CN100567417C - 沸石粉在墙涂料中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沸石粉在墙涂料中的应用，将沸石粉用作墙涂料中的无机填充剂，所得涂料具有良好的环保效果，当涂料固化成为漆膜后可以有效吸收环境中的有毒有害气体，调节空气湿度，漆膜连续性好，强度高，耐洗刷性增强，漆膜与墙体间的附着力增加。

Description

沸石粉在墙涂料中的应用

技术领域

本发明涉及高分子涂料领域，尤其涉及建筑用墙涂料，特别涉及沸石粉在墙涂料中的应用。

背景技术

随着生活水平的提高，人们对居住条件的要求越来越高，随之对建筑用料，例如内外墙涂料等涂装材料的要求也越来越高。现有已知的室内内墙涂料等，一般使用挥发性的有机原料，因此会给室内环境造成一定程度的污染，例如固化后形成的漆膜会释放出来各种异味和大量有毒有害气体，如甲醛等，会严重危害人体的安全与健康。

墙涂料包括内外墙涂料。内外墙涂料一般可以分为水溶性涂料(俗称水溶性漆)和乳胶涂料(俗称乳胶漆)两类，其中乳胶涂料主要使用水作为稀释剂。无论是水溶性漆还是乳胶漆，一般都会使用无机填充材料作为原料的一部分。在墙涂料中所使用的无机填充材料一般可以分为两类，一类可以称之为无机颜料，这是一些具有颜色、着色功能的无机填料，例如钛白粉等；还有一类可以称之为无机填充剂，这是一些仅仅起到填充作用的无机填料，例如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、滑石粉和膨润土等。

到目前为止，无机填充材料一般是具有着色功能的原料或者仅具有填充作用的原料，对墙涂料的性能并没有其他方面的影响。

由于墙涂料一般都会释放出对环境有害的气体，因此对于墙涂料性能改进的研究日益重要。而在各种已报道的研究中，并没有关于通过改进墙涂料中无机填充材料来改善墙涂料环保性能的研究报道。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于通过合适的方法使得墙涂料能够吸收有害气体，从而实现环保的目的。

本发明的目的还在于提供能够吸收有害气体、调节空气湿度的墙涂料，而且该涂料经涂布固化后，与墙体的辅佐力大，漆膜强度高、耐洗刷性高。

本发明的技术构思在于，使用沸石粉作为无机填充剂而用于墙涂料，由于沸石粉具有优良的吸附性能，从而赋予墙涂料能够吸附有害气体的性能，进而使得墙涂料能够有效吸收环境中有害气体，从而达到环保目的。

以下对本发明的进行详细描述。

本发明提供了沸石在墙涂料中的应用，具体而言，沸石可以作为墙涂料的无机填充剂进行使用，特别地，沸石可以部分或全部替代墙涂料中的无机填充剂。

本发明人通过大量实验和研究发现，当将沸石粉用作制备墙涂料的无机填充剂时，所得的墙涂料进行涂布固化干燥后形成的内墙漆膜具有良好的有效吸收有毒害气体的作用，而且能够对空气湿度进行适当调节，并且显著提高了墙漆膜与墙体之间的附着力，并显著提高漆膜的耐洗刷性，漆膜的均匀性、强度也得到明显改善，漆膜的耐磨损性明显得到提高。

到目前为止，还没有已报道的合适理论可以用来解释本发明。申请人认为，本发明的机理可能如下：

沸石是一种富含水(约含11-13wt％)的K、Na、Ca、B a的铝硅酸盐。沸石内部具有大量的晶穴和通道，晶穴通过开口的通道彼此相连，形成一个多孔网状体，因此沸石具有巨大的比表面积，其不仅具有较强的吸附功能，能吸附大量的有毒有害气体和金属离子，还具有催化功能和离子交换功能，能够使得被吸附的有毒有害气体通过沸石的自身催化功能而被转化为其它无毒害物质。这样，沸石就可以有效吸收周围环境中的有毒有害气体(包括墙涂料本身释放的有毒有害气体，也包括周围环境中的其他有毒有害气体)，并可以将这些气体转化为无毒害物质，从而达到环保目的。

而且，沸石中的水是吸附水，当空气干燥(空气湿度低)时，其可以被释放出来而进入周围环境气氛中，而当空气潮湿(空气湿度高)时，又可以被吸附到沸石中去。这样，在墙漆膜中沸石与周围环境空气间就建立了一个水分平衡运动过程，水分通过该平衡过程进行运动，从而可以调节空气的湿度。

此外，沸石具有多孔状网络结构，其中具有大量的通道，墙涂料中的液态成膜物质能够容易的穿过其中的通道，而在这些物质成膜固化后，所成漆膜穿过沸石中的孔道而紧密相连。就是说，沸石也参与了墙涂料的成膜过程，并且所成漆膜相互穿插过沸石，使得沸石象圆环被线穿过一样被漆膜贯穿过，从而使得沸石能够被漆膜有效固定而不象其它无机填充剂一样分散于漆膜中。这样沸石和漆膜之间就具有了良好的互动作用：一方面，沸石被漆膜固定而不会有所游离运动，从而保证了漆膜的均匀性；另一方面，沸石具有很高的亲和力和吸附能力，能够有效附着于墙体上，从而增强了漆膜同墙体间的附着力。而且，沸石凸出于漆膜表面，由于沸石具有比漆膜更为良好的机械性能，例如强度高、耐磨损性高等，从而赋予漆膜更为优异的机械性能，例如强度高、耐磨损性高等。再者，由于沸石代替了只能简单分散于漆膜中的无机填充剂，使得漆膜之间的连续成膜作用没有被间断或破坏，所成漆膜连续性更好，强度更高，耐洗刷性增强。

上述只是对本发明原理的可能推测，但本发明的机理和效果并不受上述理论的限制。

文中术语“墙涂料”是指用于建筑物墙体的建筑施工或装修施工用的涂料，根据所施用的墙体不同，可以分为内墙涂料和外墙涂料。

文中术语“无机填充剂”是指在内墙涂料中使用的仅起到填充作用的无机填充材料，例如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、滑石粉、膨润土等。

文中术语“部分代替”是指沸石粉代替内墙涂料中无机填充剂的0-100％，不包括端点。

需要说明的是，沸石粉仅能代替无机填充剂，并不能代替具有着色作用的无机颜料，例如钛白粉等，因为沸石粉并不具有着色功能。

沸石粉可以应用于所有已知的使用无机填充剂的墙涂料中，例如水溶性涂料和乳胶涂料，更适用于乳胶涂料，例如聚醋酸乙烯乳胶涂料(聚醋酸乙烯乳液作为成膜物质)、聚丙烯酸乳胶涂料(聚丙烯酸乳液作为成膜物质)和聚乙丙乳胶漆(俗称)和聚苯丙乳胶漆(俗称)，其可以部分或全部替代这些墙涂料中的无机填充剂。沸石粉尤其适用于内墙涂料，特别是内墙乳胶涂料。

当用沸石粉部分或全部代替墙涂料中的其它无机填充剂时，墙涂料中的无机填充剂总量(包括沸石粉和没有被沸石粉取代的其他无机填充剂)维持在没有被沸石粉取代前其它无机填充剂总量水平左右即可，一般没有特别限定，沸石粉在全部无机填充剂中的含量可以为0-100％，不包括0但包括100％。随着沸石粉取代其它无机填充剂的比例增加，沸石粉在全部无机填充剂中以及涂料中含量增加，涂料的性能改善随之增强，例如吸收有毒害气体能力提高，空气湿度调节能力增强，漆膜与墙体之间的附着力增加，漆膜强度、耐洗刷性增强。优选沸石粉占涂料总重量的5-30％，更优选为10-30％，还更优选为15-30％，最优选为20-25％。

沸石包括天然沸石和合成沸石。其中，天然沸石的种类很多，常见的有斜发沸石、丝光沸石、菱沸石、十字沸石、片沸石、毛沸石和方沸石等，由于它们的成因不同，外观色泽上可能有所差异，但组成和结构基本相同，因此都可以用于本发明。当然，可以根据涂料的不同基色来选择不同色泽的沸石，例如，如果涂料基色为白色则尽可能选择使用白度高的沸石。合成沸石基本具有与天然沸石相同的组成和结构，而且纯度更高，因此更适用于本发明。但是合成沸石的成本很高，因此会限制其使用。从价格来说，本发明优选使用天然沸石，而且天然沸石足以改善墙涂料的性能。当然，合成沸石对墙涂料性能的改善更有有利。

本发明中，将沸石粉碎成与墙涂料中所用其它无机填充剂的粒径基本相同即可，并没有特别限定。然而，随着沸石粒径的减小，其比表面积增加，吸附能力增强，所以优选沸石粉的粒径在5-30微米，更优选在5-20微米，还更优选在10-15微米范围内。

沸石粉可以用于现有技术中任何已知的墙涂料，例如中国专利申请号01140216.4、99122643.7、03114710.0、200410039121.3、200410026973.9、03150890.1、200410040262.7、200410039169.4、200510023667.4、200510112497.7、200612127344.4、200610127348.2、200610127349.7、200610127350.X、200610127351.4和200610124598.0中所涉及的涂料。

特别地，本发明提出一种墙涂料，其是一种乳胶涂料，其中各组分及其重量比例为水∶沸石粉∶其它无机填充剂∶有机乳液∶助剂＝100-400∶50-250∶0-200∶150-500∶50-300，优选为水∶沸石粉∶其它无机填充剂∶有机乳液∶助剂＝100-400∶50-250∶0-100∶150-500∶50-350，更优选为水∶沸石粉∶其它无机填充剂∶有机乳液∶助剂＝200-300∶150-250∶10-70∶250-400∶100-300，还更优选为水∶沸石粉∶其它无机填充剂∶有机乳液∶助剂＝200-300∶200-250∶10-70∶250-300∶130-280。

其中，所述其它无机填充剂可以是本领域常用的无机填充剂，例如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、滑石粉和膨润土中的一种或多种；

所述有机乳液可以是本领域常用的有机乳液，例如聚丙烯酸系乳液、聚醋酸乙烯系乳液或聚苯丙乳液等；

所述助剂可以是本领域常用的助剂，并没有特别限定，例如，着色剂(颜料)，如钛白粉和各种有机或无机燃料；分散与湿润剂，如聚羧酸钠盐(DA系)、聚丙烯酸钠盐(DT-01系)和六偏磷酸钠等；乳化剂，如聚氧乙烯蓖麻油(如乳化剂EL)、烷基磺酸钠(SAS)、烷基苯磺酸钠(LAS)、失水山梨醇硬脂酸酯(如S-60)和聚氧乙烯基酚醚(如OP-10)等；消泡剂，如低分子醇、磷酸三丁酯、硅油、油酸、金属皂和失水山梨醇月桂酸三酯等；流平剂，如丙烯酸共聚物(2100)、醋酸纤维素、丁酸纤维素和非离子改性硅油(流平剂-466)；增稠和增塑剂，如邻苯二甲酸二甲酯(DBP)、邻苯二甲酸二辛酯(DOP)、氯化石蜡、甲基纤维素、羟乙基纤维素和羟甲基纤维素等；防沉淀剂，如有机膨润土、磷酸酯和硬脂酸锌等；成膜助剂，如乙二醇、双丙酮醇、乙二醇乙醚和乙二醇丁醚等；pH值调节剂，如氢氧化钠、碳酸氢钠和氨水等；和香精。可以根据需要使用其中的一种或多种。

在设计墙涂料产品配方过程中，可以根据产品质量和性能要求来选择使用上述其它无机填充剂、有机乳液和助剂。这些对于本领域技术人员来说是很容易做到的。

将沸石粉粉碎后即可象其它无机填充剂一样用于制备墙涂料，并没有特别要求。同样，对于上述本发明特别提及的墙涂料而言，其制备方法与一般墙涂料的制备方法相同，所用设备和加工工艺相同。所用的主要设备包括混料机、过滤器、研磨设备(如球磨机、砂磨机、胶体磨和振动磨机等)等。

使用沸石粉后，墙涂料具有良好的环保功能，可以吸收有毒有害气体，能调节空气湿度，墙涂料施工后固化形成的漆膜与墙体间的附着力大，漆膜牢固、强度大、耐洗刷性提高10倍以上，而且墙涂料的成本与普通墙涂料成本相当或略低，墙涂料的生产设备和工艺不需要改变。

具体实施方式

以下通过具体实施例对本发明进一步详细说明，本发明的特征和优点将随着这些说明而变得更加清楚。但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不违背本发明精神和范围的情况下，本发明有多种不同的实施方式，本发明技术方案的细节可以进行多种修改和替换，而这些均应落入本发明的保护范围内。

实施例1

将30kg去离子水、20kg 1250目(12.3微米)沸石粉、3kg 1250目滑石粉、2kg轻质碳酸钙、10kg钛白粉、0.001kg荧光增白剂、1.5kg六偏磷酸钠、1kg聚丙烯酸钠、1.5kg异丙醇、1.5kg有机膨润土和1kg硬脂酸锌依次加入到混料罐内，高速搅拌50分钟，然后倒入砂磨机内，在室温进行研磨，当浆料的平均粒径达到12微米以下时，将浆料放入调和罐内待用。

将20kg聚丙烯酸乳液、1kg磷酸三丁酯、0.5kg二甲硅油、2kg十二烷基磺酸钠、1kg乙二醇乙醚、1kg丙烯酸共聚物(2100)和0.5kg醋酸纤维素依次加入另一混料罐内，高速搅拌10分钟，倒入上述调和罐内与上述浆料混合，在搅拌下加入1kg羟乙基纤维素、1kg甲基纤维素和适量氨水与香精，调整pH为9.5，经180目过滤器过滤，得到内墙涂料。

将该产品经国家建材质检中心检查，其成膜、外观、施工性、干燥时间、耐碱性、低温稳定性和耐洗刷性均优于国家优等品标准，其中耐洗刷性为10000次不透底，超过国家规定的优等品的10倍以上(国家优等品标准≥1000次)。

此外，该涂料本身没有任何异味，经涂布施工于内墙墙壁上，1天以后室内没有任何异味。

实施例2

将20kg去离子水、1kg 1500目滑石粉、24kg 1500目(10微米)沸石粉、12kg钛白粉、0.001kg荧光增白剂、2kg六偏磷酸钠、1kg聚羧酸钠、1.5kg仲丁醇、1kg有机膨润土和0.5kg磷酸丁酯依次加入到混料罐内，高速搅拌50分钟，然后倒入球磨机内，在室温进行研磨，当浆料的平均粒径达到10微米以下时，将浆料放入调和罐内待用。

将28kg聚苯丙乳液、1kg失水山梨醇月桂酸三丁酯、1kg乙醇、1.5kg聚氧乙烯蓖麻油、1kg十二烷基磺酸钠、1kg乙二醇、0.5kg乙二醇丁醚和1kg非离子改性硅油(流平剂-466)依次加入另一混料罐内，高速搅拌15分钟，到入上述调和罐内与上述浆料混合，在搅拌下加入1kg邻苯二甲酸丁二酯、1kg羟甲基纤维素和适量碳酸氢钠与香精，调整pH为9.5，经180目过滤器过滤，得到内墙涂料。

该产品经国家建材质检中心检测，除耐洗刷性(2000次不透底)优于实施例1产品之外，其它性能与实施例的产品相同。

Claims (10)

1、沸石粉在墙涂料中的应用，其特征在于，沸石粉占墙涂料总重量的20-25％。

2、如权利要求1的应用，其特征在于，所述沸石粉为天然沸石粉。

3、如权利要求1的应用，其特征在于，沸石粉的粒径在5-30微米。

4、如权利要求1的应用，其特征在于，沸石粉的粒径在5-20微米。

5、如权利要求1的应用，其特征在于，沸石粉的粒径在10-15微米范围内。

6、如权利要求1-5任一项的应用，其特征在于，所述墙涂料为乳胶涂料。

7、如权利要求1-5任一项的应用，其特征在于，所述墙涂料为内墙涂料。

8、如权利要求1-5任一项的应用，其特征在于，所述墙涂料为内墙乳胶涂料。

9、一种墙涂料，其是一种乳胶涂料，其中各组分及其重量比例为：

水∶沸石粉∶其它无机填充剂∶有机乳液∶助剂＝200-300∶200-250∶10-70∶250-300∶130-280。

10、如权利要求9所述的墙涂料，其中所述有机乳液为聚丙烯酸系乳液、聚醋酸乙烯系乳液或聚苯丙乳液；

和/或

所述其它无机填充剂选自重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、滑石粉和膨润土中的一种或多种

和/或

所述助剂选自着色剂、分散与湿润剂、乳化剂、消泡剂、流平剂、防沉淀剂、成膜助剂、增稠和增塑剂、pH值调节剂和香精中的一种或多种。