用于涂料调色机调色的有机颜料水性色浆及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种水性色浆及其制备方法，尤其涉及一种用于涂料调色机调色的有 机颜料水性色浆及其制备方法，属于涂料用色浆技术领域。
【背景技术】
[0002] 将颜料颗粒稳定分散在水性体系中形成的水性色浆是涂料行业最常用的着色剂 之一。传统的涂料调色都是配备专业调色人员先小批量手工配色，确定色浆比例及添加量 后，再按比例和添加量向大批量的涂料中加入各种色浆，经搅拌、灌装以实现涂料调色。这 种手工调色方式，其颜色的准确度受配色人员的专业水平、经验、心理等外部影响较大，且 调色工时长、批次重现性低、色漆浪费大，调色成本及效率难以满足涂料制造和销售企业多 批次、快速调色的要求。
[0003] 涂料调色机调色是一种以调色软件控制调色机来添加色浆并混匀，以制造色漆的 新型调色方式。一般情况下，调色机中至少装有10-16种基础色浆，部分调色机中，所用基 础色浆，甚至会超过20种。使用调色机调色，有利于减轻涂料生产和销售企业对专业调色 人员的依赖、避免服务距离的约束、降低调色环节的人工成本，是涂料企业降低生产和销售 成本、实现清洁化生产、提高调色准确性和调色效率的重要途径。
[0004] 目前，涂料调色机已在涂料生产线和涂料零售店中得到广泛应用。使用调色机调 色时，一般先通过分光光度计读取、分析目标色，再通过配色软件计算，选择合适的基础色 浆和对应添加量，并通过栗送的方式将基础色浆直接注入待调色的涂料中，加入色浆后，经 封盖、震荡混匀，即可得到有色涂料。
[0005] 调色机、调色软件及调色机专用色浆是构成涂料自动调色系统并影响其调色效果 的三个关键因素。公开号为US6701977和US8528605的美国专利揭示了常用涂料调色机的 基本结构和工作原理，涂料调色机一般由电脑、色浆储罐、色浆出料口、电机、栗、称量工具 等多个部分组成，调色机是根据调色软件及其基础数据库中记录的水性色浆各项性能来选 择添加色浆的品种、确定色浆的添加量，并通过调色机控制不同色浆储罐中色浆的添加，再 将添加色浆的涂料桶封盖，经震荡机震荡混匀，即可得到色漆。
[0006] 为了避免长时间不用或者断电等因素带来的因水分挥发导致色浆在出料口干燥 结块、甚至堵塞出料口的现象，调色机用色浆对保湿性有着极高的要求。通过大量添加高沸 点、低饱和蒸汽压的有机溶剂，如丙三醇、乙二醇、丙二醇等，可以显著增加水性色浆的保湿 性，然而，这些有机溶剂几乎都属于挥发性有机化合物（volatileorganiccompounds，简 称VOC)，会对环境造成较大破坏。随着政府和民众环境保护保护意识的增强，涂料领域的 V0C排放受到了极大限制。随着我国先后制定并开始执行GB18582-2008《室内装饰装修 材料内墙涂料中有害物质限量》、GB24408-2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》等多项 涉及涂料行业V0C排放的强制性国家标准，涂料行业对V0C排放的限制日益严格，在涂料用 水性色浆中添加大量有机溶剂以提升水性色浆保湿性的方法，难以满足我国相关法规和涂 料行业客户的要求。
[0007] 在涂料调色机调色的过程中，调色机及其配套的调色软件均默认调色机中所装色 浆的着色力，应该是固定不变的，一旦色浆的着色力发生变化，会显著影响涂料的最终调色 效果，造成调色偏差；另一方面，在储罐中的色浆，需要通过栗送方式将色浆直接注入待调 色的涂料中，为利于色浆的栗送和在基础漆中的分散，调色机用水性色浆往往需要有较低 的粘度。然而，传统的以分散剂直接分散颜料制备水性色浆的工艺，容易出现因为分散剂在 颜料表面解脱附导致的颜料颗粒团聚、着色力下降等问题，大量分散剂的使用还显著增加 了色浆的粘度，影响了色浆的栗送效率。
[0008] 目前，以普通商品化颜料、分散剂、润湿剂、有机溶剂、水等原料经分散、研磨、过 滤、消泡等常规生产工艺制备的水性色浆，难以满足调色机在储存稳定性、V0C含量、保湿性 和粘度等方面苛刻的性能要求。
【发明内容】
[0009] 为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种用于涂料调色机调色的 有机颜料水性色浆及其制备方法，由该方法制备所得的有机颜料水性色浆稳定性高、保湿 性好、V0C含量少、粘度低，能够满足涂料调色机对有机颜料水性色浆的性能要求。
[0010] 本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0011] 一种用于涂料调色机调色的有机颜料水性色浆的制备方法，包括下述步骤：
[0012] (1)称取占该有机颜料水性色浆总质量15~25%的有机颜料、占该有机颜料水性 色浆总质量5~10%的聚乙二醇、占该有机颜料水性色浆总质量0. 1~2. 0%的天然多糖、 占所述有机颜料质量8~20%的聚氨酯分散剂、占所述有机颜料质量3~8%的烷基聚氧 乙烯醚分散剂、适量pH调节剂、适量防霉杀菌剂和余量去离子水；
[0013] (2)在常温搅拌状态下，在含有聚氨酯分散剂的丙酮溶液中加入有机颜料，高速分 散至少20分钟，通过砂磨机将分散后的浆料至少研磨3遍，制得丙酮为溶剂的超细有机颜 料分散体；
[0014] (3)在分散机高速搅拌下，将烷基聚氧乙烯醚分散剂和pH值调节剂在去离子水中 充分分散并控制溶液pH值在9. 5~11之间，再加入步骤（2)得到的丙酮为溶剂的超细有 机颜料分散体，高速分散至少30分钟，再通过蒸除丙酮和部分去离子水，得到水为溶剂的 超细有机颜料分散体；
[0015] (4)在分散机高速搅拌下，将天然多糖、聚乙二醇、防霉杀菌剂和去离子水充分分 散、混合，再加入步骤（3)得到的水为溶剂的超细有机颜料分散体中，经高速分散后，加入 pH值调节剂调节pH值在7. 5~9之间，再通过砂磨机将分散后的浆料至少研磨2遍，过滤， 得到适用于涂料调色机调色的有机颜料水性色浆。
[0016] 在该色浆制备步骤（2)中所述含有聚氨酯分散剂的丙酮溶液是通过下述方法制 备所得的：在常温搅拌状态下，在丙酮中先后加入聚酯多元醇和二异氰酸酯，升温至40°C 以上，加入催化剂并至少反应1小时后，加入2, 2-二羟甲基丙酸，再至少反应1小时，最后 加入含有单羟基的封端剂至少反应1小时，得到含有聚氨酯分散剂的丙酮溶液。其中，所 述聚酯多元醇和二异氰酸酯的摩尔比为1:2~1:4,聚酯多元醇和2, 2-二羟甲基丙酸的 摩尔数之和与二异氰酸酯的摩尔比为1:1. 05~1:1. 1 ;含有单羟基的封端剂为4-羟乙基 咪唑、2-氨基-4-甲基吡啶、壬基酚和辛基酚中的一种，该封端剂用量可以通过计算未反 应异氰酸酯摩尔数进行控制，用量一般选择占未反应异氰酸酯全部封端所必须封端剂用量 的85%~100%;所述聚酯多元醇为聚e-己内酯二醇，该聚e-己内酯二醇一般由二元 醇作为起始剂对e-己内酯开环制备而得；所述二异氰酸酯为甲苯二异氰酸酯和二苯基甲 烷-4,4'-二异氰酸酯中的一种，所述催化剂为二月桂酸二丁基锡和二月桂酸二辛基锡中的 至少一种。
[0017] 需要特别指出的是，丙酮易燃、易挥发，化学性质较活泼，在步骤（2)中，为防范分 散、研磨过程中因温度过高导致的丙酮挥发，一般需要使用高效冷却装置，并对所用设备采 取必要的防爆措施。另一方面，大量实验和《聚氨酯树脂及其应用》等专业书籍中均指出，由 于异氰酸酯会在与水接触后进行反应生成不稳定的氨基甲酸，然后氨基甲酸会迅速分解成 二氧化碳和胺，而生成的胺与异氰酸酯的反应速度远比异氰酸酯与水的反应速度快，胺与 异氰酸酯会快速反应生成取代脲，往往会造成一个水分子消耗两个异氰酸酯基团的现象。 因此，上述含有聚氨酯分散剂丙酮溶液的制备过程中，需要保证作为溶剂的丙酮必须是无 水丙酮，以避免因异氰酸酯与水反应导致的聚氨酯分散剂分子量过大；同时，由于封端剂用 量不足导致的残余异氰酸酯基团会在后续工艺中与水反应对分散剂进行扩链，必须控制封 端剂用量占未反应异氰酸酯全部封端所必须封端剂用量的85%~100%，以防止分散剂分 子量过大造成的分散效率下降、颜料团聚等现象。
[0018] 在该色浆制备步骤（3)中，蒸除丙酮既可以采用适当升温、减压蒸除溶剂的方式， 也可以采用刮板式薄膜蒸发器等水性聚氨酯行业常用的水性体系中脱除丙酮的设备。
[0019] 本发明所述的用于涂料调色机调色的有机颜料水性色浆的制备方法中，采用的 天然多糖为黄原胶、阿拉伯树胶和海藻酸钠中的至少一种；所用聚乙二醇的平均分子量为 200~600道尔顿，这是因为该分子量的聚乙二醇沸点高、饱和蒸汽压低，不属于涂料行业 的V0C;此外所述烷基聚氧乙烯醚分散剂具有通式（I)的结构：
[0020]
[0021] 其中，m为8~18的整数且包含8和18 ;n为20~60的整数且包含20和60,具 有通式（I)结构的烷基聚氧乙烯醚分散剂一般是采用以烷基醇作为起始剂对环氧乙烷开 环的工艺制备而得。
[0022] 为防止水性色浆在储存和使用过程中出现因细菌滋生导致的发霉或者发臭现象， 一般都会在色浆中添加适量防霉杀菌剂。在本发明中，只要能够保证色浆储存