CN109306216A - 一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料 - Google Patents

Abstract

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料。由硅藻土、苯丙乳液、钛白粉、高岭土、滑石粉、碳酸钙、气凝硅胶、分散剂、增稠剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、防腐剂、pH调节剂、耐冻融稳定剂和水组成。使用本发明可解决二、三级硅藻土资源化利用的问题，且其调湿功能可满足居住者所需的热舒适环境。本发明生产工艺简单，适用于各居住建筑内墙，调湿功能好，市场前景广阔。

Description

一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料

技术领域

本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料。

背景技术

居住建筑室内湿环境状况直接影响人体的热舒适和热感觉。人体在相对湿度为40%-70%的环境下感觉最舒适。利用调湿材料来控制调节湿度在日本已有20多年的历史，技术领先于其他国家，尤其在机理研究方面，更是拥有相对先进的理论基础，很多调湿建材、调湿涂料已经形成市场。最近10多年来，随着人们对居住环境质量要求的提高，湿度对热舒适和空气质量的影响、对物品保存以及空调负荷的影响引起越来越多的专业人士的重视。

硅藻土是由远古单细胞生物—硅藻的矿物质遗骸沉积而成的一种轻质岩石，分布范围遍及世界各地。硅藻土具有规则、有序、丰富的独特孔隙结构，因此表现出密度低、比表面积大、吸气吸液能力强和导热系数小等优异性能。其中，温湿度调节能力利用硅藻土特殊的孔隙结构，通过水分子的吸附/脱附过程，将环境湿度控制在体感舒适范围内（相对湿度40%~70%），而水分凝结/蒸发过程中所产生的热效应也有利于环境温度的调节控制。硅藻土在不使用任何机电设备、不消耗任何能源的情况下，就可实现环境温度/湿度的有效控制，因此可以作为绿色环保的调湿功能材料。

我国硅藻土资源丰富，但硅藻土的质量不一，性能相对较差的二、三级硅藻土没有得到充分利用。经焙烧处理的硅藻土，其SiO₂含量将显著提高，微孔和孔隙中的物质挥发，硅藻土比表面积增大，性能将得到提高。硅藻土是一种绿色环保材料，具有良好的环保效益，并且价格低廉，适量用于制备内墙涂料，可以有效降低生产成本。

本发明提出一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，可解决二、三级硅藻土资源化利用的问题，且其调湿功能可满足人所需的热舒适环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料。

本发明提出的焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，由硅藻土、苯丙乳液、钛白粉、高 岭土、滑石粉、碳酸钙、气凝硅胶、分散剂、增稠剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、防腐剂、pH调 节剂、耐冻融稳定剂和水组成，各组分的重量比为：

硅藻土	100
		苯丙乳液	20-60
钛白粉	15-40
		高岭土	10-30
滑石粉	10-30
		碳酸钙	5-15
气凝硅胶	0.06-0.35
		分散剂	0.5-2.5
增稠剂	3-10
		消泡剂	0.05-0.25
润湿剂	0.5-2.5
		成膜助剂	2.5-6.0
防腐剂	0.5-1.5
		pH调节剂	2.5-10
耐冻融稳定剂	2.5-7.5
		水	适量。

各组分的较佳的重量比为：

硅藻土	100
		苯丙乳液	25-50
钛白粉	20-35
		高岭土	15-25
滑石粉	15-25
		碳酸钙	5-10
气凝硅胶	0.06-0.25
		分散剂	1-2
增稠剂	3-7.5
		消泡剂	0.05-0.20
润湿剂	1-2
		成膜助剂	3-5
防腐剂	0.5-1.0
		pH调节剂	2.5-7.5
耐冻融稳定剂	2.5-5
		水	适量。

本发明中，所述硅藻土为经（300-700）℃高温焙烧处理的硅藻土，细度为（100-400）目。

本发明中，所述钛白粉为金红石型钛白粉或锐钛矿型钛白粉中的一种。

本发明中，所述高岭土为煅烧高岭土，细度为800目。

本发明中，所述滑石粉为超细滑石粉，细度为1250目。

本发明中，所述碳酸钙为重质碳酸钙，细度为800目。

本发明中，所述气凝硅胶表观密度为2.5-6.3kg/m³，细度为全部通过80μm方孔筛。

本发明中，所述分散剂为阳离子型分散剂。

本发明中，所述增稠剂为羟乙基纤维素(HEC)。

本发明中，所述消泡剂为有机硅系列消泡剂。

本发明中，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物。

本发明中，所述成膜助剂为醇酯十二。

本发明中，所述防腐剂为托尔公司生产的ACTICIDE MBS，化学组成为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮（MIT）与1，2-苯并异噻唑啉-3-酮（BIT）。

本发明中，所述pH调节剂为索尔维公司生产的RHODOLINE AN-130，气味低，提高pH稳定性，兼具助润湿分散的功能。

本发明中，所述耐冻融稳定剂为聚乙二醇。

本发明中，所述水为去离子水。

本发明提出的一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料的制备方法，具体步骤如下：

(１)将硅藻土原土过筛，筛分出所需粒径的硅藻土；

(２)在（300-700）℃温度下焙烧步骤(１)得到的硅藻土，焙烧时间为30min；

(３)按所述各重量比例称取各组分；

(４)将反应容器中装入部分水，打开搅拌器，然后依次加入增稠剂、分散剂、润湿剂、防腐剂、pH调节剂、耐冻融稳定剂、消泡剂和成膜助剂搅拌均匀；

(５)向步骤(４)所得产物中依次加入钛白粉、气凝硅胶、高岭土、滑石粉、碳酸钙和硅藻土，搅拌均匀；

(６)向步骤(５)所得产物中加入苯丙乳液，搅拌均匀；

(７)加入适量水调节稠度。

本发明中，焙烧硅藻土为主要填料，与高岭土、滑石粉和碳酸钙共同使用。硅藻土具有极高的比表面积和孔隙率，是具有调湿功能的基料。硅藻土的功能主体为硅藻壳，其主要化学成分为无定形SiO₂，此外还含有少量的Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO和有机质等。焙烧处理可以减少甚至消除有机物和碳酸盐等杂质，提高产物的纯度和白度，同时也有助于改善硅藻土的化学反应活性、提高制品的力学强度。另一方面，不同的焙烧制度也可能一定程度上改变硅藻土的孔结构，对硅藻土的吸附性能产生影响。

本发明中，高岭土、滑石粉和碳酸钙作为填料使用，在涂料中主要起填充作用，提高固含量，减少树脂用量，降低涂料成本。其中，高岭土悬浮性好，干遮盖力好，耐光、耐腐蚀性好，能提高漆膜硬度。滑石粉可防沉剂降，增强涂膜屏蔽性、柔韧性和耐久性，改善施工性。重质碳酸钙可改善保色性和抗粉化性。本发明中，气凝硅胶具有97%左右的孔隙，表观密度低，无色，可以极大地降低涂料层的隔热性，减弱墙面的冬季“冷辐射”效应，改善居住者的体感，而且，气凝硅胶本身具有一定的吸放湿性，可帮助增强涂料的吸放湿功能。

本发明中，钛白粉为着色颜料，用于提高涂膜遮盖力。金红石型钛白粉密度为4.2g/cm³，折射率为2.73，消色率为1650-1700，最佳散射粒径为0.27μm。锐钛矿型钛白粉密度为3.9 g/cm³，折射率为2.55，消色率为1200-1300，最佳散射粒径为0.37μm。二者均具有遮盖力高、消色力好、稳定性超强等一系列优点，均可作为白色颜料使用。

本发明中，分散剂为阳离子分散剂。由于硅藻土表面有很多不同种类的羟基，这使得硅藻土颗粒与颗粒之间会形成相当量的氢键，会使得硅藻土颗粒互相吸引使分散作用力增大而不易分散。硅藻土表面显负电性，阴离子型水性涂料分散剂在涂料制备过程中会形成阴离子，会与硅藻土表面的负电离子相斥，使这些具有表面活性的阴离子不能吸附到硅藻土表面使其不能形成双电子层，使其不能很好的分散。因此，为使得硅藻土能够很好的分散，形成均一的分散体系，所用的分散剂必须具备三个方面的特点：能破坏或结合硅藻土表面结合的氢键；在碱性条件下使用（因为硅藻土表面是负电性，在酸性条件下容易被破坏）；最好为阳离子型，这样能更好的结合在硅藻土表面，使得硅藻土更好的分散。因此，本发明中使用阳离子型分散剂。

本发明中，硅藻基内墙涂料有分散剂、增稠剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、防腐剂、pH调节剂和耐冻融稳定剂等。助剂是涂料必不可少的组分。在苯丙乳液中掺加成膜助剂可降低最低成膜温度（MFFT）。掺加润湿剂可降低颜料表面张力，促进成膜物质有效地将颜料孔隙中的空气置换出并有效的包覆颜料，使颜料粒子互不接触。内墙涂料中含有丰富的水分与营养物质，微生物很容易在其中繁衍成长，从而引起涂料分层、发臭，掺加防腐剂可以降低微生物污染事件发生的概率。乳液和助剂中都可能含有酯基官能团，因此控制pH值对产品的贮存稳定性、润湿、消泡和抗菌等性能都有显著的影响。掺加适量的pH调节剂可以使涂料更加稳定。

本发明的有益效果在于：本发明以硅藻土、高岭土、滑石粉和碳酸钙组成填料体系，以气凝硅胶为隔热材料，并加入分散剂、增稠剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、防腐剂、pH调节剂和耐冻融稳定剂提高涂料体系的稳定性。本发明提出的焙烧硅藻土制备调湿内墙涂料的方法，不仅解决二三级硅藻土资源化利用的问题，且其调湿功能可满足人所需的热舒适环境，将带来良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

下面通过实施例进一步说明本发明。

实施例1

一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，（100-200）目硅藻土在700℃下焙烧30min，按硅藻土100，苯丙乳液20，锐钛型钛白粉15，高岭土10，滑石粉10，碳酸钙5，气凝硅胶0.35，分散剂0.5，增稠剂3，消泡剂0.05，润湿剂0.5，成膜助剂2.5，防腐剂0.5，pH调节剂2.5，耐冻融稳定剂2.5和余量水的重量比例称取原材料。涂料制备完成后进行性能测试，测试结果见表1。

实施例2

一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，（300-400）目硅藻土在300℃下焙烧30min，按硅藻土100，苯丙乳液60，金红石型钛白粉40，高岭土30，滑石粉30，碳酸钙15，气凝硅胶0.10，分散剂2.5，增稠剂10，消泡剂0.25，润湿剂2.5，成膜助剂6.0，防腐剂1.5，pH调节剂10，耐冻融稳定剂7.5和余量水的重量比例称取原材料。涂料制备完成后进行性能测试，测试结果见表1。

实施例3

一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，（200-300）目硅藻土在450℃下焙烧30min，按硅藻土100，苯丙乳液40，锐钛型钛白粉30，高岭土20，滑石粉15，碳酸钙12，气凝硅胶0.06，分散剂0.8，增稠剂6，消泡剂0.13，润湿剂2.2，成膜助剂3.5，防腐剂0.9，pH调节剂6.5，耐冻融稳定剂6.0和余量水的重量比例称取原材料。涂料制备完成后进行性能测试，测试结果见表1。

表1

Claims (6)

1.一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，其特征在于由硅藻土、苯丙乳液、钛白粉、高岭土、滑石粉、碳酸钙、气凝硅胶、分散剂、增稠剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、防腐剂、pH调节剂、耐冻融稳定剂和水组成，各组分的重量比为：

所述硅藻土为经（300-700）℃高温焙烧处理，细度为（100-400）目的硅藻土，所述高岭土为细度800目的煅烧高岭土。

2.根据权利要求1所述的一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，其特征在于各组分的重量比为：

。

3.根据权利要求1所述的一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，其特征在于所述钛白粉为金红石型钛白粉或锐钛矿型钛白粉中的一种，所述滑石粉为细度1250目的超细滑石粉，所述碳酸钙为细度800目的重质碳酸钙。

4.根据权利要求1所述的一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，其特征在于所述增稠剂为羟乙基纤维素HEC，所述消泡剂为有机硅系列消泡剂，所述润湿剂为聚醚硅氧烷共聚物，所述成膜助剂为醇酯十二，所述防腐剂为托尔公司生产的ACTICIDE MBS，化学组成为2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮与1，2-苯并异噻唑啉-3-酮，所述pH调节剂为索尔维公司生产的RHODOLINE AN-130。

5.根据权利要求1所述的一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料，其特征在于所述耐冻融稳定剂为聚乙二醇。

6.一种如权利要求1所述的一种焙烧硅藻土制备的调湿内墙涂料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)将硅藻土原土过筛，筛分出所需粒径的硅藻土；

(２)在（300-700）℃温度下焙烧步骤(1)得到的硅藻土，焙烧时间为30min；

(３)按所述各重量比例称取各组分；

(４)将反应容器中装入部分水，打开搅拌器，然后依次加入增稠剂、分散剂、润湿剂、防腐剂、pH调节剂、耐冻融稳定剂、消泡剂和成膜助剂搅拌均匀；

(５)向步骤(４)所得产物中依次加入钛白粉、气凝硅胶、高岭土、滑石粉、碳酸钙和硅藻土，搅拌均匀；

(６)向步骤(５)所得产物中加入苯丙乳液，搅拌均匀；

(７)加入适量水调节稠度。