CN103205144A - 一种单组份自清洁无机涂料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种单组份自清洁无机涂料，为以液态硅酸盐为基础原料的乳状胶漆涂料，该单组份无机涂料按重量配比包括50～60%的液态硅酸盐、1～2%的缓释型固化剂、1～3%的耐高碱辅助有机树脂、25～60%的添颜填料、5～10%的加剂混合物和5～10%的水。通过混合、分散、研磨、固化等一系列加工步骤，制得各种符合性能要求的单组份无机涂料。应用本发明的无机涂料技术方案，实现了单组份且稳定的无机涂料，赋予涂料本身粘度即流变性，杜绝了沉淀结块现象；顺应现代施工趋于便捷的发展潮流。

Description

一种单组份自清洁无机涂料及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种新型的无机涂料，尤其涉及一种单组份的硅酸盐无机涂料及其生产方法，属于材料工程领域。

背景技术

随着高层建筑物的兴起，对外墙涂料的耐久性有了更高的要求，开发20年甚至50年内无须重涂的涂料将成为涂料行业的发展趋势。那么有没有一种永久或半永久的涂料呢？答案是肯定的。据德国KEIM公司介绍，在十九世纪用“矿牌”涂料粉刷的建筑物历经百年风雨洗礼至今仍保持极佳的效果。例如：瑞士的白鹰酒家（位于Stein am Rhein）市政厅（位于Schwyz）均于1891年涂刷，位于Oslo的建筑物于1895年涂刷，位于Traunstein(西德)的建筑物于1891年涂刷。矿牌涂料的基本成分是液态硅酸盐、矿物质填充物及无机色素。该公司于1995年进入中国，十多年过去了，人们对其还很陌生，与迅速扩张的立邦涂料不可同日而语，究其原因，还是硅酸盐涂料的施工方式过于烦琐，一是双组份包装，需要称量混合，现配现用；二是沉淀严重，需要借助专业电动工具搅拌，不能满足现代施工简单便捷的需求。凡此种种，限制了硅酸盐涂料的应用范围。

我国无机硅酸盐建筑涂料研究、开发始于70年代，早期是应用于内墙。70年代末研究开发了无机外墙涂料，80年代后期国内研制了数种硅酸钾、硅酸钠涂料，由于采用涂料和固化剂分别包装的双组份工艺，在贮存过程中沉淀、结块现象严重，涂料的开罐性差，无法与后来的丙烯酸酯有机乳胶漆相抗衡，市场份额逐年萎缩。近年来，为了减少对石油衍生品的依赖，加之国内高层建筑的兴起及翻修成本的增加，耐侯性优异的无机涂料重新引起人们的重视。因为无机涂料的耐老化性及与水泥之间优异的结合力是绝大多数相同成本的有机涂料难以达到的，具有独特的技术经济价值。

目前国内生产硅酸盐建筑涂料的厂家尚在起步阶段，其产品与有机类的涂料产品相比，虽然在耐久性上具有优势，但在开罐性、施工便捷性等方面还有不小的差距，难以得到市场的认可，产品存在着很大的改进空间。由此可见，此项目具备了新颖性与实用性。

光触媒是光+触媒（催化剂）[catalyst]的合成词。光触媒是一种以纳米级二氧化钛为代表的具有光催化功能的光半导体材料的总称。用光触媒在光的照射下，会产生类似光合作用的光催化反应，产生出氧化能力极强的自由氢氧基和活性氧，具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，可杀灭细菌和分解有机污染物，把有机污染物分解成无污染的水、二氧化碳和其它无害物质，因而具有极强的杀菌、除臭、防霉、防污自洁、净化空气功能。光触媒作为一种新材料，光触媒作为新材料应用，在对各种空气污染物的净化上，对甲醛、苯、苯系物、硫化物、氨化物有明显的分解，在建筑外立面的自清洁方面也已有应用。2012年由中国科学院苏州纳米研究所推出一款光催化纳米罩面透明涂料，主要应用在建筑涂料的表面及幕墙玻璃上。与之不同的是，本发明旨在赋予建筑涂料本身具有自洁性。

发明内容

有鉴于此，本发明在硅酸盐水泥外加剂领域的研发基础，提出一种硅酸盐无机涂料及其生产方法，以此填补无机外墙涂料的空白。

本发明上述第一个目的，一种单组份自清洁无机涂料，为以液态硅酸盐为基础原料的乳状胶漆涂料，其特征在于：所述单组份自清洁无机涂料按重量配比包括50～60%的液态硅酸盐、1～2%的缓释型固化剂、1～3%的耐高碱辅助有机树脂、25～60%的颜填料、5～10%的添加剂混合物和5～10%的水。

进一步地，所述液态硅酸盐至少为钾盐。

进一步地，所述颜填料指的是无机颜料与填料的混合物，所述无机颜料为白色无机颜料或有色无机颜料。

进一步地，所述液态硅酸盐中复合溶有质量比重1～2%的纳米级二氧化钛。

本发明上述第二个目的，单组份自清洁无机涂料的生产方法，其特征在于包括步骤：Ⅰ、按质量配比50～60%的液态硅酸盐、1～2%的缓释型固化剂、1～3%的耐高碱辅助有机树脂、25～60%的颜填料、5～10%的添加剂混合物和5～10%的水准备原料；Ⅱ、将除缓释型固化剂外的原料在高速分散釜中分散均匀，再用研磨机研磨制成浆料；Ⅲ、将浆料放入调合釜并加入缓释型固化剂，缓速搅拌至均匀；Ⅳ、过滤得单组份自清洁无机涂料成品。

进一步地，步骤Ⅰ在所述液态硅酸盐中溶入具有光催化作用的纳米级二氧化钛。

进一步地，步骤Ⅱ制备所述耐高碱辅助有机树脂的过程为：采用乳液聚合法将丙烯酸酯单体合成乳液，经喷雾干燥成粉末状。

进一步地，步骤Ⅱ将除缓释型固化剂外的原料在高速分散釜中分散均匀，同时缓缓添加缓释型固化剂。

应用本发明的无机涂料技术方案，实现了单组份且稳定的无机涂料，赋予涂料本身粘度即流变性，杜绝了沉淀结块现象；顺应现代施工趋于便捷的发展潮流。

具体实施方式

本发明针对现有外墙涂料耐侯性及耐沾污性的欠缺与不足，创新提出了一种单组份的硅酸盐无机涂料及其生产方法，旨在实现外墙涂料的光催化自洁。

从该新型的外墙涂料来看，该种硅酸盐无机涂料，其是以液态硅酸盐为基础原料的。其区别于现有技术的实质性特点是该硅酸盐无机涂料为液态硅酸盐与耐高碱的水溶性聚合物复配混合并含有缓释型固化剂的无机涂料，其中液态硅酸盐与耐高碱的水溶性聚合物的复配比例介于10:1～10:3，其中耐高碱的水性聚合物至少为2%，固化剂至少为1%。按重量配比包括50～60%的液态硅酸盐、1～2%的缓释型固化剂、1～3%的耐高碱辅助有机树脂、25～60%的颜填料、5～10%的添加剂混合物和5～10%的水。

作为上述技术方案的进一步深化，该液态硅酸盐至少与无机颜料的相容性良好，且其中可以根据所需的外墙设计颜色添加有色颜料，使涂层呈现长期稳定的色彩。此外，为了提高建筑物外墙自清洁的能力，在该无机涂料中还复合溶有纳米级二氧化钛，借助于阳光中的紫外线和雨水，能有效降低表层污染物的附着，且能杀菌和净化空气，有利于人们的健康。

本发明无机涂料的生产方法来看，其赖以实现的技术包括步骤：Ⅰ、按质量配比50～60%的液态硅酸盐、1～2%的缓释型固化剂、1～3%的耐高碱辅助有机树脂、25～60%的颜填料、5～10%的添加剂混合物和5～10%的水准备原料；Ⅱ、将除缓释型固化剂外的原料在高速分散釜中分散均匀，再用研磨机研磨制成浆料；Ⅲ、将浆料放入调合釜并加入缓释型固化剂，缓速搅拌至均匀；Ⅳ、过滤得单组份自清洁无机涂料成品。在上述实质性步骤的基础上，各步骤还可进一步细化如下。

步骤Ⅰ在所述液态硅酸盐中溶入具有光催化作用的纳米级二氧化钛。

步骤Ⅱ制备所述耐高碱辅助有机树脂的过程为：采用乳液聚合法将丙烯酸酯单体合成乳液，经喷雾干燥成粉末状。

步骤Ⅱ还可优化为：将除缓释型固化剂外的原料在高速分散釜中分散均匀，同时缓缓添加缓释型固化剂。

以下通过多个实施例详细介绍该种硅酸盐无机涂料的产品特性及生产制备过程。

实施例一，复配比例1：先将1500克的硅酸钾（模数=3.2，下同）、150克的添加剂混合物（包括消泡剂、润湿剂、分散剂、疏水剂及改性纤维素醚等）及700克的颜填料混合后在高速分散釜中分散，经砂磨机研磨制备好浆料并移入调和釜；再加入150克的缓释型固化剂，慢速搅拌均匀，过滤后可制得普通型无机涂料。该涂料的性能达到国家行业标准JG/T26-2002的技术要求，贮存时间达到6个月。

实施例二，复配比例2+辅助有机树脂：先将1500克的硅酸钾、150克的添加剂混合物（包括消泡剂、润湿剂、分散剂、疏水剂及改性纤维素醚等）及700克的颜填料混合后在高速分散釜中分散，经砂磨机研磨制备好浆料并移入调和釜；再加入60克的辅助有机树脂及150克的缓释型固化剂，慢速搅拌均匀，过滤后可制得具有韧性的无机涂料。与实施例一产品相比，其附着力得到加强，对基材的适应性有所提高。

实施例三，复配比例3+辅助有机树脂+纳米级二氧化钛：先将1500克的硅酸钾、约150克的添加剂混合物（包括消泡剂、润湿剂、纳米分散剂、疏水剂及改性纤维素醚等）、60克的纳米级二氧化钛（锐钛型）及70颜填料混合后在高速分散釜中分散，经砂磨机反复研磨制备好浆料并移入调和釜；再加入60克的辅助有机树脂及15克的缓释型固化剂，慢速搅拌均匀，过滤后可制得具有自清洁功能的无机涂料。与实施例二产品相比，具有在紫外线作用下分解有机污物的功能，可使涂层经久弥新。

通过上述的详细描述和实施例介绍可以看出，采用本发明方法制备的高性能无机涂料涂覆于水泥砂浆表面会渗透到基材内部，并缓慢与水泥基层中的氧化钙反应生成不溶于水的硅酸钙，形成锚固效应，使涂料与墙面牢固地结合为一体。与常规无机涂料相比，具有良好的自清洁功能，顺应现代高层建筑外立面自清洁的发展潮流。

除上述实施例外，本发明还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种单组份自清洁无机涂料，为以液态硅酸盐为基础原料的乳状胶漆涂料，其特征在于：所述单组份自清洁无机涂料按重量配比包括50～60%的液态硅酸盐、1～2%的缓释型固化剂、1～3%的耐高碱辅助有机树脂、25～60%的颜填料、5～10%的添加剂混合物和5～10%的水。

2.根据权利要求1所述的单组份自清洁无机涂料，其特征在于：所述液态硅酸盐至少为钾盐。

3.根据权利要求1所述的单组份自清洁无机涂料，其特征在于：所述颜填料指的是无机颜料与填料的混合物，所述无机颜料为白色无机颜料或有色无机颜料。

4.根据权利要求1所述的单组份自清洁无机涂料，其特征在于：所述液态硅酸盐中复合溶有质量比重1～2%的纳米级二氧化钛。

5.权利要求1所述单组份自清洁无机涂料的生产方法，其特征在于包括步骤：

Ⅰ、按质量配比50～60%的液态硅酸盐、1～2%的缓释型固化剂、1～3%的耐高碱辅助有机树脂、25～60%的颜填料、5～10%的添加剂混合物和5～10%的水准备原料；

Ⅱ、将除缓释型固化剂外的原料在高速分散釜中分散均匀，再用研磨机研磨制成浆料；

Ⅲ、将浆料放入调合釜并加入缓释型固化剂，缓速搅拌至均匀

Ⅳ、过滤得单组份自清洁无机涂料成品。

6.根据权利要求5所述的单组份自清洁无机涂料的生产方法，其特征在于：步骤Ⅰ在所述液态硅酸盐中溶入具有光催化作用的纳米级二氧化钛。

7.根据权利要求5所述的单组份自清洁无机涂料的生产方法，其特征在于：步骤Ⅱ制备所述耐高碱辅助有机树脂的过程为：采用乳液聚合法将丙烯酸酯单体合成乳液，经喷雾干燥成粉末状。

8.根据权利要求5所述的单组份自清洁无机涂料的生产方法，其特征在于：步骤Ⅱ将除缓释型固化剂外的原料在高速分散釜中分散均匀，同时缓缓添加缓释型固化剂。