～5％；F、水水的用量为消泡剂总量的50％～90％；G、催化剂所述催化剂选自碱金属氢氧化物、碱金属硅烷醇盐、碱金属烷氧化合物、季铵盐的氢氧化物，其用量为硅聚醚N用量的7～20ppm；所述水性涂料用乳液型消泡剂的制备步骤如下：Ⅰ、向硅聚醚N中加入无机疏水粒子总量的1/2，开始搅拌升温至100～180℃，保温0.5～3h，保温结束后向其中加入催化剂，并继续保温0.5～5h，得到混合物(1)；Ⅱ、将硅聚醚M和聚醚加入混合物(1)中，并保持温度100～180℃，保温0.5～1h，得到混合物(2)；Ⅲ、将混合物(2)冷却至...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振，刘杨，吴飞，曹添，
申请(专利权)人：江苏四新科技应用研究所股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32