CN103709870A - 一种透气调湿内墙硅藻乳胶漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种透气调湿内墙硅藻乳胶漆及其制备方法，每100重量份乳胶漆包括：合成乳液或树脂10-30重量份，硅藻土（600-1000目）10-35重量份，颜填料10-35重量份，其它助剂1.2-5重量份，防腐剂0.5-1.5重量份，水22-40重量份。本发明还通过调整生产工艺，利用大功率高剪切分散技术，实现硅藻土的大掺量添加,本发明的乳胶漆涂料不仅具有易调色、装饰细腻的特点，还具有透气、调湿、防结露、净化空气（可吸附有害气体）的优良特性，是一种健康环保、具有优异调节室内空间湿度性能（吸湿性及放湿性良好）、高透气性的乳胶漆涂料，应用前景广阔。

Description

一种透气调湿内墙硅藻乳胶漆及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑内墙装饰材料领域，具体涉及一种健康环保、具有优异调节室内空间湿度性能（吸湿性及放湿性良好）、高透气性的内墙硅藻乳胶漆及其制备方法和应用。

背景技术

内墙乳胶涂料是近代室内装饰领域的其中一种重要革命产物，具有表面施工方便、颜色选择丰富、表面平滑、易于维护等优点。经过几十年的发展，乳胶涂料已占据了建筑内墙装饰市场的半壁江山。然而，再好的乳胶涂料产品也不是十全十美的，均具有弊端，如透气性差、对室内空气污染的吸附性差等，这些缺点可导致高湿环境下乳胶涂料表面易结露、墙体内部受潮时易鼓包开裂等问题。硅藻土最初用于乳胶涂料中是作为消光剂，掺量较低；现在立邦等大型涂料企业为了解决乳胶涂料的透气性及防结露问题，纷纷在普通乳胶涂料配方中添加硅藻土，但是硅藻土的掺量一旦超过8％（质量百分含量），会导致浆体粘稠度过高、和易性变差，普通涂料分散设备无法分散均匀，浆体易分层，使得用普通涂料的生产工艺无法实现工业化大批量生产，因此该问题一直未得到解决。

室内空气相对湿度已成为衡量室内环境的一个重要参数。日本学者西藤宫野首先提出了“调湿材料”这一概念，是指不需要借助任何人工能源和机械设备，依靠自身的吸湿、放湿性能，感应所调空间空气温度、湿度的变化，从而自动调节空气相对湿度的材料（西藤宫野，田中.屋内湿度变化と壁体材料[A].日本建築学会主编.日本建築学会研究报告：第3集[C].福罔:秀巧社印刷株式会社.1949：21-25）。近年来调湿材料获得逐步发展，调湿产品已覆盖建材、纺织等诸多领域。

在调湿材料方面日本近年取得了多项专利，主要是将常用的特种硅胶、蒙脱土类、无机盐类、有机高分子材料等调湿材料掺加入其它材料中，起到湿度调节的功能，如日本INAX公司研制的“健康建材”具有调节室内湿度的作用；Hanada Kozo将炭化物颗粒加入粘结剂加热加压制成了炭化物调湿材料等，但是，这些产品或多或少都存在缺点，如硅胶水分解析时呈现较严重的滞后现象；蒙脱土湿容量小；无机盐类调湿材料易产生盐析，对保存的物品空间产生污染；有机调湿材料放湿量小、放湿速度慢；有些新型的调湿材料制造工艺复杂、生产成本太高。中国专利申请200610099093.3公开了一种用于纺织品和墙体的调湿材料，由生物触媒、2-5nm的多孔矿物材料（海泡石、硅藻土、凹凸棒土等）和高吸水性树脂组成，调湿范围为相对湿度35-75％，该调湿材料中高吸水性树脂发挥调湿功能，多孔矿物材料为其它组分的载体，该调湿材料吸湿量大，保水性好，但同时也存在着放湿量小、放湿速度慢的缺陷，若将其直接用于涂料之中调湿速度慢。

涂料与人们的日常工作、生活等室内环境息息相关，调湿功能性涂料的使用可最大限度的发挥其功效。调湿涂料是近几年兴起的一种新型功能建筑装饰材料，国内的科研工作者已开始致力于其发展研究工作。北京工业大学的李双林以有机树脂为调湿功能材料制备出一种陶瓷调湿涂料（李双林，吴玉庭，马重芳，孟声.新型调湿涂料调湿性能的初步试验研究.工程热物理学报.2004，（3）：502-504），其缺陷是采用有机树脂作为调湿功能材料，吸湿性能较好，但是放湿性较差。华侨大学的李晓丽等以聚丙烯酸树脂为调湿剂制备出的调湿涂料（李晓丽，林松柏.聚丙烯酸酯内墙调湿涂料的性能研究.涂料工业.2007，37(9:21-24)）在RH＞75％时吸湿效果较好，但没有进行涂料放湿性能的测试。目前，市场上普遍推广的调湿涂料是粉末状的硅藻泥涂料，该类产品的调湿性能主要利用硅藻土中硅藻的介孔结构来实现，因此为了保持硅藻成份形貌的完整，所选用的硅藻土在细度上有一定限制，常用的不能超过400目，以确保涂料产品具有优异的调湿性能。已有专利文献中，硅藻泥涂料的主要成分为硅藻土加无机胶凝材料，然后辅以一定填料以及助剂材料，有的厂家为了提高膜层粘接强度，会加入少量的可再分散胶粉，但是起主要凝结作用的还是无机材料。此外，硅藻泥粉末涂料在施工时，需现场加水混合，搅拌均匀后，由专业施工人员进行施工、表面造型。该产品功能性好，但是在施工便捷性、成本控制等方面有所欠缺，因此形成大规模的推广有一定难度。

综上所述，现有的乳胶涂料生产工艺无法实现大掺量硅藻土，因而无法制备出具有透气性、调湿功能的涂胶涂料（浆料）。已有调湿功能硅藻涂料主要以粉末涂料为主，胶凝材料为无机胶凝材料，由于施工性的限制，不利于快速大范围的使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种健康环保、具有优异的吸湿性及放湿性、高透气性的内墙硅藻乳胶漆，利用特殊的生产工艺，实现乳胶漆中的硅藻土大掺量生产。

本发明的建筑室内装饰涂料—内墙硅藻乳胶漆可达到对室内环境湿度自动调节的效果。在本发明中，调湿性能指吸湿和放湿两个方面。

本发明所提供的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其原料配方包括以下重量份数比的组分，每100重量份乳胶漆中包含：

其中，所述合成乳液或树脂选用低VOC、非高致密性的水性树脂与乳液中的一种，选自纯丙烯酸乳液、硅溶胶、水玻璃硅丙乳液、醋丙乳液、苯-丙乳液、丙烯酸树脂、丙烯酸醇酸树脂。

所述硅藻土细度为600目-1000目，白度大于85。

所述颜填料选自白水泥、立德粉、滑石粉、轻钙、重钙、钛白粉、硅灰石粉、灰钙粉中的一种或几种的复合。

所述其它助剂选自分散剂（如DISPERBYK-108）、成膜助剂（如醇酯-12）、增稠剂（如丙烯酸乳液T-117A）、消泡剂（如BYK-052）、流平剂（如L150）、pH值调节剂（如氨水、盐酸）等水性涂料通用助剂中的一种或几种的复合。

所述防腐剂为液体的EPW或

LXE中的一种。

本发明还提供了一种制备上述透气调湿内墙硅藻乳胶漆的方法，是将合成乳液或树脂以及部分助剂之外的原料，利用大功率高剪切分散技术实现硅藻土的大掺量添加，进而制备得到乳胶漆涂料。

所述大功率是指在1000L分散反应釜的最大功率为50KW。

具体的，所述方法包括以下步骤：

1）将硅藻土与颜填料、防腐剂加入干粉搅拌装置中，充分混合均匀，然后利用真空抽入反应釜中，同时水与部分助剂（分散剂、pH值调节剂、部分消泡剂）分散后也用真空抽入反应釜中，调整反应釜转速为1000～1500转/min，分散30～40min，混合均匀后形成浆料①；

2）浆料①过砂磨形成浆料②，浆料②再真空抽入另一分散罐；

3）分散罐中加入合成乳液或树脂和余下的助剂（成膜助剂、增稠剂、流平剂和余下的消泡剂），调整转速为400～500转/min，搅拌均匀后形成浆料③；

4）过滤，得到成品，包装。

在传统内墙乳胶漆涂料配方中，强调填料颗粒的化学稳定性和物理学指标有合适的密度、颗粒型貌、粒径等，所选用的填料均“实芯”、“无孔道”、“比表面较小”，如碳酸钙、石英粉等，用这种填料制备的乳胶漆涂料涂刷成膜后，具有密度较高、成膜密实、耐擦洗等特性，但是透气性差，高湿环境下易结露，墙体内部受潮时易鼓包开裂。本发明打破传统的内墙乳胶漆涂料的配方设计理念，选用多孔道、大比表面积、细度高、白度高的硅藻土作为乳胶漆涂料的主要功能材料，少用“实芯”、“无孔道”填料，并通过选择合适的助剂和合成乳液或树脂，通过调整生产工艺，利用大功率高剪切分散技术（1000L分散反应釜，最大功率50KW（普通涂胶涂料生产中1000L分散反应釜的最大功率为30KW），实现硅藻土的大掺量添加,制备得到乳胶漆涂料。成膜后膜层内部具有低密度、大比面积、多孔道的特点同时兼具透气性好、可调节室内湿度、对有害气体吸附性强等环保健康功能。

此外，本发明中选用的硅藻土在白度和细度上有较高要求。区别于目前市场上硅藻泥涂料追求硅藻的介孔结构，细度不能过低的特点，本发明选用的硅藻土细度要求达到600-1000目，其主要的调湿及吸附等功能依靠自身的大比表面积以及内部的微孔结构来实现。选用的硅藻土白度要求达到85以上，以利于乳胶漆的调色。

本发明的乳胶漆涂料不仅具有易调色、装饰细腻的特点，还具有透气、调湿、防结露、净化空气（可吸附有害气体）的优良特性，是一种具有透气调湿功能的乳胶漆涂料，应用前景广阔。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1为本发明透气调湿内墙硅藻乳胶漆生产工艺的流程图

具体实施方式

本发明提供了一种健康环保、吸湿性及放湿性良好、高透气性的内墙硅藻乳胶漆，其原料配方包括以下重量份数比的组分（每100重量份）：

在上述透气调湿内墙硅藻乳胶漆的原料配方中，作为基料－成膜物质的合成乳液或树脂选用低VOC（挥发性有机化合物）、非高致密性的水性树脂与乳液中的一种，包括纯丙烯酸乳液、硅溶胶、水玻璃硅丙乳液、醋丙乳液、苯-丙乳液、丙烯酸树脂、丙烯酸醇酸树脂等。选用合成乳液或树脂作为基料－成膜物质是因为该类物质作为成膜物质即可保证涂料的表面成膜，又可使涂层具有与普通乳胶漆相同的表面装饰效果。

作为调湿功能材料的多孔道、大表面积填料选自硅藻土，经过高温（800-1200℃）煅烧后，分级筛选，要求细度为600目-1000目，白度大于85。本发明摸索与分析确知，在本发明内墙乳胶漆组配中，硅藻土细度要求的目的是保持涂层成膜后的表面细腻度，同时保持涂层的透气与调湿性能。低于600目则涂料成膜后膜层粗糙，达不到乳胶漆的装饰效果，高于1000目则硅藻土的微孔结构被破坏，其调湿性能受到很大影响。因此，要想有较高的硅藻土掺量，恰当的硅藻土选择十分必要。

颜填料选自立德粉、滑石粉、轻钙、重钙、钛白粉、硅灰石粉、灰钙粉、钛白等中的一种或几种的复合，复合使用时的复合比例没有限定。颜填料的作用是提高涂层的遮盖力，改善涂料的稠度、耐久性、渗透性、耐擦洗性、耐污染性以及保光性等。

其它助剂选自分散剂（如DISPERBYK-108）、成膜助剂（如醇酯-12）、增稠剂（如纤维素类增稠剂）、消泡剂（如BYK-052）、流平剂（如L150）、pH值调节剂（如氨水、盐酸）等水性涂料通用助剂中的一种或几种的复合。

防腐剂为液体的EPW或

LXE中的一种。

以上所有原料均可商购。

本发明还提供了一种透气调湿内墙硅藻乳胶漆的生产工艺，如图1所示，包括以下步骤：

1）将硅藻土与颜填料、防腐剂加入干粉搅拌装置中，充分混合均匀，然后利用真空抽入反应釜中，同时水与部分助剂（分散剂、pH值调节剂、部分消泡剂）分散后也用真空抽入反应釜中，调整反应釜转速为1000～1500转/min，在大功率高剪切状态下分散30～40min，混合均匀后形成浆料①；

2）浆料①过砂磨形成浆料②，浆料②再真空抽入另一分散罐；

3）分散罐中加入合成乳液或树脂和余下的助剂（成膜助剂、增稠剂、流平剂和余下的消泡剂），调整转速为400～500转/min，搅拌均匀后形成浆料③；

4）过滤，得到成品，包装。

以下结合实施例做具体说明。实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，实施例将有助于理解本发明，但是本发明的保护范围不限于下述的实施例。

所述百分比浓度如无特别说明均为质量/体积(W/V，单位g/100mL)百分比浓度或体积/体积(V/V)百分比浓度。

实施例1-6:制备透气调湿内墙硅藻乳胶漆

本发明实施例1-6透气调湿内墙硅藻乳胶漆的原料配方如表1所示：

表1  实施例1-6透气调湿内墙硅藻乳胶漆的原料配方（每1000克）

按照本发明提供的生产工艺制备实施例1-6的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，如图1所示，包括以下步骤：

1）将硅藻土与颜填料、防腐剂加入干粉搅拌装置中，充分混合均匀，然后利用真空抽入反应釜中，同时水与部分助剂（分散剂、pH值调节剂、部分消泡剂）高速分散后也用真空抽入反应釜中，调整反应釜转速为1000～1500转/min（普通乳胶涂料的转速为700～900转/min），在大功率高剪切状态下分散30～40min，混合均匀后形成浆料①；

2）过砂磨后真空抽入分散罐形成浆料②；

3）加入合成乳液或树脂和余下的助剂（成膜助剂、增稠剂、流平剂和余下的消泡剂），调整转速为400～500转/min，搅拌均匀后形成浆料③；4）过滤，得到成品，包装。

试验例1、检测实施例1-6透气调湿内墙硅藻乳胶漆的调湿性能

样板制作：将内墙硅藻乳胶漆按照1Kg/m²的涂刷量，分两次均匀涂刷在三块250mm×250mm的玻璃板上，膜层厚度0.8mm，自然条件下放置7天晾干。以市售的粉末硅藻泥产品作为对照例1，膜层厚度1mm；市售普通乳胶涂料为对照例2，膜层厚度0.8mm。

调湿性能检测按照JC/T2082-2011《调湿功能室内建筑装饰材料》规定的方法执行。

测试结果如表2所示。

表2  实施例1-6透气调湿内墙硅藻乳胶漆的调湿性能测试结果

JC/T2082-2011《调湿功能室内建筑装饰材料》规定：涂层厚度小于1mm的建筑材料具有调湿功能的要求是3h吸湿量≥10kg/m²；6h吸湿量≥15kg/m²；12h吸湿量≥20kg/m²；12h放湿量≥70%12h吸湿量。调湿性能测试结果显示，实施例1-6均达到JC/T2082-2011的调湿性能指标，表明本发明的产品在硅藻土大掺量的条件下，均具有很好的调湿性能。

由生产商处得知，对照例1（粉料）的硅藻土掺量大约为25%，因其所用胶凝材料为无机材料，对水分子有一定的吸附作用，因此其吸湿性略高于硅藻土相同掺量的实施例6，放湿量都由硅藻土决定，因此两个样品之间相差不大。表明本发明硅藻乳胶漆（浆料）中硅藻土能完全发挥作用。

对照例2为普通乳胶涂料，由测试结果可以看出，基本没有调湿性能。

根据JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》测试实施例1-6以及对照例1、2的甲醛吸附性，结果如表3所示。

表3实施例1-6透气调湿内墙硅藻乳胶漆的甲醛吸附性测试结果

编号	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5	实施例6	对照例1	对照例2
									净化率，%	94.6	85.6	92.1	87.4	87.1	90.5	91.4	10.3

依据JC/T1074-2008《室内空气净化功能涂覆材料净化性能》的规定：具有装饰功能的涂覆材料，甲醛净化性能≥75%，则该产品具有净化性能，可有效吸附甲醛等有害气体。由测试结果可以看出，实施例1-6、对照例1均具有很好的吸附效果，而对照例2则不具有该性能。

还有，实施例1的硅藻土掺量高达35%，其成膜性仍较好并可发挥调湿作用，而现有乳胶漆涂料(浆料)技术中，硅藻土最大掺量也只有6%。这表明，本发明通过生产工艺的调整，用大功率高剪切分散（1000L分散反应釜，最大功率50KW），可实现硅藻土的大掺量添加，能够实现硅藻土内墙乳胶漆涂料的工业化生产。

Claims (10)

1.一种透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其原料配方包括以下重量份数比的组分（每100重量份乳胶漆）：

2.根据权利要求1所述的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其特征在于：所述合成乳液或树脂选用低VOC、非高致密性的水性树脂与乳液中的一种，选自纯丙烯酸乳液、硅溶胶、水玻璃硅丙乳液、醋丙乳液、苯-丙乳液、丙烯酸树脂、丙烯酸醇酸树脂。

3.根据权利要求1或2所述的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其特征在于：所述硅藻土细度为600目-1000目，白度大于85。

4.根据权利要求1或2或3所述的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其特征在于：所述颜填料选自白水泥、立德粉、滑石粉、轻钙、重钙、钛白粉、硅灰石粉、灰钙粉中的一种或几种的复合。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其特征在于：所述其它助剂选自分散剂（如DISPERBYK-108）、成膜助剂（如醇酯-12）、增稠剂（如丙烯酸乳液T-117A）、消泡剂（如BYK-052）、流平剂（如L150）、pH值调节剂（如氨水、盐酸）等水性涂料通用助剂中的一种或几种的复合。

6.根据权利要求1至5任一所述的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其特征在于：防腐剂为液体的EPW或

LXE中的一种。

7.根据权利要求1-6任一所述的透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其特征在于：所述透气调湿内墙乳胶漆的主要原料配方选自以下组配的任一个：

配方1：

配方2：

配方3：

配方4：

配方5：

配方6：

8.一种透气调湿内墙硅藻乳胶漆的制备方法，使用权利要求1-7任一所述原料，是将合成乳液或树脂以及部分助剂之外的原料，利用大功率高剪切分散技术实现硅藻土的大掺量添加，进而制备得到乳胶漆涂料。

9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，所述大功率是指在1000L分散反应釜的最大功率为50KW。

10.根据权利要求8或9所述制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将硅藻土与颜填料、防腐剂加入干粉搅拌装置中，充分混合均匀，然后利用真空抽入反应釜中，同时水与部分助剂（分散剂、pH值调节剂、部分消泡剂）分散后也用真空抽入反应釜中，调整反应釜转速为1000～1500转/min，在大功率高剪切状态下分散30～40min，混合均匀后形成浆料①；

2）浆料①过砂磨形成浆料②，浆料②再真空抽入另一分散罐；

3）分散罐中加入合成乳液或树脂和余下的助剂（成膜助剂、增稠剂、流平剂和余下的消泡剂），调整转速为400～500转/min，搅拌均匀后形成浆料③；

4）过滤，得到成品，包装。

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