一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于中间合金技术领域，具体涉及一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆及其制备方法和应用。

背景技术

乳胶漆是现代众多涂料中的一种。近年来，我国水性建筑乳胶漆发展迅速，年产量已达700万吨，其中，水性乳胶漆以水为溶剂，绿色环保，越来越被更多人认可并得到广泛使用。

乳液和填料是影响乳胶漆性能的两个主要因素，从发展初期的苯乙烯乳液到后来的纯丙烯酸乳液，乳液性能已得到大幅度提升；而填料方面目前市面上大多为滑石粉、重质碳酸钙以及钛白粉等。CN104356833A公开了一种防污水性乳胶漆涂料，以水为分散介质，所述的防污水性乳胶漆涂料由丙烯酸酯共聚乳液、体质颜料、颜料分散剂、防污剂、防霉剂以及防腐剂制成，所述体质颜料为钛白粉，所述颜料分散剂为十二烷基苯磺酸钠，所述防污剂为3-(3,4-二氯代苯基)-1,1-二甲脲，所述防霉剂为8-羟基喹啉铜，所述防腐剂为对羟基苯甲酸乙酯。由丙烯酸酯共聚乳液、体质颜料、颜料分散剂、防污剂、防霉剂以及防腐剂制成，具有成本低、质量稳定、防污性好、防霉变、防腐性好、贮存时间长的特点。

滑石粉、重质碳酸钙以及钛白粉等虽然价格低廉，但耐洗刷性能和耐老化性较差，严重制约了乳胶漆的发展。

因此，开发一种具有优异耐洗刷性能和耐老化能力的水性乳胶漆，是本领域急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆及其制备方法和应用，所述水性乳胶漆通过在乳液中添加特定份数的铝钼中间合金粉作为颜填料与其他助剂进行搭配，进而具有优异的耐洗刷性能和耐老化能性能，还具有绿色环保的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆，所述水性乳胶漆按照重量份包括如下组分：

所述填料包括铝钼中间合金粉。

其中，所述乳液可以为14.2重量份、14.4重量份、14.6重量份、14.8重量份、15重量份、15.2重量份、15.4重量份、15.6重量份或15.8重量份等。

所述铝钼中间合金粉可以为11.7重量份、11.9重量份、12.1重量份、12.3重量份、12.5重量份、12.7重量份、12.9重量份、13.1重量份或13.3重量份等。

所述增稠剂可以为0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份或1.4重量份等。

所述分散剂可以为0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份或1.4重量份等。

所述消泡剂可以为0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。

所述消泡剂可以为0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。

所述水可以为31重量份、32重量份、33重量份、34重量份、35重量份、36重量份、37重量份、38重量份或39重量份等。

本发明提供的水性乳胶漆包括特定份数的乳液、铝钼中间合金粉、增稠剂、分散剂、消泡剂和水的组合，通过添加特定用量的铝钼中间合金粉作为颜填料，并搭配特定份数的增稠剂、分散剂和消泡剂；所述铝钼中间合金粉本身就具备的特殊晶体结构，其主要成分包括铝钼合金固溶体以及铝钼金属间化合物Mo

优选地，所述水为三级去离子水。

优选地，所述乳液包括丙烯酸乳液。

优选地，所述乳液的固含量为45～55％，例如46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％或54％等。

优选地，所述铝钼中间合金粉的粒度为0.18～0.2mm、，例如0.182mm、0.184mm、0.186mm、0.188mm、0.19mm、0.194mm或0.198mm等。

优选地，按照质量百分含量为100％计，所述铝钼中间合金粉包括如下元素：64％≤Mo≤66％、Fe≤0.18％、Si≤0.16％、C≤0.035％、O≤0.12％、N≤0.015％、H≤0.01％以及Al为余量。

其中，所述Mo的质量百分含量可以为64.5％、65％或65.5％等。

所述Fe的质量百分含量可以为0.16％、0.14％、0.12％或0.1％等。

所述Si的质量百分含量可以为0.14％、0.13％、0.1％或0.08％等。

所述C的质量百分含量可以为0.033％、0.032％、0.031％或0.03％等。

所述O的质量百分含量可以为0.11％、0.1％、0.09％、0.08％、0.07％或0.06％等。

所述N的质量百分含量可以为0.014％、0.013％、0.012％、0.011％或0.01％等。

所述H的质量百分含量可以为0.009％、0.008％、0.007％、0.006％或0.005％等。

作为本发明的优选技术方案，所述铝钼中间合金粉通过如下方法制备得到，所述方法包括如下步骤：

(1)将三氧化钼、氟化钙(造渣剂)和铝粒在95～110℃下烘干8～10，在混料机内进行机械混料，混料时间为7～9min，混料工作完成后，将炉料缓缓地倒入砌好的整洁的炉体内，装炉，利用镁条点燃使其充分反应，待冷却后出炉，得到铝钼中间合金锭；

(2)将步骤(1)得到的铝钼中间合金锭经破碎，精整后加入球磨机进行研磨，磨粉时分批次加入，每批次研磨时间为25～30min(例如26min、27min、28min或29min等)，得到粒度为0.18～0.2的铝钼中间合金粉。

需要说明的是，铝钼中间合金粉中除Mo和Al外的其他元素均来源于原材料本身。

优选地，所述增稠剂包括羟乙基纤维素和/或缔合型聚氨酯，进一步优选为羟乙基纤维素和缔合型聚氨酯的组合。

优选地，所述水性乳胶漆中羟乙基纤维素的含量为0.6～0.8重量份，例如0.62重量份、0.64重量份、0.66重量份、0.68重量份、0.7重量份、0.72重量份、0.74重量份、0.76重量份或0.78重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆中缔合型聚氨酯的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。

优选地，所述分散剂包括聚丙烯酸钠盐类分散剂和疏水改性丙烯酸铵盐类分散剂的组合。

优选地，所述水性乳胶漆中聚丙烯酸钠盐类分散剂的含量为0.4～0.6重量份，例如0.42重量份、0.44重量份、0.46重量份、0.48重量份、0.5重量份、0.52重量份、0.54重量份、0.56重量份或0.58重量份等。

优选地，所述聚丙烯酸钠盐类分散剂的固含量为44～46％，例如44.2％、44.6％、44.8％、45％、45.2％、45.6％或45.8％等。

优选地，所述水性乳胶漆中疏水改性丙烯酸铵盐类分散剂的含量为0.2～0.4重量份。

优选地，所述消泡剂包括磷酸酯类消泡剂和有机改性聚硅氧烷类消泡剂的组合。

优选地，所述水性乳胶漆中磷酸酯类消泡剂的含量为0.2～0.4重量份，例如0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份、0.28重量份、0.3重量份、0.32重量份、0.34重量份、0.36重量份或0.38重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆中有机改性聚硅氧烷类消泡剂的含量为0.2～0.4重量份，例如0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份、0.28重量份、0.3重量份、0.32重量份、0.34重量份、0.36重量份或0.38重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆还包括填料。

优选地，所述填料包括硅藻土、绢云母粉、金红石型钛白粉、滑石粉或重质碳酸钙中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述填料包括硅藻土、绢云母粉、金红石型钛白粉、滑石粉和重质碳酸钙的组合。

优选地，所述水性乳胶漆中硅藻土的含量为1.5～3.5重量份，例如1.7重量份、1.9重量份、2.1重量份、2.3重量份、2.5重量份、2.7重量份、2.9重量份、3.1重量份或3.3重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆中绢云母粉的含量为0.5～1.5重量份，例如0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.2重量份或1.4重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆中金红石型钛白粉的含量为13～17重量份，例如13.5重量份、14重量份、14.5重量份、15重量份、15.5重量份、16重量份或16.5重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆中滑石粉的含量为6～8重量份，例如6.2重量份、6.4重量份、6.6重量份、6.8重量份、7重量份、7.2重量份、7.4重量份、7.6重量份或7.8重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆中重质碳酸钙的含量为7～9重量份，例如7.2重量份、7.4重量份、7.6重量份、7.8重量份、8重量份、8.2重量份、8.4重量份、8.6重量份或8.8重量份等。

优选地，所述水性乳胶漆中还包括pH调节剂、润湿剂、防霉剂、抗冻融稳定剂、成膜助剂、防腐剂或杀菌剂中的任意一种或至少两种的组合。

优选地，所述水性乳胶漆中pH调节剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。

优选地，所述pH调节剂包括二甲基乙醇胺。

优选地，所述水性乳胶漆中润湿剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。

优选地，所述润湿剂包括有机硅类润湿剂。

优选地，所述水性乳胶漆中防霉剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。

优选地，所述防霉剂包括正辛基异噻唑啉酮。

优选地，所述水性乳胶漆中抗冻融稳定剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。

优选地，所述抗冻融稳定剂包括乙二醇。

优选地，所述水性乳胶漆中成膜助剂的含量为0.5～0.7重量份，例如0.52重量份、0.54重量份、0.56重量份、0.58重量份、0.6重量份、0.62重量份、0.64重量份、0.66重量份或0.68重量份等。

优选地，所述成膜助剂包括十二醇酯。

优选地，所述水性乳胶漆中防腐剂的含量为0.2～0.3重量份，例如0.21重量份、0.22重量份、0.23重量份、0.24重量份、0.25重量份、0.26重量份、0.27重量份、0.28重量份或0.29重量份等。

优选地，所述防腐剂包括二溴丙酰胺。

优选地，所述水性乳胶漆中杀菌剂的含量为0.1～0.3重量份，例如0.12重量份、0.14重量份、0.16重量份、0.18重量份、0.2重量份、0.22重量份、0.24重量份、0.26重量份或0.28重量份等。

优选地，所述杀菌剂包括苯并异噻唑啉酮。

第二方面，本发明提供一种如第一方面所述水性乳胶漆的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将乳液、铝钼中间合金粉、增稠剂、分散剂、消泡剂、水、任选地填料、任选地pH调节剂、任选地润湿剂、任选地防霉剂、任选地抗冻融稳定剂、任选地成膜助剂、任选地防腐剂和任选地杀菌剂进行混合，得到所述水性乳胶漆。

优选地，所述混合的时间为25～40min，例如27min、29min、31min、33min、35min、37min或39min等。

优选地，所述混合的温度为20～25℃，例如20.5℃、21℃、21.5℃、22℃、22.5℃、23℃、23.5℃、24℃或24.5℃等。

第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的水性乳胶漆在建筑中的应用。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的包含铝钼中间合金的水性乳胶漆包括特定份数的乳液、铝钼中间合金粉、增稠剂、分散剂、消泡剂和水的组合，通过添加特定用量的铝钼中间合金粉作为颜填料，并搭配特定份数的增稠剂、分散剂和消泡剂，使得到的水性乳胶漆的粘度为112.3～117.3ku，具有优异的耐洗刷和耐老化性能，耐洗刷能力为2980～3590次，抗老化能力为550～600h；同时，所述水性乳胶漆的溶剂为水，进而绿色环保。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

本发明具体实施方式部分涉及到的部分原料信息如下所示：

丙烯酸乳液：来源于巴斯夫，BASFJoncryl7256，固含量≥42％，粘度为40s；

羟乙基纤维素：来源于阿克苏诺贝尔，K7100甲基乙基羟乙基纤维素醚；

缔合型聚氨酯：来源于上海祥越实业有限公司，HY300；

聚丙烯酸钠盐类分散剂：来源于巴斯夫，Dispex AA4140 AS聚丙烯酸钠盐；

疏水改性丙烯酸铵盐类分散剂：来源于罗门哈斯，特好散TMCA-2500；

磷酸酯类消泡剂：来源于广州市斯涂源化工有限公司，先创S/W P2561、2941；

有机改性聚硅氧烷类消泡剂：来源于厦门颜钛化工有限公司，AGITAN 158；

有机硅类润湿剂：来源于毕克，BYK-3760。

制备例1

一种铝钼中间合金粉，其制备方法包括如下步骤：

(1)将三氧化钼、造渣剂(氟化钙)和铝粒在100℃下烘干9h，加入值混料机内进行机械混料，混料时间为8min，得到混合料；

(2)将步骤(1)得到的混合料缓缓地倒入砌好的整洁的炉体内，利用镁条点燃使其充分反应，待冷却后出炉，得到铝钼中间合金锭；

(3)将步骤(2)得到的铝钼中间合金锭破碎，精整后加入球磨机进行研磨。磨粉时分批次加入，每批次研磨时间为30min，得到所述铝钼中间合金粉。

经测试，本制备例得到的铝钼中间合金粉的粒度为0.19，其中含有的各个元素的质量百分含量分别为：Mo：65％、Fe：0.17％、Si：0.05％、C：0.02％、O：0.11％、N：0.01％、H：0.01％，Al：余量。

实施例1

一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆，其制备原料按照重量份包括如下组分：

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本实施例提供的水性乳胶漆的制备方法包括：向搅拌釜中加入三分之二的去离子水，打开搅拌釜开关，转速为300rpm，加入羟乙基纤维素与二甲基乙醇胺，进行初次打浆，搅拌4min，待溶液逐渐黏稠后，将搅拌釜转速调整为400rpm，依次加入聚丙烯酸钠盐类分散剂与疏水改性丙烯酸铵盐类分散剂，搅拌2.5min，待溶液分散均匀后，将搅拌釜转速调整为450rpm，加入有机硅类润湿剂与磷酸酯类消泡剂，搅拌2.5min，将搅拌釜转速调整为500rpm，依次加入硅藻土、绢云母粉、金红石型钛白粉、滑石粉、重质碳酸钙和铝钼中间合金粉，搅拌4min，将搅拌釜转速调整为600rpm，依次加入正辛基异噻唑啉酮、乙二醇、十二醇酯、丙烯酸乳液，搅拌6min，将搅拌釜转速调整为750rpm，依次加入二溴丙酰胺、苯并异噻唑啉酮、有机改性聚硅氧烷类消泡剂和缔合型聚氨酯，边搅拌边向搅拌釜壁加入剩余三分之一的去离子水，搅拌15min，完成所述水性乳胶漆乳胶漆。

实施例2

一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆，其与实施例1的区别仅在于，铝钼中间合金粉的添加量为11.5重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

实施例3

一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆，其与实施例1的区别仅在于，铝钼中间合金粉的添加量为13.5重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

实施例4

一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆，其制备原料按照重量份包括如下组分：

本实施例提供的水性乳胶漆的制备方法与实施例1相同。

实施例5

一种包含铝钼中间合金的水性乳胶漆，其制备原料按照重量份包括如下组分：

本实施例提供的水性乳胶漆的制备方法与实施例1相同。

对比例1

一种水性乳胶漆，其与实施例1的区别仅在于，硅藻土的添加量为14重量份，不添加铝钼中间合金粉，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例2

一种水性乳胶漆，其与实施例1的区别仅在于，铝钼中间合金粉的添加量为10重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例3

一种水性乳胶漆，其与实施例1的区别仅在于，铝钼中间合金粉的添加量为15重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例4

一种水性乳胶漆，其与实施例1的区别仅在于，不添加聚丙烯酸钠盐类分散剂和疏水改性丙烯酸铵盐类分散剂，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

对比例5

一种水性乳胶漆，其与实施例1的区别仅在于，不添加磷酸酯类消泡剂和有机改性聚硅氧烷类消泡剂，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。

性能测试：

(1)粘度：采用利用斯托默粘度计进行测试；

(2)耐洗刷能力：按照《GB/T 9755-2014》标准进行测试；

(3)抗老化能力：按照《GB/T 9755-2014》标准进行测试。

按照上述测试方法对实施例1～4和对比例1～5提供的水性乳胶漆进行测试，测试结果如表1所示：

表1

由表1数据可以看出，实施例1～4提供的水性乳胶漆的粘度为112.3～117.3ku，耐洗刷能力为2980～3590次，抗老化能力为550～600h。

比较实施例1和对比例1～2的数据可以看出，不添加铝钼中间合金粉(对比例1)以及铝钼中间合金粉的添加量较低(对比例2)均会导致得到的水性乳胶漆的耐洗刷能力和抗老化能力均有明显下降。

比较实施例1和对比例3的数据还可以看出，增加铝钼中间合金粉的添加量并不会使水性乳胶漆的耐洗刷能力和抗老化能力持续上升，甚至铝钼中间合金粉的添加量过高反而使水性乳胶漆的耐洗刷能力发生了下降。

而对比例4～5不添加分散剂以及消泡剂，虽然最终得到的水性乳胶漆的耐洗刷能力和抗老化能力较好，但是在对比例4配制乳胶漆的过程中，涂料内部粉状填料分散不均，甚至出现轻微结块现象，影响乳胶漆的施工性能；而在对比例5配制乳胶漆过程中，出现了大量气泡，导致涂料搅拌不充分，同时影响乳胶漆的储存性能。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种水性乳胶漆及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。