CN111662580A - 一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，各原料组分重量百分比：水20‑30％，炉渣微粉10‑40％，钛白粉0‑10％，滑石粉1‑5％，乳液5‑10％，硅酸钾10‑15％；炉渣微粉为研磨筛分后使用，粉体粒径为800目以上，白度大于等于75％；所述硅酸钾模数为3.5‑4.0，波美度为28‑35；炉渣微粉细度D50为12μm，45μm筛余物小于0.01％；所述钛白粉为金红石型钛白粉，白度大于90％；所述滑石粉粒度为大于等于800目，白度大于90％；所述重钙粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。本发明为单组分液态涂料，充分利用了钢铁行业的废弃物高炉矿渣，结合市场上常见的矿物原料如重钙粉、滑石粉等以及少量助剂改性，有效避免了施工过程中的粉尘污染和空气污染，保证了施工现场人员的人身安全。

Description

一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及化工建筑材料及固废综合利用技术领域，具体为一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料及其制备方法。

背景技术

目前涂料市场水性涂料多以有机乳液为主要成膜物质，由于其理化性能不稳定，大量使用会使涂料散发刺激性有害气体，对施工人员和使用人员的身体健康有很大的影响。而现有无机涂料专利的类似发明多为双组份液、粉体，在使用过程中对施工人员存在着粉尘伤害，运输和存放过程也存在着容易受潮而导致粉体结块，影响甚至损坏了涂料的实际效果。

现有的单组分无机涂料，在涂刷过程中多有沉降、开裂等现象，在实际使用过程中有诸多涂刷问题存在，而双组份的无机涂料虽然能解决沉降问题，但是在运输过程中极为不便。

而在现有的炉渣微粉使用过程中，主要用于水泥的制作，能提高矿渣微粉的一部分价值，在涂料中充当一部分填料能大幅提升矿渣微粉的附加值，有利于钢铁固废综合利用的向前推进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料及其制备方法，解决了背景技术提出的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，各原料组分重量百分比：水20-30％，炉渣微粉10-40％，钛白粉0-10％，滑石粉1-5％，乳液5-10％，硅酸钾10-15％；炉渣微粉为研磨筛分后使用，粉体粒径为800目以上，白度大于等于75％。

本发明的进一步方案，所述硅酸钾模数为3.5-4.0，波美度为28-35。

本发明的进一步方案，炉渣微粉细度D50为12μm，45μm筛余物小于0.01％。

本发明的进一步方案，所述钛白粉为金红石型钛白粉，白度大于90％。

本发明的进一步方案，所述滑石粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

本发明的进一步方案，所述重钙粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

本发明的进一步方案，所述高岭土粒度为大于等于800目，白度大于90％。

本发明的进一步方案，使用的增稠剂为在碱性体系中稳定的羟乙基纤维素。

本发明的进一步方案，使用的颜料为无机颜料。

本发明的进一步方案，使用的乳液为耐碱性能优异的乳液。

本发明的进一步方案，利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1:按上述配比，称取各原料组分，各重量百分比为：水20-30％，炉渣微粉10-30％，重钙粉5-20％，高岭土5-15％，重钙粉10-15％，钛白粉0-10％，滑石粉1-5％，乳液5-10％，硅酸钾10-15％。

S2:将粉体增稠剂加入水中，搅拌10min至均匀得到溶液A。

S3:将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌均匀得到溶液B。

S4:将所得溶液B中，在搅拌状态下加入硅酸钾，搅拌均匀得到溶液C。

S5:将得到的溶液C中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等固体粉末，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液D。

S6:将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入防沉稳定剂、颜料，得到溶液E。

S7:将得到的溶液E中，在搅拌状态下加入乳液、碱溶胀或聚氨酯增稠剂，调整粘度至75-110KU，即可得到环保型无机涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明为单组分液态涂料，充分利用了钢铁行业的废弃物高炉矿渣，结合市场上常见的矿物原料如重钙粉、滑石粉等以及少量助剂改性，因此涂料本生无刺激性气味，VOC含量极低，不含其它有害物质，有效避免了施工过程中的粉尘污染和空气污染，保证了施工现场人员的人身安全。

2、本发明炉渣微粉是高炉矿渣在出炉时经水淬冷却研磨后得到的，含有80-90％的玻璃相，具有很高的反应活性，由于玻璃相的特殊性，可对环境中的水分、微小颗粒有很好的吸附性，再加上硅酸钾的空间网状结构，能够根据空气中的湿度把水分子保存在超细粉的孔隙中，或者从孔隙中再释放到空气中，保持墙身干爽的同时，保证环境内的空气湿度均衡，实现微气候调节效果，达到本发明保持居住舒适性的作用，并把空气中的异味吸附在孔隙中，实现净味的效果；而微小的灰尘颗粒被吸附在墙体表面，通过乳液的致密性，保证了漆膜有很强的耐水性，有污渍时可用湿毛巾擦拭。本发明在保证有良好透气性的基本上又能保证有很好的耐水性能。

3、本发明碱性较高，使涂料通过与墙面发生化学反应结合，由于硅酸钾的纳米级粒径，使之渗入墙面，形成耐水、耐酸、耐碱、耐高温的涂层。

4、本发明由于炉渣微粉及硅酸钾的特殊性，对比传统意义的乳胶漆，有较高的碱性，不需要AMP-95及氨水等对体系进行pH调节。

5、本发明对比传统意义的无机涂料，性能优异，耐水性能极佳，并且存储稳定，能兼具乳胶漆与无机涂料的优点。通过硅酸钾的添加提升涂料的环保透气性能，并且耐高温性能优异，通过乳液的添加，提升漆膜的柔韧性，避免由于漆膜过硬产生龟裂，又能形成致密的漆膜来提升透水性等硬性指标。

6、本发明有着环保、抗碱防霉、无甲醛、耐水、耐酸、耐碱、耐高温、舒适透气等优点，涂刷无起皮、开裂、脱落等表面质量问题。

7、本发明产品可用于外墙、内墙涂刷，施工简单，由于优异的性能，本发明有着很大的现实意义和市场竞争力。

附图说明

图1为本发明制备流程示意图。

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做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1

请参阅图1，本发明提供一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料及其制备方法技术方案：一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，各原料组分重量百分比：水20-30％，炉渣微粉10-40％，钛白粉0-10％，滑石粉1-5％，乳液5-10％，硅酸钾10-15％；炉渣微粉为研磨筛分后使用，粉体粒径为800目以上，白度大于等于75％。

本发明的进一步方案，所述硅酸钾模数为3.5-4.0，波美度为28-35。

本发明的进一步方案，炉渣微粉细度D50为12μm，45μm筛余物小于0.01％。

本发明的进一步方案，所述钛白粉为金红石型钛白粉，白度大于90％。

本发明的进一步方案，所述滑石粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

本发明的进一步方案，所述重钙粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

本发明的进一步方案，所述高岭土粒度为大于等于800目，白度大于90％。

本发明的进一步方案，使用的增稠剂为在碱性体系中稳定的羟乙基纤维素。

本发明的进一步方案，使用的颜料为无机颜料。

本发明的进一步方案，使用的乳液为耐碱性能优异的乳液。

本发明的进一步方案，利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1:按上述配比，称取各原料组分，各重量百分比为：水20-30％，炉渣微粉10-30％，重钙粉5-20％，高岭土5-15％，重钙粉10-15％，钛白粉0-10％，滑石粉1-5％，乳液5-10％，硅酸钾10-15％。

S2:将粉体增稠剂加入水中，搅拌10min至均匀得到溶液A。

S3:将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌均匀得到溶液B。

S4:将所得溶液B中，在搅拌状态下加入硅酸钾，搅拌均匀得到溶液C。

S5:将得到的溶液C中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等固体粉末，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液D。

S6:将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入防沉稳定剂、颜料，得到溶液E。

S7:将得到的溶液E中，在搅拌状态下加入乳液、碱溶胀或聚氨酯增稠剂，调整粘度至75-110KU，即可得到环保型无机涂料。

实施例2

请参阅图1，本发明提供一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料及其制备方法技术方案：一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其各原料重量为：钾水玻璃150kg，水渣超细粉为200kg，金红石型钛白粉为100kg，锐钛型钛白粉25kg,高岭土为100kg，滑石粉50kg，羟乙基纤维素2kg,消泡剂4kg，稳定剂8kg，乳液70kg,分散剂5kg,去离子水290kg，总质量约为1t。

一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料制备方法：

S1：按上述配比，称取各原料组分。

S2：将粉体增稠剂加入水中，搅拌10min至均匀得到溶液A。

S3：将所得溶液A中加入分散润湿剂、消泡剂，搅拌均匀得到溶液B；

S4：将所得溶液B中，在搅拌状态下加入硅酸钾，搅拌均匀得到溶液C。

S5：将得到的溶液C中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、云母粉等固体粉末，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液D。

S6：将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入防沉稳定剂、颜料，得到溶液E。

S7：将得到的溶液E中，在搅拌状态下加入乳液、聚氨酯增稠剂，调整粘度至75-110KU，即可得到净味内墙涂料。

实施案例3

请参阅图1，本发明提供一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料及其制备方法技术方案：一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其各原料重量为：钾水玻璃120kg，水渣超细粉为200kg，金红石型钛白粉为100kg，云母粉25kg,重钙粉为125kg，滑石粉25kg，羟乙基纤维素2kg,消泡剂4kg，稳定剂8kg，乳液100kg,分散剂5kg,去离子水290kg，总质量约为1t。

一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料制备方法：

S1：按上述配比，称取各原料组分。

S2：将粉体增稠剂加入水中，搅拌10min至均匀得到溶液A。

S3：将所得溶液A中加入分散润湿剂、消泡剂，搅拌均匀得到溶液B。

S4：将所得溶液B中，在搅拌状态下加入硅酸钾，搅拌均匀得到溶液C。

S5：将得到的溶液C中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、云母粉等固体粉末，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液D。

S6：将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入防沉稳定剂、颜料，得到溶液E。

S7：将得到的溶液E中，在搅拌状态下加入乳液、聚氨酯增稠剂，调整粘度至75-110KU，即可得到耐候外墙涂料。

使用时，可将上述涂料刷涂、辊涂、喷涂于墙体表面，若粘度过高，使用时可根据施工人员的需求加入适量的水(加水量控制在20％以内)并搅拌后即可涂刷。

参照《外墙无机建筑涂料》(JG/T 26-2002)、《GB/T 9755-2014合成树脂外墙涂料》、《GB/T 9756-2018合成树脂内墙涂料》分别对实施案例1、2所制得的内、外墙涂料进行施工，并按面漆标准进行施工、养护，测试结果如表1、表2所示。

表1

表2

从表中可看出，本发明施工性能符合参照国标要求，各种指标均优于国标要求，性能优异；本发明本身碱性较高，不易滋生菌落，储存稳定性很好；本产品涂刷后于墙体发生化学反应而在墙体外表形成硅化石表层，形成致密的漆膜，耐水、耐酸、耐碱等性能优异。

以上所述仅本发明的三种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构想的前提下，还可以做出若干改进和变换，这些都属于本发明的保护范围。

制备原理：将水加至分散釜中，调整转速至500-600r/min，在搅拌状态下缓慢加入羟乙基纤维素分散5-10min,呈胶状，使羟乙基纤维素完全分散在水中，5-10分钟后，加入分散剂、消泡剂等助剂，搅拌5分钟，使之完全分散于体系中，随后加入硅酸钾，由于硅酸钾是Si-O键为主的空间网状结构，与液滴形成高度交联更加稳定的Si-O-Si键，把水分子锁在网状胶体内部，搅拌5-10min后将炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等加入到溶液中，炉渣微粉是有硅氧四面体组成的聚合度不同的网状结构，钙、镁、铝等离子分布在网状结构的空穴中，网状结构相互穿插在一起，形成稳固的空间结构，其玻璃体结构具有普弹性形变，体系粘度很大。

通过粉体不同目数的搭配，填补钛白粉的间隙，提升遮盖力。在每一小液滴中，一生成聚合物就发生沉淀，存在液相单体和固相聚合物两相聚合物两相结构，属于非均相悬浮聚合，单体聚合物为外观不规则、表面粗糙、内部具有微小空隙的微粒。搅拌30-50min后，涂料细度降至50μm以下，如细度过高，需要研磨至50μm以下后进行下一步操作，降低转速至500转左右，加入乳液、消泡剂等，通过可复合型乳液的添加，可形成致密的漆膜来提升涂料的整体性能，弥补硅酸钾网状结构耐水性能的不足。使用碱溶胀或者聚氨酯类的增稠剂调整体系的粘度至75-110KU即可完成。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (11)

1.一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：各原料组分重量百分比：水20-30％，炉渣微粉10-40％，钛白粉0-10％，滑石粉1-5％，乳液5-10％，硅酸钾10-15％；炉渣微粉为研磨筛分后使用，粉体粒径为800目以上，白度大于等于75％。

2.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：所述硅酸钾模数为3.5-4.0，波美度为28-35。

3.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：炉渣微粉细度D50为12μm，45μm筛余物小于0.01％。

4.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：所述钛白粉为金红石型钛白粉，白度大于90％。

5.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：所述滑石粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

6.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：所述重钙粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

7.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：所述高岭土粒度为大于等于800目，白度大于90％。

8.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：使用的增稠剂为在碱性体系中稳定的羟乙基纤维素。

9.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：使用的颜料为无机颜料。

10.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料，其特征在于：使用的乳液为耐碱性能优异的乳液。

11.根据权利要求1-9之一所述的利用炉渣微粉生产的环保型无机涂料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

S1:按上述配比，称取各原料组分，各重量百分比为：水20-30％，炉渣微粉10-30％，重钙粉5-20％，高岭土5-15％，重钙粉10-15％，钛白粉0-10％，滑石粉1-5％，乳液5-10％，硅酸钾10-15％；

S2:将粉体增稠剂加入水中，搅拌10min至均匀得到溶液A；

S3:将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌均匀得到溶液B；

S4:将所得溶液B中，在搅拌状态下加入硅酸钾，搅拌均匀得到溶液C；

S5:将得到的溶液C中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等固体粉末，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液D；

S6:将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入防沉稳定剂、颜料，得到溶液E；

S7:将得到的溶液E中，在搅拌状态下加入乳液、碱溶胀或聚氨酯增稠剂，调整粘度至75-110KU，即可得到环保型无机涂料。

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