CN109626943A - 一种托玛琳内墙涂料及其制备方法 - Google Patents

一种托玛琳内墙涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种托玛琳内墙涂料及其制备方法，包括以下重量份的原料：800目超细托玛琳粉剂10.00‑20.00份；钛白粉1.00‑3.00份；锌钡白4.00‑8.00份；轻质碳酸钙16份；膨润土5.00‑10.00份；分散剂0.22份；胶粘剂40～51份。本发明提供的涂料的配方中，含有的托玛琳成分能够释放出负离子，可以使室内负离子浓度达到780～1300个/cm3，可以满足人们在室内对于新鲜空气的需求，且负离子具有呼吸保健、促进血液循环、调节人体离子平衡、抑制菌类感染、增强人体免疫力、调节呼吸的作用，且整个配方中不含毒性挥发性有机成分，环保安全、健康无毒，保证了健康安全的居住环境。

Description

一种托玛琳内墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于涂料领域，具体涉及一种托玛琳内墙涂料及其制备方法。
背景技术
人们一生中绝大多数时间生活在家庭和工作场所的室内，室内空气的质量直接影响到人们的身体健康。
传统的内墙涂料主要起到装饰和保护室内壁面使其美观整洁的作用。一般要求其具有质地平滑细腻、色彩柔和、有一定耐水耐碱作用，并具有抗粉化性、耐擦洗、透气性好、施工方便、贮存稳定，价格合理等特点。但是对其本身环保性和对人体可能产生的不良影响的问题难以解决。
托玛琳也称托玛琳石或电气石，是一种含硼的成分复杂的硅酸盐，它具有 Si6O18复三方环结构，这种结构使得托玛琳石在受到外界温度、压力等变化的影响下，会产生热电效应、压电效应及其静电场效应，这些效应使得托玛琳石具有远红外辐射、释放负离子、吸附效应和生物电特性等特殊的性质，这些特性在健康、环保等领域中有着极为广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种托玛琳内墙涂料及其制备方法，以800目超细托玛琳粉剂、钛白粉、锌钡白、轻质碳酸钙、膨润土、分散剂按照特定配比组合得到固骨料，并加入环保配方的胶粘剂制备得到，其可使室内空气一直维持在新鲜的类似树林或森林中负离子浓度的水平，保持空气的新鲜，维系人体的身体健康。
本发明采取的技术方案为：
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量份的原料：800目超细托玛琳粉剂 10.00-20.00份；钛白粉1.00-3.00份；锌钡白4.00-8.00份；轻质碳酸钙16份；膨润土5.00-10.00份；分散剂0.22份；胶粘剂40～51份。
上述配方中：
(1)托玛琳粉剂：为精选托玛琳矿粉碎至粉的原料，在本涂料中起着不断释放负离子的功能作用，其主要化学成分是SiO2、TiO2、CaO、K2O、LiO、Al2O3、 B2O3、MgO、Na2O、Fe2O3、FeO、MnO和P2O5，它是具有结构特殊的极性结晶体，自身能长期产生电负离子和远红外线。(2)钛白粉：白色色料和涂料基质，化学性能稳定，遮盖率高，抗絮凝性好，不褪色，耐候性好，具有增强涂料强度作用。钛白粉的加入除了起着增加遮盖率外，还具有提高某些种类重色托玛琳粉剂在制成成品涂料后的改色着色程度的作用。再者钛白粉的主要成分为TiO2，与托玛琳粉剂具有结构相同(钛白粉中SiO2、TiO2都属四方晶系)和相近的成分，二者间可以产生较强的结合力，有助于涂料本身的强度和耐磨性提高。(3)锌钡白：白色粉末，是硫化锌和硫酸钡的混合物，遮盖力仅次于钛白粉，比氧化锌好，此处替代部分钛白粉用，提高涂料固化耐久性，成本较钛白粉低得多。(4)轻质碳酸钙：其涂料填充剂，增加涂料强度，由于采用的轻质碳酸钙具有一定的疏水性，可以维持涂料不受潮发霉；其次，其主要成分CaO 也是托玛琳粉的主要成分，所以相容性好，结合力强；再者，轻质碳酸钙生产工艺成熟，作为原料品质稳定，成本较低。(5)膨润土：主要成分SiO266.7％、 Al2O325.1％、H2O5.0％，并含有Fe2O3、FeO、MgO、K2O、Na2O等氧化物，由于其主要成分与上述原料相同或结构相近，在涂料中主要用作增稠剂、悬浮剂、促变剂，可以有效防止颜色沉淀结块，增强涂层抗水性和耐酸性，提高涂层强度。(6)分散剂：此处所述分散剂为硅酸盐类(LBCB-1)，作用为提高涂料的稳定性，克服在施工时涂料下垂或者结团等现象，提高涂料的触变性和抗流挂性。 (7)胶粘剂：主要作用是胶粘涂料中的多种原料于一体，维持涂料及涂覆层与墙体之间的粘附力，改善涂料对不同墙基体的适应性，与内墙涂料腻子有很好的和易性以及粘结性，保证了内墙整体的涂覆质量，使得涂料中在施工过程中保水性能好，易施工。
综上所述，本发明所提供的托玛琳内墙涂料的配方中，所选的多种原料功能各不相同，但是微观结构相同或相近，使得原料间具有正向协同作用，强化了各自本体功能的发挥，又体现了综合性能的提升，最终导致涂料本身的粘接强度和负离子发生量优于普通涂料。
所述胶粘剂包括以下重量份的原料：聚乙烯醇水溶液2.00-12.00份；丙二醇1.20-2.20份；盐酸0.50-1.10份；尿素1.20-2.40份；钠水玻璃3.20-4.95份，水 35.00份。
进一步地，所述胶粘剂优选为包括以下重量份的原料：聚乙烯醇水溶液 6.00-8.00份；丙二醇1.20-2.10份；盐酸0.20-1.20份；尿素1.00-3.00份；钠水玻璃2.95-5.45份，水35.00份。
本发明提供的胶粘剂的配方中，聚乙烯醇作为胶粘剂主体原料，无味，易溶于水，不溶于汽油、煤油、植物油等有机溶剂，耐酸、碱、盐、硬水，在胶粘剂中起着胶粘体骨架和基质作用；硅酸钠与稀盐酸反应生成胶体，呈碱性，在碱性条件下，聚乙烯醇的胶粘性会大幅度上升，加之硅酸钠生成的胶体，更加增强了胶粘性和含固率；丙二醇主要作用为耐低温，防冷、放低温龟裂；尿素作为聚乙烯醇的黏度调节剂，一是可以根据使用条件改变胶粘剂黏度，二是可以调节改善胶粘剂的施工，使涂覆容易操作。
所述800目超细托玛琳粉剂的制备方法为：以托玛琳粗粉为原料，用振动磨振动粉碎30-60min，旋振筛分选5-10min；用气流粉碎机进一步粉碎至800目；用超声波振动筛筛分，取粒径为800目的过筛物即可得到所述800目超细托玛琳粉剂。
所述分散剂为硅酸盐类分散剂，优选为LBCB-1。
所述膨润土的粒度为320目。
所述胶粘剂的制备方法为：
(a)将配方量的聚乙烯醇溶液、丙二醇、盐酸、1/2体积的水混合搅拌均匀；
(b)将配方量的尿素和钠水玻璃混合，加入剩余体积的水，进行粉碎研磨；
(c)将步骤(a)和步骤(b)所得物料混合，进行剪切混合，即可得到均匀流态的胶黏剂。
步骤(a)中，搅拌的时间为5～10min。
步骤(b)中，使用胶体磨进行粉碎研磨，粉碎研磨的时间为5-10min。
步骤(c)中，使用高速剪切机进行剪切混合，剪切混合时间为5-10min；所述高速剪切机的剪切速率为8000～12000rpm。
所述聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为6.0～12.0％。
所述盐酸的质量分数为20％；商品工业盐酸为36％，直接使用浓度太高，输送配置操作等过程中对人体有伤害的危险，此外对存放容器的要求也较高，因此本发明对盐酸稀释后再进行使用。
所述钠水玻璃20℃时密度为1.46g/cm3。
本发明还提供了所述的托玛琳内墙涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将除胶粘剂以外的其他原料按照配方量混合搅拌均匀，得到固体骨料；
(2)向步骤(1)中加入一半配方量的胶粘剂，进行研磨；
(3)继续加入另一半配方量的胶粘剂，进行研磨，即可得到所述托玛琳内墙涂料。
步骤(1)中，搅拌的时间为5～10min。
步骤(2)和步骤(3)中均使用胶体磨进行研磨，研磨的时间分别为10-30min、 20-30min。
本发明通过分批次向固体骨料中加入胶粘剂制备得到所述托玛琳内墙涂料，所述胶粘剂加入到涂料的固体骨料原料中，在作为溶剂溶的同时，解决了传统内墙涂料涂覆层起泡、剥落发黄、发黑长霉问题，使用其在托玛琳内墙涂料中可以提高涂料及涂覆层与墙体之间的粘附力，改善托玛琳内墙涂料对不同墙基体的适应性，与内墙涂料腻子有很好的和易性以及粘结性，保证了内墙整体的涂覆质量。
本发明提供的涂料的配方中，含有的托玛琳成分能够释放出负离子，负离子具有呼吸保健、促进血液循环、调节人体离子平衡、抑制菌类感染、增强人体免疫力、调节呼吸的作用，且整个配方中不含毒性挥发性有机成分，环保安全、健康无毒，保证了健康安全的居住环境。
本发明提供的托玛琳内墙涂料可以广泛用于居室、办公场所、乃至候车候机楼等其他与人有接触的房室内壁的涂覆。我国城市绿化优秀地区(公园等绿化区)负离子浓度：400-600个/cm3，城市其他地区50-300个/cm3。本发明提供的产品可以使室内负离子浓度达到780～1300个/cm3，可以满足人们在室内对于新鲜空气的需求。
附图说明
图1为超细托玛琳粉与钛白粉用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图2为超细托玛琳粉与钛白粉用量对涂料产生的负离子数量的影响(3D)图；
图3-7分别为在钛白粉用量为1.0kg、1.5kg、2.0kg、2.5kg、3.0kg时，超细托玛琳粉用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图8为超细托玛琳粉与锌钡白用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图9为超细托玛琳粉与锌钡白用量对涂料产生的负离子数量的影响(3D)图；
图10-14分别为在锌钡白用量为4.0kg、5.0kg、6.0kg、7.0kg、8.0kg时，超细托玛琳粉用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图15为超细托玛琳粉与膨润土用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图16为超细托玛琳粉与膨润土用量对涂料产生的负离子数量的影响(3D) 图；
图17-21分别为在膨润土用量为6.0kg、7.0kg、8.0kg、9.0kg、10.0kg时，超细托玛琳粉用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图22为钛白粉与锌钡白用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图23为钛白粉与锌钡白用量对涂料产生的负离子数量的影响(3D)图；
图24-28分别为在锌钡白用量为4.0kg、5.0kg、6.0kg、7.0kg、8.0kg时，钛白粉用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图29为钛白粉与膨润土用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图30为钛白粉与膨润土用量对涂料产生的负离子数量的影响(3D)图；
图31-36分别为在膨润土用量为5.0kg、6.0kg、7.0kg、8.0kg、9.0kg、10.0kg 时，钛白粉用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图37为锌钡白与膨润土用量对涂料产生的负离子数量的影响图；
图38为锌钡白与膨润土用量对涂料产生的负离子数量的影响(3D)图；
图39-45分别为在膨润土用量为5.0kg、6.0kg、7.0kg、7.5kg、8.0kg、9.0kg、10.0kg时，锌钡白用量对涂料产生的负离子数量的影响图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明所用到的各设备型号如下：2ZM系列振动磨机、QS50型气流粉碎机、 TZ-800-1S型超声波振动筛、JMS-50型胶体磨、SHW/GA型单级管线式高速剪切乳化机、德国布鲁克海文Zetaplus粒径检测仪、QT-COM3500便携负氧离子检测仪。
实施例1
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 10.00kg；钛白粉1.40kg；锌钡白5.60kg；轻质碳酸钙16.00kg；膨润土8.00kg；分散剂0.22kg；胶粘剂41.22kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液6.00kg；丙二醇2.10kg；盐酸0.50kg；尿素1.40kg；钠水玻璃3.20kg，水 35.00kg。
所述胶粘剂的制备方法为：
(a)将配方量的聚乙烯醇溶液、丙二醇、盐酸、1/2体积的水混合，300r/min 搅拌5～10min；
(b)将配方量的尿素和钠水玻璃混合，加入剩余体积的水，使用胶体磨进行粉碎研磨5-10min；
(c)将步骤(a)和步骤(b)所得物料混合，使用高速剪切机进行剪切混合 5-10min，即可得到均匀流态的胶黏剂。
所述托玛琳内墙涂料的制备方法为：
(1)将除胶粘剂以外的其他原料按照配方量倒入混料机中搅拌混合5-10min 得到固骨料；
(2)向步骤(1)中加入一半配方量的胶粘剂，使用胶体磨进行研磨10-30min；
(3)继续加入另一半配方量的胶粘剂，进行研磨10-30min，即可得到所述托玛琳内墙涂料，在其他技术指标满足GB/T 9756-2018(2019-01-01开始实施) 《合成树脂乳液内墙涂料》下，检测器其负离子产生能力为：780个/cm3。
一般功能性涂料大多注重于功能性质，本涂料由于使用了自主研发的胶粘剂，因此在涂料粘接强度指标上高于类似产品，配方中的胶粘剂强度的最低值为0.365MPa，高值可达0.997MPa，目前国内企业标准优等品为大于等于0.3MPa，当做成成品涂料时，本发明涂料粘接强度仍维持在所用胶粘剂的95％。
实施例2
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 11.00kg；钛白粉2.00kg；锌钡白7.60kg；轻质碳酸钙16.00kg；膨润土6.00kg；分散剂0.22kg；胶粘剂42.82kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液6.00kg；丙二醇2.10kg；盐酸0.50kg；尿素1.40kg；钠水玻璃3.20kg，水 35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：839个/cm3。
实施例3
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂2.00kg；钛白粉2.60kg；锌钡白5.20kg；轻质碳酸钙16kg；膨润土9.50kg；分散剂0.22kg；胶粘剂45.52kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液6.00kg；丙二醇2.10kg；盐酸0.50kg；尿素1.40kg；钠水玻璃3.20kg，水35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：867个/cm3。
实施例4
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 13.00kg；钛白粉1.00kg；锌钡白7.20kg；轻质碳酸钙16kg；膨润土7.50kg；分散剂0.22kg；胶粘剂44.92kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液6.00kg；丙二醇2.10kg；盐酸0.50kg；尿素1.40kg；钠水玻璃3.20kg，水35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：973个/cm3。
实施例5
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 14.00kg；钛白粉1.60kg；锌钡白4.80kg；轻质碳酸钙16kg；膨润土5.50kg；分散剂0.22kg；胶粘剂42.12kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液6.00kg；丙二醇2.10kg；盐酸0.50kg；尿素1.40kg；钠水玻璃3.20kg，水35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：1150个/cm3。
实施例6
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 15.00kg；钛白粉2.20kg；锌钡白6.80kg；轻质碳酸钙16kg；膨润土9.00kg；分散剂0.22kg；胶粘剂49.22kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液8.00kg；丙二醇1.40kg；盐酸1.10kg；尿素1.20kg；钠水玻璃3.95kg，水35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：1036个/cm3。
实施例7
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 16.00kg；钛白粉2.80kg；锌钡白4.40kg；轻质碳酸钙16kg；膨润土7.00kg；分散剂0.22kg；胶粘剂46.42kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液8.00kg；丙二醇1.40kg；盐酸1.10kg；尿素1.20kg；钠水玻璃3.95kg，水35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：1200个/cm3。
实施例8
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 17.00kg；钛白粉1.20kg；锌钡白6.40kg；轻质碳酸钙16kg；膨润土5.00kg；分散剂0.22kg；胶粘剂45.82kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液8.00kg；丙二醇1.40kg；盐酸1.10kg；尿素1.20kg；钠水玻璃3.95kg，水35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：1309个/cm3。
实施例9
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 18.00kg；钛白粉1.80kg；锌钡白4.00kg；轻质碳酸钙16.00kg；膨润土8.50kg；分散剂0.22kg；胶粘剂48.52kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液8.00kg；丙二醇1.40kg；盐酸1.10kg；尿素1.20kg；钠水玻璃3.95kg，水 35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：1309个/cm3。
实施例10
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 19.00kg；钛白粉2.40kg；锌钡白6.00kg；轻质碳酸钙16.00kg；膨润土6.50kg；分散剂0.22kg；胶粘剂50.12kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液8.00kg；丙二醇1.40kg；盐酸1.10kg；尿素1.20kg；钠水玻璃3.95kg，水 35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：1342个/cm3。
实施例11
一种托玛琳内墙涂料，包括以下重量的原料：800目超细托玛琳粉剂 20.00kg；钛白粉3.00kg；锌钡白8.00kg；轻质碳酸钙16.00kg；膨润土10.00kg；分散剂0.22kg；胶粘剂57.22kg。所述胶粘剂包括以下重量的原料：聚乙烯醇水溶液8.00kg；丙二醇1.40kg；盐酸1.10kg；尿素1.20kg；钠水玻璃3.95kg，水 35.00kg。
其制备方法同实施例1，其负离子产生能力为：1220个/cm3。
另外通过对本发明托玛琳内墙涂料配方中的原料进行多因素多水平实验，分析原料对于涂料负离子产生能力的定量影响规律，结果如图1～45所示，从图中可以得出结论如下：
(1)所述原料可以制备出具有产生负离子的室内涂料；
(2)所述各种原料用量对制备具有产生负离子室内涂料的负离子量技术指标的影响规律是复杂的，不能通过简单的有限次试验就能得到玛琳内墙涂料的配方。如从图1和图2可知随着托玛琳粉剂用量的增加，负离子的产生量是增加的；从图3～图7可知虽然随着托玛琳粉剂用量的增加负离子的产生量增加，但是由于钛白粉用量的不同，负离子的产生量也是不同的，可以根据对负离子产生量和钛白粉价格综合考虑钛白粉用量；从图8～图14可以看出随着托玛琳粉剂用量增加，由于锌钡白的加入量不同，导致的负离子产生率有时还不是现行的，如图12所示锌钡白用量＝6.0kg时，负离子产生量达到最大值，随后下降，不必要再加入更多的托玛琳粉剂；图22～图28表述了钛白粉与锌钡白用量间的非线性关系，图24、25、26、27反映出的规律尤为突出。
(3)了解掌握这些定量规律是制备合格产品的重要依据，可以实现产品的系列化生产，满足不同使用环境的需求；
(4)从所列图中可以根据客户对技术指标的要求找出适应生产的涂料配方。比如：如果客户要求本发明提供的托玛琳内墙涂料产生负离子个数为 1200/cm3，考察钛白粉与锌钡白的用量，图24表明0.75kg钛白粉和4kg锌钡白的配方可以达到指标要求，图26表明出2.05kg钛白粉和6kg锌钡白的配方可以达到指标要求，图27表明2.60kg钛白粉和7kg锌钡白的配方可以达到指标要求，图28表明3.00kg钛白粉和8kg锌钡白的配方可以达到指标要求，综合来看在要求托玛琳内墙涂料产生负离子个数为1200/cm3，图26的配方最佳。
(5)从所列图中可以根据原料价格变化找出合适的涂料配方，节能减材，实现降低成本的目的。
上述参照实施例对一种托玛琳内墙涂料及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种托玛琳内墙涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：800目超细托玛琳粉剂10.00-20.00份；钛白粉1.00-3.00份；锌钡白4.00-8.00份；轻质碳酸钙16份；膨润土5.00-10.00份；分散剂0.22份；胶粘剂40～51份。
2.根据权利要求1所述的托玛琳内墙涂料，其特征在于，所述胶黏剂包括以下重量份的原料：聚乙烯醇水溶液2.00-12.00份；丙二醇1.20-2.20份；盐酸0.20-1.20份；尿素1.00-3.00份；钠水玻璃2.95-5.45份，水35.00份。
3.根据权利要求1或2所述的托玛琳内墙涂料，其特征在于，所述分散剂为硅酸盐类分散剂。
4.根据权利要求1或2所述的托玛琳内墙涂料，其特征在于，所述分散剂为LBCB-1。
5.根据权利要求1或2所述的托玛琳内墙涂料，其特征在于，所述膨润土的粒度为320目。
6.根据权利要求2所述的托玛琳内墙涂料，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液的质量百分浓度为6.0～12.0％。
7.根据权利要求2所述的托玛琳内墙涂料，其特征在于，所述盐酸的质量分数为20％。
8.所述钠水玻璃20℃时密度为1.46g/cm3。
9.根据权利要求1或2所述的托玛琳内墙涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将除胶粘剂以外的其他原料按照配方量混合搅拌均匀；
(2)向步骤(1)中加入一半配方量的胶粘剂，进行研磨；
(3)继续加入另一半配方量的胶粘剂，进行研磨，即可得到所述托玛琳内墙涂料。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)中均使用胶体磨进行研磨，研磨的时间分别为10-30min、20-30min。
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