一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物及其制备方法

1.一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物，其特征在于，含有以下组份：
无机纳米电气石负离子粉 55-85重量份
蒸馏水 10-40 重量份
水性润湿分散剂SILOK-7110 0.5-2.0重量份
三乙醇胺 1.0-4.0重量份
二甲基乙醇胺 1.0-3.0重量份。
2.根据权利要求1的一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物，其特征在于，
无机纳米电气石负离子粉 60-80重量份
蒸馏水 14-34.5重量份
水性润湿分散剂SILOK-7110 1.0-1.5重量份
三乙醇胺 2.5-3.5重量份
二甲基乙醇胺 1.0-2.0重量份。
3、根据权利要求1、2其中之一的一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物，其特征在于，无机纳米电气石负离子粉粒径范围为≤100nm。
4、根据权利要求3中的一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物，其特征在于，无机纳米电气石负离子粉粒径范围为＜50nm。
5、一种根据权利要求1-4中任意一项所述的一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物的制备方法，其特征在于，含有以下步骤：
（1）首先按无机纳米电气石粉水性浆料组合物所含各组份的重量份，称取各种原料的量；
（2）将蒸馏水、水性润湿分散剂SILOK-7110、三乙醇胺、二甲基乙醇胺投入到反应容器中，于高速分散的条件下，再将无机纳米电气石负离子粉以5克/分~10克/分地加入到反应容器中，高速分散10-50分钟至浆糊状物，所述的高速分散就是以1160转/分~1500转/分进行搅拌；
（3）将步骤（2）中的浆糊状物以10克/分~15克/分地加入到三辊机中进行研磨分散，每次研磨分散15分钟~120分钟，反复进行研磨3-7遍，制成无机纳米电气石粉水性浆料组合物。
6、根据权利要求5中的一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中将无机纳米电气石负离子粉以3克/分至8克/分地加入到反应容器中，高速分散25-40分钟。
7、根据权利要求5的一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中的浆糊状物以7克/分至12克/分地加至三辊机中，进行研磨分散30-90分钟，反复研磨分散4-5遍。

一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物及其制备方法 \n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种无机纳米材料在水中分散的工艺，更具体的说是涉及一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物及其配制方法。 \n[0002] 背景技术\n[0003] 纳米材料一般是指粒径在1－100纳米之间，具有特殊物理化学性能的材料，广义纳米材料还包括三维结构，有一维长度在1－100纳米之间或者具有纳米结构的材料， [0004] 纳米技术是本世纪技术发展中的一个重要的技术领域，由纳米技术将创造出另一波技术创新及产业革命，其应用领域非常广泛，遍及电子产业、光电产业、医药生化产业、化织产业、建材产业、金属产业等各种产业，不论其应用领域如何，所需材料均为次微米或纳米级尺寸材料。但是在涂料工业中，尤其是水性涂料工业中，如何将无机隔热纳米级材料分散到其最终产品—水性涂料中已经成为目前生产、经营及科学技术界共同关心和研究的课题。\n[0005] 随着人类环保意识的加强，底毒和零有机挥发物已经成为涂料的发展趋势。 [0006] 纳米电气石负离子粉（见李青山、张海全、王秀宝，QC负离子添加剂与涂料共同印花探讨，印染，2005，15：4－6）的成份是以含硼为主的，含有少量铝、镁、铁、锂等成份的环状结构的硅酸盐物质。电气石微粒周围存在着静电场现象，具有天然的永久性自发电极，可与空气中的水份作用，将水分子电离成H＋和OH—离子。由于H＋移动速度很快（H＋的移动速度是OH—的18倍），迅速移向永久电极的负极，吸收一个电子，变成H2逸散到空气中，而OH—则与另外的水分子形成H3O2－。H3O2－即为空气负离子。 \n[0007] 电气石负离子粉因其热电性和压电性，使其极性离子在平衡振动而引起偶矩变化产生远红外波段的电磁辐射，形成较强的辐射宽带，据测试负离子粉体对远红外的发射率为90％以上。电气石负离子粉有优良的抗菌杀菌功能。因负离子粉体中产生的负氧离子具有较高的活性，有很强的氧化还原作用，能破坏细菌的细胞膜或细胞原生质活性酶的活性，从而达到抗菌杀菌的目的。 \n[0008] 在制备无机隔热纳米材料的水性涂料时，要经过无机隔热纳米材料于不同的高分子成膜剂等共混的过程。在上述共混的体系中，存在着无机隔热纳米材料分散性、稳定性均差的问题，它极易团聚，而导致水性透明隔热涂料隔热效果差等问题。解决这一问题的途径之一，就是首先制备出无机隔热纳米材料的水性浆料，再以无机隔热纳米材料的水性浆料为原料，再制备出性能优良的无机隔热纳米材料的水性涂料。 \n[0009] 专利申请号200910109856.1的中国专利文献中介绍了无机隔热纳米材料水性浆料的制备方法：先称取10－25克重量份的无机隔热材料（所说的无机隔热纳米材料可以是：氧化铟锡，其粒径为50－200纳米，优选为50－100纳米），置于50－100克溶剂中（所说的溶剂为水），调节溶剂介质的PH值8－10，然后以2－4ml／分钟的速度滴加0.5－20重量份的硅氧烷类聚合物，在高温下搅拌或超声搅拌10分钟～12小时至分散均匀；再于\n60－90℃，氮气保护的条件下反应2－6h（小时），然后超高压纳米均质机分散30－120分钟，超声分散30－90分钟，得到界面性能可控的无机隔热纳米材料水浆料。 [0010] 在该申请号200910109856.1的文献中也公开了一种无机隔热纳米材料水性浆的配方：它包括下述重量份的组份： \n[0011] 无机隔热纳米材料 10－25\n[0012] 硅氧烷类聚合物 0.5－20\n[0013] 溶剂 50－100。\n[0014] 另一篇申请号200810023708.3的中国专利文献中也公开了制备纳米铟锡氧化物水性浆料的方法：首先称取铟锡氧化物粉体200克、水400克、乙醇100克、异丙醇100克、正丁醇100克、丙二醇甲醚醋酸酯100克、分散剂1克，然后将水、乙醇、异丙醇、正丁醇和丙二醇甲醚醋酸酯加入到分散机中，然后再加入分散剂，最后加入铟锡氧化物粉体，分散2小时之后，即得到1001克分散性良好的纳米铟锡氧化物浆料。 \n[0015] 上述制备水性浆料的方法工艺较为复杂，有的成本又高。 \n[0016] 使用分散剂存在一些缺点，如储存时稳定性不佳，加到涂料中后，影响涂料的性能及外观。 \n[0017] 本发明的目的在于研制出一种无机纳米电气石水性浆料组合物，使该浆料具有良好的稳定性，负离子粉不沉降，易于储存。 \n[0018] 发明内容\n[0019] 本发明的另一个目的在于研究出一种无机纳米电气石水性浆料组合物的制备方法，使该方法工艺简单，成本低易于操作分散效果好。 \n[0020] 本发明的一种无机纳米电气石粉水性浆料组和物，含有以下组份； [0021] 无机纳米电气石负离子粉 55－85重量份，\n[0022] 蒸馏水 10－40重量份，\n[0023] 水性润湿分散剂SILOK－7110 0.5－2.0重量份，\n[0024] 三乙醇胺 1.0－4.0重量份，\n[0025] 二甲基乙醇胺 1.0－3.0重量份。\n[0026] 本发明的这种无机纳米电气石粉水性浆料组合物，又以含有如下的重量份为好。 [0027] 无机纳米电气石负离子粉 60－80重量份，\n[0028] 蒸馏水 14－34.5重量份，\n[0029] 水性润湿分散剂SILOK－7110 1.0－1.5重量份，\n[0030] 三乙醇胺 2.5－3.5重量份，\n[0031] 二甲基乙醇胺 1.0－2.0重量份。\n[0032] 所说的电气石tounmaline，化学成分复杂（见化工辞典，化学工业出版社2000年8月第4版，2008年2月北京第24次印刷P155左栏）。 \n[0033] 纳米电气石负离子粉的技术指标见表1 \n[0034] 表1 纳米负离子粉的技术指标\n项目 指标\n 外 观 黄 褐 色 粉 末\n 粒 径 ＜50nm\n 摇 实 密 度 1.6g/ml\n 水 份 含 量 wt% ≤0.6%\n PH 值 8±0.5\n 灼 烧 减 量 ≤1.0%\n 耐 温 性 ＞700℃\n 负离子发生量个／（s.cm3） ≥7000\n[0035] 可见，纳米负离子粉是一种良好的杀菌剂，有很好的耐温性，可以应用在小家电、不粘锅、厨具、医疗器具等需抗菌杀菌的涂料中。\n[0036] 所说的摇实密度（无损检测质量控制规范渗透检验，中华人民共和国国家军用标准GJB593.4－1988），它是指某种物质的质量和其体积的比值，即单位体积的某种物质的质量叫做这种物质的摇实密度。 \n[0037] 灼烧减量（lossnignition，缩写为LOI），是指将在105－110℃烘干的原料在\n1000－1100℃灼烧后失去的重量百分比。原料灼烧减量有着实际意义。它表征原料加热分解的气态产物（例如H2O，CO2等）和有机物质含量的多少，从而可以判断原料在使用时是否需要预先对其进行煅烧，使原料体积稳定。 \n[0038] 负离子发生量一般指1cm3的空间内负离子的个数（见负离子丙纶市场应用前景看好，化纤园地，2005.5.35；王继海、 冀志江、王静等，《材料负离子发生量的测定方法》，建筑行业标准介绍，中国建筑科技，2006.15（3）：112－114。 \n[0039] 本发明中的纳米电气石粉（纳米电气石负离子粉）来自北方矿业，主要特点是颗粒小，具有超强的抗菌功能，效果持久，广谱抗菌，安全无毒。由于电气石粉的比重比涂料中主要材料的比重大的多，电气石粉容易出现沉降现象。因此，纳米电气石负离子粉如果没有预分散好，其应用于涂料后容易出现沉降和涂料变色，这样就造成了负离子粉在涂料中的储存不稳定以及在施工后在漆膜中的分布没有均一性，也起不到良好的杀菌效果。所以首先要将其湿润，解团聚，又要使其分散颗粒稳定，才能解决其易于沉降问题，所以将其制成水性浆料，再以它作为水性涂料的一个原料制成水性涂料，使水性涂料在涂料膜中均匀，又起到杀菌作用。 \n[0040] 纳米电气石负离子粉的粒径范围为 ＜200nm，优选为≤100nm，又以＜50 nm为最佳。 \n[0041] 所述的水性润湿分散剂SILOK－7110，英文的全名为 Aqueous Wetting Agent，购自广州斯洛柯化学有限公司， \n[0042] 所述的重量份可以是克。\n[0043] 本发明的一种无机纳米电气石粉水性浆料组合物的制备方法，含有以下步骤： [0044] （1）首先按无机纳米电气石粉水性浆料组合物所含各组份的重量份，称取各种原料的量。\n[0045] （2）将蒸馏水，水性润湿分散剂SILOK－7110，三乙醇胺，二甲基乙醇胺投入到反应容器中，于高速分散的条件下，再将无机纳米电气石负离子粉以 7克／分地加入到反应容器中，高速分散30－50分钟至呈浆糊状物，所述的高速分散就是以1160转／分～1500转／分进行搅拌。 \n[0046] （3）将步骤（2）中的浆糊状物以 10克／分至 15克／分地加入到三辊机中进行研磨分散，每次研磨分散15分钟至120分钟，反复进行研磨分散3－7遍，制成无机纳米电气石粉水性浆料组合物。 \n[0047] 在步骤（2）中将无机纳米电气石负离子粉以5克／分～30克／分地加入到反应容器中，又以将无机纳米电气石负离子粉以5克／分～ 10克／分地加入到反应容器中为佳，高速分散10－50分钟，又以高速分散25－40分钟为宜。 \n[0048] 将步骤（2）中的浆糊状物以 7克／分至 12克／分地加入到三辊机中进行研磨分散，进行研磨分散15分钟至120分钟，又以进行研磨分散30－90分钟为佳，进行研磨分散\n3－7遍，又以反复研磨分散4－5遍为宜。 \n[0049] 所说的反应容器可以是带有搅拌机的反应容器，亦可是分散机。 \n[0050] 在进行高速分散时所用的分散机可以是卧式砂磨机，亦可是蓝式砂磨机。卧式砂磨机的技术参数见表2 \n[0051] 表2卧式砂磨机的技术参数\n[0052] \n[0053] 本发明使用的三辊机作为分散研磨设备（见我国汽车涂料引进技术浅议，中国涂料在线，WWW.coatingol.com,所述的三辊机（three-roll(er)mill）,是高粘度物料最有效地研磨、分散设备。主要用于各种油漆、油墨、颜料、塑料、化妆品、肥皂、陶瓷、橡胶等液体浆料及膏状物料的研磨。\n[0054] 它是有三个滚筒安装在铁制的机架上，中心在一直线上。可水平安装，或稍有倾斜。是通过水平的三根辊筒的表面相互挤压及不同速度的摩擦达到研磨效果。钢质滚筒可以中空，通水冷却。物料在中辊和后辊间加入。由于三个滚筒的旋转方向不同（转速从后向前顺次增大），就产生很好的研磨作用。物料经研磨后被装在前辊前面的刮刀刮下。 [0055] 通常情况下三辊机的辊筒材质为冷硬合金铸铁离心铸造而成，表面硬度达HS70°以上；辊筒的圆径经过高精度研磨，精确细腻，能使物料的研磨细度达到15um左右，因此能够生产出均匀细腻的高品质产品。SM405、SM315、SM260型三辊机用于批量生产，SM160、SM120、SM65型用于小批量或实验室用。 \n[0056] 本发明所制备出的无机纳米电气石负离子粉水性浆料在室温（25℃）和50℃的温度下性能稳定，储存性能好，加到涂料中不影响涂料的外观，制成的涂料具有杀菌性能，耐温性强，可以应用于小家电、不粘锅、厨具、医疗器具等需要抗菌、杀菌的涂料中。 [0057] 本发明的工艺方法工艺简便，易于操作，分散效果好，适合于高固和高粘度的涂料系列。 \n[0058] 在现有的技术中是将纳米负离子粉，水性分散剂等在卧式砂磨机或蓝式砂磨机等分散设备的作用下，将其分散到水中，得到分散的水性浆料，再将其分散到水性涂料中形成水性涂料。 \n[0059] 本发明是首先用带有搅拌的反应容器，卧式砂磨机和蓝式砂磨机其中的一种设备中，进行高速分散后，再用三辊机进行分散研磨，制成的水性浆料分散效果好。 具体实施方式\n[0060] 现在用具体的实施例对本发明的一种无机纳米电气石粉水性浆料组和物及其制备方法作进一步的说明，将有助于对本发明及其效果进一步的了解，实施例不限定本发明的保护范围， \n[0061] 本发明的保护范围由权利要求决定。\n[0062] 实施例1 \n[0063] 本实施例的一种无机纳米电气石水性浆料组和物，其组份为：\n[0064] 纳米电气石负离子粉 70.0千克（公斤），\n[0065] 其粒径范围为＜50nm（纳米）\n[0066] 蒸馏水 24.3千克（公斤），\n[0067] 水性润湿分散剂SILOK－7110 1.2千克（公斤），\n[0068] 三乙醇胺 3.0千克（公斤），\n[0069] 二甲基乙醇胺 1.5千克（公斤）。\n[0070] 其制备方法有以下步骤： \n[0071] （1）首先按无机纳米电气石粉水性浆料组合物所含各组份的重量份（千克），称取各种原料的量。\n[0072] （2）将蒸馏水，水性润湿分散剂SILOK－7110，三乙醇胺，二甲基乙醇胺投入到SW20－1卧式砂磨机中，于高速分散的条件下，再将无机纳米电气石负离子粉以 15克／分地加入到SW20－1卧式砂磨机中，高速分散25分钟，至呈浆糊状物，所述的高速分散就是以1160转／分进行搅拌。 \n[0073] （3）将步骤（2）中的浆糊状物以 20克／分地加入到SM160三辊机中进行研磨分散60分钟，反复进行5遍，制成无机纳米电气石粉水性浆料组合物。 \n[0074] 本实施例制备出的水性浆料组和物为高负离子发生量的无机纳米负离子粉水性浆料，负离子发生量4800个／(s.cm2)，纳米负离子粉不沉降，无变色，常温（25℃）储存30天，溶液无沉降分散性好。在50℃的温度下储存30天，溶液无沉降分散性好，无变色。施工性能好，易分散，粘度高，固体含量高，有害物质含量符合GB18581的要求。 [0075] 实施例2 \n[0076] 本实施例的一种无机纳米电气石水性浆料组和物，其组份为：\n[0077] 纳米电气石负离子粉 60.0千克（公斤），\n[0078] 其粒径范围为＜50nm（纳米）\n[0079] 蒸馏水 34.5千克（公斤），\n[0080] 水性润湿分散剂SILOK－7110 1.5千克（公斤），\n[0081] 三乙醇胺 2.5千克（公斤），\n[0082] 二甲基乙醇胺 2.0千克（公斤）。\n[0083] 其制备方法有以下步骤： \n[0084] （1）首先按无机纳米电气石粉水性浆料组合物所含各组份的重量份（千克），称取各种原料的量。\n[0085] （2）将蒸馏水，水性润湿分散剂SILOK－7110，三乙醇胺，二甲基乙醇胺投入到带有搅拌的反应容器中，于高速分散的条件下，再将无机纳米电气石负离子粉以 15 克／分地加入到上述反应容器中，高速分散50分钟，至呈浆糊状物，所述的高速分散就是以1500转／分进行搅拌。 \n[0086] （3）将步骤（2）中的浆糊状物以 20克／分地加入到SM－120三辊机中进行研磨分散120分钟，反复进行3遍，制成无机纳米电气石粉水性浆料组合物。 \n[0087] 其结果同实施例1，唯不同的是负离子发生量为3000个／（s.cm2）。 [0088] 实施例3 \n[0089] 本实施例的一种无机纳米电气石水性浆料组和物，其组份为：\n[0090] 纳米电气石负离子粉 80.0千克（公斤），\n[0091] 其粒径范围为＜50nm（纳米）\n[0092] 蒸馏水 14千克（公斤），\n[0093] 水性润湿分散剂SILOK－7110 2.0千克（公斤），\n[0094] 三乙醇胺 3.5千克（公斤），\n[0095] 二甲基乙醇胺 3.0千克（公斤）。\n[0096] 其制备方法有以下步骤： \n[0097] （1）首先按无机纳米电气石粉水性浆料组合物所含各组份的重量份（千克），称取各种原料的量。\n[0098] （2）将蒸馏水，水性润湿分散剂SILOK－7110，三乙醇胺，二甲基乙醇胺投入到SW20－1卧式砂磨机中，于高速分散的条件下，再将无机纳米电气石负离子粉以15克／分地加入到SW20－1卧式砂磨机中，高速分散40分钟，至呈浆糊状物，所述的高速分散就是以1160转／分进行搅拌。 \n[0099] 3）将步骤（2）中的浆糊状物以20克／分地加入到SM65型三辊机中进行研磨分散\n90分钟，反复进行7遍，制成无机纳米电气石粉水性浆料组合物。 \n[0100] 本实施例制备出的无机纳米电气石粉水性浆料组和物，负离子发生量为5000个／（s.cm2）以上，纳米电气石负离子粉不沉降，无变色，常温储存30天，溶液无沉降，分散较好，无变色；在50℃的温度下，储存30天，，溶液无沉降，分散较好，无变色。 [0101] 反复实验表明，用三辊机作分散设备，在水作介质时对纳米电气石负离子粉分散效果最好，而且没有任何再次团聚现象。施工性好，易分散，粘度高，固体含量高，有害物质符合GB18581的要求。 \n[0102] 实施例4 \n[0103] 本实施例的一种无机纳米电气石水性浆料组和物，其组份为：\n[0104] 纳米电气石负离子粉 55千克（公斤），\n[0105] 其粒径为＜100nm（纳米）\n[0106] 蒸馏水 10千克（公斤），\n[0107] 水性润湿分散剂SILOK－7110 0.5千克（公斤），\n[0108] 三乙醇胺 1.0千克（公斤），\n[0109] 二甲基乙醇胺 1.0千克（公斤）。\n[0110] 其制备方法有以下步骤： \n[0111] （1）首先按无机纳米电气石粉水性浆料组合物所含各组份的重量份（千克），称取各种原料的量。\n[0112] （2）将蒸馏水，水性润湿分散剂SILOK－7110，三乙醇胺，二甲基乙醇胺投入到带有搅拌的反应容器中，于高速分散的条件下，再将无机纳米电气石负离子粉以 15克／分地加入到带有搅拌的反应容器中，高速分散10分钟，至呈浆糊状物，所述的高速分散就是以\n1500转／分进行搅拌。 \n[0113] 3）将步骤（2）中的浆糊状物以20克／分地加入到SM160三辊机中进行研磨分散\n30分钟，反复进行4遍，制成无机纳米电气石粉水性浆料。 \n[0114] 实施例5 \n[0115] 本实施例的一种无机纳米电气石水性浆料组和物，其组份为：\n[0116] 纳米电气石负离子粉 85千克（公斤），\n[0117] 其粒径范围为≤100nm（纳米）\n[0118] 蒸馏水 10千克（公斤），\n[0119] 水性润湿分散剂SILOK－7110 2.0千克（公斤），\n[0120] 三乙醇胺 4.0千克（公斤），\n[0121] 二甲基乙醇胺 3.0千克（公斤）。\n[0122] 其制备方法有以下步骤： \n[0123] （1）首先按无机纳米电气石粉水性浆料组合物所含各组份的重量份（千克），称取各种原料的量。\n[0124] （2）将蒸馏水，水性润湿分散剂SILOK－7110，三乙醇胺，二甲基乙醇胺投入到SW20－1卧式砂磨机中，于高速分散的条件下，再将无机纳米电气石负离子粉以15克／分地加入到SW20－1卧式砂磨机中，高速分散50分钟，至呈浆糊状物，所述的高速分散就是以1160转／分进行搅拌。 \n[0125] 3）将步骤（2）中的浆糊状物以20克／分地加入到SM160型三辊机中进行研磨分散15分钟，反复进行6遍，制成无机纳米电气石粉水性浆料。