一种缓释阻垢填料及其制备方法与应用与流程

本发明属于缓释阻垢填料，具体涉及一种缓释阻垢填料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、阻垢剂在钢铁、石油化工等用水行业的应用已经趋于成熟，大致可分为三类:其一为天然高分子阻垢剂，比如单宁、没食子酸，此类阻垢剂来源广泛，提炼简便，凭借自身所具有的特质，拥有能够与ca2+、mg2+相结合的官能团，能够将钙镁离子捕获，进而形成螯合物，依靠螯合增溶与晶格畸变的双重方式来抑制水垢的产生，最终获得良好的阻垢效果。其二是含磷类阻垢剂，例如2-羟基膦酰基乙酸、氨基三亚甲基膦酸等；其分子结构中的c-p键相当稳固，富含众多的羧基和膦酸配体，能够与ca2+、mg2+结合，生成五元环的配位化合物，从而形成螯合物，借由螯合增溶、晶格畸变的途径来减少水垢的产生。其三为新型绿色环保阻垢剂，以聚天冬氨酸(pasa)和聚环氧琥珀酸(pesa)等为代表的绿色可生物降解阻垢缓蚀剂。pasa属于具有酰胺键结构的聚氨基酸，能够有力地抑制常见的钙系水垢，并且容易生物降解。不过上述三类阻垢剂自身含有大量的活性基团，由于活性基团会和涂料中的一些助剂发生反应，进而导致涂层的性能大幅降低，甚至无法固化，无法直接应用于涂料行业。

2、公开号为cn 106497326 a的中国发明专利，在涂料组分中添加阻垢功能填料，制备的阻垢涂料避免了单独加入阻垢剂所带来的各种弊端，并提供持续稳定的阻垢效果。但其采用的阻垢功能填料的组成中包括多孔材料、酸性阻垢剂及盐类阻垢剂，但并未在填料的表面设置包裹膜，也就是说阻垢剂是可以与涂料体系直接接触的，存在以下问题：(1)附着力的负面影响：虽然极性基团有助于增强附着力，但在某些情况下对附着力可能产生负面影响。例如，极性基团可能增加涂层的极性，这在与非极性基材的附着中不利于附着力的提高；(2)环境稳定性问题：引入极性基团可能会影响涂料的环境稳定性。极性基团可能会使涂料更容易吸收水分或受到某些化学物质的影响，从而降低涂料的耐久性；(3)涂料性能变化：极性基团的引入可能会改变涂料的流变性能和干燥特性，这可能会影响涂料的施工性能和最终的涂层质量；(4)涂料分散稳定性问题：在高固体份涂料体系中，极性基团的引入可能会影响涂料的分散稳定性。分散剂的选择和设计需要考虑极性基团与颜料和树脂之间的相互作用，以确保良好的分散效果和涂料的稳定性；(5)化学稳定性问题：极性基团可能会使涂料更容易受到化学侵蚀，尤其是在工业环境中，这可能会缩短涂料的使用寿命。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的不足，本发明的目的是提供一种缓释阻垢填料及其制备方法与应用。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，本发明提供了一种缓释阻垢填料组合物，按重量份数，由以下组分组成：

4、无机填料：1份～10份

5、阻垢剂：1份～10份

6、包覆膜：1份～10份

7、溶剂：1份～10份；

8、其中，所述阻垢剂中含有的极性基团与无机填料表面通过氢键、静电或范德华力吸附；

9、所述极性基团为羧基、羟基或膦酸基中的一种或多种。

10、在本发明的一些其他实施方式中，所述阻垢剂为聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、单宁酸、没食子酸、2-羟基膦酰基乙酸或氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种；

11、在本发明的一些其他实施方式中，所述包覆膜为天然磷脂、聚乙二醇-聚乳酸、聚乙二醇-聚己内酯、磷脂-胆固醇、吐温、司盘-20中的一种或多种；

12、优选的，所述天然磷脂为大豆磷脂或蛋黄磷脂。

13、在本发明的一些其他实施方式中，所述填料为纳米sio2、果壳纳米活性炭、椰壳纳米活性炭、煤质柱状纳米活性炭或纳米分子筛中的一种或多种；

14、或，溶剂为水、乙醇、乙酸乙酯、甲醇、二氯甲烷、丙酮中的一种或多种。

15、在本发明的一些其他实施方式中，按重量份数，包括以下组分：

16、无机填料：2-10份

17、阻垢剂：1-10份

18、包覆膜：1 -2份

19、溶剂：1-2份。

20、第二方面，本发明提供了一种缓释阻垢填料的制备方法，包括以下步骤：

21、s1，按第一方法面所述的缓释阻垢填料组合物进行配料，将无机填料、阻垢剂与溶剂混合分散均匀后，旋转蒸发至溶剂挥发完毕，制得中间体；

22、s2，将中间体、包覆膜与溶剂混合均匀后，旋转蒸发至溶剂挥发完毕，制得含包覆膜的中间体；

23、s3，将含包覆膜的中间体通过气流磨处理，得到缓释阻垢填料。

24、在本发明的一些其他实施方式中，步骤s1中，所述阻垢剂的浓度为5-10wt.％；

25、所述旋转蒸发的条件为：在50-80℃，-0.2mpa的相对压力下连续蒸发反应1-4h。

26、在本发明的一些其他实施方式中，步骤s2中，所述包覆膜的浓度为5-10wt.％；优选的，所述包覆膜的浓度为10wt.％；

27、所述旋转蒸发的条件为：在40-60℃，-0.2mpa的相对压力下连续蒸发反应1-6h。

28、在本发明的一些其他实施方式中，步骤s3中，所述气流磨处理的条件为：气体压力为0.7-0.9mpa，进料速度5-10kg/h，分级轮转速为6000-8000rpm；

29、所得到缓释阻垢填料的粒度为3000目以上。

30、第三方面，本发明提供了第一方面所述的缓释阻垢填料在涂料中的应用，所述涂料为水性、油性涂料。

31、本发明的一种或多种技术方案取得的有益效果如下：

32、(1)本发明提供的缓释阻垢填料，利用sio2、纳米活性炭、纳米分子筛等无机填料的多孔吸附原理与阻垢剂复合；阻垢剂可依据行业具体需求，选用有机膦酸系阻垢剂、天然高分子阻垢剂、新型绿色阻垢剂，或者其复配使用。阻垢剂分子结构中含有极性基团如羧基、羟基、膦酸基等，能与纳米无机填料表面的官能团通过氢键作用、静电作用、范德华力等方式产生相互作用紧密结合。此外，采用包覆膜进行表面包裹，实现了对人体无害、绿色无污染的目标。

33、(2)本发明的制备方法简便，易于实现工业化规模生产，阻垢剂负载量理想，且能够依据投放比例调控阻垢剂的释放浓度，安全性能极佳。

34、(3)本发明的缓释阻垢填料能够应用于涂料行业，利用药物载体包裹的缓释阻垢填料，阻垢剂活性基团需表层解体才释放，以此避免阻垢剂在涂料体系中反应；包覆膜控制释放，使用时阻垢剂被包裹，表层解体才释放活性基团，实现缓释阻垢，保证涂料性能，因此该发明在防垢的工业场景应用意义重大。

技术特征：

1.一种缓释阻垢填料，其特征在于，按重量份数，由以下组分组成：

2.如权利要求1所述的缓释阻垢填料，其特征在于，所述阻垢剂为聚天冬氨酸、聚环氧琥珀酸、单宁酸、没食子酸、2-羟基膦酰基乙酸或氨基三亚甲基膦酸中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的缓释阻垢填料，其特征在于，所述包覆膜为天然磷脂、聚乙二醇-聚乳酸、聚乙二醇-聚己内酯、磷脂-胆固醇、吐温、司盘-20中的一种或多种；

4.如权利要求1所述的缓释阻垢填料，其特征在于，所述填料为纳米sio2、果壳纳米活性炭、椰壳纳米活性炭、煤质柱状纳米活性炭或纳米分子筛中的一种或多种；

5.如权利要求1所述的缓释阻垢填料，其特征在于，按重量份数，包括以下组分：

6.一种缓释阻垢填料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述阻垢剂的浓度为5-10wt.％；

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述包覆膜的浓度为5-10wt.％；优选的，所述包覆膜的浓度为10wt.％；

9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤s3中，所述气流磨处理的条件为：气体压力为0.7-0.9mpa，进料速度5-10kg/h，分级轮转速为6000-8000rpm；

10.一种权利要求1-5任一项所述的缓释阻垢填料在涂料中的应用，其特征在于，所述涂料为水性、油性涂料。

技术总结本发明属于缓释阻垢填料技术领域，具体涉及一种缓释阻垢填料及其制备方法与应用。将无机填料、阻垢剂与溶剂混合分散均匀后，旋转蒸发至溶剂挥发完毕，制得中间体；将中间体、包覆膜与溶剂混合均匀后，旋转蒸发至溶剂挥发完毕，制得含包覆膜的中间体；将含包覆膜的中间体通过气流磨处理，得到缓释阻垢填料。不仅可以实现阻垢本身的功能，又可以延长有效期、调控浓度，既可以当做缓释阻垢剂使用，也可与多种涂料体系相适配。该制备方法简便，易于工业化生产，阻垢剂负载量理想且安全性佳，可按需选用或复配阻垢剂，包裹膜绿色无污染。技术研发人员：王树皓,倪奉尧,刘智博,伍金奎,孙之状,孔亮,孔涛受保护的技术使用者：山东东宏管业股份有限公司技术研发日：技术公布日：2025/1/6