CN111675933A - 一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料及其制备方法，所述反应釜中加入水，反应釜调整转速至500‑600r/min，在搅拌状态下缓慢加入羟乙基纤维素分散5‑10分钟,呈胶状，5‑10分钟后，加入分散剂、消泡剂等助剂，搅拌5‑10分钟，随后将炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等加入到溶液中，搅拌20‑40分钟后，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，加入乳液、消泡剂等，通过净味型乳液和成膜助剂等助剂的添加，添加一定量的颜料调整体系至所需的颜色，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。本发明具有施工过程中确保无粉尘污染和空气污染，性能优异。

Description

一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料及其制备方法

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净味水性涂料及其制备方法。

背景技术

目前涂料市场水性涂料多以乳液为主要成膜物质，由于乳胶漆体系的特殊性，需要使用AMP-95及氨水等对体系pH进行调节，AMP-95及氨水的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，能提高炉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炉渣微粉的附加值，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净味水性涂料及其制备方法，具备涂料性能优异、无污染，符合GB18582等国标中对涂料的要求，克服了使用pH调节剂对人体造成的危害的优点，解决了炉渣微粉在常规使用过程造成的粉尘污染等的问题。

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净味水性涂料制备设备，包括反应釜，所述反应釜中加入水，反应釜调整转速至500-600r/min，在搅拌状态下缓慢加入羟乙基纤维素分散5-10分钟,呈胶状，5-10分钟后，加入分散剂、消泡剂等助剂，搅拌5-10分钟，随后将炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等加入到溶液中，搅拌20-40分钟后，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，加入乳液、消泡剂等，通过净味型乳液和成膜助剂等助剂的添加，添加一定量的颜料调整体系至所需的颜色，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。

本发明的进一步方案，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，炉渣微粉中存在游离的钙、镁、铝等离子，具有一定的活性，在与水结合的过程中，使整个体系呈碱性，pH约为9.5。

本发明的进一步方案，不需要在体系中添加对人体有害的AMP-95及氨水等pH调节剂，有利于涂料粘度的调节与存储稳定性；由于其弱碱性环境，不利于霉菌的滋生，从而不需要在体系中添加杀菌剂，大大降低了VOC的排放；通过粉体不同目数的搭配，填补钛白粉的间隙，提升遮盖力。

本发明的进一步方案，炉渣微粉细度D50小于等于27μm，45μm过筛率应大于0.01％。

本发明的进一步方案，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，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，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，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，不使用AMP-95、氨水等pH调节剂，利用炉渣微粉的活性进行pH的提升。

本发明的进一步方案，不使用杀菌剂，利用炉渣微粉的活性来提升pH从而抑制霉菌的滋生。

本发明的进一步方案，使用的乳液为无VOC等有害物质排放的乳液。

本发明的进一步方案，使用的助剂为VOC排放极低的助剂。

一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料制备方法，各原料组分及重量百分比：水20-30％，炉渣微粉10-30％，钛白粉0-10％，重钙粉0-20％，高岭土0-15％，重钙粉0-15％，滑石粉0-5％，乳液10-50％，助剂3-8％。

步骤如下：

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％，钛白粉0-10％，重钙粉0-20％，高岭土0-15％，重钙粉0-15％，滑石粉0-5％，乳液10-50％，助剂3-8％；

S2、将粉体增稠剂羟乙基纤维素加入水中，搅拌10分钟至均匀得到溶液A；

S3、将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌10分钟均匀得到溶液B；

S4、将得到的溶液B中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等固体粉末分散20-40分钟，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液C；

S5、将得到的溶液C中，在搅拌状态下加入成膜助剂、乳液、冻融稳定剂、消泡剂等分散20-30分钟，得到溶液D；

S6、将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入碱溶胀或聚氨酯增稠剂、颜料，调整粘度至75-110KU，分散10-20分钟，即可得到净味水性涂料。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：单组分液态涂料，充分利用了钢铁行业的废弃物高炉炉渣，并经过研磨筛分，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。

炉渣微粉是高炉炉渣在出炉时经水淬冷却研磨筛分、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，通过乳液的致密性漆膜，保证了漆膜有很强的耐水性，有污渍时可用湿毛巾擦拭。

涂料有弱碱性，使涂料通过与墙面发生化学反应结合，使之渗入墙面，形成耐水、耐酸、耐碱的涂层。

由于炉渣微粉的特殊活性，本发明对比传统意义的乳胶漆，有一定的碱性，不需要AMP-95及氨水等对体系进行pH调节。

由于炉渣微粉的特殊活性，在与水作用的过程中能使体系的pH达到9.5，可有效抑制霉菌的滋生，在整个体系中不需要进行杀菌剂的添加，大大提升涂料的环保性能，降低VOC的排放。

本发明有着环保、抗碱防霉、无甲醛、耐水、耐酸、耐碱、极低VOC等优点，涂刷无起皮、开裂、脱落等表面质量问题。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为本发明的制备流程示意图。

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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下述实施案例中，所用的钾炉渣微粉细度为12μm,45μm筛余物为0.01％，化学组分按重量百分比为CaO 40.16％、MnO 9.05％、SiO₂ 32.63％、Al₂O₃ 15.11％、S 1.11％、FeO0.46％、TiO₂ 0.70％、K₂O 0.41％、Na₂O 0.30％、Zn 0.002％，余量为杂质。钛白粉为金红石型钛白粉，要求45μm筛余物为0.01％，但外墙涂料中仅能使用金红石型钛白粉进行生产。滑石粉细度为800目及以上，白度控制在大于等于90％，重钙粉细度为800目及以上，白度控制在大于等于90％，云母粉为湿法绢云母，在外墙配方中添加，细度为800目及以上，白度控制在大于等于80％，高岭土为煅烧高岭土，细度为800目及以上，白度大于等于90％。

实施例1

一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料制备设备，包括反应釜，反应釜中加入水，反应釜调整转速至500-600r/min，在搅拌状态下缓慢加入羟乙基纤维素分散5-10分钟,呈胶状，5-10分钟后，加入分散剂、消泡剂等助剂，搅拌5-10分钟，随后将炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等加入到溶液中，搅拌20-40分钟后，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，加入乳液、消泡剂等，通过净味型乳液和成膜助剂等助剂的添加，添加一定量的颜料调整体系至所需的颜色，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。

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，炉渣微粉中存在游离的钙、镁、铝等离子，具有一定的活性，在与水结合的过程中，使整个体系呈碱性，pH约为9.5。

不需要在体系中添加对人体有害的AMP-95及氨水等pH调节剂，有利于涂料粘度的调节与存储稳定性；由于其弱碱性环境，不利于霉菌的滋生，从而不需要在体系中添加杀菌剂，大大降低了VOC的排放；通过粉体不同目数的搭配，填补钛白粉的间隙，提升遮盖力。

炉渣微粉细度D50小于等于27μm，45μm过筛率应大于0.01％。

钛白粉为金红石型钛白粉，白度大于90％。

滑石粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

重钙粉粒度为大于等于800目，白度大于90％。

高岭土粒度为大于等于800目，白度大于90％。

不使用AMP-95、氨水等pH调节剂，利用炉渣微粉的活性进行pH的提升。

不使用杀菌剂，利用炉渣微粉的活性来提升pH从而抑制霉菌的滋生。

使用的乳液为无VOC等有害物质排放的乳液。

使用的助剂为VOC排放极低的助剂。

实施例2

一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料制备方法，各原料组分及重量百分比：水20-30％，炉渣微粉10-30％，钛白粉0-10％，重钙粉0-20％，高岭土0-15％，重钙粉0-15％，滑石粉0-5％，乳液10-50％，助剂3-8％。

步骤如下：

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％，钛白粉0-10％，重钙粉0-20％，高岭土0-15％，重钙粉0-15％，滑石粉0-5％，乳液10-50％，助剂3-8％；

S2、将粉体增稠剂羟乙基纤维素加入水中，搅拌10分钟至均匀得到溶液A；

S3、将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌10分钟均匀得到溶液B；

S4、将得到的溶液B中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等固体粉末分散20-40分钟，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液C；

S5、将得到的溶液C中，在搅拌状态下加入成膜助剂、乳液、冻融稳定剂、消泡剂等分散20-30分钟，得到溶液D；

S6、将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入碱溶胀或聚氨酯增稠剂、颜料，调整粘度至75-110KU，分散10-20分钟，即可得到净味水性涂料。

实施例3

一种净味内墙涂料，其各原料重量为：水渣超细粉为200kg，金红石型钛白粉为100kg，金红石型钛白粉25kg,高岭土为100kg，滑石粉50kg，羟乙基纤维素2kg,消泡剂4kg，分散剂8kg，成膜助剂16kg,冻融稳定剂10kg，乳液200kg,分散剂5kg,去离子水280kg，碱溶胀增稠剂5kg,总质量约为1t。

(1)按上述配比，称取各原料组分；

(2)将粉体增稠剂加入水中，搅拌10min至均匀得到溶液A；

(3)将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌均匀得到溶液B；

(4)将得到的溶液B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C；

(5)将得到的溶液C中，在搅拌状态下加入乳液、成膜助剂、冻融稳定剂，得到溶液D；

(6)将得到的溶液D中，在搅拌状态下碱溶胀增稠剂，调整粘度至75-110KU，即可得到净味内墙涂料。

实施例4

一种耐候外墙涂料，其各原料重量为：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，冻融稳定剂8kg，成膜助剂18kg，乳液220kg,分散剂5kg,去离子水280kg，聚氨酯增稠剂5kg，总质量约为1t。

(1)按上述配比，称取各原料组分；

(2)将粉体增稠剂加入水中，搅拌10min至均匀得到溶液A；

(3)将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌均匀得到溶液B；

(4)将得到的溶液B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C；

(5)将得到的溶液C中，在搅拌状态下加入乳液、成膜助剂、冻融稳定剂，得到溶液D；

(6)将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入聚氨酯增稠剂，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《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3、4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；本发明本身有弱碱性，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。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (4)

1.一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料制备设备，包括反应釜，其特征在于：所述反应釜中加入水，反应釜调整转速至500-600r/min，在搅拌状态下缓慢加入羟乙基纤维素分散5-10分钟,呈胶状，5-10分钟后，加入分散剂、消泡剂等助剂，搅拌5-10分钟，随后将炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等加入到溶液中，搅拌20-40分钟后，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，加入乳液、消泡剂等，通过净味型乳液和成膜助剂等助剂的添加，添加一定量的颜料调整体系至所需的颜色；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。

2.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料制备设备，其特征在于：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，炉渣微粉中存在游离的钙、镁、铝等离子，具有一定的活性，在与水结合的过程中，使整个体系呈碱性，pH约为9.5。

3.根据权利要求1所述的一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料制备设备，其特征在于：不需要在体系中添加对人体有害的AMP-95及氨水等pH调节剂，有利于涂料粘度的调节与存储稳定性；由于其弱碱性环境，不利于霉菌的滋生，从而不需要在体系中添加杀菌剂，大大降低了VOC的排放；通过粉体不同目数的搭配，填补钛白粉的间隙，提升遮盖力。

4.一种利用炉渣微粉生产的净味水性涂料制备方法，其特征在于：各原料组分及重量百分比：水20-30％，炉渣微粉10-30％，钛白粉0-10％，重钙粉0-20％，高岭土0-15％，重钙粉0-15％，滑石粉0-5％，乳液10-50％，助剂3-8％。

步骤如下：

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％，钛白粉0-10％，重钙粉0-20％，高岭土0-15％，重钙粉0-15％，滑石粉0-5％，乳液10-50％，助剂3-8％；

S2、将粉体增稠剂羟乙基纤维素加入水中，搅拌10分钟至均匀得到溶液A；

S3、将所得溶液A中加入分散剂、消泡剂，搅拌10分钟均匀得到溶液B；

S4、将得到的溶液B中，在搅拌状态下缓慢加入炉渣微粉、钛白粉、滑石粉、重钙粉等固体粉末分散20-40分钟，避免结块，如粒度大于50μm,需进行研磨，得到溶液C；

S5、将得到的溶液C中，在搅拌状态下加入成膜助剂、乳液、冻融稳定剂、消泡剂等分散20-30分钟，得到溶液D；

S6、将得到的溶液D中，在搅拌状态下加入碱溶胀或聚氨酯增稠剂、颜料，调整粘度至75-110KU，分散10-20分钟，即可得到净味水性涂料。

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