环保型水性涂料消泡剂的研制

　水性涂料以水代替有机溶剂、以合成树脂代替植物油,不仅提高了涂料的性能、解决了涂料施工中溶剂挥发带来的危害,而且安全、卫生、价廉、环保,因此水性涂料生产技术得到了空前的重视与发展。由于在配方中不可避免地采用了各种添加剂(大多是表面活性剂) ,水性涂料的泡沫问题极其显著,因此必须添加消泡剂。水性涂料最常用的消泡剂主要是矿物油(可能含有少量有机硅) 和有机硅两大类产品。目前国内大多数水性涂料厂家使用矿物油消泡剂,每年其消耗量大约在5 000 t左右,其中大部分产品都来自进口,价格昂贵。为了实现矿物油消泡剂的优质国产化,最终替代国外进口产品,作者采用自制的添加剂替代有机硅组分,减少矿物油用量,并进一步采用乳化工艺,成功制备了适用于水性涂料的消泡剂,为国内同行业的生产厂家提供一种可行的生产路线。

1 　实　验
1. 1 　药　品
矿物油;疏水白炭黑;N ,N′- 硬脂酰乙二胺;分散剂;添加剂A(自制) ;CMC;Span60 ;聚氧乙烯(40) 硬脂酸酯;山梨酸。

1. 2 　步　骤
1. 2. 1 　预混液的制备
将18 g 疏水白炭黑加入己加热至100 ℃的150 g 矿物油中,搅拌混合,将混合物冷却至室温得到二氧化硅/ 矿物油分散液。将70 g N ,N′- 硬脂酰乙二胺、2 g 分散剂、同30 g 矿物油混合,加热,加入30 g 自制的添加剂A ,加热至120～135 ℃,保温20 min ,与室温下的二氧化硅/ 矿物油分散液混合,经胶体磨研磨均化得到预混液。

1. 2. 2 　增稠液的制备
将196 g 去离子水加热至70 ℃以上,在搅拌状态下缓慢加入4 g 增稠剂CMC ,保温搅拌约60min ,冷却至35 ℃以下得增稠液。

1. 2. 3 　乳　化
将260 g 去离子水加热并保温在70～80 ℃,再将60 g 乳化剂(5. 5 份Span60 与4. 5 份聚氧乙烯硬脂酸酯混合物) 加至热水中,搅拌10 min ,然后在适当搅拌下缓慢加入预混液,同时保持温度在70 ℃以上。继续混合30～60 min ,混合均匀后冷却至55 ℃,经胶体磨研磨至颗粒粒径在10μm以下,与增稠液高速搅拌混合30 min ,加入2 g 山梨酸和178 g 去离子水搅拌均化60 min ,即得消泡剂成品。

1. 3 　技术性能指标
本样品技术指标为白色乳液;水中易分散;贮存不分层,有效期1 年;有效成分30 %。

2 　结果讨论
2. 1 　活性组分的选择
用矿物油、植物油、高级醇、高级脂肪酸分别与疏水白炭黑、N ,N′- 硬脂酰乙二胺、高级脂肪酸金属皂、高级脂肪酸甘油酯、丙二醇环氧乙烷加聚物、添加剂A、有机硅树脂及改性有机硅树脂等分别配制,结果由矿物油、N ,N′- 硬脂酰乙二胺和添加剂A 复合配制的活性组分综合性能较佳。

2. 2 　乳化剂的选择
用Span60、OP – 10、Tween85、聚氧乙烯硬脂酸酯等乳化剂进行乳化,发现Span60 与聚氧乙烯硬脂酸酯复配进行乳化比较容易、稳定。

2. 3 　消泡性能测试
以毕克( BYK) 、罗纳普朗克( RHONEPOULENC) 及汉高(Henkel) 公司产品BYK – 034、681F、Nopco NXZ 以及Foamaster111 为对比产品。称取200 g 纯丙乳液(AC – 261) ,加入消泡剂,以2000 r/ min 转速搅拌10 min ,然后立即测密度;2 周老化后再次以2000 r/ min 转速搅拌10min ,立即测密度。对比产品添加量为0. 2 % ,本样品添加量为0. 4 %即有效组分添加量为0. 12 %。
在纯丙乳液(AC – 261) 中消泡性能测试结果见图1。与国外产品相比,在有效组分用量仅为进口产品的60 %时,破泡、抑泡性能和指标均接近于国外产品,而持久性则更加优异;活性组分消泡效率更高,剔除了有机硅组分,避免了产生缩孔的可能。

图1 　消泡性能测试结果