CN108047839A - 一种水性无机环保涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种水性无机环保涂料及其制备方法，解决了现有技术中水性涂料不耐酸碱、抗腐蚀性能低的问题，本发明技术方案是这样实现的：一种水性无机环保涂料，包含以下重量份的原料：硅溶胶10～40份，聚合物乳液20～40份，纳米二氧化硅粉4～10份，增稠剂3～6份，防霉剂0.1～0.5份，消泡剂0.1～0.3份，成膜助剂1～3份，分散剂1～10份，锻烧高岭土10～30份，重质碳酸钙10～50份，颜料10～30份，去离子水20～40份，本发明选用的助剂之间相容性较好，涂料无臭无味，有利于保护生态环境，具有无机物之本质，它不含有任何有机化学原料或溶剂，在生产和应用期间，无臭、无过敏之特性，对环境生态有利。

Description

一种水性无机环保涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是指一种水性无机环保涂料及其制备方法。

背景技术

目前，水性涂料由于其环保、不燃、健康等优点已经逐渐为广大用户所认可和接受，正广泛地应用于地坪、建筑、木器、混凝土表面保护、金属表面保护等领域。

根据成膜物质分类，水性涂料可以分为无机类、聚氨酯类、丙烯酸类、环氧类、聚酯等种类，每种水性涂料都有其优势和缺陷。对于有常规的水性涂料来说，存在着耐溶剂及化学药品性能差、耐酸碱性和耐候性差，质脆易裂，硬度耐磨差，不耐冲击等缺陷，无机类涂料普遍存在抗渗水渗油性差、抗污性差、颜色单调、容易起粉尘等缺陷。

针对水性涂料目前的解决办法，一是提高水性涂料中利用固化剂类反应性材料提高涂膜的交联密度，二是采用化学改性的方法对有机树脂乳液重新设计和修饰以提供的强度和疏水性能。第一种方法效果有限，受到固化剂分子在水中稳定性等因素的限制；第二种方法由于是水性树脂，必须考虑水性树脂与水的相容性。因此，如果想大幅提高树脂成膜后的疏水性就反过来影响其与水的相容性，以上的种种原因导致了水性环保涂料不能得以大量迅速地推广。

针对水性涂料目前主要是通过添加疏水助剂、耐磨助剂等技术改善上述的缺点，但是由于材料特别是水性树脂作为主要成膜物质本身的制约，仍然不能较好地解决上述问题。

因此有必要研发一种利用新型的环保无机纳米涂层，使用时只需要混合搅拌后，按照常规的涂料施工工艺进行施工以克服当前水性涂料缺点的新型环保纳米无机涂料。

发明内容

本发明提出一种水性无机环保涂料及其制备方法，解决了现有技术中水性涂料不耐酸碱、抗腐蚀性能低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种水性无机环保涂料，包含以下重量份的原料：

硅溶胶10～40份，聚合物乳液20～40份，纳米二氧化硅粉4～10份，纳米二氧化硅粉4～10份，增稠剂3～6份，防霉剂0.1～0.5份，消泡剂0.1～0.3份，成膜助剂1～3份，分散剂1～10份，锻烧高岭土10～30份，重质碳酸钙10～50份，颜料10～30份，去离子水20～40份。

优选的，所述聚合物乳液为苯乙烯-丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯-丙烯酸酯乳液，醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液，纯丙烯酸酯乳液、聚氨酯-丙烯酸酯乳液中的一种或几种。

优选的，所述聚合物乳液为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液。

优选的，所述成膜助剂为醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物。

优选的，所述颜料为钛白粉。

优选的，所述分散剂为六偏磷酸钠。

优选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素。

本发明又提出一种水性无机环保涂料的制备方法，包含以下步骤：

在分散釜中加入去离子水、分散剂、颜料，转速为1000r/min，搅拌5min，后研磨至细度为40微米，加入成膜助剂，增稠剂和聚合物乳液，调节pH值为9～9.5，再加入硅溶胶、纳米二氧化硅粉，经转速为400r/min进行搅拌10～20min，最后加入消泡剂，搅拌10min，即得。

本发明的优点：

1)硅溶胶中胶体二氧化硅硅醇基活性大，可以与聚合物溶液及涂料中的颜料、填料进行化合，通过毛细管渗透压作用直接渗透到集采内部，封闭水、盐析物的向外扩散；

2)由于硅溶胶超微颗粒具有较大的比表面积，容易形成网状结构，这种网状结构具有不可逆性，因此涂膜坚硬、附着力强、耐水、耐化学性能优异；

3)硅溶胶中硅-氧-硅键的键能大，具有较好的键合稳定性，涂膜表现出耐候、耐高温特性；

4)本发明涂料中添加纳米二氧化硅粉，主要用于改善涂层的光学性能或赋予涂料功能特性，水性涂料的原料所用助剂较多，配方复杂，且选用的助剂之间相容性较好，生产出的涂料无臭无味，有利于保护生态环境，具有无机物之本质，它不含有任何有机化学原料或溶剂，在生产和应用期间，无臭、无过敏之特性，对环境生态有利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为裸铁与涂料的塔菲尔极化曲线；

图2为盐雾试验后裸铁和涂料的SEM图。

图中，a-裸铁，b-水性涂料的涂层。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

一种水性无机环保涂料，包含以下重量份的原料：

硅溶胶10份，醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液20份，纳米二氧化硅粉4份，羟乙基纤维素3份，防霉剂0.1份，消泡剂0.1份，成膜助剂1份，成膜助剂为醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物，六偏磷酸钠1份，锻烧高岭土10份，重质碳酸钙10份，钛白粉10份，去离子水20份。

一种水性无机环保涂料的制备方法，包含以下步骤：

在分散釜中加入去离子水20份、六偏磷酸钠1份、钛白粉10份，转速为1000r/min，搅拌5min，后研磨至细度为40微米，加入醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物1份，羟乙基纤维素3份和醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液20份，调节pH值为9，再加入硅溶胶10份，纳米二氧化硅粉4份，经转速为400r/min进行搅拌10min，最后加入消泡剂0.1份，搅拌10min，即得。

实施例二

一种水性无机环保涂料，包含以下重量份的原料：

硅溶胶25份，醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液30份，纳米二氧化硅粉7份，羟乙基纤维素4份，防霉剂0.3份，消泡剂0.2份，成膜助剂2份，成膜助剂为醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物，六偏磷酸钠6份，锻烧高岭土20份，重质碳酸钙30份，钛白粉20份，去离子水35份。

一种水性无机环保涂料的制备方法，包含以下步骤：

在分散釜中加入去离子水35份、六偏磷酸钠6份、钛白粉20份，转速为1000r/min，搅拌5min，后研磨至细度为40微米，加入醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物2份，羟乙基纤维素4份和醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液30份，调节pH值为9.2，再加入硅溶胶25份、纳米二氧化硅粉7份，经转速为400r/min进行搅拌15min，最后加入消泡剂0.2份，搅拌10min，即得。

实施例三

一种水性无机环保涂料，包含以下重量份的原料：

硅溶胶40份，醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液40份，纳米二氧化硅粉10份，羟乙基纤维素6份，防霉剂0.5份，消泡剂0.3份，成膜助剂3份，成膜助剂为醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物，六偏磷酸钠10份，锻烧高岭土30份，重质碳酸钙50份，钛白粉30份，去离子水40份。

一种水性无机环保涂料的制备方法，包含以下步骤：

在分散釜中加入去离子水40份、六偏磷酸钠10份、钛白粉30份，转速为1000r/min，搅拌5min，后研磨至细度为40微米，加入醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物3份，羟乙基纤维素6份和醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液40份，调节pH值为9.5，再加入硅溶胶40份、纳米二氧化硅粉10份，经转速为400r/min进行搅拌20min，最后加入消泡剂0.3份，搅拌10min，即得。

涂料的防腐性能测试

塔菲尔极化曲线测试方法是最经典的腐蚀速度电化学测试方法，较为简便。将本发明实施例二制备的涂层(涂在马口铁表面上)与裸露的马口铁进行比较，结果如图1所示。通过E-LogI作出阴阳极极化曲线，两线相交点为腐蚀电位(Ecorr)，两曲线切线的交点为腐蚀电流(Icorr)。通过比较所得Icorr可以区分防腐效果的差别。

由图1可知，当金属表面涂覆一层水性涂料后，涂层在马口铁表面形成一个致密的隔离层，阻碍了电解质溶液和氧气扩散到金属表面，从而使阴阳两极反应不在同一界面上进行，导致阳极反应产生的电子不能及时补充阴极所消耗，使得腐蚀电流变小，马口铁的腐蚀速度减小，因此阳离子丙烯酸/醇酸树脂涂料具有一定的防腐性能。

盐雾试验

将裸铁和涂覆一层本发明水性涂料的马口铁进行盐雾试验，结果如图2所示，(a)为马口铁在盐雾试验后表面的SEM图，表面粗糙说明有大量的铁锈生成，图2(b)为涂覆一层本发明水性涂料在盐雾试验后表面的SEM图，表面较为光滑，说明只有少量的铁锈生成，这也充分验证了涂料腐蚀电化学测试的结果，因此本发明水性涂料具有一定的的防腐性能。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种水性无机环保涂料，其特征在于，包含以下重量份的原料：

硅溶胶10～40份，聚合物乳液20～40份，纳米二氧化硅粉4～10份，增稠剂3～6份，防霉剂0.1～0.5份，消泡剂0.1～0.3份，成膜助剂1～3份，分散剂1～10份，锻烧高岭土10～30份，重质碳酸钙10～50份，颜料10～30份，去离子水20～40份。

2.如权利要求1所述的一种水性无机环保涂料，其特征在于：

所述聚合物乳液为苯乙烯-丙烯酸酯乳液、醋酸乙烯-丙烯酸酯乳液，醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液，纯丙烯酸酯乳液、聚氨酯-丙烯酸酯乳液中的一种或几种。

3.如权利要求2所述的一种水性无机环保涂料，其特征在于：

所述聚合物乳液为醋酸乙烯-叔碳酸乙烯酯乳液。

4.如权利要求1所述的一种水性无机环保涂料，其特征在于：

所述成膜助剂为醇酯与丙二醇按重量比2:1的混合物。

5.如权利要求1所述的一种水性无机环保涂料，其特征在于：

所述颜料为钛白粉。

6.如权利要求1所述的一种水性无机环保涂料，其特征在于：

所述分散剂为六偏磷酸钠。

7.如权利要求1所述的一种水性无机环保涂料，其特征在于：

所述增稠剂为羟乙基纤维素。

8.如权利要求1至7中任一项所述的一种水性无机环保涂料的制备方法，包含以下步骤：

在分散釜中加入去离子水、分散剂、颜料，转速为1000r/min，搅拌5min，后研磨至细度为40微米，加入成膜助剂，增稠剂和聚合物乳液，调节pH值为9～9.5，再加入硅溶胶、纳米二氧化硅粉，经转速为400r/min进行搅拌10～20min，最后加入消泡剂，搅拌10min，即得。