CN102827499B - 一种水玻璃基外墙涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的是一种水玻璃基外墙涂料及其制备方法。传统的建筑涂料主要以有机成分为主要成膜物质，主要依靠树脂交联成膜，这类涂料的涂膜存在耐久性差、容易老化粉化，在制备过程中释放有毒害气体或者废液等不足。本发明利用新型水玻璃基地聚物材料为成膜物质，通过改变水玻璃的性能和添加控制反应的隔离材料来解决地聚物反应速度过快，贮存时间段、抗裂性能不好的问题。制备的涂料贮存时间最长可达1.5年并有良好的施工性能和涂膜性能，提高了其抗裂能力、耐久性能、耐水性能，此外这类涂料也具有更加灵活的使用空间，如砂浆、木材等表面的涂装。本发明制备的涂料工艺简单、原材料绿色环保、成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种水玻璃基外墙涂料及其制备方法，属于新材料技术领域。
背景技术
传统的建筑涂料主要以有机成分为主要成膜物质，依靠树脂交联而成，这类涂料的涂膜耐久性差、容易老化粉化，在制备过程中释放有毒害气体和废液。以水玻璃作为成膜物质的涂料主要是将水玻璃用固化剂固化的物理方式制成，这种方式制备的水玻璃基涂料存在耐水性差、耐久性不好、以及不适合单组份贮存的缺点，因而在实际使用中水玻璃基无机建筑涂料的性能还有待进一步的改善。中国专利CN1100119A公开了一种以水玻璃聚乙烯醇作为基料的建筑涂料，该涂料在聚乙烯醇中加入15～45％的海水(或海水的等价物)，可显著的减少聚乙烯醇的用量和钛白粉等固体填料的用量甚至省去钛白粉和立德粉，可以调高产品的牢固程度，可适用于内外墙。然而该方法存在的问题主要是涂膜的抗裂性差、耐水性不好，贮存时间短，此外，聚乙烯醇具有刺激性的气味并对人体有害，不能达到环保的要求。
中国专利CN101302363A公开了一种以偏高岭土为成膜物质的涂层材料及制备方法。该发明将水玻璃与各种干粉料(偏高岭土、高岭土、重钙、灰钙粉)按比例混合、搅拌后得到该无机涂层材料。该涂层材料成膜好、强度高、无毒环保且全为无机材料。然而该发明制备的涂层材料易开裂，贮存性能不好，制备的涂层材料在潮湿的天气下容易出现泛碱现象，影响涂料外观。上述专利所披露的技术，都存在着一定的不足，这就提示着在水玻璃类建筑无机涂料方面还需要技术进步，去改进这些不足，因此深入研究，克服所存在的不足是本发明的意义所在。
水玻璃基地聚物是一种以钠水玻璃为激发剂，以含有铝硅酸盐的矿物材料为激发对象，在一定温度下经过解聚——缩聚的化学反应，形成的一种性能优良的无机高分子聚合物材料的新型材料。水玻璃基地聚物材料的结构是以环状链构成的连续三维网络状结构，有“类晶态”和玻璃态两种结构，不存在完全的晶体和晶界，材料的各项性能来自于[-Si-O-Al-O-]n骨架，地聚物的性能与陶瓷相近或更高，因而水玻璃基地聚物具有高的强度、硬度、韧性、耐水性、高温稳定性和抗冻性。然而水玻璃基地聚物在涂料使用上存在反应速度过快和涂膜易开裂的缺点，是这类涂料推广的最大障碍。
发明内容
本发明的所要解决的技术问题是提供一种保水性、施工性、流平性良好，成膜后涂膜致密均匀、强度高、耐强酸强碱、耐久性好，泛碱、抗开裂、易储存的水玻璃基外墙涂料，同时提供制备这种水玻璃基外墙涂料的方法，解决现有涂料抗裂性差、耐水性不好，贮存时间短，不环保的问题。
上述技术问题，是通过以下技术方案来解决的：一种水玻璃基外墙涂料，主要由预拌物分散体和助剂按照重量比70-90∶20-40的比例组成；
预拌物由下述重量份原料组成：水玻璃20-50份、偏高岭土25-60份、滑石粉0.5-2份、水5-15份；
预拌物分散体由下述重量份原料组成：预拌物70-90份、水2-5份；
助剂由下述重量份原料组成：改性六偏磷酸铝0.5-3份、六偏磷酸钠0.5-3份、钛白浆30-60份、流平剂2-8份、消泡剂NXZ0.5-3份、硅灰石15-35份、低温弹性苯丙乳液40-80份、甲基硅油2-8份；
所述的水玻璃为工业钠水玻璃经过调整模数并加入98％的工业磷酸改性后得到的改性水玻璃，模数为1.2-1.9，波美度为40，所述的水为去离子水；
所述的偏高岭土为细度300-1500目的高岭土在700-800℃下恒温煅烧2-4小时所得的产物，所述的滑石粉为细度200-600目的滑石粉；
所述的改性六偏磷酸铝为市售的工业级产品；
所述的六偏硫酸钠为市售的工业级产品；
所述的钛白浆为市售工业钛白粉与水混合而成的浓度为70％的水溶液浆体；
所述的流平剂为聚氨酯类，疏水基团改性的非离子型缔合式流平剂；
所述的消泡剂NXZ为矿物油疏水气相金属皂类消泡剂；
所述的硅灰石为细度1000-1500目的粉体；
所述的低温弹性苯丙乳液为丙烯酸酯与有机硅共聚物；
所述的甲基硅油是以六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷为主的混合物，其中六甲基环三硅氧烷及或八甲基环四硅氧烷及或十甲基环五硅氧烷及或十二甲基环六硅氧烷的含量达到50％以上。
一种制备水玻璃基外墙涂料的方法：
(1)将经过磷酸改性后的水玻璃与偏高岭土、滑石粉和水按照比例混合均匀，在常温下陈化反应8-24h，得到预拌物；
(2)将预拌物破碎成2-5mm的小块，与水按照比例混合，以800-1500r/min的转速分散0.5-1h，得到预拌物的分散体，待用；
(3)取低温弹性苯丙乳液、钛白浆、改性六偏磷酸铝、六偏磷酸钠、流平剂、消泡剂NXZ、甲基硅油和硅灰石，按比例混合，以800r/min的转速分散0.5h，得到助剂，待用；
(4)取制备好的预拌物分散体，在搅拌速度为400r/min的状态下，按照比例加入助剂，然后将搅拌速度提高到1200r/min，分散时间0.5h，分散完成后即可得到涂料。
采取上述措施的本发明，将水玻璃基建筑涂料分为2个阶段进行制备，其一通过加入隔离材料对原材料从微观上进行隔离，通过改性水玻璃控制第一阶段的反应速度，即预拌物分散体的制备；其二通过添加六偏磷酸铝、六偏磷酸钠和甲基硅油控制第二阶段的反应，即预拌物分散体与助剂混合后涂料的制备；此外，加入低温弹性苯丙乳液与无机材料进行有机无机杂化，通过以上手段改善这类涂料贮存时间短、无法进行实际生产和涂料容易开裂的不足。制备出的涂料无VOC排放，低碳环保，涂料可滚涂喷涂，涂刷后涂膜表面平整无气泡，贮存超过1年各项性能优良，涂膜耐污性、耐久度和耐水性好，既可作为建筑物外墙涂料也可作为内墙涂料，作为内墙涂料时，涂膜干燥后即可入住。按照上述配方制备的涂料按照JG26-2002外墙无机建筑涂料的性能要求检测其性能见表1.
表1本发明涂料的性能指标
具体实施方式
实施例1
(1)预拌物的制备：将细度650目的高岭土在800℃中恒温煅烧2小时得到偏高岭土。取偏高岭土30份，325目滑石粉0.6份，模数1.3，波美度40的经过磷酸改性后的水玻璃24份，将上述固体原料混合均匀后再与改性水玻璃混合均匀制备成浆料，然后放置在室温下预反应10h待用。
(2)助剂的配制：称取低温弹性苯丙乳液48份，改性六偏磷酸铝0.6份、六偏磷酸钠0.6份、钛白浆36份、流平剂2.4份、消泡剂NXZ0.6份、硅灰石18份、甲基硅油2.4份，在为800r/min的搅拌速度下分散0.5h，得到助剂，待用。
(3)预拌物分散体的制备：取预反应好的预拌物75份，然后破碎成直径2-5mm的小块，取去离子水2.1份，在900r/min的搅拌速度下分散0.6h，得到预拌物分散体，待用；
(4)取助剂21.4份，将取得的助剂在搅拌转速为400r/min的情况下加入上述预拌物分散体中，添加完毕后，再升高转速至1200r/min搅拌0.5h得到涂料。
实施例2
(1)预拌物的制备：将细度800目的高岭土在750℃中恒温煅烧2h得到偏高岭土。取偏高岭土35份，500目滑石粉0.7份，模数1.7，波美度40的经过磷酸改性的水玻璃28份，待用，将上述固体原料混合均匀后再与改性水玻璃混合均匀制备成浆料，然后放置在室温下预反应16h待用。
(2)助剂的配制：称取低温弹性苯丙乳液40份，改性六偏磷酸铝0.5份、六偏磷酸钠0.5份、钛白浆30份、流平剂2份、消泡剂NXZ0.5份、硅灰石15份甲基硅油2份，在800r/min的转速下分散0.5h，得到助剂待用。
(3)预拌物分散体的制备：取预反应好的预拌物78份，然后破碎成直径2-5mm的小块，取去离子水2.2份，在850r/min的转速下分散0.8h，得到预拌物分散体；
(4)取助剂22.3份。将取得的助剂在搅拌转速为400r/min的情况下加入上述预拌物分散体中，添加完毕后，再升高转速至1200r/min搅拌0.5h得到涂料。
实施例3
(1)预拌物的制备：将细度750目的高岭土在700℃中恒温煅烧3h得到偏高岭土。取偏高岭土40份，500目滑石粉0.8份，模数1.3，波美度40的经过磷酸改性的水玻璃32份，将上述固体原料混合均匀后再与改性水玻璃混合均匀制备成浆料，然后放置在室温下预反应15h待用。
(2)助剂的配制：称取低温弹性苯丙乳液60份，改性六偏磷酸铝0.75份、六偏磷酸钠0.75份、钛白浆45份、流平剂3份、消泡剂NXZ0.75份、硅灰石18份甲基硅油3份，在转速为800r/min的速度下分散0.5h，得到助剂待用。
(3)预拌物分散体的制备：取预反应好的预拌物80份，然后破碎成直径2-5mm的小块，取去离子水2.2份，在转速为1000r/min的速度下分散0.6h，得到预拌物分散体待用；
(4)取助剂22.8份，将取得的助剂在搅拌转速为400r/min的情况下加入上述预拌物分散体中，添加完毕后，再升高转速至1200r/min搅拌0.5h得到涂料。
实施例4
(1)预拌物的制备：将细度1000目的高岭土在750℃中恒温煅烧3.5小时得到偏高岭土。取偏高岭土50份，550目滑石粉1份，模数1.6，波美度40的经过磷酸改性的水玻璃40份，将上述固体原料混合均匀后再与水玻璃混合均匀制备成浆料，然后放置在室温下预反应20h待用。
(2)助剂的配制：称取低温弹性苯丙乳液56份，改性六偏磷酸铝0.7份、六偏磷酸钠0.7份、钛白浆42份、流平剂2.8份、消泡剂NXZ0.7份、硅灰石18份甲基硅油2.8份，在转速为800r/min的速度下分散0.5h，得到助剂待用。
(3)预拌物分散体的制备：取预反应好的预拌物85份，然后破碎成直径2-5mm的小块，取去离子水2.4份，在转速为1100r/min的速度下分散0.9h，得到预拌物分散体待用。
(4)取助剂24.3份，将取得的助剂在搅拌转速为400r/min的情况下加入上述预拌物分散体中，添加完毕后，再升高转速至1200r/min搅拌0.5h得到涂料。
实施例5
(1)预拌物的制备：将细度1200目的高岭土在780℃中恒温煅烧2.5小时得到偏高岭土。取偏高岭土60份，600目滑石粉2份，模数1.8，波美度40的经过磷酸改性的水玻璃50份，将上述固体原料混合均匀后再与改性水玻璃混合均匀制备成浆料，然后放置在室温下预反应24h待用。
(2)助剂的配制：称取改性六偏磷酸铝3份、六偏磷酸钠3份、钛白浆60份、流平剂8份、消泡剂NXZ3份、硅灰石35份、低温弹性苯丙乳液80份、甲基硅油8份。在转速为800r/min的速度下分散0.5h，得到助剂待用。
(3)预拌物分散体的制备：取预反应好的预拌物90份，然后破碎成直径2-5mm的小块，取去离子水5份，在转速为1400r/min的速度下分散0.7h，得到预拌物分散体；
(4)取助剂40份，将取得的助剂在搅拌转速为400r/min的情况下加入上述预拌物分散体中，添加完毕后，再升高转速至1200r/min搅拌0.5h得到涂料。
Claims (2)
1.一种水玻璃基外墙涂料，其特征是：所述水玻璃基外墙涂料由预拌物分散体和助剂按照重量比70-90∶20-40的比例组成；
预拌物由下述重量份原料组成：水玻璃20-50份、偏高岭土25-60份、滑石粉0.5-2份、水5-15份；
预拌物分散体由下述重量份原料组成：预拌物70-90份、水2-5份；
助剂由下述重量份原料组成：改性六偏磷酸铝0.5-3份、六偏磷酸钠0.5-3份、钛白浆30-60份、流平剂2-8份、消泡剂NXZ0.5-3份、硅灰石15-35份、低温弹性苯丙乳液40-80份、甲基硅油2-8份；
所述的水玻璃为工业钠水玻璃经过调整模数并加入98％的工业磷酸改性后得到的改性水玻璃，模数为1.2-1.9，波美度为40，所述的水为去离子水；
所述的偏高岭土为细度300-1500目的高岭土在700-800℃下恒温煅烧2-4小时所得的产物，所述的滑石粉为细度200-600目的滑石粉；
所述的改性六偏磷酸铝为市售的工业级产品；
所述的六偏磷酸钠为市售的工业级产品；
所述的钛白浆为市售工业钛白粉与水混合而成的浓度为70％的水溶液浆体；
所述的流平剂为聚氨酯类，疏水基团改性的非离子型缔合式流平剂；
所述的消泡剂NXZ为矿物油疏水气相金属皂类消泡剂；
所述的硅灰石为细度1000-1500目的粉体；
所述的低温弹性苯丙乳液为丙烯酸酯与有机硅共聚物；
所述的甲基硅油是以六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷和十二甲基环六硅氧烷为主的混合物，其中六甲基环三硅氧烷、八甲基环四硅氧烷、十甲基环五硅氧烷及十二甲基环六硅氧烷的含量达到50％以上。
2.一种制备如权利要求1所述的水玻璃基外墙涂料的方法，其特征是：(1)将经过磷酸改性后的水玻璃与偏高岭土、滑石粉和水按照比例混合均匀，在常温下陈化反应8-24h，得到预拌物；
(2)将预拌物破碎成2-5mm的小块，与水按照比例混合，以800-1500r/min的转速分散0.5-1h，得到预拌物的分散体，待用；
(3)取低温弹性苯丙乳液、钛白浆、改性六偏磷酸铝、六偏磷酸钠、流平剂、消泡剂NXZ、甲基硅油和硅灰石，按比例混合，以800r/min的转速分散0.5h，得到助剂，待用；
(4)取制备好的预拌物分散体，在搅拌速度为400r/min的状态下，按照比例加入助剂，然后将搅拌速度提高到1200r/min，分散时间0.5h，分散完成后即可得到涂料。
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