CN112662212A

CN112662212A - 无机负离子环保墙面漆及其制备方法

Info

Publication number: CN112662212A
Application number: CN202011513516.8A
Authority: CN
Inventors: 梁斓
Original assignee: Guangdong Modern Coatings Technology Co Ltd
Current assignee: Guangdong Modern Coatings Technology Co Ltd
Priority date: 2020-12-17
Filing date: 2020-12-17
Publication date: 2021-04-16

Abstract

本发明提供了一种无机负离子环保墙面漆及其制备方法，其中，无机负离子环保墙面漆的制备原料包括硅酸钾、绢云母粉、增韧剂、颜料、稳定剂和水，增韧剂为低熔点金属合金粉，稳定剂为阴离子表面活性剂和羧甲基纤维素，且于制备中硅酸钾先与稳定剂混合后再溶于水中。硅酸钾溶于水之前先和稳定剂混合，可使硅酸钾形成一个稳定结构，从而可提高涂料的存储稳定性，以低熔点金属合金粉为增韧剂，可形成硅化膜以提高漆膜的耐候性、耐水性和机械性能，绢云母粉可加大空气中的氧气含量，且释放负氧离子以净化空气。故本发明的无机负离子环保墙面漆，为一种可释放负离子、可净化空气、无VOC的墙面涂料，且此涂料存储稳定性好，成漆膜后的耐候性、耐水性和机械性能较佳。

Description

无机负离子环保墙面漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种无机负离子环保墙面漆及其制备方法。

背景技术

墙面涂料是指用于建筑墙面起装饰和保护，使建筑墙面美观整洁，同时也能够起到保护建筑墙面，延长其使用寿命的作用。墙面涂料按建筑墙面分类包括内墙涂料和外墙涂料两种。作为外墙涂料，施工成漆膜后，漆膜长期暴露在外界环境中，须经受日晒雨淋、冻融交替、乾湿变化、有害物质侵蚀和空气污染等，要保持久的保护和装饰效果，外墙涂料需要具备较佳的耐候性、耐水性和机械性能。内墙涂料的主要功能是装饰和保护室内墙面(包括天花板)，使其美观整洁，让人们处於愉悦的居住环境中，因为对于其环保要求较高。因而，若要作为内、外墙使用的涂料，其需要达到较高的耐候性、耐水性和机械性能，以及满足环保使用要求。

目前，市面上已出现了不少水性墙面涂料，如以无机材料碱金属硅酸盐为主要成膜物质或粘结剂的一类材料，其以水性无机碱金属硅酸盐构成的乳液为主，再结合其他的助剂等构成水性涂料，此涂料能满足环保要求。但是，此类无机涂料通常是由硅酸钾和乳液物理机械混拼而成，硅酸钾在涂料中直接与水、颜填料等接触，会与水、颜填料中含有的多价金属离子(Ca²⁺、Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺等)反应(即交联反应)生成不溶性的硅酸盐，对产品的稳定性存在较大影响，因而不利于存储及使用。

因而，开发一种既具有较佳的耐候性、耐水性和机械性能，又具有较好的存储稳定性且环保的墙面涂料是目前的难题。

发明内容

基于上述问题，本发明的目的在于提供一种无机负离子环保墙面漆及其制备方法，此无机负离子环保墙面漆不含有VOC物质，符合环保要求，而且还可以释放负离子，以净化空气，其涂料具有较好的存储稳定性，且形成的漆膜的耐候性、耐水性和机械性能皆较佳。

为实现上述目的，本发明第一方面提供了一种无机负离子环保墙面漆，制备原料包括硅酸钾、绢云母粉、增韧剂、颜料、稳定剂和水，所述增韧剂为低熔点金属合金粉，所述稳定剂为阴离子表面活性剂和羧甲基纤维素，且于制备中所述硅酸钾先与所述稳定剂混合后再溶于所述水中。

硅酸钾具有强碱性，在该环境下，霉菌和微生物会缺乏赖以生存的营养成分，作为墙面涂料使用可以使建筑物免受到霉菌等微生物的侵蚀，而强碱性条件下，硅酸钾容易和金属离子发生反应而导致存储稳定性差。基于此，本发明的发明人经过创造性试验，选择在硅酸钾溶于水之前先和稳定剂混合，稳定剂中阴离子表面活性剂的阴离子与硅酸钾阳离子结合交替反应，再结合羟乙基纤维素中的羟基基团，三者形成三角网状结构，从而在硅酸钾表面形成一层保护层，该保护层与相邻的其他粒子基团又形成电荷斥力，限制了粒子间的布朗运动轨迹，阻碍粒子的团聚，形成一个稳定结构，从而可提高涂料的存储稳定性。采用低熔点金属合金粉作为增韧剂，在干燥过程中低熔点金属合金粉的金属成分与硅酸钾中羟基官能团化合形成一层Si-Me-o-Si的结构形成韧性极佳的膜，此硅化膜极大的提高了涂料形成的漆膜的耐候性、耐水性和机械性能。同时，绢云母粉在水介质中分散悬浮性好，有粘性可进一步提高存储稳定性，更重要的是，绢云母粉和室内空气中的水分发生反应，且在金属阳离子相互拉扯可结合形成氧气，从而加大空气中的氧气含量，且释放负氧离子以净化空气。故本发明的无机负离子环保墙面漆，为一种可释放负离子、可净化空气、无VOC的墙面涂料，且此涂料存储稳定性好，成漆膜后的耐候性、耐水性和机械性能佳。

本发明的第二方面提供了一种无机负离子环保墙面漆的制备方法，包括：先将所述硅酸钾和所述稳定剂混合后溶于水中，并加入所述绢云母粉、所述颜料和所述增韧剂混合均匀。

先将硅酸钾和稳定剂混合后再溶于水中，稳定剂中阴离子表面活性剂的阴离子与硅酸钾阳离子结合交替反应，再结合羟乙基纤维素中的羟基基团，三者形成三角网状结构，从而在硅酸钾表面形成一层保护层，该保护层与相邻的其他粒子基团又形成电荷斥力，限制了粒子间的布朗运动轨迹，阻碍粒子的团聚，形成一个稳定结构，从而可提高涂料的存储稳定性。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案，但不构成对本发明的任何限制。

本发明第一方面提供了一种无机负离子环保墙面漆，制备原料包括硅酸钾、绢云母粉、增韧剂、颜料、稳定剂和水，增韧剂为低熔点金属合金粉，稳定剂为阴离子表面活性剂和羧甲基纤维素，且于制备中硅酸钾先与稳定剂混合后再溶于水中。

进一步的，无机负离子环保墙面漆以重量百分数计，制备原料中硅酸钾的含量为21～25％，具体但不限于为21％、22％、23％、24％、25％，绢云母粉的含量为7～8％，具体但不限于为7％、7.2％、7.5％、7.7％、8％，增韧剂的含量为15～25％，具体但不限于为15％、16％、18％、20％、22％、23％、25％，颜料的含量为15～20％，具体但不限于为15％、16％、17％、18％、19％、20％，稳定剂的含量为2～10％，具体但不限于为2％、3％、4％、5％、7％、9％、10％，助剂的含量为0～10％，具体但不限于为0、1％、3％、4％、6％、9％、10％，水的含量为20～40％，具体但不限于为20％、22％、25％、27％、30％、32％、35％、37％、39％、40％。

进一步的，低熔点金属合金粉的熔点小于50℃。低熔点金属合金粉为镓类合金或铋类合金，镓类合金即主要成分为镓的合金，铋类合金即主要成分为铋的合金。低熔点金属合金粉为镓铟锡合金、镓锡锌合金、镓铟合金、镓锡合金、镓铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟铅锡合金或铋镉铟铅锡合金。

进一步的，颜料为钛白、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红或氧化铁黄，优选为钛白(二氧化钛)，其分散性好，低活性，且能提高涂料的遮盖力和抗紫外线效果。

进一步的，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基聚氧乙烯醚。

进一步的，助剂为耐水剂和分散润湿剂中的至少一种。更进一步的，耐水剂为聚醚改性有机硅，聚醚改性有机硅能与硅酸钾反应形成牢固的化学键，极大程度地提高对颜料的包裹能力并提高漆膜的物理机械强度，从而使漆膜的耐水性、耐划伤性、耐候性、耐擦洗性和耐磨性等得到显著的提高。分散润湿剂为非离子改性聚醚表面活性剂，其对各种颜料填料具有很好的分散润湿性，可降低颜料用量以提高遮盖性，并降低成品漆膜的表面张力，提高附着性能。

本发明第二方面提供了一种无机负离子环保墙面漆的制备方法，包括：先将硅酸钾和稳定剂混合后溶于水中，并加入绢云母粉、颜料和增韧剂混合均匀。通过此方法可提高涂料的存储稳定性。其中，若还含有助剂时，制备过程中将助剂和绢云母粉、颜料和增韧剂一并或者分步加入到含有硅酸钾的水溶液中。

下面将结合实施例对本发明的无机负离子环保墙面漆及其制备方法进行详细的说明，其涉及的原料皆可通过普通市售而获得。

实施例1

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、18％的钛白、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素和27％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白和镓铟锡合金混合均匀。

实施例2

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括25％的硅酸钾、7.5％的绢云母粉、25％的镓铟锡合金、15％的钛白、4％的十六烷基三甲基溴化铵、1.5％的羧甲基纤维素和22％的水。

实施例3

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的铋铟铅锡合金、18％的钛白、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素和27％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白和铋铟铅锡合金混合均匀。

实施例4

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、18％的钛白、5％的十二烷基苯磺酸钠、2％的羧甲基纤维素和27％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十二烷基苯磺酸钠及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白和镓铟锡合金混合均匀。

实施例5

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、18％的立德粉、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素和27％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、立德粉和镓铟锡合金混合均匀。

实施例6

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、17％的钛白、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素、3％的聚醚改性有机硅和25％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白、聚醚改性有机硅和镓铟锡合金混合均匀。

实施例7

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、17％的钛白、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素、3％的非离子改性聚醚表面活性剂和25％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白、非离子改性聚醚表面活性剂和镓铟锡合金混合均匀。

实施例8

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、16％的钛白、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素、1％的聚醚改性有机硅、4％的非离子改性聚醚表面活性剂和24％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白、聚醚改性有机硅、非离子改性聚醚表面活性剂和镓铟锡合金混合均匀。

对比例1

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、20％的镓铟锡合金、18％的钛白、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素和34％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入钛白和镓铟锡合金混合均匀。

对比例2

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括31％的硅酸钾、7％的绢云母粉、18％的钛白、5％的十六烷基三甲基溴化铵、2％的羧甲基纤维素和37％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵及羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉和钛白混合均匀。

对比例3

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、18％的钛白和34％的水。

其制备方法为：将硅酸钾溶于水中，并加入绢云母粉、钛白和镓铟锡合金混合均匀。

对比例4

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、18％的钛白、7％的羧甲基纤维素和27％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和羧甲基纤维素混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白和镓铟锡合金混合均匀。

对比例5

一种无机负离子环保墙面漆，以重量百分数计，制备原料包括21％的硅酸钾、7％的绢云母粉、20％的镓铟锡合金、18％的钛白、7％的十六烷基三甲基溴化铵和27％的水。

其制备方法为：先将硅酸钾和十六烷基三甲基溴化铵混合后溶于水中，并加入绢云母粉、钛白和镓铟锡合金混合均匀。

将实施例1～8和对比例1～5的无机负离子环保墙面漆于常温下敞开储存1个月观察其结块情况，以进行存储性能测试，其结果如表1所示。将实施例1～8和对比例1～5的无机负离子环保墙面漆喷涂于墙面的泡沫砖上，并于40℃下干燥成漆膜，并按照下述操作进行耐候性、耐水性、机械性能以及氧含量测试，其结果如表1所示。

耐候性：根据《GB/T 9276-1996涂层自然气候曝露试验方法》测试漆膜的耐候性，其中Ⅲ级表示具有优异的耐候性能，适合于太阳辐射强烈的环境；Ⅱ级表示具有良好的耐候性能，适合于太阳辐射强烈的环境；Ⅰ级表示一般的耐候性能，适合于太阳辐射强度一般的环境。

耐水性：根据《GB/T 1733-1993漆膜耐水性测定法》标准测试漆膜的耐水性。

机械性能：根据《GB/T6739-1996涂膜硬度铅笔测定法》标准测试漆膜的硬度；使用QCJ型冲击试验器进行试验，采用1/2的冲头，将调整好的重锤提高至滑筒50cm高度，将漆膜朝上，平放于铁砧上，钢板每个受冲击点相距不小于15mm，进行三次不同位置的冲击，将受三次冲击试验的钢板用4～10倍放大镜观察，判断漆膜有无开裂和脱落等现象。

氧含量：利用氧气测试仪测定漆膜周围的氧气含量。

表1各实施例的存储性能、耐候性、耐水性、机械性能及氧含量测试结果

由表1的结果可知，采用制备原料包括硅酸钾、绢云母粉、增韧剂、颜料、稳定剂的涂料，其存储稳定性好，成漆膜后的耐候性、耐水性和机械性能佳，且还可以加大空气中的氧气含量，以净化空气。而对比例1～5中相应的缺少绢云母粉、增韧剂或稳定剂，故综合性能差于实施例1～8。

对比实施例1和5可知，颜料选用钛白时，涂料的综合性能更佳，这可能与钛白的分散性好、低活性相关。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改及变换对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理相一致的最宽的范围。

Claims

1.无机负离子环保墙面漆，其特征在于，制备原料包括硅酸钾、绢云母粉、增韧剂、颜料、稳定剂和水，所述增韧剂为低熔点金属合金粉，所述稳定剂为阴离子表面活性剂和羧甲基纤维素，且于制备中所述硅酸钾先与所述稳定剂混合后再溶于所述水中。

2.根据权利要求1所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，以重量百分数计，制备原料中所述硅酸钾的含量为21～25％，所述绢云母粉的含量为7～8％，所述增韧剂的含量为15～25％，所述颜料的含量为15～20％，所述稳定剂的含量为2～10％，所述水的含量为20～40％，助剂的含量为0～10％。

3.根据权利要求1或2所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，所述低熔点金属合金粉的熔点小于50℃。

4.根据权利要求1或2所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，所述低熔点金属合金粉为镓类合金或铋类合金。

5.根据权利要求4所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，所述低熔点金属合金粉为镓铟锡合金、镓锡锌合金、镓铟合金、镓锡合金、镓铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟铅锡合金或铋镉铟铅锡合金。

6.根据权利要求1或2所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，所述颜料为钛白、铬黄、铁蓝、镉红、镉黄、立德粉、炭黑、氧化铁红或氧化铁黄。

7.根据权利要求1或2所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十六烷基三甲基溴化铵或十八烷基聚氧乙烯醚。

8.根据权利要求2所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，所述助剂为耐水剂和分散润湿剂中的至少一种。

9.根据权利要求8所述的无机负离子环保墙面漆，其特征在于，所述耐水剂为聚醚改性有机硅，所述分散润湿剂为非离子改性聚醚表面活性剂。

10.根据权利要求1～9任一项所述的无机负离子环保墙面漆的制备方法，其特征在于，包括：先将所述硅酸钾和所述稳定剂混合后溶于水中，并加入所述绢云母粉、所述颜料和所述增韧剂混合均匀。