專利名稱：負(fù)離子乳液涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料工業(yè)，具體地說(shuō)是涉及將納米托瑪琳粉分散在乳液涂料中制備能釋放出負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外線的內(nèi)墻乳液涂料及其制備方法。
背景技術(shù)：
托瑪琳(Tourmaline)又名電氣石，是一種兼具壓電效應(yīng)和熱電效應(yīng)的天然礦石。其結(jié)構(gòu)是極性結(jié)晶體，具有永久電極，結(jié)晶體越小，靜電壓越高。常溫下能發(fā)射4～14μm的遠(yuǎn)紅外線，發(fā)射率0.92以上。遠(yuǎn)紅外線的熱效應(yīng)能引起一系列生理效應(yīng)，激活生物大分子的活性、促進(jìn)和改善血液循環(huán)、增強(qiáng)新陳代謝、提高免疫功能，還具有消炎消腫作用，因此被譽(yù)為“生命之光”。
托瑪琳的另一個(gè)重要特征是能自動(dòng)地、永久地釋放負(fù)離子?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，負(fù)離子對(duì)人體的各系統(tǒng)有直接的生理效應(yīng)。能活化細(xì)胞、凈化血液、恢復(fù)疲勞、穩(wěn)定植物神經(jīng)系統(tǒng)，增強(qiáng)抗病能力。能使生物體內(nèi)的氧自由基無(wú)毒化，使體液呈弱堿性，延長(zhǎng)壽命，因此稱負(fù)離子為“大氣中的長(zhǎng)壽素”。負(fù)離子還具有凈化空氣和除臭作用，所以負(fù)離子還有“環(huán)境警察”和“空氣維生素”的美稱。
研究證明電氣石還有生物電特性，這種電流非常微弱(0.06mA)，與人體生物電流一致，對(duì)人和生物體有許多生物效應(yīng)，可制造各種醫(yī)療器械，改善人的植物神經(jīng)系統(tǒng)，促進(jìn)大腦功能協(xié)調(diào)、有利睡眠、治療心血管疾病等。由此可見(jiàn)，托瑪琳是一種多功能環(huán)保健康型材料。把托瑪琳粉碎成粉末，分散到乳液涂料中，涂刷室內(nèi)墻壁，會(huì)永久放出負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外線。相當(dāng)安裝一臺(tái)不占空間、無(wú)需運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用的負(fù)離子機(jī)和遠(yuǎn)紅外裝置，使室內(nèi)環(huán)境達(dá)到海濱、曠野、森林的水平，起到凈化空氣和保健作用，受到用戶歡迎。
近幾年，日本推出幾種負(fù)離子涂料。日本[特開(kāi)平10-46060(1998)]先將托瑪琳制備成膠狀物，再混入涂料中，得到具有耐沾污功能的涂料，可用于建筑內(nèi)外墻壁。所用樹(shù)脂可以是丙烯酸樹(shù)脂清漆，也可以是密胺樹(shù)脂，溶劑是芳烴。日本[特開(kāi)平11-279445(1999)]用球磨法將托瑪琳粉碎成粒徑0.5-50μm的細(xì)粉，加入到樹(shù)脂和分散劑中，樹(shù)脂(含量50-18％)用量為25-9wt％時(shí)，電氣石用量為25-54wt％。根據(jù)不同用途選擇不同樹(shù)脂，用溶劑調(diào)節(jié)粘度。日本[特開(kāi)2000-343001]提出附著托瑪琳細(xì)粉的方法，將粒徑＜10μm的托瑪琳粉分散在溶劑中，涂在事先涂有粘合劑的被涂物上。也可以將其加入到含有粘合劑的溶劑中，進(jìn)行涂刷。專利說(shuō)，涂于電視機(jī)、電腦、手機(jī)外殼，可減少電磁波對(duì)人體的傷害。涂于眼鏡可消除視覺(jué)疲勞。日本[特開(kāi)2001-231524]含有稀土元素和托瑪琳的樹(shù)脂組分涂于食品包裝材料上，能放出負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外線，在低溫下長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存蔬菜。日本專利[特開(kāi)2002-136351]將電氣石粉碎成0.05-10μm的粉末，加入到樹(shù)脂中，樹(shù)脂與電器石粉比為1∶1～1∶3，樹(shù)脂可以是乙烯基樹(shù)脂、丙烯酸樹(shù)脂和聚氨酯類等，同時(shí)還要加入表面活性劑。由于施工性差，表面不美觀，將其涂于桌面的底部或桌子腿部，以連續(xù)產(chǎn)生負(fù)離子。桌面底部涂刷10μm厚的涂膜，所產(chǎn)生的負(fù)離子＞700個(gè)/cm3。將厚度為3mm的聚酯纖維織物浸入該涂料至飽和，固定在桌子背面，可產(chǎn)生負(fù)離子1000個(gè)，維持此狀態(tài)1年以上。由這些專利的內(nèi)容可以看出，所用樹(shù)脂體系均為溶劑型，由于漆膜透氣性差，托瑪琳用量比較大，而釋放的負(fù)離子濃度都不大。因此，急需開(kāi)發(fā)托瑪琳在水性涂料方面的應(yīng)用，成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處，而提供一種制備簡(jiǎn)便、效果好的托瑪琳乳性涂料及其制備方法。
本發(fā)明目的可以通過(guò)如下措施實(shí)現(xiàn)本發(fā)明水性負(fù)離子涂料是由去離子水、顏料、填料、基料、助劑和納米托瑪琳粉組成，各組分之間的重量比例是去離子水∶顏料∶填料∶基料∶助劑∶納米托瑪琳粉＝2.2-2.4∶2.8-3.5∶1.0-1.5∶2.4-2.6∶0.7-0.9∶0.05-0.08，總用量之和為10。
顏料可以是鈦白BA-01-01和立德粉等白色顏料中的一種或幾種的混合物；填料可以是滑石粉、重鈣、輕鈣、高嶺土、硅灰石粉等體質(zhì)填料中的一種或幾種的混合物；基料可以是醋丙乳液、醋叔乳液、苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液、氟樹(shù)脂乳液等水性樹(shù)脂中的一種或幾種的混合物；助劑用分散劑、中和劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑、流變改性劑、增稠劑、成膜助劑、防腐劑共八種。
分散劑可以包括無(wú)機(jī)類分散劑(如聚磷酸鹽、硅酸鹽等)、有機(jī)類分散劑(如陰離子型、陽(yáng)離子型和非離子型)和高分子類分散劑(如聚羧酸鹽、聚丙烯酸衍生物等)；中和劑可以是AMP-95--PH穩(wěn)定劑；消泡劑可以是深圳海川公司的Foamaster NXZ--合成樹(shù)脂乳液用消泡劑；潤(rùn)濕劑可以是深圳海川公司的Hydropalat 306--乳膠漆用相容穩(wěn)定劑；流變改性劑可以是深圳海川公司的DSX 2000--乳膠漆用牛頓型流變改性劑，是一種非離子聚醚類流變改性劑；增稠劑可以是深圳海川公司的DSX 3116--乳膠漆用締合型增稠劑；是一種非離子締合型增稠劑；成膜助劑可以是醇脂十二；防腐劑可以是深圳海川公司的Dehygant LFM--高效經(jīng)濟(jì)防腐劑助劑的比例關(guān)系如表1。
表1

托瑪琳粉末在乳液涂料中以納米狀態(tài)存在，納米托瑪琳粉的用量比非納米托瑪琳粉可以減少一半。
負(fù)離子乳液涂料制備工藝如下1、將去離子水、中和劑、分散劑、消泡劑加入調(diào)漆缸內(nèi)，開(kāi)動(dòng)分散機(jī)慢速攪拌10～20分鐘；2、將鈦白粉、重鈣、滑石粉、立德粉和納米托瑪琳粉加入上述調(diào)漆缸內(nèi)并高速分散30～40分鐘；3、將成膜助劑、潤(rùn)濕劑、氟樹(shù)脂乳液和防腐劑加入調(diào)漆缸內(nèi)，慢速攪拌10～20分鐘；加入流變改性劑和增稠劑調(diào)整粘度達(dá)到90-100KU時(shí)(KU為斯托磨粘度計(jì)的單位)，即可包裝。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1.將溶劑型負(fù)離子涂料變?yōu)樗载?fù)離子涂料，增加涂層的透氣性，使更多的托瑪琳顆粒與水分子接觸，放出更多的負(fù)離子；2.托瑪琳是天然礦石，應(yīng)盡量有效地利用這種有限的寶貴資源，發(fā)揮其最大效能。本發(fā)明關(guān)鍵是采用合適的分散劑將納米托瑪琳粉分散到水性樹(shù)脂中，使其以納米狀態(tài)存在，減少托瑪琳粉的用量，并能達(dá)到預(yù)期的效果。
具體實(shí)施例方式
下面列舉14個(gè)實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明加以進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不只限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例1.
釋放負(fù)離子的乳液涂料配方如下表2。
表2

制備方法按上述步驟進(jìn)行。
備注1自制氟樹(shù)脂乳液已經(jīng)申請(qǐng)專利公開(kāi)號(hào)為CN 1322776A，申請(qǐng)?zhí)枮?1114027.5。2遠(yuǎn)紅外線的發(fā)射率是中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院用與標(biāo)準(zhǔn)黑體法向全輻射亮度比較方法測(cè)量。3負(fù)離子濃度由中國(guó)疾病預(yù)防控制中心環(huán)境與健康相關(guān)產(chǎn)品安全所依據(jù)《空氣離子濃度測(cè)試方法(HY01-1998)》進(jìn)行測(cè)定。
用激光散射法測(cè)定托瑪琳粉在乳液中的粒徑分布如下表3。
表3

實(shí)施例2涂料配方中其它成分不變，用微米級(jí)托瑪琳粉替代納米級(jí)托瑪琳粉，用量增加1倍，釋放出的負(fù)離子濃度和遠(yuǎn)紅外發(fā)射率同實(shí)施例1。
實(shí)施例1所用托瑪琳粉的粒徑基本都在納米范圍內(nèi)(占98.9％)，比實(shí)施例2微米級(jí)托瑪琳粉的用量減少1半，表明托瑪琳結(jié)晶體粒子越小其靜電壓越大，釋放負(fù)離子和遠(yuǎn)紅外線的能力越強(qiáng)，這對(duì)有效利用不可再生資源托瑪琳的意義重大。
納米級(jí)的托瑪琳粉與微米級(jí)的托瑪琳粉在涂料中的效果是不同的，以下實(shí)例是用不同的托瑪琳粉做的實(shí)驗(yàn)，如表4。
表4

檢測(cè)結(jié)果如下表5。
表5

實(shí)施例3～8.
其它條件同實(shí)施例1，只改變分散劑(用量相同，用量為涂料總量的0.6％)，測(cè)定托瑪琳粉的粒徑，如表6。
表6

相同用量的不同分散劑對(duì)電氣石粉的分散效果不同，影響了電氣石在乳液中的粒徑大小。
實(shí)施例9～14.按著實(shí)施例1的配方，只改變樹(shù)脂乳液(用量相同，用量為涂料總量的25％)，結(jié)果如下表7。
表7

以上所用幾種乳液固含量均在42％，對(duì)該納米托瑪琳粉的分散均比較好。
本發(fā)明產(chǎn)品主要用于內(nèi)墻涂料行業(yè)。
權(quán)利要求
1.負(fù)離子乳液涂料，其特征在于它是由去離子水、顏料、填料、基料、助劑和納米托瑪琳粉組成，各組分之間的重量比例是去離子水∶顏料∶填料∶基料∶助劑∶納米托瑪琳粉＝2.2-2.4∶2.8-3.5∶1.0-1.5∶2.4-2.6∶0.7-0.9∶0.05-0.08，總用量之和為10a、顏料可以是鈦白BA-01-01和立德粉白色顏料中的一種或幾種的混合物；b、填料可以是滑石粉、重鈣、輕鈣、高嶺土、硅灰石粉體質(zhì)填料中的一種或幾種的混合物；c、基料可以是醋丙乳液、醋叔乳液、苯丙乳液、純丙乳液、硅丙乳液、氟樹(shù)脂乳液水性樹(shù)脂中的一種或幾種的混合物；d、助劑用分散劑、中和劑、消泡劑、潤(rùn)濕劑、流變改性劑、增稠劑、成膜助劑、防腐劑；其中分散劑∶中和劑∶消泡劑∶潤(rùn)濕劑∶流變改性劑∶增稠劑∶成膜助劑∶防腐劑的重量比是4∶1∶2∶0.67∶3.33∶29.87∶13.33∶0.67；(1)分散劑可以包括無(wú)機(jī)類分散劑，為聚磷酸鹽、硅酸鹽；有機(jī)類分散劑為陰離子型、陽(yáng)離子型和非離子型；和高分子類分散劑，為聚羧酸鹽、聚丙烯酸衍生物；(2)中和劑可以是AMP-95-PH穩(wěn)定劑；(3)消泡劑可以是深圳海川公司的Foamaster NXZ-合成樹(shù)脂乳液用消泡劑；(4)潤(rùn)濕劑可以是深圳海川公司的Hydropalat 306-乳膠漆用相容穩(wěn)定劑；(5)流變改性劑可以是深圳海川公司的DSX 2000-乳膠漆用牛頓型流變改性劑，是一種非離子聚醚類流變改性劑；(6)增稠劑可以是深圳海川公司的DSX 3116-乳膠漆用締合型增稠劑，是一種非離子締合型增稠劑；(7)成膜助劑可以是醇脂十二；(8)防腐劑可以是深圳海川公司的Dehygant LFM-高效經(jīng)濟(jì)防腐劑；e、托瑪琳粉在乳液涂料中以納米超細(xì)粉狀態(tài)存在。
2.權(quán)利要求1所述負(fù)離子乳液涂料的制備方法，其特征在于按權(quán)利要求1的配方重量比用如下步驟進(jìn)行a、將去離子水、中和劑、分散劑、消泡劑加入調(diào)漆缸內(nèi)，開(kāi)動(dòng)分散機(jī)慢速攪拌10～20分鐘；b、鈦白粉、重鈣、滑石粉、立德粉和納米托瑪琳粉加入上述調(diào)漆缸內(nèi)，并高速分散30～40分鐘；c、將成膜助劑、潤(rùn)濕劑、氟樹(shù)脂乳液和防腐劑加入調(diào)漆缸內(nèi)，慢速攪拌10～20分鐘；加入流變改性劑和增稠劑調(diào)整粘度達(dá)到90-100KU時(shí)，即可包裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及負(fù)離子乳液涂料及其制備方法，負(fù)離子乳液涂料是由去離子水、顏料、填料、基料、助劑和納米托瑪琳粉組成，詳細(xì)重量配比及其制備方法詳見(jiàn)說(shuō)明書(shū)。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)將溶劑型負(fù)離子涂料變?yōu)樗载?fù)離子涂料，增加涂層的透氣性，使更多的托瑪琳顆粒與水分子接觸，放出更多的負(fù)離子，另外，托瑪琳是天然礦石，有效地利用有限的寶貴資源，發(fā)揮其最大效能。本發(fā)明關(guān)鍵是采用合適的分散劑將納米托瑪琳粉分散到水性樹(shù)脂中，使其以納米狀態(tài)存在，減少托瑪琳粉的用量并能達(dá)到預(yù)期的效果。本發(fā)明產(chǎn)品主要用于內(nèi)墻涂料行業(yè)。
文檔編號(hào)C09D125/00GK1760289SQ20041008396
公開(kāi)日2006年4月19日 申請(qǐng)日期2004年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月14日
發(fā)明者李同信, 梁文濤, 張德品, 武琳琳 申請(qǐng)人:大連振邦氟涂料股份有限公司