一種觸變微膠囊干燥劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種干燥劑，特別涉及一種觸變式引發的微膠囊型的干燥劑及其制備 方法，該干燥劑可用于水性涂料、水性漆、水性油墨、水性粘合劑等，以及涉及水性體系應用 的行業，例如航空航天、汽車、醫療、包裝、印刷和建筑等，這類在使用過程中必然涉及水性 涂料、水性膠、水性漆和水性墨水的行業。
【背景技術】
[0002] 隨著我國對環境保護的要求越來越高，以水性體系來代替有機溶劑體系制造產品 的要求越來越高，包括水性油墨、水性涂料、水性漆和水性粘合劑等等。這些產品在使用過 程中都需要進行干燥，脫除作為溶劑的水，然而由于水的汽化焓相較于許多有機溶劑要高 很多，因此干燥過程比其他溶劑體系產品要困難很多，如果不能完全干燥則會對制品性能 產生巨大的影響。
[0003] 常用的提高干燥速度的方法主要有提高干燥溫度、延長干燥時間和添加干燥劑幾 種。前這兩種方法不但會增加能源的消耗量而且會明顯增加生產時間，提高生產成本，都不 能從根本上改善水性產品的干燥問題。而傳統的干燥劑往往是由氯化鈣制備得到，由于氯 化鈣在使用過程中會與水發生反應，該反應為放熱反應，會產生大量的熱量，能夠有效提高 水性產品的干燥速度，不過該反應的主產物鈣鹽會對產品的性能產生一定的影響，反應同 時會釋放出氯化氫氣體，還會有一定量的氯離子殘留，這與水性產品的環保要求是相悖的。
[0004] 因此提高水性體系產品的干燥效率同時又不明顯提高生產成本，并能夠保證不會 產生對環境有影響的物質，同時具有顯著的經濟效益和社會效益是對新型干燥劑的要求。
[0005] 由于此類填充型干燥劑是填充在產品體系內，只在使用過程中提供干燥作用，而 且不能影響產品是儲存性能，是這類干燥劑設計和制備的一個難點。
【發明內容】
[0006] 為了解決這些問題，實現既能有效提高干燥效率，又不影響原有的產品質量，同時 不能對環境產生影響，本發明提供了一種觸變微膠囊干燥劑及其制備方法。
[0007] 為達上述目的，本發明一種觸變微膠囊干燥劑，包括囊壁和囊芯，所述囊芯材料為 納米二氧化硅，所述囊壁材料為飽和脂肪酸類化合物或者脲醛樹脂。
[0008] 其中所述囊壁材料和所述囊芯材料的質量比為1:1~1:100。
[0009] 其中所述飽和脂肪酸類化合物選自月桂酸、硬脂酸、花生酸、珠光脂酸、木蠟酸或 蠟酸中的一種或兩種以上任意比例的混合物。
[0010] 一種所述觸變微膠囊干燥劑的制備方法，包括以下步驟：
[0011] 首先將納米二氧化硅加入到溶劑中，配制成渾濁液；
[0012] 當所用囊壁材料為飽和脂肪酸類化合物時，則將飽和脂肪酸類化合物加入到配制 好的含有納米二氧化硅的渾濁液中，通過超聲、剪切和攪拌使體系分散均勻，并使飽和脂肪 酸類化合物涂敷在納米二氧化硅表面，形成微膠囊結構，而后加入表面活性劑，再次攪拌， 然后進行分離提純、干燥得到粉末狀的觸變微膠囊干燥劑；
[0013] 當所用囊壁材料為脲醛樹脂時，則將甲醛和尿素按照摩爾比1:1. 5-1:2的比例配 置成混合物加入到配制好的含有納米二氧化硅的渾濁液中，用三乙醇胺調整體系內pH在 7. 5-9之間，控制體系溫度在40~80°C之間，通過超聲、剪切和攪拌使體系分散均勻，在攪 拌條件下保持溫度并反應2-4小時，形成微膠囊結構，然后在體系內加入表面活性劑，再次 攪拌，然后趁熱進行分離提純、干燥得到脲醛樹脂包覆納米二氧化硅的觸變微膠囊干燥劑。
[0014] 其中所述納米二氧化娃在溶劑中的含量不超過2g/ml。
[0015] 其中所述溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、苯、甲苯、二甲苯、丙酮、丁酮、氯仿或者四氯化 碳。
[0016] 其中所述表面活性劑為乙烯馬來酸酐共聚物、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪酸酯類化 合物或者烷基聚氧乙烯醚類表面活性劑，表面活性劑的用量為〇. l_3g/l。
[0017] 其中攪拌速度為100-600r/min。
[0018] 其中剪切分散的速度是1000_6000r/min，剪切分散時間為30min-4h。
[0019] 其中所述超聲分散的時間為30min-4h，在超聲分散的過程中，每超聲15min，須對 體系進行攪拌冷卻，以防止納米二氧化硅沉淀，待體系內溫度降設定溫度后再進行下次超 聲分散。
[0020] 本發明觸變微膠囊干燥劑的干燥機理是：觸變式微膠囊結構干燥劑，在正常存儲 及填充過程中囊芯的干燥成本受到囊壁的包裹不會接觸到水分，有效保護干燥成分不受到 破壞，能夠有效提升干燥劑的存儲能力和加工性能，而且在囊壁外涂覆一層表面活性劑，增 加干燥劑在水中的懸浮能力，使干燥劑易于分散，由于本干燥劑用量很少，因此不會對產品 的性能產生影響。本發明所用的囊芯材料是納米二氧化硅，這種材料具有極高的比表面積 和較多的表面羥基，能夠與水分子之間產生較強的氫鍵，吸附大量的水分子，起到干燥的作 用，同時由于納米二氧化硅的化學穩定性極好，不會與常用的溶劑和水發生任何反應，因此 在干燥的過程中也不會有熱量的變化，因此不會影響水性產品的使用。而且納米二氧化硅 本身就是常用的環保型人體友好型添加劑，不會對環境和人體產生任何危害，常用于食品、 化妝品和醫療藥品中作為添加劑使用，因此本發明的干燥劑不會對環境產生任何影響。
[0021] 本發明與現有技術不同之處在于本發明取得了如下技術效果：
[0022] 本發明觸變微膠囊干燥劑，通過填充到涂料中進行干燥測試，測得的干燥時間發 現，添加了干燥劑的涂料干燥速度明顯加快，干燥時間明顯短于沒有添加干燥劑的涂料，可 以證明本發明的觸變微膠囊干燥劑具有優異的干燥性能。
【具體實施方式】
[0023] 以下結合實施例，對本發明上述的和另外的技術特征和優點作更詳細的說明。
[0024] 實施例1 :
[0025] 將50g納米二氧化娃加入到1000 ml的甲醇中，以600rpm速度攪拌配制成渾池液， 然后在渾池液內加入50g的硬脂酸，繼續以600rpm的速度攪拌30min，使體系內物質分散均 勻，并使硬脂酸均勻涂敷在納米二氧化硅表面，形成微膠囊結構，然后加入〇. Ig的十二烷 基苯磺酸鈉，再次攪拌使表面活性劑均勻包覆在微膠囊表面，最后進行分離提純、干燥得到 粉末狀的觸變式微膠囊型干燥劑。
[0026] 實施例2 :
[0027] 將200g納米二氧化娃加入到1000ml的甲醇中，以600rpm速度攪拌配制成渾池 液，然后在渾濁液內加入摩爾比為1:1. 5的甲醛和尿素的混合物50g，用三乙醇胺調整體系 內pH在7. 5,并控制體系溫度在40~80°C之間，在1000 rpm高速剪切的作用下，剪切3h 使體系內物質分散均勻，在攪拌條件下保持溫度反應2小時，制備得到脲醛樹脂包覆的微 膠囊，然后加入〇. 5g脂肪酸酯類表面活性劑，再次攪拌使表面活性劑均勻包覆在微膠囊表 面，最后進行分離提純、干燥得到粉末狀的觸變式微膠囊型干燥劑。
[0028] 實施例3 :
[0029] 將2000g納米二氧化硅加入到1000 ml的甲醇中，以600rpm速度攪拌配制成渾濁 液，然后在渾濁液內加入20g的等比的硬脂酸和月桂酸的混合物，在超聲波的作用下分散 4h，在超聲分散的過程中，每超聲15min，須對體系進行攪拌冷卻，以防止納米二氧化硅沉 淀，待體系內溫度降設定溫度后再進行下次超聲作業，以此使體系內物質分散均勻，并使硬 脂酸和月桂酸均勻涂敷在納米二氧化硅表面，形成微膠囊結構，然后加入3g的烷基聚氧乙 烯醚類表面活性劑，再次攪拌使表面活性劑均勻包覆在微膠囊表面，最后進行分離提純、干 燥得到粉末狀的觸變式微膠囊型干燥劑。
[0030] 實施例4 :
[0031] 將200g納米二氧化硅加入到1000 ml的乙醇中，以IOOrpm速度攪拌配制成渾濁 液，然后在渾濁液內加入摩爾比為1:2的甲醛和尿素的混合物60g，用三乙醇胺調整體系內 pH在9,并控制體系溫度在40~80°C之間，在3000rpm高速剪切的作用下，剪切Ih使體系 內物質分散均勻，在攪拌條件下保持溫度反應4小時，制備得到脲醛樹脂包覆的微膠囊，然 后加入0. 5g乙烯馬來酸酐共聚物表面活性劑，再次攪拌使表面活性劑均勻包覆在微膠囊 表面，最后進行分離提純、干燥得到粉末狀的觸變式微膠囊型干燥劑。
[0032] 實施例5 :
[0033] 將50g納米二氧化硅加入到1000 ml的乙醇中，以300rpm速度攪拌配制成渾濁液， 然后在渾濁液內加入5g的花生酸，在3000rpm高速剪切的作用下，剪切30min使體系內物 質分散均勻，并使花生酸均勻涂敷在納米二氧化硅表面，形成微膠囊結構，然后加入〇.