濕法改性無機填料的制備方法以及陰極電泳涂料技術

本發明專利技術提供一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，包括如下步驟：將鈦酸酯用純水稀釋加入乳化劑OP?10分散后再加入硅烷偶聯劑攪拌水解后加入待改性無機填料分散加熱進行預處理改性，經烘干后得到本品。偶聯劑之間相互纏繞和交聯等協同效應，對無機填料進行改性，在降低改性成本時也提高了改性效率，并且，本發明專利技術還提供了陰極電泳涂料以及直接表征方法和間接表征方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及水性涂料中無機填料的改性，尤其涉及無機填料的改性方法及在電泳涂料中的使用效果評價。
技術介紹
無機填料在水性涂料中得到廣泛應用，鑒于無機填料自身理化特點，直接作為有機物填料時達不到理想效果，主要體現在其和高分子有機物之間親和性差，分散性差，故生產效率低，產品穩定性差，使用性能不佳。因而有必要對其進行改性，提高其表面反應活性。通過表面改性可改善無機填料在水性涂料中的有機聚合物的親和性、相容性以及分散穩定性能，提高產品物理化學性能，增加填充量，降低生產成本，在水性涂料中的應用范圍得到擴展，具有很好的應用前景。目前改性方法大多以干法改性為主，存在改性效果差，包覆改性不均勻等缺點；結合在水性涂料中的使用，濕法改性可達到操作連續化，處理后可不經過烘干等環節直接使用，簡化工序提高效率，同時改性更均勻更環保等優點。改性劑多以偶聯劑為主，因為偶聯劑可在有機聚合物和無機填料之間通過化學作用或化學反應將兩者親和性改善，使得水性涂料制作過程分散性能提高，提高填充量，改善產品漆膜性能。目前多采用單一硅烷偶聯劑，硅烷偶聯劑改性效果較好，但價格昂貴，改性成本高，鈦酸酯偶聯價格低廉，但效果不如硅烷偶聯劑，硅烷偶聯劑往往可提高制品的抗彎、抗拉等強度，而延伸率、抗沖擊強度有所下降。鈦酸酯偶聯劑主要提高制品的抗沖擊強度和延伸率，往往不能提高抗彎、抗拉等強度。在必要時，鈦酸酯和硅烷可以協同使用，取長補短。經研究，硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑復合改性高嶺土、硅藻土等無機填料效果較單一硅烷偶聯劑更為理想。復合偶聯劑之間相互纏繞和交聯等協同效應，對無機填料進行改性，在降低改性成本時也提高了改性效率。所以急需研究出一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，來滿足水性涂料對無機填料的性能需求。
技術實現思路
本專利技術的目的是提供導靴，解決上述技術問題中的一個或者多個。一方面，本專利技術提供一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，包括如下步驟：將鈦酸酯用純水稀釋加入乳化劑OP-10分散后再加入硅烷偶聯劑低轉速攪拌水解后加入待改性無機填料，攪拌并加熱并控制溫度不超過80℃，再經烘干后得到本品。本專利技術的偶聯劑之間相互纏繞和交聯等協同效應，對無機填料進行改性，在降低改性成本時也提高了改性效率。水介質進行的改性作業，大量水的存在有利于羥基化程度的提高。硅烷偶聯劑在與礦物質表面作用前，首先發生自身的水解和分子間的締合，然后以低聚物形式與羥基化礦物表面成鍵結合，水的存在也有利于硅烷的水解和縮合。本專利技術改性后的無機填料表面是非極性的，并且有較強的疏水性，在水中由于有較大的表面張力使其在水中漂浮不沉，由于兩種偶聯劑之間的相互纏繞和交聯作用，解決了單純采用硅烷時體系內與聚合物大分子鏈纏繞的基團少的情況，因而能在降低硅烷用量的情況下，改善填料的分散性，提高填充量，改善原漆穩定性，改善漆膜硬度、附著力，耐酸耐堿和耐鹽霧等性能。濕法改性的其他方法：首先擇一選擇如下：1、單一硅烷偶聯劑經水解后加入待改性無機填料：2、鈦酸酯偶聯劑用純水稀釋后加入乳化劑OP-10分散后再加入待改性無機填料；再通過高速分散進行預處理改性，經烘干后得到單一硅烷偶聯劑或鈦酸酯偶聯劑改性的高嶺土。濕法改性，以水作分散介質，改性更徹底，包覆更均勻，與傳統干法混合改性相比，濕法改性工藝可大大增強礦物質表面羥基化狀態。濕法改性在攪拌過程物料和攪拌器彼此間的碰撞產生熱量，使體系升溫；分散缸內的溫度還可通過缸體外循環水加以適當調節，經驗證濕法分散改性的生熱可滿足改性溫度需求，不用另外供熱。在一些實施方式中，待改性無機填料為高嶺土，硅烷偶聯劑與鈦酸酯偶聯劑的重量份數比為7：3。本專利技術提供的實施了通過單一硅烷偶聯劑、單一鈦酸酯偶聯劑、不同比例復合偶聯劑對無機填料的改性效果的表征，確定不同無機填料的改性方案，以高嶺土為例，硅烷偶聯劑和鈦酸酯偶聯劑采用7：3。高嶺土形成的高活性表面不飽和程度大，與水分子進行水解反應實現平衡的趨勢強，剪切力激活造成的表面活性狀態使水解與羥基化反應速度加快。同樣，在一些實施方式中，待改性無機填料為硅藻土或滑石粉，硅烷偶聯劑與鈦酸酯偶聯劑的重量份數比為5：5。在一些實施方式中，待改性無機填料為高嶺土、滑石粉、硅藻土、硅灰石、碳酸鈣。在一些實施方式中，鈦酸酯為三乙醇胺、磷酸基、焦磷酸基及磺酸基的一種或多種的螯合型鈦酸酯，純水稀釋前，制備方法還包括將鈦酸酯季銨鹽化的步驟。本專利技術優選耐水性良好的鈦酸酯，例如三乙醇胺鈦酸酯；具有三乙醇胺螯合型及部分配位性可經過實驗證明有效情況下直接使用，其中三乙醇胺鈦酸酯偶聯劑經驗證可直接使用。耐水性根據偶聯劑結構、結合實驗確定，單烷氧基、含有磷酸基、焦磷酸基及磺酸基的螯合型鈦酸酯等耐水性會差，最好經過季銨鹽化的步驟。另一方面，本專利技術提供了用于復合偶聯劑濕法改性無機填料的陰極電泳涂料，包括重量份數比如下的原料：研磨樹脂250份、消泡劑2份、炭黑50份、功能性填料30份。另一方面，本專利技術提供上述復合偶聯劑濕法改性無機填料的直接表征方法，包括接觸角、活化指數、吸油值。本專利技術以測試經表面處理后無機填料的各項表面物理化學性質，包括，接觸角、活化指數、吸油值、粒徑分布、掃描電鏡等。本專利技術優選主要以接觸角、活化指數、吸油值進行表征。另一方面，本專利技術提供上述復合偶聯劑濕法改性無機填料的間接表征方法，包括分散性、填充量、研磨效率、原漆穩定性、漆膜的理化性質。本專利技術在相應的研磨樹脂搭配下，測試分散粘度，分散細度，及涂料的應用性能，表征粉體改性效果和質量，目的性專業性更強。本專利技術以高嶺土改性為例，通過分散性，提高填充量，研磨效率，原漆穩定性及漆膜的物理和化學性能來進行表征。本專利技術提供體現改性效果及其在水性涂料中特別是電泳涂料中的應用效果。具體實施方式實施例1：制備硅烷偶聯劑濕法改性的無機填料(高嶺土、硅藻土、滑石粉)，準備重量份數比如下的原料：1.5份硅烷偶聯劑300份純水200份高嶺土/200份硅藻土/200份滑石粉；在帶冷卻水的分散砂磨罐中，按配方量加入硅烷偶聯劑、純水，室溫下攪拌30分鐘，按配方量加入相應的無機填料，高速分散1h，控制溫度不超過80℃，必要時通過冷卻水控溫(濕法改性在攪拌過程物料和攪拌器彼此間的碰撞產生熱量，使體系升溫；分散缸內的溫度還可通過缸體外循環水加以適當調節，經驗證濕法分散改性的生熱可滿足改性溫度需求，不用另外供熱)。經120℃烘干降溫待用，獲得所述的硅烷偶聯劑改性的無機填料。實施例2：制備鈦酸酯偶聯劑濕法改性的無機填料(高嶺土、硅藻土、滑石粉)，準備重量份數比如下的原料：1.5份鈦酸酯偶聯劑300份純水10份OP-10200份高嶺土/200份硅藻土/200份滑石粉在帶冷卻水的分散砂磨罐中，按配方量加入經測試耐水性好的鈦酸酯偶聯劑、純水、OP-10，室溫下攪拌30分鐘，按配方量加入相應的無機填料，高速分散1h，控制溫度不超過80℃，必要時通過冷卻水控溫，(若鈦酸酯耐水性不佳，需預先季銨鹽化后使用)。經120℃烘干降溫待用，獲得所述的鈦酸酯偶聯劑改性的無機填料。實施例3：制備復合偶聯劑濕法改性無機填料(高嶺土、硅藻土、滑石粉)，準備重量份數比如下的原料：(硅烷：鈦酸酯＝7：3)0.45份鈦酸酯偶聯劑300份純水3份OP-101.05份硅烷本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將鈦酸酯用純水稀釋加入乳化劑OP?10分散后再加入硅烷偶聯劑攪拌水解后加入待改性無機填料，攪拌并加熱并控制溫度不超過80℃，再經烘干后得到本品。

【技術特征摘要】
1.一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：將鈦酸酯用純水稀釋加入乳化劑OP-10分散后再加入硅烷偶聯劑攪拌水解后加入待改性無機填料，攪拌并加熱并控制溫度不超過80℃，再經烘干后得到本品。2.根據權利要求1所述的一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，其特征在于，所述待改性無機填料為高嶺土，所述硅烷偶聯劑與所述鈦酸酯偶聯劑的重量份數比為7：3。3.根據權利要求1所述的一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，其特征在于，所述待改性無機填料為硅藻土或滑石粉，所述硅烷偶聯劑與所述鈦酸酯偶聯劑的重量份數比為5：5。4.根據權利要求1所述的一種復合偶聯劑濕法改性無機填料的制備方法，其特征在于，無機填料為...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃磊，劉薇薇，蘇獻蘭，唐志文，李晶，劉賜，李杭杭，
申請(專利權)人：浩力森化學科技江蘇有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32