CN101007911A - 一种水性涂料及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水性涂料及其制造方法，它含有37－63％重量含量的硅溶胶，35－61％重量含量的颜料和适量的助剂，硅溶胶中含有的二氧化硅为水性涂料总重量的10－18％，助剂包括分散剂、增稠剂，分散剂的量以能使颜料稳定均匀分散为宜，增稠剂的量以控制涂料具有适宜的粘度为宜。制造方法：a)将计量的硅溶胶、分散剂搅拌、混合；b)取计量所需的颜料，在所述颜料中通入水蒸气，使颜料充分润湿；c)在搅拌状态下将步骤b得到的物质慢慢加入到步骤a得到的液体中，砂磨、过滤后，加入增稠剂，得到成品。上述水性涂料，以硅溶胶为成膜物，既节约了石油资源，又降低生产成本，且有利于环境保护。
Description
技术领域
本发明涉及一种以水为分散介质的建筑涂料及其制造方法，更具体地说是一种水性涂料及其制造方法。
背景技术
近年来，水性涂料因其环保性而被市场看好，据统计2004年我国的建筑涂料的产量为180万吨。传统的水性涂料是以丙烯酸酯类乳液为成膜物，而目前的水性涂料广泛采用丙烯酸酯类乳液和硅溶胶复合物作为成膜物，丙烯酸酯类乳液以石化产品为主要原料，在针对目前资源短缺，特别是石油资源日趋紧张的情况下，减少石化产品的用量，具有十分重要的现实意义。目前，水性涂料的发展方向为尽量减少有机成膜物的用量，化学工业出版社材料科学与工程出版中心2004年3月出版的《环保型无机涂料》第95页，该文献公开的水性涂料的成膜物包括丙烯酸酯类乳液和硅溶胶，但其成膜物的丙烯酸酯类乳液在涂料中的含量一般在20％以上。
发明内容
本发明拟解决的问题提供一种生产成本低、节约石油资源，而且环保的水性涂料。
为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：一种水性涂料，它含有37-63％重量含量的硅溶胶，35-61％重量含量的颜料和适量的助剂，所述硅溶胶中含有的二氧化硅为水性涂料总重量的10-18％，所述助剂包括分散剂、增稠剂，所述分散剂的量以能使颜料稳定均匀分散为宜，所述增稠剂的量以控制涂料具有适宜的粘度为宜。
上述水性涂料，所述助剂还可以包括消泡剂和防腐剂。所述颜料是钛白、云母、重钙、高岭土、硅酸铝、硅藻土、滑石粉中的任意一种或几种。
作为优选方案水性涂料最好含有45-55％重量含量的硅溶胶，43-50％重量含量的颜料。
所述的水性涂料还可以含有重量不高于10％的丙烯酸酯类乳液。
前述水性涂料的制造方法，包括以下步骤：
a)将计量的硅溶胶、分散剂搅拌、混合；
b)取计量所需的颜料，在所述颜料中通入水蒸气，使颜料充分润湿；
c)在搅拌状态下将步骤b得到的物质慢慢加入到步骤a得到的液体中，砂磨、过滤后，加入增稠剂，得到成品。
在步骤a中还可以加入了消泡剂；在步骤c的砂磨、过滤后，还可以加入了防腐剂。
在步骤c中的砂磨、过滤后还可以加入计量丙烯酸酯类乳液。
目前，硅溶胶在水性涂料中不作为主要成膜物的原因，主要是因为其稳定性较差，最短的只能贮存一周左右，长的也很难超过三个月，无法满足工业化要求。经观察、比较、分析发现，其主要原因是颜料粉料加入到硅溶胶中时表面会瞬时大量吸水，该部分硅溶胶被强烈脱水、浓缩导致凝胶、失稳，极大地影响了成品硅溶胶的稳定性，使成品原料稳定性欠佳。本发明通过通水蒸汽，使粉料表面预润湿，解决了粉料与硅溶胶接触时对硅溶胶的脱水、致凝作用，大在提高了硅溶胶涂料的稳定性。实验证明，由本发明工艺制得的涂料，其贮存稳定性均可超过六个月，可满足工业化要求。
上述水性涂料，以硅溶胶为成膜物，不采用丙烯酸酯类乳液或仅用少量的丙烯酸酯类乳液，一方面在目前资源短缺的情况下节约了石油资源，另一方面以硅溶胶替代丙烯酸酯类乳液能大幅度降低生产成本，另外，水性涂料以无机物为成膜物，有利于环境保护。
具体实施方式
硅溶胶为市售二氧化硅含量为20-40％的硅溶胶，如20％、25％、30％、35％、40％均可以。
颜料为可以在现有技术制造水性涂料的颜料中选取，如钛白、云母、重钙、高岭土、硅酸铝、硅藻土、滑石粉中的任意一种或任意几种。
分散剂可以是市售的5010、1566、900、SN5040中任意选取。
增稠剂为能提高涂料稠度的水溶性高分子化合物，如羧甲基纤维素、可溶性淀粉、PVA。
消泡剂为不与硅溶胶反应的具有消泡作用的物质，如有机硅、正辛醇。
防腐剂：市售不与硅溶胶反应且对漆膜无破坏作用的防腐剂，如SHG、JMP。
丙烯酸酯类乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液。
在以下各实施例中，所选用的硅溶胶、颜料、分散剂、增稠剂、润湿剂、消泡剂、防腐剂、丙烯酸酯类乳液可在上述的描述中任意选用。
这里需说明的是，在以下实施例中，分散剂、增稠剂、 润湿剂、消泡剂、防腐剂等助剂的加入量以使涂料能达到所要求的性能为宜，这与现有的水性涂料制造技术的控制相同，因此对其加入量不作具体的限定和描述。
实施例1
取颜料498克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量20％的硅溶胶500克、分散剂0.8克搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，再加入增稠剂1.2克得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅10％、颜料49.8％。
实施例2
取颜料610克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量30％的硅溶胶389克、分散剂0.5克搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，再加入增稠剂0.5克得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅约11.7％、颜料61％。
实施例3
取颜料539克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量30％的硅溶胶450克、分散剂4克、消泡剂0.4克搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，再加入增稠剂3.6克、防腐剂3克，得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅13.5％、颜料53.9％。
实施例4
取颜料492克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量35％的硅溶胶500克、分散剂3克、消泡剂0.5克搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，再加入增稠剂2克、防腐剂2.5克，得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅17.5％、颜料49.2％
实施例5
取颜料500克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量40％的硅溶胶450克、分散剂2克，搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，加入丙烯酸酯类乳液47克，再加入增稠剂1克，得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅18％、颜料50％
实施例6
取颜料430克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量25％的硅溶胶550克、分散剂0.4克，搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，加入丙烯酸酯类乳液18克，再加入增稠剂1.6克，得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅约13.8％、颜料43％。
实施例7
取颜料350克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量26％的硅溶胶630克、分散剂5克、消泡剂0.5克，搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，加入丙烯酸酯类乳液13.5克，再加入增稠剂0.5克、防腐剂0.5克，得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅约16.4％、颜料35％
实施例8
取颜料520克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量30％的硅溶胶370克、分散剂2克、消泡剂0.3克，搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，加入丙烯酸酯类乳液100克，再加入增稠剂5克、防腐剂2.7克，得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅约11.1％、颜料52％。
实施例9
取颜料460克，在普通家用高压锅下层放蒸馏水，在支架上面放置颜料粉体，加热到微微出汽，小火保温，开盖检查观察，至粉料充分润湿，待用。取二氧化硅含量28％的硅溶胶536克、分散剂1.8克、消泡剂0.5克，搅拌、混合，将润湿的颜料慢慢加入，砂磨、过滤后，加入增稠剂1.7克，得到成品水性涂料1000克。该水性涂料含二氧化硅约15.01％、颜料46％。
在这里，还需要说明的是，由于硅溶胶实际上是亲水的纳米级SiO2的胶体水溶液，它可以以任何比例与水混溶，混溶液等价于加水稀释，高SiO2含量的硅溶胶加水稀释后得到较低SiO2含量的硅溶胶，其性能等价于直接等到的相应SiO2含量的硅溶胶。所以，上述实施例中，所用的硅溶胶如果用较少量而其中SiO2较高的硅溶胶再加水混合加入，在实际效果以及实施本发明技术方案上是完全等价的，也属于本发明范围。如实施例7中，26％的硅溶胶630克，也可以通过SiO2含量为45％的硅溶胶364克，加水266克取得，而且266克水可以在取50％的硅溶胶后直接加入，也可以在之后的过程种加入。
Claims (9)
1、一种水性涂料，其特征在于它含有37-63％重量含量的硅溶胶，35-61％重量含量的颜料和适量的助剂，所述硅溶胶中含有的二氧化硅为水性涂料总重量的10-18％，所述助剂包括分散剂、增稠剂，所述分散剂的量以能使颜料稳定均匀分散为宜，所述增稠剂的量以控制涂料具有适宜的粘度为宜。
2、根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于所述助剂还包括消泡剂和防腐剂。
3、根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于所述颜料是太白、云母、重钙、高岭土、硅酸铝、硅藻土、滑石粉中的任意一种或几种。
4、根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于它含有45-55％重量含量的硅溶胶，43-50％重量含量的颜料。
5、根据权利要求1或2或3或4所述的水性涂料，其特征在于它还含有重量不高于10％的丙烯酸酯类乳液。
6、根据权利要求1或2或3或4所述的水性涂料的制造方法，其特征在于包括以下步骤：
a)将计量的硅溶胶、分散剂搅拌、混合；
b)取计量所需的颜料，在所述颜料中通入水蒸气，使颜料充分润湿；
c)在搅拌状态下将步骤b得到的物质慢慢加入到步骤a得到的液体中，砂磨、过滤后，加入增稠剂，得到成品。
7、根据权利要求6所述的水性涂料的制造方法，其特征在于在步骤a中还加入了消泡剂；在步骤c的砂磨、过滤后，还加入了防腐剂。
8、根据权利要求6或7所述的水性涂料的制造方法，其特征在于在步骤c中的砂磨、过滤后加入计量丙烯酸酯类乳液。
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