CN111073402A - 一种绿色环保型高附着力建筑用底漆及其制备方法 - Google Patents

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CN111073402A CN201911415856.4A CN201911415856A CN111073402A CN 111073402 A CN111073402 A CN 111073402A CN 201911415856 A CN201911415856 A CN 201911415856A CN 111073402 A CN111073402 A CN 111073402A
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宋晓磊
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Abstract

本申请提供一种绿色环保型高附着力建筑用底漆及其制备方法，包括以下组分：聚合物乳液，硅酸钾溶液，pH调节剂，冻融稳定剂，分散剂，润湿剂，消泡剂，颜料，增稠剂，成膜助剂，基材润湿剂以及水。硅酸钾溶液与基材中的水泥同属于硅酸盐无机物质，具有非常好的的相容性，分子级的硅酸钾溶液在低表面张力下能很轻松的润湿渗透到基材的毛细孔中，既提高了底漆的抗返碱，又加固了基材提高了基材与底漆的粘结强度。另外，本申请提供的高附着力建筑用底漆，不仅性能优异，而且全部采用环保型低气味原材料，未人为添加VOC、甲醛、重金属、APEO、生物杀伤剂等有害物质，生产出来的产品无毒无味，更使用了可再生的硅酸钾溶液作为成膜物质。

Description

一种绿色环保型高附着力建筑用底漆及其制备方法
技术领域
本申请涉及建筑涂料技术领域，具体涉及一种绿色环保型高附着力建筑用底漆及其制备方法。
背景技术
随着《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》的颁布与实施，人们对涂料中VOC、甲醛等有害物质限量更加重视。在外墙装饰方面，高层建筑和外墙保温严重制约了石材、墙砖等重质装饰材料的使用，仿墙面砖、仿花岗岩等装饰效果逐渐得到广大业主的认可。仿墙面砖、仿花岗岩等装饰材料在用于外墙装饰时，需要在外墙基层表面先涂上底漆，且底漆需要被美纹纸分割成多道，这就要求底漆除了具有较好的耐水耐碱性、抗返碱抗盐析效果外，还要与基层有优异的附着力，抗美纹纸撕拉不破损。
建筑外墙基材多为水泥砂浆或混凝土，建筑涂料用腻子也是水泥基腻子，其最大的特点是孔隙率高，毛细孔多。底漆要具有抗美纹纸撕拉效果，必须要渗透到水泥基材内部与基材产生良好的咬合效应，而且底漆还必须要具有足够的刚度和强度。而目前建筑外墙底漆都是用聚合物乳液生产的水性涂料，存在以下缺点：1、水性涂料，表面张力较大，对基层毛细孔的润湿性较差；2、乳液粒径一般在100-200nm之间，粒径较粗，甚至大于部分毛细孔的直径，不能有效渗透；3、聚合物乳液是热塑性树脂，玻璃化温度一般在15～30℃，夏天墙面温度高达50-60℃，导致漆膜强度大大降低，极易被美纹纸撕破，影响装饰效果及防水抗碱性。
专利CN106634316 A是通过苯丙乳液与水性聚酯复合，添加颜填料和助剂制备的一种高渗透抗撕拉封闭型底漆，但专利只是表征了其技术性能满足常规底漆标准技术要求，既没有表征底漆的抗撕拉效果，也没有表征其绿色环保性。专利CN106700814A通过环氧改性封闭乳液，添加助剂与颜填料制备的一种水性高附着力分格缝底漆，但该底漆VOC含量偏高，并且超标使用了CMIT/MIT(3:1)的生物杀伤剂，明显不能满足《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》中水性建筑涂料的绿色产品技术要求。
发明内容
本申请的目的在于解决上述现有技术存在的问题，提供一种绿色环保型高附着力建筑用底漆及其制备方法，既能满足《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》中水性建筑涂料的绿色产品技术要求，又与基材附着力高，有很好的美纹纸抗撕拉效果。
本申请的第一方面，提供一种绿色环保型高附着力建筑用底漆，包括以下重量份的组分：
Figure BDA0002351172770000011
Figure BDA0002351172770000021
其中，基于1kg计为1重量份。
可选的，所述聚合物乳液为苯丙乳液。
本申请中的聚合物乳液要求与硅酸钾相容性好，可选陶氏TX-007M或巴斯夫296DS。
苯丙乳液(苯乙烯-丙烯酸酯乳液)是由苯乙烯和丙烯酸酯单体经乳液共聚而得。苯丙乳液附着力好，胶膜透明，耐水、耐油、耐热、耐老化性能良好。
可选的，所述硅酸钾溶液为模数在3.0～3.8之间的高模数钾水玻璃。
可选的，所述冻融稳定剂是一种不含VOC、不含APEO的环保型产品，可选陶氏FT-893。
可选的，所述pH调节剂为不含VOC的环保型pH调节剂，可为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、高沸点有机胺中的一种或几种。
可选的，所述分散剂为高分子分散剂，可为丙烯酸钠盐分散剂或丙烯酸铵盐分散剂。
可选的，所述润湿剂为不含APEO的脂肪醇聚氧乙烯醚，可选陶氏BD-405、EF-406、BD-109、科莱恩LCN407润湿剂。
可选的，所述消泡剂为矿物油消泡剂、聚醚改性有机硅消泡剂、聚醚消泡剂中的一种或几种。
可选的，所述颜料为无机颜料，可选金红石钛白、氧化铁黑、氧化铁红、氧化铁黄中的一种或几种。
可选的，所述增稠剂为羟乙基纤维素醚或疏水改性羟乙基纤维素醚的一种或几种。
可选的，所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。本申请选用的成膜助剂为非VOC产品，可选伊斯曼Texanol，陶氏IBT或润泰RTC-12十二碳醇酯。
可选的，所述基材润湿剂为聚醚改性有机硅或特殊非离子润湿剂，可选毕克BYK333、BYK345，迪高WET250、WET265，陶氏EF-106、HW-1000。所述基材润湿剂可剧烈降低水表面张力，提高涂料润湿性。
本申请的第二方面，提供一种第一方面任意一种可能实现方式提供的绿色环保型高附着力建筑用底漆的制备方法，包括：
a.先将水、增稠剂加入分散釜，搅拌5～10分钟，再加入pH调节剂，搅拌10～20分钟，使增稠剂完全溶解，pH值达到9.5～10；
b.加入分散剂、润湿剂、冻融稳定剂，1/2消泡剂，搅拌5～10分钟；
c.加入颜料，1500～2500rpm高速分散或研磨，至细度≤30μm；
d.加入聚合物乳液，成膜助剂，600～1000rpm搅拌10分钟；
e.加入1/2消泡剂，基材润湿剂，600～1000rpm搅拌10分钟；
f.加入硅酸钾溶液，800～1200rpm搅拌15～20分钟既得成品。
本申请提供的绿色环保型高附着力建筑用底漆中，使用硅酸钾水溶液和聚合物苯丙乳液有机无机复合体系，辅以各种不含APEO、不含VOC的环保助剂配制而成。硅酸钾水溶液不仅与基材有很好的粘结力，而且渗透性好，可以有效的堵塞毛细孔隙，提高底漆的抗透水性和抗盐碱性。硅酸钾水溶液还具有很好的耐热性和耐候性，即使在500～600℃的情况下仍具有较高的硬度和强度，而且具有防霉抗菌性，涂料中可以不添加异噻唑啉酮类生物杀伤剂。硅酸钾耐水性一般，涂膜硬脆易开裂等缺点可以通过优选高模数硅酸钾和复合聚合物苯丙乳液解决。一般硅酸钾模数越高，耐水性越好，因此尽可能的选择高模数的硅酸钾溶液。苯丙乳液是一种热塑性高分子聚合物，具有成膜性能优良，柔韧性好，优异的耐水耐碱性和良好的耐候性。苯丙乳液与硅酸钾溶液复合底漆，添加了可以有效降低涂料表面张力的助剂，分子级的硅酸钾溶液在低表面张力下能很轻松的润湿并渗透到基材的毛细孔中，既提高了底漆的抗返碱，加固了基材提高了基材与底漆的粘结强度，而且成膜性能好，耐水耐碱性优异，涂层即使在夏天较高的墙面温度下仍具有很好的强度和附着力。
本申请提供的绿色环保型高附着力建筑用底漆，使用常温常压混合搅拌的方式制备。通过搅拌速度和混合时间来控制涂料的生产，工艺十分简单，无需加热、加压即可生产，生产工艺简单安全、低能耗。
由以上技术方案可知，本申请提供的绿色环保型高附着力建筑用底漆，不仅性能优异，全面满足《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》技术要求，而且全部采用环保型低气味原材料，未人为添加VOC、甲醛、重金属、APEO、生物杀伤剂等有害物质，生产出来的产品无毒无味，更使用了可再生的硅酸钾溶液作为成膜物质，完全符合《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》“在全生命周期过程中，符合环境保护要求，对生态环境和人体健康无害或危害小，资源能源消耗少，品质高的产品”的绿色产品理念。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的底漆(左)与普通底漆(右)在4℃条件下的抗撕拉效果对比；
图2为本申请实施例提供的底漆(左)与普通底漆(右)在23℃条件下的抗撕拉效果对比；
图3为本申请实施例提供的底漆(左)与普通底漆(右)在50℃条件下的抗撕拉效果对比。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
实施例1
环保型抗美纹纸撕拉的绿色环保型高附着力建筑用底漆是由基料、颜料、助剂和水等组分组成，其具体由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002351172770000041
本申请实施例按如下工艺步骤制备：
a.先将40.7kg水、增稠剂(羟乙基纤维素醚如250HBR)加入分散釜，搅拌5～10分钟，再加入pH调节剂(甲基硅酸钾)，搅拌10～20分钟，使增稠剂完全溶解，pH值达到9.5～10；
b.加入分散剂(如陶氏丙烯酸钠盐分散剂OROTAN kuaiyi)、润湿剂(BD-405)，冻融稳定剂(FT-893)，消泡剂(陶氏聚醚改性有机硅DC 8590)，搅拌5～10分钟；
c.加入颜料氧化铁黑，1500～2500rpm高速分散，研磨至细度≤30μm；
d.加入聚合物乳液(陶氏TX-007M)，成膜助剂(陶氏IBT)，600～1000rpm搅拌10分钟；
e.加入消泡剂(陶氏聚醚改性有机硅DC 106F)，基材润湿剂(BYK333)，600～1000rpm搅拌10分钟；
f.加入硅酸钾溶液，800～1200rpm搅拌15～20分钟既得成品。
本申请未人为添加APEO、生物杀伤剂、乙二醇醚及其酯类溶剂及其他有毒有害物质，产品性能测试根据《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》中水性建筑涂料技术要求和《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》标准中外墙的技术要求进行，测试结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002351172770000051
实施例2
绿色环保型高附着力建筑用底漆是由基料、颜料、助剂和水等组分组成，其具体由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002351172770000052
本申请实施例按如下工艺步骤制备：
a.先将18.4kg水、增稠剂(羟乙基纤维素醚如信越HS30000YP2)加入分散釜，搅拌5～10分钟，再加入pH调节剂(如安格斯有机胺VOX1000)，搅拌10～20分钟，使增稠剂完全溶解，pH值达到9.5～10；
b.加入分散剂(如陶氏丙烯酸铵盐分散剂OROTAN 1124)、润湿剂(BD-405)，冻融稳定剂(FT-893)，1/2消泡剂(圣诺普科矿物油NXZ)，搅拌5～10分钟；
c.分别加入颜料金红石钛白和氧化铁黑，1500～2500rpm高速分散，研磨至细度≤30μm；
d.加入聚合物乳液(陶氏TX-007M)，成膜助剂(伊斯曼Texanol)，600～1000rpm搅拌10分钟；
e.加入1/2消泡剂(圣诺普科矿物油NXZ)，基材润湿剂(WET 265)，600～1000rpm搅拌10分钟；
f.加入硅酸钾溶液，800～1200rpm搅拌15～20分钟既得成品。
本申请未人为添加APEO、生物杀伤剂、乙二醇醚及其酯类溶剂及其他有毒有害物质，产品性能测试根据《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》中水性建筑涂料技术要求和《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》标准中外墙的技术要求进行，测试结果如表2所示。
表2
Figure BDA0002351172770000061
实施例3
绿色环保型高附着力建筑用底漆是由基料、颜料、助剂和水等组分组成，其具体由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002351172770000062
本申请实施例按如下工艺步骤制备：
a.先将37.7kg水、增稠剂(疏水改性羟乙基纤维素醚如HE10K)加入分散釜，搅拌5～10分钟，再加入pH调节剂(如氢氧化钾)，搅拌10～20分钟，使增稠剂完全溶解，pH值达到9.5～10；
b.加入分散剂(如陶氏丙烯酸钠盐分散剂OROTAN 731A)、润湿剂(EF-406)，冻融稳定剂(FT-893)，消泡剂(圣诺普科矿物油NXZ)，搅拌5～10分钟；
c.分别加入颜料金红石钛白、氧化铁红和氧化铁黑，1500～2500rpm高速分散，研磨至细度≤30μm；
d.加入聚合物乳液(巴斯夫296DS)，成膜助剂(伊斯曼Texanol)，600～1000rpm搅拌10分钟；
e.加入消泡剂(陶氏聚醚改性有机硅DC-106F)，基材润湿剂(HW-1000)，600～1000rpm搅拌10分钟；
f.加入硅酸钾溶液，800～1200rpm搅拌15～20分钟既得成品。
本申请未人为添加APEO、生物杀伤剂、乙二醇醚及其酯类溶剂及其他有毒有害物质，产品性能测试根据《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》中水性建筑涂料技术要求和《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》标准中外墙的技术要求进行，测试结果如表3所示。
表3
Figure BDA0002351172770000071
实施例4
绿色环保型高附着力建筑用底漆是由基料、颜料、助剂和水等组分组成，其具体由如下重量份数的组分组成：
Figure BDA0002351172770000072
Figure BDA0002351172770000081
本申请实施例按如下工艺步骤制备：
a.先将15.8kg水、增稠剂(羟乙基纤维素醚如250HHBR)加入分散釜，搅拌5～10分钟，再加入pH调节剂(如碳酸钠)，搅拌10～20分钟，使增稠剂完全溶解，pH值达到9.5～10；
b.加入分散剂(如陶氏丙烯酸铵盐分散剂OROTAN 963)、润湿剂(BD-109)，冻融稳定剂(FT-893)，消泡剂(陶氏聚醚改性有机硅DC-8590)，搅拌5～10分钟；
c.分别加入颜料金红石钛白、氧化铁红和氧化铁黄，1500～2500rpm高速分散，研磨至细度≤30μm；
d.加入聚合物乳液(陶氏TX-007M)，成膜助剂(润泰RTC-12)，600～1000rpm搅拌10分钟；
e.加入消泡剂(圣诺普科矿物油NXZ)，基材润湿剂(WET 250)，600～1000rpm搅拌10分钟；
f.加入硅酸钾溶液，800～1200rpm搅拌15～20分钟既得成品。
本申请未人为添加APEO、生物杀伤剂、乙二醇醚及其酯类溶剂及其他有毒有害物质，产品性能测试根据《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》中水性建筑涂料技术要求和《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》标准中外墙的技术要求进行，测试结果如表4。
表4
Figure BDA0002351172770000082
从上述实施例可以看出，本申请提供的绿色环保型高附着力建筑用底漆，未人为添加APEO、生物杀伤剂、乙二醇醚及其酯类溶剂及其他有毒有害物质，游离甲醛未检出，重金属未检出，苯、甲苯、乙苯和二甲苯未检出，挥发性有机物(VOC)含量远小于《GB/T 35602-2017绿色产品评价——涂料》中水性建筑涂料技术要求。
本申请提供的绿色环保型高附着力建筑用底漆，耐水性、耐碱性、透水性，抗盐碱性完全满足《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》标准中外墙的技术要求。
为了进一步验证本申请提供的绿色环保型高附着力建筑用底漆与基材附着力强，抗美纹纸撕拉无破损，以实施例4制备的底漆与传统底漆在不同温度下进行抗撕拉试验，测试结果如图1、图2和图3所示。图1、图2和图3分别是4℃、23℃和50℃条件下本实施例4制备的底漆(左)与普通底漆(右)的抗撕拉效果对比。由图1、图2和图3可以看出，在4℃、23℃和50℃条件下，实施例4制备的底漆在抗撕拉试验中表面完好，而传统底漆表面存在明显的撕拉痕迹，说明本申请实施例4制备的底漆的抗撕拉效果优于传统底漆。
以上结合具体实施方式和范例性实例对本申请进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本申请的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本申请精神和范围的情况下，可以对本申请技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本申请的范围内。本申请的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种绿色环保型高附着力建筑用底漆，其特征在于，包括以下重量份的组分：
Figure FDA0002351172760000011
其中，基于1kg计为1重量份。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚合物乳液为苯丙乳液。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅酸钾溶液为模数在3.0～3.8之间的高模数钾水玻璃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述pH调节剂为不含VOC的环保型pH调节剂，可为氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸氢钠、碳酸钠、甲基硅酸钠、甲基硅酸钾、高沸点有机胺中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分散剂为高分子分散剂，可为丙烯酸钠盐分散剂或丙烯酸铵盐分散剂。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述润湿剂为不含APEO的脂肪醇聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述增稠剂为羟乙基纤维素醚或疏水改性羟乙基纤维素醚的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基材润湿剂为聚醚改性有机硅或特殊非离子润湿剂中的一种或几种。
10.一种如权利要求1～9中任一项所述的绿色环保型高附着力建筑用底漆的制备方法，其特征在于，包括：
a.先将水、增稠剂加入分散釜，搅拌5～10分钟，再加入pH调节剂，搅拌10～20分钟，使增稠剂完全溶解，pH值达到9.5～10；
b.加入分散剂、润湿剂、冻融稳定剂，1/2消泡剂，搅拌5～10分钟；
c.加入颜料，1500～2500rpm高速分散或研磨，至细度≤30μm；
d.加入聚合物乳液，成膜助剂，600～1000rpm搅拌10分钟；
e.加入1/2消泡剂，基材润湿剂，600～1000rpm搅拌10分钟；
f.加入硅酸钾溶液，800～1200rpm搅拌15～20分钟既得成品。
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