本發(fā)明屬于涂料助劑,尤其涉及一種熱儲穩(wěn)定型聚酰胺蠟微粉。
背景技術(shù):
1、聚酰胺蠟流變劑是一類觸變性添加劑,通常應(yīng)用于涂料、油墨、膠黏劑和潤滑劑等領(lǐng)域。聚酰胺蠟流變劑觸變性強(qiáng),只需添加少量便可提供極佳的流變性能。低溫活化蠟粉是聚酰胺蠟產(chǎn)品形態(tài)的其中一種,其有效成分含量100%,這種可直接添加的蠟粉性價比高,更有利于當(dāng)下的環(huán)保政策。但在使用過程中,也暴漏出一些缺陷,比如使用了低溫活化蠟粉的涂料在熱儲一段時間后(一個月或者兩個月),通常會出現(xiàn)流變性能下降,抗流掛性能變差的現(xiàn)象發(fā)生,使得涂料使用性能大幅度下降。
2、綜上,目前需要一種更耐熱儲的聚酰胺蠟流變劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明目的是提供一種熱儲穩(wěn)定型聚酰胺蠟微粉。
2、本發(fā)明解決上述問題采用的技術(shù)方案是:一種熱儲穩(wěn)定型聚酰胺蠟微粉,包括按重量計的如下組分:
3、聚酰胺蠟微粉100-150份,所述聚酰胺蠟微粉的制備原料中包括組合的有機(jī)胺,所述組合的有機(jī)胺包括間苯二甲胺以及具有線型對稱結(jié)構(gòu)的二元胺;
4、5-10份改性納米二氧化鈦,所述改性納米二氧化鈦通過長鏈脂肪酸對納米二氧化鈦進(jìn)行表面改性得到。
5、其中,在“聚酰胺蠟微粉”中,"蠟"通常指的是一種具有蠟狀特性的物質(zhì),而不是指天然蠟或石蠟本身。“微粉”通常意味著聚酰胺蠟顆粒尺寸在微米級別。
6、造成聚酰胺蠟流變劑熱儲后流變性能下降,抗流掛性能變差的原因在于,蠟粉中的晶體結(jié)構(gòu)不完善,在長期熱儲過程中,這些不完善的晶體被涂料中的溶劑慢慢溶解,導(dǎo)致部分氫鍵失效,使得蠟粉在涂料體系中搭建的三維結(jié)構(gòu)被破壞,宏觀上的表現(xiàn)就是蠟粉的增稠和流變效果大幅度降低。從微觀結(jié)構(gòu)上看,現(xiàn)有技術(shù)中的聚酰胺蠟,通常以間苯二甲胺為基礎(chǔ)形成,例如公開號為cn114163864b的中國發(fā)明專利公開的一種高固含型水性聚酰胺蠟,這種聚酰胺蠟分子并不是線型結(jié)構(gòu),而是類似于“只”字型結(jié)構(gòu),其中“口”代表苯環(huán),“八”字代表兩條有機(jī)酸的鏈。顯然,這種結(jié)構(gòu)的分子鏈在緊密排列時,由于苯環(huán)的位阻效應(yīng),很難形成很致密的晶型結(jié)構(gòu)。在與溶劑分子的長期接觸中,溶劑分子很容易通過晶體疏松處,即苯環(huán)的位置處,侵入晶胞,極大促進(jìn)了微晶的溶解。
7、基于此,為了提高其晶體結(jié)構(gòu)的完整性,在蠟粉合成過程中,引入部分線型對稱結(jié)構(gòu)的二元有機(jī)胺,這些線型對稱的二元胺最終得到線型的聚酰胺分子,在合成好后,采用適當(dāng)?shù)睦鋮s工藝,使得線型的聚酰胺分子形成致密的晶核,提升微晶的熱穩(wěn)定性。
8、此外,為了進(jìn)一步提高其晶體結(jié)構(gòu)的完整性,引入納米二氧化鈦?zhàn)鳛槌珊藙?,可以促進(jìn)蠟粉的結(jié)晶,提高結(jié)晶度和結(jié)晶速率,增強(qiáng)蠟粉的熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能,并且改善蠟粉在涂料體系中的分散性和穩(wěn)定性。
9、特別的,本技術(shù)還對納米二氧化鈦進(jìn)行改性,采用長鏈脂肪酸進(jìn)行表面處理,進(jìn)一步提高納米二氧化鈦與聚酰胺蠟的相容性,并且降低表面能,增強(qiáng)成核效果,從而減少團(tuán)聚,提高分散穩(wěn)定性。
10、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述長鏈脂肪酸包括月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山崳酸、木蠟酸中的其中一種。
11、其中,月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸、硬脂酸、花生酸、山崳酸、木蠟酸均為飽和長鏈脂肪酸,飽和脂肪酸分子中沒有雙鍵,因而更穩(wěn)定,不易發(fā)生氧化或其它化學(xué)反應(yīng),由于其結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,飽和脂肪酸更耐熱。特別的,鏈長較短可能提供有限的疏水性,但是分散性較好,鏈長較長擁有極高的疏水性,但可能使分散性降低,硬脂酸同時提供了良好的疏水性和平衡的分散性,適合應(yīng)用于對納米二氧化硅的改性。
12、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述長鏈脂肪酸包括油酸、亞油酸、亞麻酸、花生四烯酸中的其中一種。
13、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述納米二氧化鈦包括金紅石型、銳鈦型、板鈦型、混合晶型中的其中一種。
14、其中,銳鈦型由于其較高的表面活性,通常更容易與有機(jī)分子進(jìn)行表面改性,包括長鏈脂肪酸,通過表面改性可以提高其在有機(jī)介質(zhì)中的分散性和穩(wěn)定性。
15、根據(jù)上述任一項所述的一種熱儲穩(wěn)定型聚酰胺蠟微粉的制備方法,包括下列步驟:
16、s01.將計量好的一類酸加入到反應(yīng)裝置中,升溫到100-140℃,直至一類酸完全熔融成液體,得到產(chǎn)物一;
17、s02.向所述產(chǎn)物一中緩慢加入組合的有機(jī)胺,所述一類酸與所述有機(jī)胺的摩爾比是2:1,加料完成后升溫到150-160℃,反應(yīng)一段時間,直至酸值降到5以下,得到產(chǎn)物二;
18、s03.向所述產(chǎn)物二中添加二類酸,所述一類酸與所述二類酸的摩爾比為(0.85-0.95):(0.05-0.15),加完之后繼續(xù)恒溫反應(yīng),反應(yīng)直至酸值<5,得到產(chǎn)物三;
19、s04.向所述產(chǎn)物三中加入所述改性納米二氧化鈦并攪拌混合,混合好后即可出料,待蠟塊完全冷卻后,進(jìn)行破碎、粗碎和氣流粉碎,直至微粉的粒徑d98≤15μm,即得到所述聚酰胺蠟微粉。
20、其中,一類酸是含羥基的酸,比如10羥基癸酸,12羥基月桂酸,12羥基硬脂酸,蓖麻油酸等;二類酸是普通的脂肪酸,如己酸,正辛酸,正癸酸,月桂酸,十四酸,十六酸,硬脂酸。
21、d98≤15μm表示在所有顆粒中,有98%的顆粒的粒徑小于或等于15μm。
22、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:步驟s02中,所述組合的有機(jī)胺包括間苯二甲胺、具有線型對稱結(jié)構(gòu)的二元胺,其中間苯二甲胺占所述組合的有機(jī)胺總物質(zhì)的量的80-95%,線型對稱結(jié)構(gòu)的二元胺占所述組合的有機(jī)胺總物質(zhì)的量的5%-20%。
23、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:所述具有線型對稱結(jié)構(gòu)的二元胺包括乙二胺,1,3-丙二胺,1,4-丁二胺,1,5-戊二胺,1,6-己二胺,1,10-癸二胺,對苯二甲胺,4,4'-二氨基二環(huán)己基甲烷中的其中一種或多種構(gòu)成的混合物。
24、根據(jù)上述任一項所述的改性納米二氧化鈦的制備方法,包括下列步驟:
25、s11.將適量的納米二氧化鈦粉末加入到溶劑中,使用超聲波處理20-30min,得到分散納米粒子溶液;
26、s12.將長鏈脂肪酸溶解在乙醇中,其中長鏈脂肪酸的質(zhì)量為納米二氧化鈦質(zhì)量的1-5%,得到脂肪酸溶液;
27、s13.將所述分散納米粒子溶液轉(zhuǎn)移到三口燒瓶中,緩慢滴加所述脂肪酸溶液,控制反應(yīng)溫度在60-80℃之間,持續(xù)攪拌反應(yīng)2-4h,得到改性納米二氧化鈦懸浮液;
28、s14.將所述改性納米二氧化鈦懸浮液冷卻至室溫,并通過離心或過濾收集改性后的納米二氧化鈦,用乙醇或去離子水反復(fù)洗滌產(chǎn)物,以去除未反應(yīng)的硬脂酸,將洗滌后的產(chǎn)物在60-80℃下真空干燥12-24h,然后將干燥后的產(chǎn)物輕微研磨,并通過篩網(wǎng)篩分,得到所述改性納米二氧化鈦。
29、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:步驟s11中,所述超聲波處理功率為400-500w。
30、進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案在于:步驟s11中,溶劑為無水乙醇或異丙醇,所述納米二氧化鈦粉末與所述溶劑的質(zhì)量比為1:(10-100)。
31、綜上,本發(fā)明具有以下有益之處:
32、1.本發(fā)明在聚酰胺蠟流變劑的制備過程中添加了改性納米二氧化鈦,能夠提高聚酰胺蠟流變劑的耐熱儲性能,提高其抗流掛性能;
33、2.本發(fā)明使用具有線型對稱結(jié)構(gòu)的二元胺代替部分間苯二甲胺,能夠極大提高聚酰胺蠟流變劑的耐熱儲性能;
34、3.本發(fā)明添加的改性納米二氧化鈦選用銳鈦型的納米二氧化鈦,并且使用硬脂酸進(jìn)行改性,對于提高聚酰胺蠟流變劑的耐熱儲性能的效果更為顯著。