CN102584164B - 一种水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种水性涂料及其制备方法，该配方由以下质量份的组分组成：硅酸钾，10-40份；苯丙乳液,5-15份；锌粉，5-15份；滑石粉，5-12份；重质碳酸钙，15-30份；钛白粉，5-20份；KOH，0.05-0.2份；聚氨酯增稠剂PUR2150，0.1-0.5份；憎水剂BS1306，0.5-1.5份；8034消泡剂，0.15-0.35份；水，10-30份。本发明的水性涂料对环境污染小，具有色牢度强，粘结性和抗腐蚀性好的特点。

Description

一种水性涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种涂料及其制备方法，更具体的说，涉及一种水性涂料及其制备方法。

背景技术

无机涂料是由多种无机材料复合而成的高耐候外墙涂料,并且有低气味、低VOC等优点，以无机材料为主要成膜物质的涂料。在建筑工程中常用的涂料是碱金属硅酸盐水溶液和胶体二氧化硅的水分散液。用以上两种成膜物，可制成硅酸盐和硅溶胶（胶体二氧化硅）无机涂料，再加入颜料、填料以及各种助剂，可制成硅酸盐和硅溶胶（胶体二氧化硅）无机涂料，具有良好的耐水、耐碱、耐污染、耐气性能。

无机涂料是由无机聚合物和经过分散活化的金属、金属氧化物纳米材料、稀土超微粉体组成的无机聚合物涂料，能与钢结构表面铁原子快速反应，生成具有物理、化学双重保护作用，通过化学键与基体牢固结合的无机聚合物防腐涂层，对环境无污染，使用寿命长，防腐性能达到国际先进水平，是符合环保要求的换代产品。

无机聚合物防腐涂料是为满足航天、军工等领域的特殊要求而研发的高科技产品，该产品已经在航天、军工领域成功应用并逐步推广到国民经济各部门。现在这种新型的无机聚合物防腐涂料已成为保护钢铁最普遍、最重要的涂料。

由于人们生活水平的逐渐提高，对涂料质量的要求也越来越严格。在选择涂料产品时候，价格不再是购买力的决定因素，消费者更多关注的是其环保健康性。环保涂料已经成为建材和装修领域的一个热门词汇，其市场正逐步扩大，传统涂料带来的污染正在危害人类生存的环境和人体健康。传统涂料所含的有害物主要有挥发性有机化合物VOC、苯、甲醛、重金属（铅、汞）等等。因此，低污染或环境友好型涂料在市场上受到极大关注，各国特别是欧美等发达国家对VOC的控制越来越严格，先后颁布了一系列法规及标准，对涂料中的VOC含量及释放进行限制。在我国，随着发展循环经济、建设节约型社会的实施，也对开发生产健康、环保、安全的绿色涂料提出了更高的要求。水性涂料作为一种节能、环保涂料应运而生，不断发展。

当今世界面临的能源危机与气候变迁问题，使得全球寻求环保型替代能源的风潮兴起，随着人们对环境和健康的日益重视，对挥发性有机化合物排放标准要求越来越高，涂料行业重新唤起了对无机矿物涂料的兴趣。无机矿物涂料在原材料组成、成膜机理以及工程应用等方面都具有明显优势，成为具有市场竞争力的新型涂料。

采用酸式金属硅酸盐无机涂料发展很快。其基料一般选用金属硅酸二氢盐，金属不同，涂膜性能不同。现今硅酸盐涂料已开发出一些好产品，如有一种耐热、防锈、导电的硅酸盐铝粉涂料。它是以H₂SiO₄、Al（OH）₃、MgO粉末为原料，生成硅酸二氢铝和硅酸二氢镁水溶液，再与活性颜料、CrO3、铝粉、蒸馏水等混合，并进行研磨制成。这种涂料已用于保护高压静电除尘器阳极板等设备上，取得了很理想的效果。又如以硅酸、铬酸及其盐作为“特殊基料”的一类涂料，由于对颜料适应性大，可以配制成重防腐蚀涂料、耐温达1000℃的高温涂料、以及耐磨擦的润滑涂料。很显然受到了人们的重视和青睐

发明内容：本发明的目的是提供一种水性涂料，以克服传统涂料对环境污染大的技术问题，本发明的水性涂料对环境污染小，具有色牢度强，粘结性和抗腐蚀性好的特点。

本发明的另一目的是提供一种水性涂料的制备方法。

为实现本发明的目的，本发明的技术方案是：

一种水性涂料，其特征在于，该由以下质量份的组分组成：

在本发明的一优选实施例中，所述水性涂料由以下质量份的组分组成：

在本发明的一优选实施例中，所述苯丙乳液为DC-420或B-72。

在本发明的一优选实施例中，所述钛白粉为CR-95。

本发明的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：

根据生产量，选择分散缸和分散机等设备和工具，选择机器的功率，原则上功率越高，越易于物料的分散，并确保其干净，无故障。

⑴在室温下，将硅酸钾和水加入调漆缸中。将转速调至400r/min，搅拌状态下，使水与硅酸钾溶解均匀，得均匀溶液A待用；

⑵取步骤⑴所得均匀溶液A中，搅拌状态下加入苯丙乳液，加料完成后，继续搅拌熟化25min，得均匀溶液B；

⑶将搅拌调至400-600r/min，在步骤（2）所得均匀溶液B中，搅拌状态下加入KOH，加料完成后，继续搅拌5min，得均匀溶液C；

⑷在步骤⑶所得的均匀溶液C中按顺序缓慢加入滑石粉、重质碳酸钙、钛白粉，加料完成后将搅拌速度调至1500r/min，继续搅拌20min得均匀溶液D；

⑸将转速调至400r/min，在步骤⑷所得的均匀溶液D中，缓慢加入锌粉，加料完成后，将搅拌速度调至1000r/min，搅拌10min,得均匀溶液E；

⑹在步骤⑸所得的均匀溶液E中，加入聚氨酯增稠剂PUR2150、憎水剂BS1306、8034消泡剂，搅拌20min，最后用水调节粘度至2500～4000cp，用NDJ-1旋转粘度计测试，控制在配方规定的粘度下，即制得水性涂料。

本发明的水性涂料具有以下特征：

1.色彩牢固度好，色彩5年不变；

2.粘结质量好，通过对基材的渗透实现永久的化学粘结，

3.热膨胀系数：与基材（包括石膏）的热膨胀系数相同，有效避免温差导致的裂缝；

4.憎水系数小：小于0.5kg/m；

5.抗透气性好：气隙小于0.1米；

6.抗碱性和PH值强：与矿质基材同属碱性，不会受碱性物质的破坏而导致色斑，粉化以及分层；

7.抗菌性及苔藓生长；

8.不会出现由于静电吸附的粉尘及脏物导致的斑点；

9.不会因气温骤变及长时间紫外线照射而开裂；

10.对超过3毫米的裂缝的填充，及对轻微的不均匀表面有很好的覆盖覆盖；

11.抗碳酸侵袭能力；

12.抗湿性好；

13.使用寿命大于5年。

本发明的水性涂料配方选用水性无机树脂，通过自交联反应，使无机硅酸盐转化成高分子量的三维网状结构，有机挥发物含量为零，符合环保的要求。通过使用高性能的成膜物，这些产品不含任何有机溶剂，为环保做出重要贡献。该涂料具有高耐候性(抗紫外)、耐粘污性和耐摩擦等特点。该系统由硅酸盐、水、颜料、填料及添加剂组成，成本低。

本发明的水性涂料配方其硅酸盐粘结剂在与锌粉反应的同时还与基材钢铁反应，系化学键相结合，其耐蚀性，作为重防腐涂料的使用寿命，大大优于其它有机涂料，其涂膜的耐热性、耐有机溶剂性、导电性均优于有机涂料涂膜，因而更适合作为各类油品储罐的内防腐涂料，其环保安全性能大大优于有机涂料，并适应不同施工环境的需求。克服了水性涂料对施工环境条件敏感的缺陷。

本发明的水性无机涂料是用于高性能涂料的主要品种。它是通过硅酸盐的羟基、金属锌粉和基材中的铁原子进行多重交联反应形成牢固致密的硅酸锌铁络合物，具有优异的防汞、耐热、抗静电性能且无VOC污染属环保型防腐涂料，大量用作钢结构重防腐底漆。

1.基料选择

水性涂料的基料主要是硅酸盐系列。硅酸锂：较难溶于水，不宜得到较高浓度，能耐较高温度，热应变性差，价格高。

硅酸钠：成膜性好，易溶于水，极易制成涂料，价格低，但易被碳化，单组分制成涂料时，漆膜耐水性很差。

硅酸钾：易溶于水，成膜性好，价格中等。

硅酸铵：耐水性良好，成膜性差，高温易变色，溶液不稳定，价格高。上述基料自固化模数顺序为：硅酸锂≥2，硅酸钠≥4，硅酸钾≥6。作为水性涂料使用的硅酸钾，其模数为2.2～5时，附着力最好。随着模数的提高，硅酸钾、硅酸钠粘度增大，呈现不稳定性；而硅酸锂虽然较难溶于水，不易得到较高浓度，但能制得1～25模数的稳定溶液，模数<2.2时易沉淀，模数>10时附着力下降，模数在3.9～4.7时性能最好。

通常为了提高涂料的某些性能，还使用一些材料对水玻璃进行改性，例如：向基料中加入一定量的硅溶胶和硅氧烷等，通过提高水玻璃的模数提高其涂膜的耐水性，水玻璃与合成树脂乳液复合使用，以提高涂料的耐水性、柔韧性等，但只有它们在电性能上相一致，才能保证混合体系的稳定性，否会则导致体系凝胶化或破乳。

2.颜填料选择

水性无机富锌涂料其主要颜料为锌粉，为确保能够同基层钢材紧密结合而起到导电和牺牲阳极作用，水性涂料中，对锌粉细度的选择，应大于325目，以500目为佳。此外，在涂料中加人适量锌粉之外的其它颜料，如二氧化硅或磷铁粉，使之很好地分散于无机富锌涂料中，可使涂层的龟裂倾向大为降低。

3.助剂选择

为改进水性涂料的施工成膜性、耐腐蚀性，需适当加入相应助剂，如流平剂、缓蚀剂等，实践表明，利用铬酸盐及有关防锈颜填料等在金属表面形成过渡层是防闪蚀和提高附着力的有效办法。

具体实施方式

下面结合实施例进一步说明本发明

实施例1

（1）涂料配方

(2)制备步骤

根据生产量，选择分散缸和分散机等设备和工具，选择机器的功率，原则上功率越高，越易于物料的分散，并确保其干净，无故障。

⑴在室温下，将硅酸钾和水加入调漆缸中。将转速调至400r/min，搅拌状态下，使水与硅酸钾溶解均匀，得模数为4.3均匀溶液A待用；

⑵在步骤⑴所得均匀溶液A中，搅拌状态下加入苯丙乳液，加料完成后，继续搅拌熟化25min，得均匀溶液B；

⑶将搅拌调至400-600r/min，在步骤（2）所得均匀溶液B中，搅拌状态下加入KOH，加料完成后，继续搅拌5min，得均匀溶液C；

⑷在步骤⑶所得的均匀溶液C中按顺序缓慢加入滑石粉、重质碳酸钙、钛白粉，加料完成后将搅拌速度调至1500r/min，继续搅拌20min，得均匀溶液D；

⑸将转速调至400r/min，在步骤⑷所得的均匀溶液D中，缓慢加入锌粉，加料完成后，将搅拌速度调至1000r/min，搅拌10min，得均匀溶液E；

⑹在步骤⑸所得的均匀溶液E中，加入聚氨酯增稠剂PUR2150、憎水剂BS1306、8034消泡剂，搅拌20min，最后用水调节粘度至2500cp，用NDJ-1旋转粘度计测试，控制在配方规定的粘度下，即制得水性涂料。

实施例2

（1）涂料配方

(2)制备步骤

根据生产量，选择分散缸和分散机等设备和工具，选择机器的功率，原则上功率越高，越易于物料的分散，并确保其干净，无故障。

⑴在室温下，将硅酸钾和水加入调漆缸中。将转速调至400r/min，搅拌状态下，使水与硅酸钾溶解均匀，得模数为4.0均匀溶液A待用；

⑵在步骤⑴所得均匀溶液A中，搅拌状态下加入苯丙乳液，加料完成后，继续搅拌熟化25min,得均匀溶液B；

⑶将搅拌调至400-600r/min，在（2）所得均匀溶液B中，搅拌状态下加入KOH（10%），加料完成后，继续搅拌5min,得均匀溶液C；

⑷在步骤⑶所得的均匀溶液C中按顺序缓慢加入滑石粉、重质碳酸钙、钛白粉，加料完成后将搅拌速度调至1500r/min，继续搅拌20min,得均匀溶液D；

⑸将转速调至400r/min，在步骤⑷所得的均匀溶液D中，缓慢加入锌粉，加料完成后，将搅拌速度调至1000r/min，搅拌10min,得均匀溶液E；

⑹在步骤⑸所得的均匀溶液E中，加入聚氨酯增稠剂PUR2150、憎水剂BS1306、8034消泡剂，搅拌20min，最后用水调节粘度至3200cp，用NDJ-1旋转粘度计测试，控制在配方规定的粘度下，即制得水性涂料。

实施例3

（1）涂料配方

(2)制备步骤

根据生产量，选择分散缸和分散机等设备和工具，选择机器的功率，原则上功率越高，越易于物料的分散，并确保其干净，无故障。

⑴在室温下，将硅酸钾和水加入调漆缸中。将转速调至400r/min，搅拌状态下，使水与硅酸钾溶解均匀，得模数为4.6均匀溶液A待用；

⑵在步骤⑴所得均匀溶液A中，搅拌状态下加入苯丙乳液，加料完成后，继续搅拌熟化25min，得均匀溶液B；

⑶将搅拌调至400-600r/min，在（2）所得均匀溶液B中，搅拌状态下加入KOH（10%），加料完成后，继续搅拌5min，得均匀溶液C；

⑷在步骤⑶所得的均匀溶液C中按顺序缓慢加入滑石粉、重质碳酸钙、钛白粉，加料完成后将搅拌速度调至1500r/min，继续搅拌20min，得均匀溶液D；

⑸将转速调至400r/min，在步骤⑷所得的均匀溶液D中，缓慢加入锌粉，加料完成后，将搅拌速度调至1000r/min，搅拌10min，得均匀溶液E；

⑹在步骤⑸所得的均匀溶液E中，加入聚氨酯增稠剂PUR2150、憎水剂BS1306、8034消泡剂，搅拌20min，最后用水调节粘度至4000cp，用NDJ-1旋转粘度计测试，控制在配方规定的粘度下，即制得水性涂料。

无机涂料的性能指标

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入本发明要求保护的范围内。本发明要求保护的范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (5)

1.一种水性涂料，其特征在于，该由以下质量份的组分组成：

2.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，由以下质量份的组分组成：

3.根据权利要求1或2所述的水性涂料，其特征在于，所述苯丙乳液为DC-420。

4.根据权利要求1或2所述的水性涂料，其特征在于，所述金红石型钛白粉为CR-95。

5.一种权利要求1-4任一项所述的水性涂料的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：

⑴在室温下，将硅酸钾和水加入调漆缸中；将转速调至400r/min，搅拌状态下，使水与硅酸钾溶解均匀，得均匀溶液A待用；

⑵取步骤⑴所得均匀溶液A中，搅拌状态下加入苯丙乳液，加料完成后，继续搅拌熟化25min，得均匀溶液B；

⑶将搅拌调至400-600r/min，在步骤（2）所得均匀溶液B中，搅拌状态下加入KOH，加料完成后，继续搅拌5min，得均匀溶液C；

⑷在步骤⑶所得的均匀溶液C中按顺序缓慢加入滑石粉、重质碳酸钙、钛白粉，加料完成后将搅拌速度调至1500r/min，继续搅拌20min得均匀溶液D；

⑸将转速调至400r/min，在步骤⑷所得的均匀溶液D中，缓慢加入锌粉，加料完成后，将搅拌速度调至1000r/min，搅拌10min,得均匀溶液E；

⑹在步骤⑸所得的均匀溶液E中，加入聚氨酯增稠剂PUR2150、憎水剂BS1306、8034消泡剂，搅拌20min，最后用水调节粘度至2500～4000cP，用NDJ-1旋转粘度计测试，控制在配方规定的粘度下，即制得水性涂料。