本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种水性钛白色浆及其制备方法。
背景技术
随着国家环保政策的日益严格，溶剂型涂料的使用受到了前所未有的限制，高性能环保型水性涂料得到快速发展。双组分水性聚氨酯使用聚异氰酸酯为交联剂，形成的漆膜具有较高的交联密度，漆膜性能可达到溶剂型聚氨酯的水平，广泛应用于工程机械、特种车辆、汽车修补、木质家具等装饰性要求高的领域。由于水性双组分聚氨酯面漆颜色比较丰富，随着产量的提高，传统的制漆方式不能满足客户订单的需求，色浆调色工艺可克服传统调色工艺的弊端，如颜色品种单一、重复性差、研磨分散效率低，生产节奏慢，最大限度地满足市场多种颜色的需求。但是，目前市面上的色浆加入双组分聚氨酯面漆后容易出现缩孔、沉淀，与水性双组分聚氨酯体系的相容性差，色浆本身稳定性也较差，同时，还存在加入聚氨酯面漆后使体系的voc含量升高等问题。而且现有双组分聚氨酯体系色浆通的用性差，不能适用于单组分聚氨酯体系和丙烯酸体系。如何开发出与乳液体系相容性好，并在产品稳定性和环境保护方面具有明显优越性的颜料色浆一直是色浆领域难以解决的技术问题。
技术实现要素：
针对现有技术中色浆与乳液体系相容性差、色浆本身稳定性差、通用性差以及voc含量高的问题，本发明提供一种水性钛白色浆及其制备方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种水性钛白色浆，所述水性钛白色浆包含如下重量份的原料组分：去离子水12-18份，保湿剂2-6份，分散剂8-12份，消泡剂0.1-0.5份，金红石型钛白粉70-76份，防沉剂0.3-1.0份，杀菌剂0.1-0.2份，ph调节剂0.1-0.3份。
优选的，所述水性钛白色浆包含如下重量份的原料组分：去离子水13-17份，保湿剂3-5份，分散剂9-11份，消泡剂0.2-0.4份，金红石型钛白粉72-75份，防沉剂0.5-0.8份，杀菌剂0.1-0.2份，ph调节剂0.1-0.2份。
更优选的，所述水性钛白色浆包含如下重量份的原料组分：去离子水15份，保湿剂4份，分散剂10份，消泡剂0.3份，金红石型钛白粉73份，防沉剂0.6份，杀菌剂0.2份，ph调节剂0.2份。
相对于现有技术，本发明提供的水性钛白色浆与双组分聚氨酯体系相容性好，色浆本身的稳定性高，不但适用于双组分聚氨酯体系，还适用于单组分聚氨酯体系以及丙烯酸等体系，且所有助剂中均不含溶剂，加入后不会使体系的voc含量升高，有利于环境保护。
优选的，所述保湿剂为聚醚类水性保湿剂。
普通色浆体系中一般需要加入乙二醇、丙二醇等溶剂来调节色浆的干结性，但这些溶剂都属于有机溶剂，voc含量高，不符合环保发展趋势。本发明通过选用高分子保湿体系有效地解决了这一问题，聚醚类水性保湿剂保湿效果好，不但可以降低色浆的结块现象，改善颜料的分散效果，还可以增强颜料稳定性，实现以水代替有机溶剂，避免了色浆加入后使体系voc含量升高的问题。
优选的，所述分散剂为改性马来酸酐丙烯酸酯共聚物。
色浆的稳定性主要取决于分散剂能否将颜料均匀分散且保持稳定，使用高分子量分散剂有利于色浆的稳定性。改性马来酸酐丙烯酸酯共聚物是很强的分散剂，有效性基在于它的两部分结构，一部分为锚固基团，该锚固基团通过范德华力紧密地结合在颜料颗粒表面，不易脱附，另一部分为聚合物链，该聚合物链舒展于分散介质中，增强了颜料粒子的极性，降低了颜料粒子与水的界面能，从而使得颜料粒子均匀分散在水中。聚合物链与分散介质的相容性良好，可以产生很强的空间位阻效应，当两个吸附有改性马来酸酐丙烯酸酯共聚物的粒子相互“靠拢”时，粒子之间会产生排斥力而使粒子弹开，因而还可以防止絮凝现象的发生，从而使得制备色浆具有优异的稳定性。
本发明优选的聚醚类润湿剂使得颜料分子表面的空气迅速地被水取代，从而使得颜料粒子可以迅速分散在水中，改性马来酸酐丙烯酸酯共聚物可以有效阻止颜料颗粒之间的重新聚集，使颜料在水中稳定地以小颗粒的形式存在，均匀分布，两者配合使用，起到协同作用，使颜料颗粒以更细腻地形式稳定地分布在涂料中，而且还可以提高研磨分散的效率，缩短研磨时间，提高颜料的着色程度，降低了涂料的粘度，增强了涂料的稳定性和机械强度。
优选的，所述消泡剂为非硅类消泡剂。
水性色浆在生产中会产生大量的气泡，首先分散剂的加入会引起气泡，高速分散及研磨工艺均会带入空气，使色浆的气泡增多。目前最常用的消泡剂为有机硅类消泡剂，此类消泡剂消泡效率高，添加量少，但是在水性双组分聚氨酯体系中存在最大的问题是，有机硅类消泡剂与体系相容性差，容易出现缩孔及鱼眼现象。本发明采用非硅类消泡剂，使得制备的色浆与双组分聚氨酯体系相容性良好，添加到双组分聚氨酯体系中不会造成缩孔和鱼眼，使漆膜具有优异的表面效果。
优选的，所述防沉剂为纳米硅酸钠镁锂。
硅酸钠镁锂的晶体结构单元是厚度以纳米计的微小薄片。小片的表面布满了可交换的阳离子，其中主要为na+。当硅酸钠镁锂颗粒与水混合时，水与na+接触被吸附到薄片的表面，将硅酸钠镁锂颗粒沿薄片撑开，这时颗粒迅速膨胀直至薄片分离。由于薄片层面带负电荷，端面带正电荷，分离后的薄片端面被吸引到另一薄片的层面，从而迅速形成三维空间的胶体结构，即卡片宫结构，使体系的粘度增大，而具有高度的悬浮性、增稠性、触变性和良好的配伍性、化学稳定性，是理想的水体系防沉剂。
优选的，ph调节剂为二甲基乙醇胺。
二甲基乙醇胺是一种高效的胺中和剂，有效调节体系ph值，用于涂料具有低气味、低挥发性的优点，并能赋予体系很好的ph值稳定性，有良好的助颜料分散性，可促进漆膜光泽的展现及遮盖力的提高。
以上各组分相互作用，相辅相成，最终使得制备的水性钛白色浆与水性双组分聚氨酯体系相容性好，色浆本身稳定性高、voc含量低，环保性好。
本发明还提供了一种水性钛白色浆的制备方法，所述制备方法至少包括以下步骤：
步骤(a)，按照权利要求1-8任一项所述水性钛白色浆的设计配比称取各组分，将称取的去离子水、保湿剂、分散剂、消泡剂搅拌混匀，得第一混合物料；
步骤(b)，将称取的金红石型钛白粉和防沉剂加入所述第一混合物料中，分散混匀，研磨，得细度≤10μm的浆料；
步骤(c)：向所述浆料中加入杀菌剂，搅拌均匀，加入ph调节剂调节ph值为7.5-8.5，得所述水性钛白色浆。
上述制备方法无复杂工序，也无需特殊的设备，方法简单，适合工业化生产。
优选的，步骤(a)中，第一混合物料的处理过程为：将去离子水、保湿剂、分散剂、消泡剂在400-600r/min的转速下分散10-30min，然后将转速提高至600-800r/min；和/或
步骤(b)中，所述分散混匀的过程为：在800-1000r/min的转速下分散20-40min；和/或
步骤(c)中，所述搅拌速度为400-600r/min。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
本发明实施例提供一种水性钛白色浆，所述水性钛白色浆包含如下重量份的原料组分：
上述保湿剂为
上述水性钛白色浆的制备步骤如下：
将去离子水、保湿剂、分散剂、消泡剂依次加入备料锅中，控制转速400r/min，分散10min，将转速提高至800r/min，缓慢加入金红石型钛白粉、防沉剂，调整转速1000r/min，分散20min，研磨至细度≤10μm，然后在400r/min的搅拌下加入杀菌剂，用二甲基乙醇胺调整ph值为7.5，即得到水性钛白色浆。
实施例2
本发明实施例提供一种水性钛白色浆，所述水性钛白色浆包含如下重量份的原料组分：
上述保湿剂为
上述水性钛白色浆的制备步骤如下：
将去离子水、保湿剂、分散剂、消泡剂依次加入备料锅中，控制转速500r/min，分散15min，将转速提高至700r/min，缓慢加入金红石型钛白粉、防沉剂，调整转速900r/min，分散30min，研磨至细度≤10μm，然后在500r/min的搅拌下加入杀菌剂，用二甲基乙醇胺调整ph值为8.5，即得到水性钛白色浆。
实施例3
本发明实施例提供一种水性钛白色浆，所述水性钛白色浆包含如下重量份的原料组分：
上述保湿剂为
上述水性钛白色浆的制备步骤如下：
将去离子水、保湿剂、分散剂、消泡剂依次加入备料锅中，控制转速600r/min，分散30min，将转速提高至600r/min，缓慢加入金红石型钛白粉、防沉剂，调整转速800r/min，分散40min，研磨至细度≤10μm，然后在600r/min的搅拌下加入杀菌剂，用二甲基乙醇胺调整ph值为8.0，即得到水性钛白色浆。
为了更好地说明本发明实施例提供的水性钛白色浆的特性，下面对以上实施例1-3制备的色浆和市售的两款水性色浆，进行质量检测，结果见表1。
表1
综上所述，本发明制备的水性钛白色浆流动性好，色差度小，色浆本身的稳定性高，与双组分聚氨酯体系相容性良好，与基础漆混合后漆膜具有优异的表面效果，voc含量低，安全环保，具有较高的实用价值。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。