CN107913649A - 触变倍增剂及含其的硅酸盐水分散凝胶 - Google Patents

Abstract

本发明属于凝胶领域，涉及触变倍增剂及含其的硅酸盐水分散凝胶。所述的触变倍增剂为含水乳白色稍粘稠液体，其中按质量百分比含有：表面活性剂10‑20％，稳定剂2‑5％，乳化剂3‑8％，防腐剂0.5‑1％。所述的含触变倍增剂的硅酸盐水分散凝胶含有质量百分比浓度为1‑6％的硅酸盐CM‑20和0.2‑2％的所述的触变倍增剂。本发明的触变倍增剂无毒无味，水性环保，将其添加到硅酸盐CM‑20水分散凝胶中，添加方便，可迅速大幅提升凝胶的触变性能，无副作用，同时可极大简化硅酸盐CM‑20凝胶的制备工艺，降低制备成本。

Description

触变倍增剂及含其的硅酸盐水分散凝胶

技术领域

本发明属于凝胶领域，涉及触变倍增剂及含其的硅酸盐水分散凝胶。

背景技术

凝胶是一种特殊的流体，具有良好的触变性。所谓触变性(无特殊说明，均指正触变性)是指体系在受到剪切力的作用时，体系粘度降低，以利于施工；当撤除剪切力后，体系在几秒钟之内恢复到较高粘度，使其在立面、顶面不出现流挂。触变性是凝胶体系的重要性能，它直接影响到凝胶体系的外观，施工性能及储存稳定性等性能。

触变剂是为凝胶提供触变性的重要物质，常用触变剂有：硅酸盐、有机膨润土、二氧化硅、聚酰胺蜡、氢化蓖麻油等。其中，硅酸盐CM-20由于其粒径很小，比表面积很大，表面吸附力强，表面能大，性能特殊，在水中可分散形成透明状的胶体，因而常作为触变剂在众多科学领域广泛应用，加入适量该物质可极大的改变配方体系的流变性质。

研究表明：含1％、2％硅酸盐CM-20的凝胶基本呈流态，流动性较好，触变性不强，抗流挂性差；含3％、4％、5％硅酸盐CM-20的凝胶已经呈现出凝胶的状态，流动性差，具有一定触变性，具有一定抗流挂性；含6％以上硅酸盐CM-20的凝胶完全呈现出凝胶的特性，不具有流动性，触变性很强，可以像生日蛋糕表面的奶油一样，在立面和顶面保持较厚的涂层而不流挂。

但是，含6％以上硅酸盐CM-20的凝胶，其制备较为复杂，因为密度极小的硅酸盐CM-20粉末体积很大，难以混入水中，并且混合均匀非常困难，需要数万转速的乳化机来分散。由于实验室级别的乳化机售价达到数万元，工厂级别的乳化机更是达到了数十万元，这就给实验和生产硅酸盐CM-20凝胶带来了巨大的人力成本、经济成本。

发明内容

本发明的首要目的提供触变倍增剂，以在其无毒无味，水性环保的基础上，当将其添加到硅酸盐CM-20水分散凝胶中时，添加方便，可迅速大幅提升凝胶的触变性能，无副作用，同时可极大简化硅酸盐CM-20凝胶的制备工艺，降低制备成本。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供触变倍增剂，其为含水乳白色稍粘稠液体，其中按质量百分比含有：表面活性剂10-20％，稳定剂2-5％，乳化剂3-8％，防腐剂0.5-1％。

在一种优选的实施方案中，本发明提供触变倍增剂，其中所述的表面活性剂选自卵磷脂、三乙醇胺、太古油中的一种或以任意比例混合的几种。

在一种优选的实施方案中，本发明提供触变倍增剂，其中所述的稳定剂选自羧甲基纤维素、PVC用稳定剂、亚磷酸醋中的一种或以任意比例混合的几种。

在一种优选的实施方案中，本发明提供触变倍增剂，其中所述的乳化剂选自脂肪酸单甘油酯、聚乙烯醇、改性土耳其红油中的一种或以任意比例混合的几种。

在一种优选的实施方案中，本发明提供触变倍增剂，其中所述的防腐剂选自卡松、水杨酸中的一种或以任意比例混合的两种。

在一种优选的实施方案中，本发明提供触变倍增剂，其进一步含有质量百分比0-15％的另外的表面活性剂，所述的另外的表面活性剂选自氟碳表面活性剂、吐温80、脂肪酸甘油酯中的一种或以任意比例混合的几种。

在一种优选的实施方案中，本发明提供触变倍增剂，其进一步含有质量百分比0-2％的消泡剂，所述的消泡剂选自矿物油、正辛醇、乳化硅油中的一种或以任意比例混合的几种。

本发明的第二个目的是提供所述的触变倍增剂的制备方法，其是充分混合各种组成成分，高速搅拌5分钟后置于60℃保温箱中保温24小时，之后随保温箱一同自然冷却。

制备好的触变倍增剂，可密封保存在试剂瓶中，使用时，仅需将适量该触变倍增剂添加到未充分搅拌硅酸盐CM-20凝胶半成品中，随硅酸盐CM-20凝胶一同完成后续混合均匀步骤即可。

本发明的第三个目的是提供含有所述的触变倍增剂的硅酸盐CM-20水分散凝胶，以制备方便，简化制备工艺，降低制备成本，迅速大幅提升触变性能。

为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供含触变倍增剂的硅酸盐CM-20水分散凝胶，其中含有质量百分比浓度为1-6％的硅酸盐CM-20和0.2-2％的所述的触变倍增剂。

在一种优选的实施方案中，本发明提供含触变倍增剂的硅酸盐CM-20水分散凝胶，其中含有质量百分比浓度为3-5％的硅酸盐CM-20和0.5-1％的所述的触变倍增剂。

将本发明的触变倍增剂添加到硅酸盐CM-20水分散凝胶中制备含触变倍增剂的硅酸盐CM-20水分散凝胶，具体的优势为：

1)触变倍增效果明显：3％浓度以上的硅酸盐CM-20水分散凝胶体系，添加1％的触变倍增剂，触变性能翻倍。

2)无副作用：仅改善触变性能，对其他理化性质均未见影响。

3)使用方便，见效快：使用时，直接添加至硅酸盐CM-20凝胶中，充分混匀即可，数分钟后即可达到预期效果。

4)极大简化硅酸盐CM-20凝胶的制备工艺：添加触变倍增剂后，因为硅酸盐CM-20粉体添加量大大减少，通过简单搅拌即可分散均匀，无需乳化。；

5)降低成本：硅酸盐CM-20价格昂贵，添加触变倍增剂可以减少硅酸盐CM-20使用量；制备工艺中，减少了高速乳化工艺，节省了设备费以及人力物力。

6)无毒无味，不伤害工作人员；水性环保，环境友好。

附图说明

图1为实施例1的触变环法测定绘制的触变环图形。

图2为实施例2的触变环法测定绘制的触变环图形。

图3为实施例3的体系触变结构恢复速率实验结果。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作出进一步的说明，文中的浓度如果没有特别指出，均指质量百分比浓度。

实施例1：添加不同量触变倍增剂的3％硅酸盐CM-20水分散凝胶的制备与触变性能检验

制备含3％硅酸盐CM-20的硅酸盐CM-20水分散凝胶(硅酸盐CM-20水分散凝胶购买自广州宣宁化工科技有限公司)，均分为两份，其中一份添加1％触变倍增剂(含：三乙醇胺11％、甲基纤维素4％、脂肪酸单甘油酯4％、卡松0.5％、氟碳表面活性剂3％)，另一份不添加触变倍增剂，分别按触变环法测定绘制其触变环图形，所得结果如图1所示。

触变环测试是表征流体触变性的一种常用方法，试验分三个周期：第一周期和第三周期分别将剪切速率线性扫描提高和降低，第二周期将剪切速率保持在较高水平。测定全程的剪切应力曲线，上行曲线和下行曲线会圈出一个滞后面积，该面积与破坏触变结构所需能量成正比，这部分面积的值叫做触变能，可以在一定程度上表征体系的触变性大小。触变能越大，体系触变性越强。

由图1可见，添加1％触变倍增剂后的体系，其触变性有很大改变。测试结果表明：未添加触变倍增剂的体系，触变能为531.24J；添加1％触变倍增剂的体系，触变能达到了1224.85J。可见，触变倍增剂的添加，有效提升了体系触变性能。

实施例2：添加不同量触变倍增剂的5％硅酸盐CM-20水分散凝胶的制备与触变性能检验

制备含5％硅酸盐CM-20的硅酸盐CM-20水分散凝胶，均分为三份，分别添加0％，0.5％，1.0％触变倍增剂(组成为：三乙醇胺11％、甲基纤维素4％、脂肪酸单甘油酯4％、卡松0.5％、氟碳表面活性剂3％)，混合均匀，分别按触变环法测定绘制三个样品的触变环图形，所得结果如图2所示。

由图2可见，添加0.5％触变倍增剂的样品，触变性能较之空白样品有所提升，添加1.0％触变倍增剂的样品，触变性有明显提升。

实施例3：添加触变倍增剂的硅酸盐CM-20水分散凝胶的触变结构重建实验

采用粘度恢复曲线测试表征添加不同量触变倍增剂后，凝胶体系触变结构的重建速度。

在生产与生活中，人们更加关注的是涂料或胶水涂覆以后体系的抗流挂性，即体系触变结构(粘度)的恢复速率。在实验室一般采用较高的剪切速率尽可能破坏凝胶体系触变结构，然后停止剪切，采用尽可能低的剪切速率(只要能测得有效数据即可)来测定体系的粘度恢复情况。体系粘度恢复的越高越快，则体系触变性越好。

在以硅酸盐CM-20凝胶来提供触变性的胶水体系(含：硅酸盐CM-20 4％、柠檬酸5％、聚氨酯6％、蓖麻油3.5％、正辛醇0.5％、尼泊金甲酯0.5％、其余为水)中，添加了不同含量的触变倍增剂(组成为：三乙醇胺11％、甲基纤维素4％、脂肪酸单甘油酯4％、卡松0.5％、氟碳表面活性剂3％)，采用上述方法评价体系触变结构恢复速率，结果如图3所示。

由图3可见，添加了触变倍增剂的胶水体系，触变结构恢复速率有很大提升，特别是添加1％及以上的体系，不仅恢复速率提高，并且能达到的最高粘度也有很大提高，这对施工是非常有利的。

由以上实施例1-3可见，本发明的触变倍增剂，能够有效提升硅酸盐CM-20凝胶的触变性能，降低硅酸盐CM-20使用量，从而简化制备工艺，节约各项成本。因此，本发明的触变倍增剂是一种针对各类以硅酸盐CM-20为触变剂的体系的非常有效的触变倍增剂。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.触变倍增剂，其特征是其为含水乳白色稍粘稠液体，其中按质量百分比含有：表面活性剂10-20％，稳定剂2-5％，乳化剂3-8％，防腐剂0.5-1％。

2.根据权利要求1所述的触变倍增剂，其特征是所述的表面活性剂选自卵磷脂、三乙醇胺、太古油中的一种或以任意比例混合的几种。

3.根据权利要求1所述的触变倍增剂，其特征是所述的稳定剂选自羧甲基纤维素、PVC用稳定剂、亚磷酸醋中的一种或以任意比例混合的几种。

4.根据权利要求1所述的触变倍增剂，其特征是所述的乳化剂选自脂肪酸单甘油酯、聚乙烯醇、改性土耳其红油中的一种或以任意比例混合的几种。

5.根据权利要求1所述的触变倍增剂，其特征是所述的防腐剂选自卡松、水杨酸中的一种或以任意比例混合的两种。

6.根据权利要求1所述的触变倍增剂，其特征是进一步含有质量百分比0-15％的另外的表面活性剂，所述的另外的表面活性剂选自氟碳表面活性剂、吐温80、脂肪酸甘油酯中的一种或以任意比例混合的几种。

7.根据权利要求1所述的触变倍增剂，其特征是进一步含有质量百分比0-2％的消泡剂，所述的消泡剂选自矿物油、正辛醇、乳化硅油中的一种或以任意比例混合的几种。

8.根据权利要求1-7任一所述的触变倍增剂的制备方法，其特征是充分混合各种组成成分，高速搅拌5分钟后置于60℃保温箱中保温24小时，之后随保温箱一同自然冷却。

9.含触变倍增剂的硅酸盐CM-20水分散凝胶，其特征是其中含有质量百分比浓度为1-6％的硅酸盐CM-20和0.2-2％的权利要求1-7任一所述的触变倍增剂。

10.根据权利要求9所述的水分散凝胶，其特征是其中含有质量百分比浓度为3-5％的硅酸盐CM-20和0.5-1％的权利要求1-7任一所述的触变倍增剂。