CN105176220A - 合成乳液硅藻内墙乳胶漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种合成乳液硅藻内墙乳胶漆及其制备方法。该内墙乳胶漆包括如下重量份的组分：聚合物乳液260-300份、羟乙基纤维素1-5份、硅藻土200-220份、防冻剂10-25份、成膜助剂15-17份、增稠剂1-5份、流平剂1-5份、润湿分散剂4-8份、消泡剂1-5重量份、填料60-120份、水300-315份；并且乳胶漆的PVC/CPVC为1.1-1.3；其中PVC为乳胶漆的颜料体积浓度，CPVC为临界颜料体积浓度。本发明的内墙乳胶漆涂膜耐水性耐洗刷性和透气性兼容，其中的硅藻土成分能够有效释放负离子。

Description

合成乳液硅藻内墙乳胶漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及内墙乳胶漆技术领域，特别公开一种合成乳液硅藻内墙乳胶漆及其制备方法。

背景技术

目前市面上的功能型负离子乳胶涂料，基本是以添加含有稀土元素的负离子粉来达到负离子释放的。硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，由古代硅藻的遗骸组成，本身能持续释放负氧离子，属于天然环保材料，不含任何有害重金属及其他有害成份，在涂料行业具有替换金属型负离子粉的环保优势。

目前市场硅藻内墙装饰材料只有“粉状或泥状”的，而硅藻泥的施工与传统的乳胶漆或壁纸不同，对施工要求高，需要经过专业系统培训并具备实际涂装经验的施工师傅才能打造出美观的硅藻泥墙面，因此存在施工技术要求高，不易施工，单次施工涂装成本高及涂装后耐洗刷性不佳，涂膜较脆，不易重涂修补，没有乳胶漆的光滑细腻等缺点。此外，施工的时候为了达到良好的刮涂性和增强粘结强度，不得不在体系中加入可能含有VOC、甲醛、苯、氨等有害物质的粘结材料—“胶水”，这样就必将造成装修污染。2015年7月22日中国涂料采购网报道了某知名品牌硅藻泥在施工中甲醛超标并释放有毒有害气体，造成长期代理该品牌负责人患白血病的案例。

授权公告号CN102424543B中的可喷涂的硅藻泥空气净化型内墙装饰材料产品就是属于“粉状”，施工的时候需要自来水混合搅拌，其中的可再分散性胶粉遇水分散后可能会再次释放VOC、甲醛等有害物质，而且理论和实例说明过于简单。

合成树脂乳液涂料具有施工简单，市场上买回去就可以根据自己意愿随意配比调色，用辊筒刷子等工具就可动手涂装，具有很好的DIY性，施工后的涂膜具有涂膜质感柔和、温润、均匀、多彩，遮盖力好、附着力佳、具良好的耐洗涮性能。

乳胶漆成膜后漆膜的耐水性和透气性是相互排斥的两个性能，如果漆膜具有良好的耐水性能，则虽然其耐洗刷性性能好，但是其透气性就差，进而其透气性和呼吸性也差。

目前已有部分专利在合成树脂乳液中添加硅藻土制成涂料，例如CN1310216A中的内墙乳胶涂料含有聚合物乳液、填料如硅藻土等，并限定了体系的颜料体积浓度PVC在25-45％之间。又如CN103709870A公开了一种透气调湿内墙硅藻乳胶漆，其也含有合成乳液或树脂、硅藻土。但是上述专利产品中硅藻土的吸附性和释放负离子等各项功能受阻，乳胶漆的耐洗刷性和涂膜的透气性难以兼容，此外该专利还采用氨水和盐酸等具有腐蚀性和刺激性材料作为pH调节剂，环保性和安全性较差，而且硅藻材料吸附甲醛的功能在涂料采购网上“http://www.xici.net/d219712850.htm”已经被质疑。

因此，急需一种施工简单、涂膜耐水性耐洗刷性和透气性兼容、相互平衡的合成乳液硅藻内墙涂胶漆。该乳胶漆耐洗刷性、其他综合性能达标，且能保证涂膜中硅藻土的透气性，进而使硅藻土释放负氧离子和吸附有害物质。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其含有聚合物乳液和硅藻土，并且二者相对含量为合理范围的特定值。该内墙乳胶漆耐洗刷性、其他综合性能达标，且能保证涂膜的透气性，进而使硅藻土能持续释放负氧离子和吸附室内空气中有害物质，从而到达净化空气，提高人体免疫力。

本发明的另一个目的在于提供一种制备合成乳液硅藻内墙乳胶漆的方法。该制备方法操作简单，可产业化生产。

本发明提供一种合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其含有如下重量份的组分：聚合物乳液260-300份、羟乙基纤维素1-5份、硅藻土200-220份、防冻剂10-25份、成膜助剂15-17份、增稠剂1-5份、流平剂1-5份、润湿分散剂4-8份、消泡剂1-5重量份、填料60-120份、水300-315份；所述合成乳液硅藻内墙乳胶漆的PVC/CPVC为1.1～1.3；其中PVC为乳胶漆的颜料体积浓度，CPVC为临界颜料体积浓度。

颜料体积浓度PVC(pigmentvolumeconcentration)，即涂料干膜中颜料和填料所占的体积，它反映颜填料和基料(树脂)的体积比。临界颜料体积浓度CPVC(Criticalpigmentvolumeconcentration)，是指颜填料正好被基料包覆时的颜料体积浓度。PVC数值越低说明基料(树脂)越多，当PVC/CPVC≤1时，将形成漆膜致密而无孔孔隙，此时涂膜的耐水性和耐洗刷性好，但这样的漆膜透气性差，影响了硅藻材料持续释放负离子和吸附功能。经过不断实践研发测试，发现当乳胶漆的PVC/CPVC＝1.1～1.3时，乳胶漆产品的耐洗刷性和透气性达到最佳平衡，既确保乳胶漆的耐洗刷性和其他性能达标，又能保证涂膜中硅藻材料的合理透气性，从而不影响乳胶漆中硅藻材料持续释放负氧离子和吸附功能。

其中，聚合物乳液可以为常规的用于涂料的各种乳液，优选苯丙乳液和/或纯丙乳液(即丙烯酸酯乳液)。其中苯丙乳液粒径细小，粘度适宜，漆膜坚硬、耐碱、耐擦洗性和钙离子稳定好性，粘结强度高，附着力强，填料承载力好，颜料的展色性和各种稳定性好和良好的稳定性等特点。相应的乳液涂膜耐化学性、耐洗刷性、流平性好，且较为环保。

对于硅藻土，其是生活在数百万年前的水生浮游类生物——硅藻沉积而成的天然物质，具有突出的分子筛结构，因此其具有独特的功能：极强的物理吸附性能和离子交换性能。它能持续把硅藻产生的氧气分子进行离子交换而释放负氧离子，显示负电性。空气中的粉尘、灰尘、烟气、异味、有害室内气体甲醛、苯、氨、VOC，一般都以正离子形态存在而带有正电性，当负离子遇到空气中的粉尘等微粒和有毒有害气体甲醛、苯、氨、VOC等时，正负相聚，从而将粉尘物质凝聚成团，使其降落在地面上。而有毒有害气体甲醛、苯、氨、VOC等与负离子进一步相互中和被有效分解去除有害气体。同时消除吸烟、宠物产生的异味，达到持续净化空气，提高人体免疫力的效果，

优选的，硅藻土采用长白山硅藻含量在70％以上的硅藻土，更优选的，其粒径为1250目。在合成乳液内墙乳胶漆中加入硅藻土，使得产品具有施工简单、涂膜质感柔和、温润、均匀、多彩，遮盖力好、附着力佳、具较好耐水性和耐洗刷性能。

更佳的，乳胶漆涂膜的孔隙率在6％-20％。

对于羟乙基纤维素，其是一种非离子型的表面活性剂，具有增稠、悬浮、粘合、浮化、成膜、分散、保水及提供保护胶体的作用。其保水能力比甲基纤维素高出一倍，具有较好的流动调节性；分散能力与公认的甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素相比分散能力最差，但保护胶体能力最强；具有大范围的溶解性、粘度特性、非热凝胶性；可与大范围内的其他水溶性聚合物、表面活性剂、盐共存,是含高浓度电解质溶液的一种优良的胶体增稠剂。羟乙基纤维素优选肥城雨田化工的羟乙基纤维素。

对于填料，可以为常规的各种填料。优选的，其选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉中的一种或多种组合。其中优选碳酸钙30-60重量份、滑石粉30-60重量份。

较佳的，润湿分散剂为BYK公司生产的BYK-192，该润湿分散剂专用于水性涂料，对水性涂料起到降低表面张力润湿底材、对色漆起到分散的效果。

成膜助剂为伊士曼Teanol提供的环保型成膜助剂酯醇12。该助剂是一种特别优良的聚结助剂，是乳液的成膜助剂，同时也是聚合乳液的良好溶剂，可有效降低聚合乳液的最低成膜温度。该助剂具有一定的挥发性，成膜过程中滞留在涂膜中起成膜作用，成膜后全部挥发，不残留在干膜中，因此也不会影响涂膜性能。其与水的溶解性低，添加使用后不影响聚合乳液的稳定性，但可以明显提高涂膜的成膜性能，改善涂膜的耐候性、耐摩性、耐污染性和耐化学性，同时可以改进涂层展色性。

流平剂优选毕克化学的BYK-375，它特别适用于低助溶剂含量的水性体系中，与这些体系具有很好的相容性。它通过其伯羟基与基料反应，因而很适用于交联型体系，该流平剂能增进滑爽性，耐溶剂，耐候，少积尘。与标准的非反应性有机硅相比，该助剂由于其活性基团与漆膜交联，上述性能在涂料体系中能更持久，明显降低表面张力，同时增进底材润湿，它们又增进流动和流平，并防止贝纳德漩涡的形成。

防冻剂优选丙二醇，其环保并且性价比高。增稠剂优选罗门哈斯公司生产的2020NPR非离子聚氨酯缔合型，起到高效中剪切增稠，促进流动流平性，提供良好的漆膜丰满度。

消泡剂优选毕克化学的BYK-022，该消泡剂是水性涂料用有机硅消泡剂，在水性涂料生产和应用时它极为有效，它对颜色接受性和光泽无影响。在加入时，需要足够高剪切力以避免缩孔。此消泡剂有优异的长效稳定性且对微泡极有效力，不含VOC，具有很高的环保性。

增稠剂优选罗门哈斯公司生产的2020NPR非离子聚氨酯缔合型，能够高效中剪切增稠，促进流动流平性，提供良好的漆膜丰满度外观。

添加以上多种助剂的组合，可以提高和强化乳胶漆涂膜的理化功能。

较佳的，原料中的水为纯净水，自来水由于添加了漂白粉等，含有杂质较多，可能会导致内墙乳胶漆产品的储存稳定性不佳。

此外，根据合成乳液硅藻内墙乳胶漆产品不同性质的需要，还可以添加其他物质。例如为了获取不同颜色的产品，可以再添加不同的颜料，例如钛白粉(二氧化钛)、环保无机复合中黄浆、环保无机复合大红浆等。其中钛白粉优选四川龙蟒钛业有限公司的R-996，其表面经硅、铝、锆包膜及有机处理，具有无生理毒性、化学性能稳定、颜料性能卓越、白度、亮度、光泽好、遮盖力、消色力和流动性强。环保无机复合中黄浆优选湖南巨发科技有限公司复合钛黄粉在使用前预先制成的色浆。环保无机复合大红颜料优选湖南巨发科技有限公司复合钛红粉在使用前预先制成的色浆。

再添加钛白粉(二氧化钛)R-99640-120重量份可以构成合成乳液硅藻白色内墙乳胶漆。再添加环保无机复合中黄浆15-25重量份可以构成合成乳液硅藻黄色内墙乳胶漆。再添加环保无机复合大红浆15-25重量份可以构成合成乳液硅藻红色内墙乳胶漆。

根据内墙乳胶漆产品使用时间的长短，可以选择是否加入防腐剂，如果产品在一周内直接使用完毕，可以不加防腐剂。当使用期较长或储存时间超过10天的，则加入防腐剂，其优选罗门哈斯生产的高性能杀菌防腐剂KathonLxe，其在生产存储过程中抑制细菌和真菌的滋生,具有较高的活性范围，能有效抑制细菌(包括革兰氏阳性、革兰氏阴性)霉菌、酵母菌，不释放甲醛，低毒性。

此外，根据木器漆产品pH值的实际需要，可以再加入pH调节剂，当最终产品的pH值不在8-9之间时，则加入适量的pH调节剂(。pH调节剂优选陶氏公司生产的AMP-96，能够稳定体系的pH值，同时改进增稠剂在水性漆中的性能。用其替代传统用的氨水，可以减少涂料的氨味。

本发明还提供一种制备上述合成乳液硅藻内墙乳胶漆的方法，该方法包括以下步骤：将羟乙基纤维素、水、润湿分散剂、防冻剂、消泡剂、硅藻土、填料投入到容器中进行高速搅拌，之后进行研磨，至合适细度后再转入混合容器中，搅拌下再加入聚合物乳液、成膜助剂、流平剂，最后加入增稠剂调整粘度。

优选的，高速搅拌速度为1200-1600转每分钟，时间为20-30分钟；混合容器优选拌合罐；研磨设备为卧式砂研磨机；研磨细度≤30μm；加入聚合物乳液时搅拌速度为600-900转每分钟，搅拌时间为5-15分钟；最终粘度优选90±2ku。

与前述同样的，根据最终产品不同颜色的需要，可以再添加不同种类的颜料，加入颜料时，与硅藻土等其他原料同时加入。根据产品最终粘度的需要，依客户要求，可以再加入增稠剂进行调整。

此外，在搅拌、研磨和调漆工艺时应该注意以下事项：

1、搅拌：a、备料前检查拌合罐是否清洁，设备运转是否正常，然后备料；b、按配方规定的颜料、乳液产地、规格进行复核确认；c、量小的原料用台称称取，重量精确到小数点后两位并做好记录。

2、研磨分散：a、砂磨机运行前已进行检查，确保运转正常，干净清洁；b、按配方规定的细度或遍数进行操作，需要追加入其它原材料时，应经工艺员批准，并做好记录；c、砂磨浆每遍进贮罐前接罗，砂磨机操作时先通冷却水。

3、调漆：a、调漆使用的色浆，应复核品种、细度，色浆超过配方用量时，应补充对应的乳液、助剂等，以保持配方结构的平衡；b、调好漆后要按规定检查颜色、粘度、细度等，合格后留小样再包装。

本发明的有益效果有：

1、内墙乳胶漆产品容易施工，施工成本低，且便于重涂、修补；并且涂膜质感柔和、温润、均匀、多彩，无毒无味，天然环保而具环境可持续性，与底材粘结性强，具有很好的DIY性。

2、通过添加硅藻土并控制乳胶漆的PVC/CPVC值，使得最终乳胶漆产品耐洗刷性和透气性达到最佳平衡，其耐洗刷性达标，耐洗刷性达到500～1000次，且涂膜中硅藻土材料具有很好的透气性，进而使得乳胶漆中硅藻材料持续释放负氧离子，经过检测，该乳胶漆产品的负离子释放量1000-4000个/cm³。

3、由于产品具有较好的耐洗涮性、耐碱性，同时能够持续释放负氧氧离子，因此能够用于家庭、婴儿房、幼儿园、医院、疗养院及高端饭店的墙面装饰装修。

4、产品配方设计中不添加含有挥发性有机化合物的助溶剂，不含对人体有害的重金属，且利用硅藻土取代金属型和稀土元素的负离子的添加剂，产品可以达到超低VOC，具有很好的环保性。

具体实施方式

通过下面给出的本发明的具体实施例和比较实施例可以进一步清楚地了解本发明，但它们不是对本发明的限定。具体实施例和比较实施例中没有详细叙述的部分是采用现有技术、公知技术手段和行业标准获得的。

除非另有说明，本发明中所采用的份数均为重量份。

实施例1

按表1的配方重量份制备合成乳液硅藻白色内墙乳胶漆，包括以下步骤：

a)按照配方设定的重量份配备原料，将羟乙基纤维素、纯净水、防冻剂、钛白粉、硅藻土、碳酸钙、滑石粉依次投入容器中高速搅拌1400～1600转每分钟，搅拌均匀之后在卧式砂磨机上进行研磨，研磨至细度≤30μm后，再转入混合容器中，转速降低到800转每分种，加入聚合物乳液、成膜助剂、流平剂，加入增稠剂调整到客户所需粘度。

b)检测-过滤-包装-留样。

实施例2

该实施例配方比例的调整详见表1，具体实施过程与实施例1基本相同，区别仅在于高速搅拌速度为1200-1400转每分钟，搅拌时间为30分钟。

实施例3

该实施例配方比例的调整详见表1，具体实施过程与实施例1基本相同，区别仅在于高速搅拌速度为1200-1400转每分钟，搅拌时间为15分钟。

对比例1

该对比例配方比例的调整详见表1，具体实施过程与实施例1相同。

对比例2

该对比例配方比例的调整详见表1，具体实施过程与实施例1相同。

表1合成乳液硅藻内墙乳胶漆配方

上述制备的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，依据国家标准GB/T9756-2009《合成树脂乳液内墙涂料》和HG/T4109-2009负离子功能涂料，对其进行技术性能的检测，检测结果见表2。

表2合成乳液硅藻内墙乳胶漆检测结果

由表2可以看出，乳胶漆的PVC/CPVC值在1.4时，涂料的性能特别是施工性、涂膜外观、耐碱性、耐洗刷性都不合格，但孔隙率达到24％，负离子释放量最高。PVC/CPVC值在1.0时耐洗刷性可以达到一等品1000次的要求，但其孔隙率为0，负离子释放明显降低到300个/cm³。而PVC/CPVC值在1.2时，耐洗刷性可以达到600次，超过合格品接近一等品要求，孔隙率达到13％，负离子释放量在3000个/cm³。本发明的产品的PVC/CPVC＝1.1～1.3，涂膜孔隙率在6％-20％，使得产品的耐洗刷性和透气性达到最佳平衡，耐洗刷性达到500～1000次，负离子释放数在1000～4000个/cm³。

由此可见，乳胶漆的PVC/CPVC对其涂膜耐水性耐洗刷性和透气性的平衡，释放负氧离子的性能有着重要影响。本发明的产品通过添加硅藻土，并控制PVC/CPVC值，使得乳胶漆涂膜耐水性、耐洗刷性和透气性兼容，确保产品综合性能合格的同时，确保乳胶漆中硅藻土成分能够有效释放负氧离子，净化空气中有毒有害气体、提高人体免疫力功效，同时具有乳胶漆的施工简单，涂膜质感柔和、温润、均匀、多彩，遮盖力好、附着力佳的特性。

以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：包括如下重量份的组分：聚合物乳液260-300份、羟乙基纤维素1-5份、硅藻土200-220份、防冻剂10-25份、成膜助剂15-17份、增稠剂1-5份、流平剂1-5份、润湿分散剂4-8份、消泡剂1-5重量份、填料60-120份和水300-315份；墙所述合成乳液硅藻内乳胶漆的PVC/CPVC为1.1-1.3，其中PVC为乳胶漆的颜料体积浓度，CPVC为临界颜料体积浓度。

2.根据权利要求1所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：所述内墙乳胶漆的涂膜孔隙率为6％-20％。

3.根据权利要求1所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：所述的聚合物乳液为苯丙乳液和/或纯丙乳液。

4.根据权利要求1所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：所述硅藻土为长白山硅藻含量在70％以上，1250目的硅藻土。

5.根据权利要求1所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：所述填料选自轻质碳酸钙、重质碳酸钙、滑石粉中的一种或多种的组合。

6.根据权利要求1至5任一项所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：还包括选自钛白粉、环保无机复合中黄浆或环保无机复合大红浆中的颜料。

7.根据权利要求6所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：所述钛白粉为40-120重量份，环保无机复合中黄浆为15-25重量份，环保无机复合大红浆为15-25重量份。

8.根据权利要求1所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆，其特征在于：还可以添加pH调节剂和/或防腐剂。

9.根据权利要求1至8任一项所述的合成乳液硅藻内墙乳胶漆的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将羟乙基纤维素、水、润湿分散剂、防冻剂、消泡剂、硅藻土、填料投入到容器中进行高速搅拌，之后进行研磨，至合适细度后再转入混合容器中，搅拌下再加入聚合物乳液、成膜助剂、流平剂，最后加入增稠剂调整粘度。

10.根据权利要求9中所述的制备方法，其特征在于：高速搅拌速度为1200-1600转每分钟，时间为20-30分钟；混合容器为拌合罐；研磨设备为卧式砂研磨机；研磨细度≤30μm；加入聚合物乳液时搅拌速度为600-900转每分钟，搅拌时间为5-15分钟；最终粘度为90±2ku。