湿法改性无机填料的制备方法以及阴极电泳涂料技术

本发明专利技术提供一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，包括如下步骤：将钛酸酯用纯水稀释加入乳化剂OP‑10分散后再加入硅烷偶联剂搅拌水解后加入待改性无机填料分散加热进行预处理改性，经烘干后得到本品。偶联剂之间相互缠绕和交联等协同效应，对无机填料进行改性，在降低改性成本时也提高了改性效率，并且，本发明专利技术还提供了阴极电泳涂料以及直接表征方法和间接表征方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水性涂料中无机填料的改性，尤其涉及无机填料的改性方法及在电泳涂料中的使用效果评价。
技术介绍
无机填料在水性涂料中得到广泛应用，鉴于无机填料自身理化特点，直接作为有机物填料时达不到理想效果，主要体现在其和高分子有机物之间亲和性差，分散性差，故生产效率低，产品稳定性差，使用性能不佳。因而有必要对其进行改性，提高其表面反应活性。通过表面改性可改善无机填料在水性涂料中的有机聚合物的亲和性、相容性以及分散稳定性能，提高产品物理化学性能，增加填充量，降低生产成本，在水性涂料中的应用范围得到扩展，具有很好的应用前景。目前改性方法大多以干法改性为主，存在改性效果差，包覆改性不均匀等缺点；结合在水性涂料中的使用，湿法改性可达到操作连续化，处理后可不经过烘干等环节直接使用，简化工序提高效率，同时改性更均匀更环保等优点。改性剂多以偶联剂为主，因为偶联剂可在有机聚合物和无机填料之间通过化学作用或化学反应将两者亲和性改善，使得水性涂料制作过程分散性能提高，提高填充量，改善产品漆膜性能。目前多采用单一硅烷偶联剂，硅烷偶联剂改性效果较好，但价格昂贵，改性成本高，钛酸酯偶联价格低廉，但效果不如硅烷偶联剂，硅烷偶联剂往往可提高制品的抗弯、抗拉等强度，而延伸率、抗冲击强度有所下降。钛酸酯偶联剂主要提高制品的抗冲击强度和延伸率，往往不能提高抗弯、抗拉等强度。在必要时，钛酸酯和硅烷可以协同使用，取长补短。经研究，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂复合改性高岭土、硅藻土等无机填料效果较单一硅烷偶联剂更为理想。复合偶联剂之间相互缠绕和交联等协同效应，对无机填料进行改性，在降低改性成本时也提高了改性效率。所以急需研究出一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，来满足水性涂料对无机填料的性能需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供导靴，解决上述技术问题中的一个或者多个。一方面，本专利技术提供一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，包括如下步骤：将钛酸酯用纯水稀释加入乳化剂OP-10分散后再加入硅烷偶联剂低转速搅拌水解后加入待改性无机填料，搅拌并加热并控制温度不超过80℃，再经烘干后得到本品。本专利技术的偶联剂之间相互缠绕和交联等协同效应，对无机填料进行改性，在降低改性成本时也提高了改性效率。水介质进行的改性作业，大量水的存在有利于羟基化程度的提高。硅烷偶联剂在与矿物质表面作用前，首先发生自身的水解和分子间的缔合，然后以低聚物形式与羟基化矿物表面成键结合，水的存在也有利于硅烷的水解和缩合。本专利技术改性后的无机填料表面是非极性的，并且有较强的疏水性，在水中由于有较大的表面张力使其在水中漂浮不沉，由于两种偶联剂之间的相互缠绕和交联作用，解决了单纯采用硅烷时体系内与聚合物大分子链缠绕的基团少的情况，因而能在降低硅烷用量的情况下，改善填料的分散性，提高填充量，改善原漆稳定性，改善漆膜硬度、附着力，耐酸耐碱和耐盐雾等性能。湿法改性的其他方法：首先择一选择如下：1、单一硅烷偶联剂经水解后加入待改性无机填料：2、钛酸酯偶联剂用纯水稀释后加入乳化剂OP-10分散后再加入待改性无机填料；再通过高速分散进行预处理改性，经烘干后得到单一硅烷偶联剂或钛酸酯偶联剂改性的高岭土。湿法改性，以水作分散介质，改性更彻底，包覆更均匀，与传统干法混合改性相比，湿法改性工艺可大大增强矿物质表面羟基化状态。湿法改性在搅拌过程物料和搅拌器彼此间的碰撞产生热量，使体系升温；分散缸内的温度还可通过缸体外循环水加以适当调节，经验证湿法分散改性的生热可满足改性温度需求，不用另外供热。在一些实施方式中，待改性无机填料为高岭土，硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的重量份数比为7：3。本专利技术提供的实施了通过单一硅烷偶联剂、单一钛酸酯偶联剂、不同比例复合偶联剂对无机填料的改性效果的表征，确定不同无机填料的改性方案，以高岭土为例，硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂采用7：3。高岭土形成的高活性表面不饱和程度大，与水分子进行水解反应实现平衡的趋势强，剪切力激活造成的表面活性状态使水解与羟基化反应速度加快。同样，在一些实施方式中，待改性无机填料为硅藻土或滑石粉，硅烷偶联剂与钛酸酯偶联剂的重量份数比为5：5。在一些实施方式中，待改性无机填料为高岭土、滑石粉、硅藻土、硅灰石、碳酸钙。在一些实施方式中，钛酸酯为三乙醇胺、磷酸基、焦磷酸基及磺酸基的一种或多种的螯合型钛酸酯，纯水稀释前，制备方法还包括将钛酸酯季铵盐化的步骤。本专利技术优选耐水性良好的钛酸酯，例如三乙醇胺钛酸酯；具有三乙醇胺螯合型及部分配位性可经过实验证明有效情况下直接使用，其中三乙醇胺钛酸酯偶联剂经验证可直接使用。耐水性根据偶联剂结构、结合实验确定，单烷氧基、含有磷酸基、焦磷酸基及磺酸基的螯合型钛酸酯等耐水性会差，最好经过季铵盐化的步骤。另一方面，本专利技术提供了用于复合偶联剂湿法改性无机填料的阴极电泳涂料，包括重量份数比如下的原料：研磨树脂250份、消泡剂2份、炭黑50份、功能性填料30份。另一方面，本专利技术提供上述复合偶联剂湿法改性无机填料的直接表征方法，包括接触角、活化指数、吸油值。本专利技术以测试经表面处理后无机填料的各项表面物理化学性质，包括，接触角、活化指数、吸油值、粒径分布、扫描电镜等。本专利技术优选主要以接触角、活化指数、吸油值进行表征。另一方面，本专利技术提供上述复合偶联剂湿法改性无机填料的间接表征方法，包括分散性、填充量、研磨效率、原漆稳定性、漆膜的理化性质。本专利技术在相应的研磨树脂搭配下，测试分散粘度，分散细度，及涂料的应用性能，表征粉体改性效果和质量，目的性专业性更强。本专利技术以高岭土改性为例，通过分散性，提高填充量，研磨效率，原漆稳定性及漆膜的物理和化学性能来进行表征。本专利技术提供体现改性效果及其在水性涂料中特别是电泳涂料中的应用效果。具体实施方式实施例1：制备硅烷偶联剂湿法改性的无机填料(高岭土、硅藻土、滑石粉)，准备重量份数比如下的原料：1.5份硅烷偶联剂300份纯水200份高岭土/200份硅藻土/200份滑石粉；在带冷却水的分散砂磨罐中，按配方量加入硅烷偶联剂、纯水，室温下搅拌30分钟，按配方量加入相应的无机填料，高速分散1h，控制温度不超过80℃，必要时通过冷却水控温(湿法改性在搅拌过程物料和搅拌器彼此间的碰撞产生热量，使体系升温；分散缸内的温度还可通过缸体外循环水加以适当调节，经验证湿法分散改性的生热可满足改性温度需求，不用另外供热)。经120℃烘干降温待用，获得所述的硅烷偶联剂改性的无机填料。实施例2：制备钛酸酯偶联剂湿法改性的无机填料(高岭土、硅藻土、滑石粉)，准备重量份数比如下的原料：1.5份钛酸酯偶联剂300份纯水10份OP-10200份高岭土/200份硅藻土/200份滑石粉在带冷却水的分散砂磨罐中，按配方量加入经测试耐水性好的钛酸酯偶联剂、纯水、OP-10，室温下搅拌30分钟，按配方量加入相应的无机填料，高速分散1h，控制温度不超过80℃，必要时通过冷却水控温，(若钛酸酯耐水性不佳，需预先季铵盐化后使用)。经120℃烘干降温待用，获得所述的钛酸酯偶联剂改性的无机填料。实施例3：制备复合偶联剂湿法改性无机填料(高岭土、硅藻土、滑石粉)，准备重量份数比如下的原料：(硅烷：钛酸酯＝7：3)0.45份钛酸酯偶联剂300份纯水3份OP-101.05份硅烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钛酸酯用纯水稀释加入乳化剂OP‑10分散后再加入硅烷偶联剂搅拌水解后加入待改性无机填料，搅拌并加热并控制温度不超过80℃，再经烘干后得到本品。

【技术特征摘要】
1.一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将钛酸酯用纯水稀释加入乳化剂OP-10分散后再加入硅烷偶联剂搅拌水解后加入待改性无机填料，搅拌并加热并控制温度不超过80℃，再经烘干后得到本品。2.根据权利要求1所述的一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，其特征在于，所述待改性无机填料为高岭土，所述硅烷偶联剂与所述钛酸酯偶联剂的重量份数比为7：3。3.根据权利要求1所述的一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，其特征在于，所述待改性无机填料为硅藻土或滑石粉，所述硅烷偶联剂与所述钛酸酯偶联剂的重量份数比为5：5。4.根据权利要求1所述的一种复合偶联剂湿法改性无机填料的制备方法，其特征在于，无机填料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄磊，刘薇薇，苏献兰，唐志文，李晶，刘赐，李杭杭，
申请(专利权)人：浩力森化学科技江苏有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32