CN107903750B - 不沾砼水性涂料及其制备方法和用途 - Google Patents

不沾砼水性涂料及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括0.1％～1.0％的纳米二氧化钛、0.3％～3％的有机分散剂、15％～40％的填料、10％～40％的乳液、4～12％的成膜剂、30％～50％的水，其中，纳米二氧化钛的粒径为20～50纳米。采用本发明的不沾砼水性涂料得到的涂膜具有很好的致密性和平整性，将其涂覆在铝模表面，利用该铝模支模完成后进行浇筑混凝土，能够让铝模不被凝固后的混凝土粘附，拆模后采用简单的水进行冲洗就可以去除涂膜表面的混凝土，清除方便、效果好、且无须使用脱模剂。本发明还公开了一种不沾砼水性涂料的制备方法。

Description

不沾砼水性涂料及其制备方法和用途
技术领域
本发明涉及水性涂料技术领域，更具体地涉及一种不沾砼水性涂料及其制备方法和应用。
背景技术
建筑铝模板(铝模)作为近年来出现的新型建筑模板，铝模具有环保节能、保护森林、节省人力、减少工程垃圾等多项社会效益，同时铝模具有重量轻、刚性大、使用寿命长、板面大、拼缝少、精度高、拆装灵活、施工效率高、维护费用低、回收价值高、浇筑的水泥平整、拼装时对机械依赖少、能降低人工和材料成本等优点。因此，采用铝模取代竹、木模板是未来新型建材的发展趋势。
虽然铝模在世界各国得到越来越多的应用，但因为混凝土(砼)与铝模存在很强的粘附力，支模完成后进行浇筑混凝土，混凝土凝固后与铝模之间的粘接很牢固，拆模时模板就会把混凝土沾下来，如果不清理干净，则影响下次使用，目前一般采用人工处理，然而将铝模上的混凝土清除干净很耗人力，且清除效果也不佳，还有在铝模本身喷涂涂料，拆模后使用脱模剂进行处理，但采用脱模剂处理，一方面成本增加，另一方面清除的效果并不是非常好。
因此，有必要提供一种不沾砼水性涂料来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种不沾砼水性涂料，能够让铝模不被混凝土粘接，使得拆模后容易清理干净铝模，且无须使用脱模剂。
本发明的目的之二是提供上述不沾砼水性涂料的制备方法。
为实现上述目的，提供一种不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000021
其中，所述纳米二氧化钛的粒径为20～50纳米。
与现有技术相比，本申请的不沾砼水性涂料涂覆在铝模上再进行干燥时，不沾砼水性涂料中的水需要挥发到空气中从而形成无数的纳米级的毛细孔，由于采用粒径为20～50纳米的二氧化钛，二氧化钛的粒径小于毛细孔，同时纳米二氧化钛被有机分散剂包裹，纳米二氧化钛能随蒸发的水进入毛细孔后，进入后会堵塞毛细孔中的大部分空间，其孔洞直径大大减少，而余下的水分子由于直径(约0.3纳米)小，能够在蒸发形成的气压推动下继续前进，进一步堵塞毛细孔，使得铝模上涂覆的不沾砼水性涂料涂膜致密，外界的物质很难渗透涂膜与铝模接触。其中利用乳液防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛的粒径一直处于20～50纳米，使得纳米二氧化钛才能随蒸发的水进入毛细孔进而堵塞毛细孔，还通过成膜剂使得涂膜能够连续成膜，提高涂膜的致密性和平整性，通过填料使得涂膜的强度增加，抗耐摩擦，提高使用寿命。
较佳地，本发明的有机分散剂选自三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶或脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。
较佳地，本发明的乳液选自硅丙乳液、纯丙乳液或苯丙乳液中的一种。
较佳地，按重量百分数计，本发明的填料选自钛白粉、滑石粉、碳酸钙或高岭土中的一种或多种。
较佳地，本发明的成膜剂为戊二醇单异氰酸酯。
较佳地，按重量百分数计，本发明的不沾砼水性涂料还包括1％～3％的助剂，助剂选自润湿剂、消泡剂、防冻剂、pH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或多种。
较佳地，本发明的消泡剂为水性涂料消泡剂。
较佳地，本发明的流平剂选自聚丙烯酸或羧甲基纤维素中的一种。
本发明还提供了一种不沾砼水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的纳米二氧化钛、有机分散剂和部分水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将配方量的乳液、填料、成膜剂和剩余的水混合后，搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往混合溶液A中加入浆料，搅拌至均匀，得到不沾砼水性涂料。
先将纳米二氧化钛、有机分散剂和部分水混合后，搅拌均匀，再与混合溶液A进行混合，有利于纳米二氧化钛被有机分散剂包裹，以便能与水充分融合，使得纳米二氧化钛能随蒸发的水移动。
较佳地，当不沾砼水性涂料包含助剂时，在制备不沾砼水性涂料的过程中，将助剂放置步骤(2)中，即步骤(2)为将配方量的助剂、乳液、填料、成膜剂和剩余的水混合后，搅拌均匀，得到混合溶液A，其它步骤不变。
本发明还提供了一种上述不沾砼水性涂料在铝模中的应用。将本发明的不沾砼水性涂料涂覆于铝模表面，支模完成后进行浇筑混凝土，混凝土凝固后，混凝土附着在涂膜表面，水分子和水泥分子不会渗入毛细孔与铝模接触，能够阻止混凝土与铝模的粘附，拆模时采用简单的水冲洗就可以去除涂膜表面的混凝土，无需使用脱模剂，清除方便且效果好。
具体实施方式
为了进一步了解本申请，下面通过具体实施方式对本发明的优选技术方案进行描述，但不构成对本发明的任何限制。
本发明提供的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000031
Figure BDA0001481313930000041
其中，纳米二氧化钛的粒径为20～50纳米。
本申请中，纳米二氧化钛的重量分数为0.1％～1.0％，具体的可为0.1％、0.3％、0.6％、0.8％、1.0％；有机分散剂的重量分数为0.3％～3％，具体的可为0.3％、1.3％、2.3％、3％；乳液的重量分数为10％～40％，具体的可为10％、20％、30％、40％；填料的重量分数为15％～40％，具体的可为15％、20％、25％、30％、35％、40％；成膜剂的重量分数为4％～12％，具体的可为4％、6％、8％、10％、12％；水的重量分数为30％～50％，具体的可为30％、35％、40％、45％、50％；纳米二氧化钛的粒径为20～50纳米，具体的可为20纳米、30纳米、35纳米、40纳米、45纳米、50纳米。
本申请中，不沾砼水性涂料涂覆在铝模上再进行干燥时，不沾砼水性涂料中的水需要挥发到空气中从而形成无数的纳米级的毛细孔，由于采用粒径为20～50纳米的二氧化钛，二氧化钛的粒径小于毛细孔，同时纳米二氧化钛被有机分散剂包裹，纳米二氧化钛能随蒸发的水进入毛细孔，进入后就会堵塞毛细孔中的大部分空间，其孔洞直径大大减少，而余下的水分子由于直径(约0.3纳米)小，能够在蒸发形成的气压推动下继续前进，进一步堵塞毛细孔，使得涂膜致密，故外界的物质很难渗透涂膜与铝模进行接触。其中利用乳液防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛的粒径一直处于20～50纳米，使得纳米二氧化钛才能随蒸发的水进入毛细孔进而堵塞毛细孔，还通过成膜剂使得涂膜能够连续成膜，提高涂膜的致密性和平整性，通过填料使得涂膜的强度增加，抗耐摩擦，提高使用寿命。
本发明中，纳米二氧化钛可以为锐钛矿型纳米二氧化钛或金红石型纳米二氧化钛。
本发明中，乳液选自硅丙乳液、纯丙乳液或苯丙乳液中的一种，优选为苯丙乳液，其能与纳米二氧化钛相容性很好，可以避免纳米二氧化钛完全被苯丙乳液包裹，从而有利于纳米二氧化钛随蒸发的水进入毛细孔。
本发明中，有机分散剂选自三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶或脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种，优选地，采用聚丙烯酰胺，其分散性能好，能很好的将纳米二氧化钛吸附到水的界面上，还能防止填料粒子之间相互聚集。
本发明中，填料选自钛白粉、滑石粉、碳酸钙或高岭土中的一种或多种。
本发明中，成膜剂为戊二醇单异氰酸酯，能促进不沾砼水性涂料的塑性流动和弹性变形，改善聚结性能。
优选地，本发明的不沾砼水性涂料还包括助剂，按重量百分数计，助剂的重量分数为1％～3％，具体的可为1％、1.5％、2％、2.5％、3％。
本发明中，助剂选自润湿剂、消泡剂、防冻剂、pH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或多种。根据实际需要，按照不同的助剂的添加能够提高水性木器漆的性能。具体地，润湿剂选自非离子表面活性剂，具体为硅氧烷共聚物；消泡剂为不沾砼水性涂料消泡剂，不沾砼水性涂料消泡剂是有机聚醚酯、矿物油、醇复合型产品，具有自乳化、易分散、通用性强、消泡好、抑泡持久等性能，可以防止纳米二氧化钛絮凝，保证纳米二氧化的钛粒径变化很小，不会产生表面缺陷或影响成膜性；pH调节剂为AMP-95；防冻剂为丙二醇；增稠剂选自水性聚氨酯和疏水丙烯酸液体的混合物；流平剂为聚丙烯酸或羧甲基纤维素，能促使不沾砼水性涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，还能减少刷涂时产生斑点和斑痕，增加覆盖性，使成膜均匀、自然。
本发明中，水优选采用蒸馏水或去离子水等。
本发明还提供一种不沾砼水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将配方量的纳米二氧化钛、有机分散剂和部分水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将配方量的乳液、填料、成膜剂和剩余的水混合后，搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往混合溶液A中加入浆料，搅拌至均匀，得到不沾砼水性涂料。
当本发明的不沾砼水性涂料包含助剂时，在制备不沾砼水性涂料的过程中，将助剂放置步骤(2)中，即步骤(2)为将配方量的助剂、乳液、填料、成膜剂和剩余的水混合后，搅拌均匀，得到混合溶液A，其它步骤不变。
本发明中，先将纳米二氧化钛、有机分散剂和部分水混合后，搅拌均匀，再与混合溶液A进行混合，有利于纳米二氧化钛被有机分散剂包裹，以便能与水充分融合，使得纳米二氧化钛能随蒸发的水移动。
本发明还提供了一种上述不沾砼水性涂料在铝模中的应用。将本发明的不沾砼水性涂料涂覆于铝模表面，支模完成后进行浇筑混凝土，混凝土凝固后，混凝土附着在涂膜表面，水分子和水泥分子不会渗入毛细孔与铝模接触，能够阻止混凝土与铝模的粘附，拆模时采用简单的水冲洗就可以去除涂膜表面的混凝土，无需使用脱模剂，清除方便且效果好。
下面结合具体实施例对本申请做进一步的详细描述。
实施例1
本实施例的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000061
其中，纳米二氧化钛为锐钛矿型二氧化钛，粒径为30纳米。
本实施例还提供了上述组分组成的不沾砼水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将0.5％粒径为30纳米的锐钛矿型二氧化钛、3％的聚丙烯酰胺和15.5％的蒸馏水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将20％的硅丙乳液、30％的钛白粉、12％的戊二醇单异氰酸酯和20％蒸馏水混合后搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往混合溶液A中加入浆料，搅拌至均匀，得到不沾砼水性涂料。
实施例2
本实施例的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000062
Figure BDA0001481313930000071
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为50纳米。
实施例2不沾砼水性涂料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，为了简要起见，在此不再详细描述，具体参见实施例1的详细说明。
实施例3
本实施例的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000072
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为20纳米。
实施例3不沾砼水性涂料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，为了简要起见，在此不再详细描述，具体参见实施例1的详细说明。
实施例4
本实施例的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000073
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为50纳米。
实施例4不沾砼水性涂料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，为了简要起见，在此不再详细描述，具体参见实施例1的详细说明。
实施例5
本实施例的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000081
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为50纳米。
实施例5不沾砼水性涂料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，为了简要起见，在此不再详细描述，具体参见实施例1的详细说明。
实施例6
本实施例的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000082
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为50纳米。
本实施例的不沾砼水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1％粒径为50纳米的金红石型二氧化钛、0.3％的聚丙烯酰胺和22.7％的蒸馏水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将10％的纯丙乳液、40％的碳酸钙、4％的戊二醇单异氰酸酯、2％的水性涂料消泡剂和20％的蒸馏水混合后搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往混合溶液A中加入浆料，搅拌至均匀，得到不沾砼水性涂料。
实施例7
本实施例的不沾砼水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000091
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为50纳米。
本实施例的不沾砼水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1％粒径为50纳米的金红石型二氧化钛、0.3％的聚丙烯酰胺和21.7％蒸馏水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将10％的纯丙乳液、40％的碳酸钙、4％的戊二醇单异氰酸酯、2％的水性涂料消泡剂、1％的羧甲基纤维素和20％的蒸馏水混合后搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往混合溶液A中加入浆料，搅拌至均匀，得到不沾砼水性涂料。
对比例1
本对比例的水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000092
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为50纳米。
本对比例的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1％粒径为50纳米的金红石型二氧化钛和22.7％的蒸馏水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将10％的纯丙乳液、40％的碳酸钙、4％的戊二醇单异氰酸酯、2％的水性涂料消泡剂和22.3％的蒸馏水混合后搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往混合溶液A中加入浆料，搅拌至均匀，得到水性涂料。
对比例2
本对比例的水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000101
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为50纳米。
本对比例还提供了上述组分组成的水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将1％粒径为50纳米的金红石型二氧化钛、0.3％的聚丙烯酰胺和18.7％的蒸馏水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将40％的碳酸钙、10％的纯丙乳液和20％的蒸馏水混合后搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往混合溶液A中加入浆料，搅拌至均匀，得到水性涂料。
对比例3
本对比例的水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000102
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为10纳米。
对比例3水性涂料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，为了简要起见，在此不再详细描述，具体参见实施例1的详细说明。
对比例4
本对比例的水性涂料，按重量百分数计，包括以下组分和含量：
Figure BDA0001481313930000111
其中，纳米二氧化钛为金红石型二氧化钛，粒径为60纳米。
对比例4水性涂料的制备方法与实施例1中的制备方法相同，为了简要起见，在此不再详细描述，具体参见实施例1的详细说明。
对实施例1-7和对比例1-4所得的水性涂料进行冲水试验，检验方法如下：铝模规格为长×宽×高＝30cm×30cm×30cm，对铝模进行浇筑混凝土，拆模后，对铝模进行冲水试验，水压为1.0Mpa，冲水管道的直径为3寸，观察铝模表面是否冲洗干净，并记录冲洗干净所需的时间，测试结果见表1。
表1：
Figure BDA0001481313930000112
Figure BDA0001481313930000121
从表1可知，实施例1-7中的不沾砼水性涂料都能够实现将铝模表面的混凝土冲洗干净，而对比例1-4中经过冲洗试验后，铝模表面仍然存在混凝土，主要是由于实施例1-7中不沾砼水性涂料涂覆在铝模上再进行干燥时，不沾砼水性涂料中的水需要挥发到空气中，会在涂膜中形成无数的纳米级的毛细孔，由于采用粒径为20～50纳米的二氧化钛，二氧化钛的粒径小于毛细孔，同时纳米二氧化钛被有机分散剂包裹，纳米二氧化钛能随蒸发的水进入毛细孔，进入后就会堵塞毛细孔中的大部分空间，其孔洞直径大大减少，而余下的水分子由于直径(约0.3纳米)小，能够在蒸发形成的气压推动下继续前进，进一步堵塞毛细孔，使得铝模上涂覆的不沾砼水性涂料涂膜致密，因此当混凝土附着在涂膜表面时，水分子和水泥分子就不会渗入毛细孔与铝模接触，故能够阻止混凝土与铝模的粘附，采用简单的冲洗就可以去除涂膜表面的混凝土，无需使用脱模剂，清除方便且效果好，其中利用乳液防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛的粒径一直处于20～50纳米，使得纳米二氧化钛才能随蒸发的水进入毛细孔进而堵塞毛细孔，成膜剂使得涂膜能够连续成膜，提高涂膜的致密性和平整性。
与对比例1相比，对比例1中缺乏有机分散剂，可能使得纳米二氧化钛很难随蒸发的水进入毛细孔，导致毛细孔可能存在空隙，使得部分水分子和水泥分子能渗入毛细孔，凝固后与铝模进行咬合，很难冲洗干净。
与对比例2相比，对比例1中缺乏成膜剂戊二醇单异氰酸酯，影响乳液的成膜及成膜速率，导致成膜不连续，使得毛细孔可能存在空隙，使得部分水分子和水泥分子能渗入毛细孔，凝固后与铝模进行咬合，很难冲洗干净。
与对比例3和对比例4相比，对比例3和对比例4中纳米二氧化钛的粒径不在20～50纳米之间，在毛细孔的蒸发过程中可能不能完全堵塞毛细孔或很难进入毛细孔，导致堵塞效果不好，使得毛细孔可能存在空隙，使得部分水分子和水泥分子能渗入毛细孔，凝固后与铝模进行咬合，很难冲洗干净。
实施例2与实施例4比较，可以看出，实施例2将铝模表面冲洗干净所需的时间小于实施例4，可能是由于实施例2采用聚丙烯酰胺的缘故，其分散性能好，能很好的将纳米二氧化钛吸附到水的界面上，有效促进堵塞毛细孔的进程，还能防止填料粒子之间相互聚集，导致涂膜更为致密，因此冲洗更容易。
实施例2与实施例6比较，可以看出，实施例6将铝模表面冲洗干净所需的时间小于实施例2，可能是由于实施例6采用的水性涂料消泡剂的缘故，由于水性涂料消泡剂可以防止二氧化钛絮凝，保证二氧化钛粒径变化很小，不会产生表面缺陷或影响成膜性，导致涂膜光滑或平滑，因此冲洗更容易。
实施例6与实施例7比较，可以看出，实施例7将铝模表面冲洗干净所需的时间小于实施例6，可能是由于实施例7采用羧甲基纤维素的缘故，由于羧甲基纤维素能促使不沾砼水性涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，还能减少刷涂时产生斑点和斑痕，增加覆盖性，使成膜均匀、自然，导致涂膜光滑、平整，因此冲洗更容易。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的修改、等效组合。

Claims (7)

1.一种不沾砼水性涂料，其特征在于，按重量百分数计，包括：
Figure FDA0002255533090000011
其中，所述纳米二氧化钛的粒径为20～50纳米，所述乳液选自硅丙乳液、纯丙乳液或苯丙乳液中的一种，所述成膜剂为戊二醇单异氰酸酯，所述有机分散剂选自三乙基己基磷酸、甲基戊醇、聚丙烯酰胺、古尔胶或脂肪酸聚乙二醇酯中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的不沾砼水性涂料，其特征在于，按重量百分数计，所述填料选自钛白粉、滑石粉、碳酸钙或高岭土中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的不沾砼水性涂料，其特征在于，按重量百分数计，还包括1％～3％的助剂，所述助剂选自润湿剂、消泡剂、防冻剂、pH调节剂、增稠剂或流平剂中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的不沾砼水性涂料，其特征在于，所述消泡剂为水性涂料消泡剂。
5.根据权利要求3所述的不沾砼水性涂料，其特征在于，所述流平剂选自聚丙烯酸或羧甲基纤维素中的一种。
6.权利要求1-5任一项所述的不沾砼水性涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将配方量的纳米二氧化钛、有机分散剂和部分水混合后，搅拌均匀，制成浆料备用；
(2)将配方量的乳液、填料、成膜剂和剩余的水混合后，搅拌均匀，得到混合溶液A；
(3)往所述混合溶液A中加入所述浆料，搅拌至均匀，得到不沾砼水性涂料。
7.一种如权利要求1-5任意一项所述的不沾砼水性涂料在铝模中的应用。
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