CN108795168A - 一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料 - Google Patents

一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑涂料技术领域，具体涉及一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料。涂料的原料组分包括：苯丙乳液、纯丙乳液、无机填料、防辐射添加剂、木质素磺酸钠、抑菌剂、颜料、成膜助剂和水。其中，防辐射添加剂的结构包括无机填料构成的超硬基核，基核表面分布的防辐射功能微粒，以及包覆在防辐射功能微粒外层的聚酰胺酰亚胺膜层；成膜助剂中含有消泡剂、增稠剂和增塑剂；颜料选用喹吖啶酮系颜料、苯并咪唑酮系颜料和硫靛系颜料中的一种。该型装饰涂料具有附着力强，耐磨、防水性能好，稳定性高耐贮存的特点，并且具有非常优秀的防辐射性能。

Description

一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料
技术领域
本发明涉及建筑涂料技术领域，具体涉及一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料。
背景技术
建筑涂料是一种具有装饰功能、保护功能和居住性改进功能的涂料。各种功能所占的比重因使用目的不同而不尽相同。装饰功能是通过建筑物的美化来提高它的外观价值的功能。主要包括平面色彩、图案及光泽方面的构思设计及立体花纹的构思设计。但要与建筑物本身的造型和基材本身的大小和形状相配合，才能充分的发挥出来。保护功能是指保护建筑物不受环境的影响和破坏的功能。不同种类的被保护体对保护功能要求的内容也各不相同。如室内与室外涂装所要求达到的指标差别就很大。有的建筑物对防霉、防火、保温隔热、耐腐蚀等有特殊要求。居住性改进功能主要是对室内涂装而言，就是有助于改进居住环境的功能，如隔音性、吸音性、防结露性等。内墙装饰涂料就是一种非常注重装饰功能和防水、防霉性能的墙面涂料。
现代生活离不开网络和电子设备，这些设备运行过程会产生电磁辐射，这些电磁辐射是由空间共同移送的电能量和磁能量所组成，这种能量是由电荷移动所产生的；电磁辐射对人体健康会造成影响，电磁辐射的强度过高，可能会诱发心血管疾病和精神问题；尤其对于孕妇和儿童的生理健康影响。因此很多家庭在儿童房装修过程中都会特意选用具有防辐射性能的装饰涂料。
目前市场上的建筑涂料主要用于对建筑墙面进行装饰，以及发挥防水、防火和隔热等功能；具有防辐射功能的涂料种类较少。市场上常规的具有防辐射功能的涂料主要通过添加防辐射功能助剂来实现，这些具有防辐射功能的添加剂包括纳米二氧化钛、纳米石墨烯、纳米碳酸钡，以及某些稀土氧化物等。例如专利申请号CN201510829792.8公开的一种抗电磁辐射涂料及其制备方法中，就是通过片状羰基铁粉作为抗辐射剂使用，来提升涂料的耐辐射性能的。
这些常规的防辐射剂在使用过程中确实可以对涂料的防辐射性能进行提升，但是这些添加剂主要为不溶性无机微粉材料，在涂料中的分散性较差，与高分子乳液的结合作用较差，容易发生沉降和聚结，对涂料的稳定性、均一度和成膜性能都会造成影响。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，该型装饰涂料具有附着力强，耐磨、防水性能好，稳定性高耐贮存的特点，并且具有非常优秀的防辐射性能。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现的：
一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，按照质量份数，涂料的原料组分包括：苯丙乳液65-70份，纯丙乳液15-25份，无机填料30-35份，防辐射添加剂8-12份，木质素磺酸钠1.3-1.5份，抑菌剂1.2-1.8份，颜料2-4份，成膜助剂1-3份，水12-16份。
优选地，按照质量份数，涂料的原料组分包括：苯丙乳液67-69份，纯丙乳液19-23份，无机填料32-34份，防辐射添加剂9-11份，木质素磺酸钠1.3-1.4份，抑菌剂1.4-1.7份，颜料2.7-3.6份，成膜助剂1.6-2.4份，水13-15份。
进一步优选地，按照质量份数，涂料的原料组分包括：苯丙乳液68份，纯丙乳液22份，无机填料33份，防辐射添加剂10份，木质素磺酸钠1.3份，抑菌剂1.5份，颜料3份，成膜助剂2份，水14份。
本发明中，防辐射添加剂的结构包括无机填料构成的超硬基核，基核表面分布的防辐射功能微粒，以及包覆在防辐射功能微粒外层的聚酰胺酰亚胺膜层。
防辐射添加剂的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数准备无机填料：α-氧化铝40-50份，纳米二氧化硅35-40份，纳米碳化硅5-9份，纳米碳酸钙12-17份，将以上无机填料组分加入到球磨机中球磨混合，球磨时向混合物中滴加改性剂，改性剂的滴加量为混合填料质量的6％，球磨结束后以87.5-89℃的温度将溶剂蒸发，得到所需超硬基核；
(2)按照2:1:1:5:4的质量比将氧化镧、氧化钐、氧化铥、氧化钇和碳酸锶的纳米级别微粒加入到盐酸溶液中溶解，微粒添加量为盐酸溶液的4％，向溶液中加入3.6wt％的聚乙烯醇溶解，并滴加氨水调节溶液PH值为8.5-9，得到胶体物质溶液，将胶体物质以去离子水洗涤至中性后抽滤，得到的纯净胶体物质和纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化锡按照5:2:1:2的质量比混合，然后加入到6倍的去离子水中，超声分散处理得到悬浮剂；
(3)将上步骤的悬浮剂、超硬基核、亚甲基双甲基萘磺酸钠、乙二醇和去离子水按照4:10:1:1:15的质量比混合，超声分散20-25min得到悬浮液，然后将得到的悬浮液以160-185℃的温度喷雾干燥，得到防辐射微粒；
(4)按照质量份数，将丙二醇单甲基醚乙酸酯54.3份，三异氰酸酯29.5份，环己烷-1,3,4-三羧酸-3,4-酐50份加入到反应釜中，以140-143℃的温度保温搅拌，反应6-7h，得到聚酰胺酰亚胺树脂溶液，按照聚酰胺酰亚胺树脂中酸酐基摩尔数与羟基摩尔数比为2的比例添加甲醇，将树脂溶液和甲醇混合后以85-95℃的温度搅拌反应15-20min，将产物和环氧树脂、苯偶姻引发剂按照4:2:1的质量比混合，得到的组合物利用雾化喷涂设备涂布于防辐射颗粒表层，涂布后的微粒在紫外线辐照下以170-175℃的温度干燥固化处理，得到所需防辐射添加剂。
其中，步骤(1)中的改性剂由GaN、ALNP、InZnP三种量子点的等质量比混合物，与三氯乙烯按照3:1的质量比混合分散于丙酮溶剂中制得，量子点混合物在丙酮溶剂中的质量分数为6.7-6.9％。
干燥固化后的聚酰胺酰亚胺树脂膜层质量占防辐射添加剂总质量的9-16％。
优选地，成膜助剂中含有消泡剂、增稠剂和增塑剂，三者的质量比为1:2:1，其中，消泡剂选用有机硅消泡剂；增稠剂选用羟乙基纤维素钠或聚乙烯醇；增塑剂选用丙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
优选地，颜料选用喹吖啶酮系颜料、苯并咪唑酮系颜料和硫靛系颜料中的一种。
本发明提供的涂料的制备方法为：
按照质量份数，将木质素磺酸钠、抑菌剂、成膜助剂和水混合，搅拌均匀后得到调质溶液，将苯丙乳液和纯丙乳液加入到分散釜中混合得到复合乳液，然后将无机填料和防辐射添加剂加入分散釜中，以600-850r/min的转速对分散釜内的物料进行分散处理10-14min；然后将调质溶液加入到分散釜内，继续分散处理4-6min；最后将颜料加入到分散釜中分散处理3-5min，得到的涂料灌装后密封保存
本发明具有如下的有益效果：
该型墙面涂料以苯丙乳液和纯丙乳液的复合乳液作为涂料的基材，可以适当降低乳液的成本，并保证涂料的耐老化性能、防水、保光性能，避免涂料在使用过程中变色、开裂。其中使用的防辐射添加剂是一种经过特殊工艺制备的复合材料，这种添加剂不仅具有良好的防辐射性能，能够有效屏蔽和吸收电磁辐射；还具有硬度高，耐磨性好，表面光泽度高，耐高温抗氧化特点，非常适合作为建筑涂料中的功能助剂进行填充。
最重要的是，该型防辐射添加剂在聚合物乳液中的分散性能非常优秀，不容易发生分解、聚结或沉降，从而能够在显著提高防辐射效果的基础上，保持涂料性质的均一稳定；添加后对涂料的成膜效果和附着力强度影响不大，还可以在一定程度上提高膜层的耐磨、耐热、耐腐蚀性能。
此外，本发明的涂料中，木质素磺酸钠作为分散剂使用可以进一步提升无机填料和防辐射添加剂的分散性能，从而保证涂料性质的稳定；颜料的添加也特意选择了在高分子乳液中分散性和结合作用更强的有机颜料。因此，本发明提供的涂料的稳定性非常高，具有良好的耐贮存性能，保存时间长，不容易分解变质。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
以下实施例中，防辐射添加剂的结构包括无机填料构成的超硬基核，基核表面分布的防辐射功能微粒，以及包覆在防辐射功能微粒外层的聚酰胺酰亚胺膜层。
防辐射添加剂的制备方法包括如下步骤：
(1)按照质量份数准备无机填料：α-氧化铝45份，纳米二氧化硅37份，纳米碳化硅8份，纳米碳酸钙15份，将以上无机填料组分加入到球磨机中球磨混合，球磨时向混合物中滴加改性剂，改性剂的滴加量为混合填料质量的6％，球磨结束后以88℃的温度将溶剂蒸发，得到所需超硬基核；
(2)按照2:1:1:5:4的质量比将氧化镧、氧化钐、氧化铥、氧化钇和碳酸锶的纳米级别微粒加入到盐酸溶液中溶解，微粒添加量为盐酸溶液的4％，向溶液中加入3.6wt％的聚乙烯醇溶解，并滴加氨水调节溶液PH值为8.7，得到胶体物质溶液，将胶体物质以去离子水洗涤至中性后抽滤，得到的纯净胶体物质和纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化锡按照5:2:1:2的质量比混合，然后加入到6倍的去离子水中，超声分散处理得到悬浮剂；
(3)将上步骤的悬浮剂、超硬基核、亚甲基双甲基萘磺酸钠、乙二醇和去离子水按照4:10:1:1:15的质量比混合，超声分散23min得到悬浮液，然后将得到的悬浮液以175℃的温度喷雾干燥，得到防辐射微粒；
(4)按照质量份数，将丙二醇单甲基醚乙酸酯54.3份，三异氰酸酯29.5份，环己烷-1,3,4-三羧酸-3,4-酐50份加入到反应釜中，以140-143℃的温度保温搅拌，反应6.5h，得到聚酰胺酰亚胺树脂溶液，按照聚酰胺酰亚胺树脂中酸酐基摩尔数与羟基摩尔数比为2的比例添加甲醇，将树脂溶液和甲醇混合后以90℃的温度搅拌反应17min，将产物和环氧树脂、苯偶姻引发剂按照4:2:1的质量比混合，得到的组合物利用雾化喷涂设备涂布于防辐射颗粒表层，涂布后的微粒在紫外线辐照下以173℃的温度干燥固化处理，得到所需防辐射添加剂。
其中，步骤(1)中的改性剂由GaN、ALNP、InZnP三种量子点的等质量比混合物，与三氯乙烯按照3:1的质量比混合分散于丙酮溶剂中制得，量子点混合物在丙酮溶剂中的质量分数为6.8％。
干燥固化后的聚酰胺酰亚胺树脂膜层质量占防辐射添加剂总质量的10％。
实施例1
一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，按照质量份数，涂料的原料组分包括：苯丙乳液65份，纯丙乳液15份，无机填料30份，防辐射添加剂8份，木质素磺酸钠1.3份，抑菌剂1.2份，颜料2份，成膜助剂1份，水12份。
其中，成膜助剂中含有消泡剂、增稠剂和增塑剂，三者的质量比为1:2:1，其中，消泡剂选用有机硅消泡剂；增稠剂选用羟乙基纤维素钠；增塑剂选用丙二醇丁醚。
颜料选用喹吖啶酮系有机颜料。
本实施例提供的涂料的制备方法为：
按照质量份数，将木质素磺酸钠、抑菌剂、成膜助剂和水混合，搅拌均匀后得到调质溶液，将苯丙乳液和纯丙乳液加入到分散釜中混合得到复合乳液，然后将无机填料和防辐射添加剂加入分散釜中，以600r/min的转速对分散釜内的物料进行分散处理10min；然后将调质溶液加入到分散釜内，继续分散处理4min；最后将颜料加入到分散釜中分散处理3min，得到的涂料灌装后密封保存。
实施例2
一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，按照质量份数，涂料的原料组分包括：苯丙乳液70份，纯丙乳液25份，无机填料35份，防辐射添加剂12份，木质素磺酸钠1.5份，抑菌剂1.8份，颜料4份，成膜助剂3份，水16份。
其中，成膜助剂中含有消泡剂、增稠剂和增塑剂，三者的质量比为1:2:1，其中，消泡剂选用有机硅消泡剂；增稠剂选用聚乙烯醇；增塑剂选用丙二醇甲醚醋酸酯。
颜料选用苯并咪唑酮系有机颜料。
本实施例提供的涂料的制备方法为：
按照质量份数，将木质素磺酸钠、抑菌剂、成膜助剂和水混合，搅拌均匀后得到调质溶液，将苯丙乳液和纯丙乳液加入到分散釜中混合得到复合乳液，然后将无机填料和防辐射添加剂加入分散釜中，以750r/min的转速对分散釜内的物料进行分散处理12min；然后将调质溶液加入到分散釜内，继续分散处理5min；最后将颜料加入到分散釜中分散处理4min，得到的涂料灌装后密封保存。
实施例3
一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，按照质量份数，涂料的原料组分包括：苯丙乳液68份，纯丙乳液22份，无机填料33份，防辐射添加剂10份，木质素磺酸钠1.3份，抑菌剂1.5份，颜料3份，成膜助剂2份，水14份。
其中，成膜助剂中含有消泡剂、增稠剂和增塑剂，三者的质量比为1:2:1，其中，消泡剂选用有机硅消泡剂；增稠剂选用聚乙烯醇；增塑剂选用丙二醇丁醚。
颜料选用硫靛系有机颜料。
本实施例提供的涂料的制备方法为：
按照质量份数，将木质素磺酸钠、抑菌剂、成膜助剂和水混合，搅拌均匀后得到调质溶液，将苯丙乳液和纯丙乳液加入到分散釜中混合得到复合乳液，然后将无机填料和防辐射添加剂加入分散釜中，以850r/min的转速对分散釜内的物料进行分散处理14min；然后将调质溶液加入到分散釜内，继续分散处理6min；最后将颜料加入到分散釜中分散处理5min，得到的涂料灌装后密封保存。
性能测试
1、对本实施例中涂料的附着力、防水性能、柔韧性、耐冲击性能和贮存性能进行测试，设置市场上购买的“多乐士”牌家丽安净味墙面漆作为对照组，进行性能对比试验，其中，耐贮存性能的测试方法为，将密封包装的涂料在55±2℃的温度下贮存7d，开封检查涂料是否产生结块、蒙皮或其他固化物；测试实验得到的数据如下：
表1：本实施例中涂料的性能测试结果
分析以上试验数据发现，本实施例提供的内墙装饰涂料的附着力等级、柔韧性和防水性能较好，与市场的常规的乳胶漆性能相当，而本实施中的涂料的耐冲击性能和耐贮存性能较好。耐冲击性能体现了漆膜的硬度和耐磨性能，耐贮存性能则体现了涂料的热稳定性。以上数据表明。本发明的中的防辐射添加剂在涂料的分散性非常好，与乳液等材料的结合强度较高，对涂料的成膜性能、附着力和韧性未造成明显的影响，也不会影响涂料的热稳定性，而且还使得涂层的机械强度和耐冲击性能得到提升。
2、对本实施中的涂料的防辐射性能进行检测，检测的方式是利用涂料涂布在纸杯内侧，将纸杯套在γ辐射检测仪上，检测前后的辐射值变化，计算得到的辐射值衰减率即为辐射屏蔽率；同时以测试试验1中的家丽安净味墙面漆作为对照组进行对比；得到如下测试数据：
表2：本实施例中涂料的辐射屏蔽率检测结果
检测项目 对照组 实施例1 实施例2 实施例3
辐射屏蔽率 4dB 38dB 35dB 40dB
分析以上数据发现，本实施例中涂料的防辐射性能非常优秀，对γ-射线产生的电磁辐射的屏蔽率达到25dB以上。因此，相比市场上的普通乳胶漆，本实施例中的涂料的功能更加丰富，性能也更加优异。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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 (10)

1.一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于，按照质量份数，所述涂料的原料组分包括：苯丙乳液65-70份，纯丙乳液15-25份，无机填料30-35份，防辐射添加剂8-12份，木质素磺酸钠1.3-1.5份，抑菌剂1.2-1.8份，颜料2-4份，成膜助剂1-3份，水12-16份。
2.根据权利要求1所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：按照质量份数，所述涂料的原料组分包括：苯丙乳液67-69份，纯丙乳液19-23份，无机填料32-34份，防辐射添加剂9-11份，木质素磺酸钠1.3-1.4份，抑菌剂1.4-1.7份，颜料2.7-3.6份，成膜助剂1.6-2.4份，水13-15份。
3.根据权利要求1所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：按照质量份数，所述涂料的原料组分包括：苯丙乳液68份，纯丙乳液22份，无机填料33份，防辐射添加剂10份，木质素磺酸钠1.3份，抑菌剂1.5份，颜料3份，成膜助剂2份，水14份。
4.根据权利要求1所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：所述防辐射添加剂的结构包括无机填料构成的超硬基核，基核表面分布的防辐射功能微粒，以及包覆在防辐射功能微粒外层的聚酰胺酰亚胺膜层。
5.根据权利要求4所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：所述防辐射添加剂的制备方法包括如下步骤：
（1）按照质量份数准备无机填料：α-氧化铝40-50份，纳米二氧化硅35-40份，纳米碳化硅5-9份，纳米碳酸钙12-17份，将以上无机填料组分加入到球磨机中球磨混合，球磨时向混合物中滴加改性剂，改性剂的滴加量为混合填料质量的6%，球磨结束后以87.5-89℃的温度将溶剂蒸发，得到所需超硬基核；
（2）按照2:1:1:5:4的质量比将氧化镧、氧化钐、氧化铥、氧化钇和碳酸锶的纳米级别微粒加入到盐酸溶液中溶解，微粒添加量为盐酸溶液的4%，向溶液中加入3.6wt%的聚乙烯醇溶解，并滴加氨水调节溶液PH值为8.5-9，得到胶体物质溶液，将胶体物质以去离子水洗涤至中性后抽滤，得到的纯净胶体物质和纳米二氧化钛、纳米氧化锆、纳米氧化锡按照5:2:1:2的质量比混合，然后加入到6倍的去离子水中，超声分散处理得到悬浮剂；
（3）将上步骤的悬浮剂、超硬基核、亚甲基双甲基萘磺酸钠、乙二醇和去离子水按照4:10:1:1:15的质量比混合，超声分散20-25min得到悬浮液，然后将得到的悬浮液以160-185℃的温度喷雾干燥，得到防辐射微粒；
（4）按照质量份数，将丙二醇单甲基醚乙酸酯54.3份，三异氰酸酯29.5份，环己烷-1,3,4-三羧酸-3,4-酐50份加入到反应釜中，以140-143℃的温度保温搅拌，反应6-7h，得到聚酰胺酰亚胺树脂溶液，按照聚酰胺酰亚胺树脂中酸酐基摩尔数与羟基摩尔数比为2的比例添加甲醇，将树脂溶液和甲醇混合后以85-95℃的温度搅拌反应15-20min，将产物和环氧树脂、苯偶姻引发剂按照4:2:1的质量比混合，得到的组合物利用雾化喷涂设备涂布于防辐射颗粒表层，涂布后的微粒在紫外线辐照下以170-175℃的温度干燥固化处理，得到所需防辐射添加剂。
6.根据权利要求5所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：所述步骤（1）中的改性剂由GaN、ALNP、InZnP三种量子点的等质量比混合物，与三氯乙烯按照3:1的质量比混合分散于丙酮溶剂中制得，量子点混合物在丙酮溶剂中的质量分数为6.7-6.9%。
7.根据权利要求5所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：所述干燥固化后的聚酰胺酰亚胺树脂膜层质量占防辐射添加剂总质量的9-16%。
8.根据权利要求1所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：所述成膜助剂中含有消泡剂、增稠剂和增塑剂，三者的质量比为1:2:1，其中，消泡剂选用有机硅消泡剂；增稠剂选用羟乙基纤维素钠或聚乙烯醇；增塑剂选用丙二醇丁醚或丙二醇甲醚醋酸酯。
9.根据权利要求1所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于：所述颜料选用喹吖啶酮系颜料、苯并咪唑酮系颜料和硫靛系颜料中的一种。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种高稳定性的防辐射内墙装饰涂料，其特征在于，所述涂料的制备方法为：
按照质量份数，将木质素磺酸钠、抑菌剂、成膜助剂和水混合，搅拌均匀后得到调质溶液，将苯丙乳液和纯丙乳液加入到分散釜中混合得到复合乳液，然后将无机填料和防辐射添加剂加入分散釜中，以600-850r/min的转速对分散釜内的物料进行分散处理10-14min；然后将调质溶液加入到分散釜内，继续分散处理4-6min；最后将颜料加入到分散釜中分散处理3-5min，得到的涂料灌装后密封保存。
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