CN105038568B

CN105038568B - 重工业环境木质古建筑耐酸性涂料、制备方法及应用方法

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Publication number: CN105038568B
Application number: CN201510307116.4A
Authority: CN
Inventors: 王泽�; 董观秀; 徐修玲; 卢雅琳; 谈衡; 叶霞; 李仁兴
Original assignee: Jiangsu University of Technology
Current assignee: Jiangsu University of Technology
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2015-06-05
Publication date: 2018-01-16
Anticipated expiration: 2035-06-05
Also published as: CN105038568A

Abstract

本发明公开了一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料，由质量比为1:2～1:4的第一组分和第二组分构成，所述第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份、触变剂0.5～1.5份、水5～20份、耐酸剂10～20份；所述第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯2～8份、分散剂0.5～5份、消泡剂0.2～0.8份、水10～30份、超细滑石粉10～40份、高岭土10～40份、铁红10～30份、甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份。本发明还公开了一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的制备方法及应用方法。本发明的涂料适用于木质古建筑的外墙防水、防酸腐蚀施工、室内防水、防酸腐蚀施工。

Description

重工业环境木质古建筑耐酸性涂料、制备方法及应用方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料、该重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的制备方法及该重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的应用方法。

背景技术

近年来，气候变化和环境变化对古建筑的危害越来越引起文物专家的重视。随着人类工业活动的发展，大气中二氧化碳、硫化氢、二氧化硫等酸性物质越来越多，这些物质随着雨水降落到地面，造成危害不浅的酸雨污染。而酸雨对古建筑危害很明显。随着全球气候变暖，气温升高，酸雨的腐蚀性增强。近年来夏季雨水量不断增加，在洪涝季节一些古建筑的底部甚至会浸泡在积水中，对建筑安全带来明显的威胁。如果不加以保护和定期修缮，任由酸雨侵蚀这些古建筑，它们将在几十年内就会破败甚至坍塌。因此，近年来不断开发各种防水涂料来保护古建筑。目前采用的各种涂料在建筑物外表形成厚厚一层，把建筑物外表连成坚固的一片。这些涂料虽然具有了防水的功能，但是它们的耐酸性较差。因此，重工业环境木质古建筑耐酸性涂料具有良好耐酸性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料，可提高涂层对空气中酸性物质的腐蚀。

本发明实施例的另一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的制备方法，工艺简单，制备的涂料可提高涂层对空气中酸性物质的腐蚀。

本发明实施例的再一目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的应用方法，将该涂料刷涂在木质古建筑表面起到防酸腐蚀作用

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料，由质量比为1:2～1:4的第一组分和第二组分构成，所述第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份、触变剂0.5～1.5份、水5～20份、耐酸剂10～20份；所述第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯2～8份、分散剂0.5～5份、消泡剂0.2～0.8份、水10～30份、超细滑石粉10～40份、高岭土10～40份、铁红10～30份、甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份。

进一步：所述耐酸剂为CaCO₃耐酸剂。

进一步：所述耐酸剂的粒度为30～60nm。

进一步：所述耐酸剂由如下方法制备：步骤S11：将CaCl₂溶液和表面修饰剂混合均匀得到第一溶液；步骤S12：将Na₂CO₃溶液加入到所述第一溶液中反应得到CaCO₃悬浮液；步骤S13：向所述CaCO₃悬浮液中加入第一分散剂预热后加入强酸弱碱盐反应得到第二溶液；步骤S14：向所述第二溶液中加入Na₂SiO₃和ZnCl₂陈化得到耐酸剂粗品；步骤S15：将所述耐酸剂粗品过滤、洗涤、干燥得到所述耐酸剂。

进一步：所述触变剂选自HB-612触变剂和HB-615触变剂中的至少一种；和/或者，所述分散剂选自BYK190分散剂和TH-904分散剂中的至少一种；和/或者，所述消泡剂选自BYK022消泡剂和BYK024消泡剂中的至少一种。

一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的制备方法，包括：步骤S01：制备第一组分，所述第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份、触变剂0.5～1.5份、水5～20份、耐酸剂10～20份；步骤S02：制备第二组分，所述第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯2～8份、分散剂0.5～5份、消泡剂0.2～0.8份、水10～30份、超细滑石粉10～40份、高岭土10～40份、铁红10～30份、甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份；步骤S03：按照所述第一组分和所述第二组分的质量比为1:2～1:4将所述第一组分和所述第二组分分别包装。

以及，一种如前所述的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的应用方法，包括：将第一组分和第二组分混合均匀，熟化后，施用于木质古建筑上。

本发明实施例的有益效果如下：

1、本发明通过在涂料中添加耐酸剂提高涂层对空气中SO₂的耐腐蚀性，保护木质古建筑不被腐蚀毁坏，耐酸性特性符合重工业环境木质古建筑保护的要求。

2、本发明的涂料与木质古建筑结合力强并且绿色环保。

3、本发明的涂料的生产工艺简单、具有较佳的施工性能。

4、本发明的涂料无需高温固化，在室温选干燥迅速等优点。

5、本发明的涂料刷涂木质古建筑表面起到防酸腐蚀作用，在重工业环境木质古建筑防护等领域具有广泛的应用。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供了一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料。该涂料由质量比为1:2～1:4的第一组分和第二组分构成。其中，第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份、触变剂0.5～1.5份、水5～20份、耐酸剂10～20份。第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯2～8份、分散剂0.5～5份、消泡剂0.2～0.8份、水10～30份、超细滑石粉10～40份、高岭土10～40份、铁红10～30份、甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份。

本发明实施例的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料通过在涂料中添加耐酸剂提高涂层对空气中SO₂的耐腐蚀性，保护木质古建筑不被腐蚀毁坏，耐酸性特性符合重工业环境木质古建筑保护的要求，并且该涂料与木质古建筑结合力强并且绿色环保。此外，本发明的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料中的阻燃剂使用外观装饰性好的非膨胀型甲基膦酸二甲酯，防火效果好适用于木质建筑的内外墙。

具体地，该耐酸剂由如下方法制备：

步骤S11：将CaCl₂溶液和表面修饰剂混合均匀得到第一溶液；

步骤S12：将Na₂CO₃溶液加入到第一溶液中反应得到CaCO₃悬浮液；

步骤S13：向CaCO₃悬浮液中加入第一分散剂预热后加入强酸弱碱盐反应得到第二溶液；

步骤S14：向第二溶液中加入Na₂SiO₃和ZnCl₂陈化得到耐酸剂粗品；

步骤S15：将耐酸剂粗品过滤、洗涤、干燥得到耐酸剂。

其中，步骤S11中，CaCl₂溶液的浓度为0.4mol/L。CaCl₂溶液的体积为200mL。表面修饰剂的质量为7.0g。优选，该表面修饰剂为聚乙二醇，其相对分子质量为10000。制备的过程中可以通过搅拌的方式，使充分溶解，混合均匀。

步骤S12中，Na₂CO₃溶液的浓度为0.4mol/L。将Na₂CO₃溶液加入到第一溶液中的方式可以为滴加的方式，滴速为1滴/2秒。加入Na₂CO₃溶液在室温下进行(25℃)，可以边加入边搅拌，搅拌的速度为300r·min^-1。由于目标产物是CaCO₃，因此，按照CaCl₂溶液中的CaCl₂和Na₂CO₃溶液中的Na₂CO₃摩尔比为1的标准降两者混合均匀。为了使CaCl₂和Na₂CO₃充分反应，滴加完Na₂CO₃溶液后，再反应15min，得到CaCO₃悬浮液。

步骤S13之前，可以先将CaCO₃悬浮液稀释至CaCO₃的质量浓度为5％～10％。步骤S13可以在鼓泡反应器中进行，加入的第一分散剂的用量为CaCO₃悬浮液中CaCO₃固含量的1％～5％。该第一分散剂为聚丙烯酸钠。预热的温度为30℃。加入的强酸弱碱盐的用量为CaCO₃悬浮液中CaCO₃固含量的2％～5％。加入强酸弱碱盐后反应的时间为10～20min。

步骤S14中，加入Na₂SiO₃和ZnCl₂的方式为连续加入。加入Na₂SiO₃和ZnCl₂的目的是抑制CaCO₃的水解，提高其稳定性。由于Na₂SiO₃和ZnCl₂的酸碱性不同，二者相互促进水解，继而形成硅酸和氢氧化锌，缩合后在碳酸钙的表面形成了具有良好耐酸性的致密的二氧化硅/氯化锌复合膜，且经改性处理后的碳酸钙晶格中的钙离子被离子半径相近的锌离子代替，从而可显著改善碳酸钙的酸稳定性。同时，可以通过通入CO₂气体调节溶液的pH值为9～12，以控制Na₂SiO₃的水解速度，并将温度控制在30～90℃，使得SiO₂/CaCO₃的质量比5％～25％，ZnCl₂/SiO₂的质量比10％～100％，更有利于抑制CaCO₃的水解，提高其稳定性。陈化的过程在pH为为5～7的条件下进行2～5h得到耐酸剂粗品。

步骤S15中，将耐酸剂粗品过滤得到沉淀，洗涤该沉淀至无SO₄ ^2-为止，然后在80～120℃下干燥12h，得到耐酸剂。该耐酸剂为纳米CaCO₃耐酸剂，其粒度为30～60nm。

通过上述方法值得的纳米CaCO₃耐酸剂表面有一定致密度或类致密的二氧化硅包覆膜，相对于其他的耐酸剂表现出更好的耐酸性，对酸雨和工矿企业、机动车辆排放出的大气污染物(SO₂、NO₂、O₃)防护效果显著。该耐酸剂为纳米CaCO₃耐酸剂，其粒度为30～60nm，该特定的粒度可以使得加入分散剂后CaCO₃单颗粒分散均匀不易形成团聚体，CaCO₃二氧化硅包覆膜结构致密度，不会形成海绵状疏松结构包覆层，表现出良好的耐酸性。

具体地，本发明中的触变剂选自上海迪祥化工公司生产的HB-612和HB-615中的至少一种。分散剂选自德国毕克公司生产的BYK190和山东泰和水处理有限公司生产的TH-904中的至少一种。消泡剂选自德国毕克公司生产的BYK022和BYK024中的至少一种。本发明中所述的水优选为去离子水或者蒸馏水。

本发明还公开了一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的制备方法。该方法包括如下的步骤：

步骤S01：制备第一组分。如前所述，第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体90～120份、触变剂0.5～1.5份、水5～20份、耐酸剂10～20份。

步骤S02：制备第二组分。如前所述，第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯2～8份、分散剂0.5～5份、消泡剂0.2～0.8份、水10～30份、超细滑石粉10～40份、高岭土10～40份、铁红10～30份、甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份。

步骤S03：按照第一组分和第二组分的质量比为1:2～1:4将第一组分和第二组分分别包装。

其中，第一组分中耐酸剂的制备方法按照前文所述的方法制备。

步骤S01中，先按照配方用量将触变剂和水混合均匀。该混合过程可以在搅拌器中进行，伴以300r·min^-1的搅拌速度。然后加入配方用量的丙烯酸聚氨酯水分散体和耐酸剂，混合均匀，该混合均匀的过程可以通过高速分散的方式分散30min，得到第一组分。

步骤S02中，先按照配方量将分散剂、消泡剂、丙二醇甲醚醋酸酯和水混合均匀，该混合的过程可以在备料锅中机型。然后在1000r·min^-1的速度下搅拌，加入铁红、超细滑石粉、高岭土和甲基膦酸二甲酯，可以在高速分散机上将上述物质低速分散，然后高速分散。在高剪切力的作用下，砂磨分散直到细度小于20μm，得到第二组分。

由于该涂料在使用时，才将上述两种组分混合，因此，在制备完第一组分和第二组分后，通过分开独立包装的方式储存第一组分和第二组分。

本发明实施例还提供了一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的应用方法。该方法包括如下的过程：将上述的第一组分和第二组分混合均匀，熟化后，施用于木质古建筑上。其中，第一组分和第二组分的质量比为1:2～1:4。通过搅拌的方式将两者混合均匀后，再熟化10min即可使用。

下面以具体实施例对本发明的技术方案做进一步的说明。

实施例1

按照本发明的方法制备该重工业环境木质古建筑耐酸性涂料。实施例1的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料第一组分和第二组分按照质量配比为1:2构成。其中，第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体100份、触变剂1份、水5份、耐酸剂10份。第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯3份、分散剂1份、消泡剂0.5份、水15份、超细滑石粉20份、高岭土15份、铁红15份、甲基膦酸二甲酯0.8份。

将实施例1的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料进行性能测试，具体如下：

耐水性：241h通过。

防火性：木棒垂直燃烧法测得失重率0.93％、炭化高度9.6cm。

耐酸性：24h无变化。

实施例2

按照本发明的方法制备该重工业环境木质古建筑耐酸性涂料。实施例2的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料第一组分和第二组分按照质量配比为1:4构成。其中，第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体110份、触变剂1份、水5份、耐酸剂15份。第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯5份、分散剂1份、消泡剂0.5份、水15份、超细滑石粉20份、高岭土15份、铁红15份、甲基膦酸二甲酯1份。

将实施例2的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料进行性能测试，具体如下：

耐水性：280h通过。

防火性：木棒垂直燃烧法测得失重率0.89％、炭化高度9.1cm。

耐酸性：48h无变化。

实施例3

按照本发明的方法制备该重工业环境木质古建筑耐酸性涂料。实施例3的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料第一组分和第二组分按照质量配比为1:3构成。其中，第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体120份、触变剂1份、水5份、耐酸剂20份。第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯8份、分散剂1份、消泡剂0.5份、水15份、超细滑石粉20份、高岭土15份、铁红15份、甲基膦酸二甲酯1份。

将实施例3的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料进行性能测试，具体如下：

耐水性：302h通过。

防火性：木棒垂直燃烧法测得失重率0.85％、炭化高度8.8cm。

耐酸性：72h无变化。

综上所述，本发明的涂料与木质基体结合力强并且绿色环保，具有耐酸性的特性符合重工业环境木质古建筑保护的要求。该涂料生产简单、施工性能,具有无需高温固化,室温干燥迅速等优点。该涂料可刷涂在木质古建筑表面起到防酸腐蚀作用，在重工业环境木质古建筑保护等领域具有广泛的应用。

从上述实施例的结果可以发现，本发明的涂料漆膜厚度100μm以上，耐水性大于240h通过，木棒垂直燃烧法测得失重率小于1％、炭化高度小于10cm，耐酸性大于24h无变化。

本发明研制的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料主要成膜物质是由丙烯酸聚氨酯水分散体和丙二醇甲醚醋酸酯在一定工艺条件下分散而成，固化后的漆膜有高交联密度，附着力强，高硬度，高固含量等特征；以及极好的耐水、耐酸性能；适用于木质古建筑的外墙防水、防酸腐蚀施工，及室内的防水、防酸腐蚀施工。采用本发明两次施工成膜厚度可达百微米，成本低，生产工艺简单。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种重工业环境木质古建筑耐酸性涂料，其特征在于：由质量比为1:2～1:4的第一组分和第二组分构成，所述第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体100～120份、触变剂1份、水5份、耐酸剂10～20份；所述第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯3～8份、分散剂1份、消泡剂0.5份、水15份、超细滑石粉20份、高岭土15份、铁红15份、甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份；

所述耐酸剂为CaCO₃耐酸剂，所述耐酸剂的粒度为30～60nm，所述耐酸剂由如下方法制备：

步骤S11：将CaCl₂溶液和表面修饰剂混合均匀得到第一溶液；

步骤S12：将Na₂CO₃溶液加入到所述第一溶液中反应得到CaCO₃悬浮液；

步骤S13：向所述CaCO₃悬浮液中加入第一分散剂预热后加入强酸弱碱盐反应得到第二溶液；

步骤S14：向所述第二溶液中加入Na₂SiO₃和ZnCl₂陈化得到耐酸剂粗品；

步骤S15：将所述耐酸剂粗品过滤、洗涤、干燥得到所述耐酸剂。

2.如权利要求1所述的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料，其特征在于：所述触变剂选自HB-612触变剂和HB-615触变剂中的至少一种；和/或者，所述分散剂选自BYK190分散剂和TH-904分散剂中的至少一种；和/或者，所述消泡剂选自BYK022消泡剂和BYK024消泡剂中的至少一种。

3.一种如权利要求1所述的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的制备方法，其特征在于，包括：

步骤S01：制备第一组分，所述第一组分包括按质量份数计的如下成分：丙烯酸聚氨酯水分散体100～120份、触变剂1份、水5份、耐酸剂10～20份；

步骤S02：制备第二组分，所述第二组分包括按质量份数计的如下成分：丙二醇甲醚醋酸酯3～8份、分散剂1份、消泡剂0.5份、水15份、超细滑石粉20份、高岭土15份、铁红15份、甲基膦酸二甲酯0.8～1.2份；

步骤S03：按照所述第一组分和所述第二组分的质量比为1:2～1:4将所述第一组分和所述第二组分分别包装。

4.一种如权利要求1～2任一项所述的重工业环境木质古建筑耐酸性涂料的应用方法，其特征在于，包括：将第一组分和第二组分混合均匀，熟化后，施用于木质古建筑上。