CN113698804A - 一种抗裂耐水全无机涂料及其制备方法 - Google Patents

一种抗裂耐水全无机涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于建筑涂料领域，具体涉及一种抗裂耐水全无机涂料及其制备方法。该涂料基料为改性硅酸钾，硅溶胶，填料为矿物活性填料，钛白粉及以重钙粉为主的无机复合填料，加入消泡剂、分散剂、增稠剂以及多功能助剂，以一定比例混合均匀而成。本发明涂料不含重金属及有机挥发物（VOC）等有害物质，绿色环保，防火等级高，与常规无机涂料相比，通过对硅酸钾进行改性，在未降低其活性的前提下获得高模数的硅酸钾，从而提高了涂料的抗裂性；并且加入了活性矿物活性填料，与涂料中的极性基团吸附而形成了紧密的网络结构，从而增强了涂料的耐水性。并且为单组分涂料，施工简单，具有良好的储存性和耐候性。

Description

一种抗裂耐水全无机涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑涂料领域，具体涉及一种抗裂耐水全无机涂料及其制备方法。
技术背景
在现代建筑工业中，涂料的使用非常普遍，有机涂料是目前市场上应用最广泛的涂料，由于种类多样，装饰性好，价格低廉而在实际应用中备受青睐。但随之而来的是有机涂料的种种缺陷，例如，使用过程中耐热性差，受热易起皮脱落，并且有机涂料组成部分为大多为树脂，填料，溶剂和各种助剂，防火性往往不能满足较高要求。并且生产时与施工后干燥过程中释放出的大量挥发性有机物(VOC)对环境以及人类都有极大都得危害，在有机涂料的使用中不可避免。
目前市面上也有无机涂料产品，虽然都冠以无机涂料的名号，但其中也都包含少量的有机成分，例如加入乳液以及有机助剂，不能达到百分之百纯无机，所以在耐火方面的性能不能达到较高的要求。现有的无机涂料在成膜干燥过程中，随着涂膜的干燥，涂膜的强度也在不断提高，涂抹内部的内聚力增强，导致涂层较脆，若内聚强度过大，则可能会引起起皮开裂的现象发生。无机涂料的最大痛点就是耐水性不佳，由于无机涂料中常常带有硅酸盐，所以吸水性较高，特别是作为外墙涂料使用，如何降低无机涂料吸水率成为一大难题。因此，本发明提出一种抗裂耐水全无机涂料以解决上述问题。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种抗裂耐水全无机涂料及其制备方法，具有良好的抗裂耐水性，并且为单组分涂料，施工简单，具有良好的储存性和耐候性。
为了实现上述目的，本发明通过对硅酸钾进行改性，在未降低其活性的前提下获得了高模数的硅酸钾，从而提高了涂料的抗裂性。并且将改性钾水玻璃同硅溶胶一起使用，改善了由于涂料面层粘结剂的不足而易出现掉粉的现象。
本发明采用纤维状无机复合填料作为填料，可降低涂膜收缩固化应力；并且加入了活性矿物活性填料，矿物活性填料的晶体结构间带有负电荷，可将溶液中的极性基团吸附，形成紧密的网状立体结构，使涂料的耐水性大大提高。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。
一种抗裂耐水全无机涂料，包括以下重量份的原料组成：
去离子水10-15份、改性硅酸钾25-30份、硅溶胶10-15份、矿物活性填料7-12份、无机复合填料20-35份、颜料10-12份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂0.1-0.2份、疏水剂0.1-0.2份、分散剂0.5-3份、增稠剂0.1-0.2份。
进一步地，所述改性硅酸钾为硅烷改性硅酸钾，模数为3.5-4.5，此模数下的钾水玻璃具有较高的防水性能。即可保证稳定性，又可保证反应活性。
进一步地，所述硅溶胶经过有机改性，在部分有机活性硅醇基接上有机基团，粒径约为10nm，具有很高的稳定性。
进一步地，所述矿物活性填料为硅灰石、蒙脱石、膨润土、高岭土、蛭石中的一种或多种任意组合，目数为500-1000。
进一步地，所述无机复合填料为目数为800-1500的高纯度碳酸钙填料，有显著的固化及抗裂性能。
进一步地，所述颜料为钛白粉，粒径小于1.2μm。
进一步地，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。
进一步地，所述流平剂为聚丙烯酸丁酯，为液体流平剂。
进一步地，所述疏水剂为非离子表面活性剂。
进一步地，所述分散剂为改性膦酸盐类分散稳定剂。
进一步地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按计量称取各组分，将增稠剂加入去离子水中，以300-400rad/分钟的速度搅拌2-5分钟后得到混合液；
步骤2、依次向步骤1中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，将搅拌机的转速调整800-1000rad/分钟，然后分散15-20分钟后得到混合液；
步骤3、分散机转速调至600rad/min，向步骤2得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，搅拌20-30min；
步骤4、调整搅拌机的转速至500-600rad/分钟，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌15-20分钟后，即可得到无机水性涂料。
进一步地，所述步骤2中的无机复合填料细度为800-1500目。
进一步地，所述步骤2中的矿物活性填料细度为500-1000目。
进一步地，所述步骤3中的改性硅酸钾的浓度为20-40wt％。
与现有技术比，本发明有益效果如下。
利用高模数的改性硅酸钾，提高了涂料的抗裂性，并且加入了活性矿物活性填料，与涂料中的极性基团吸附而形成了紧密的网络结构，从而增强了涂料的耐水性。防火等级高，对环境友好无污染。并且为单组分，使施工效率大大提高，同时具有良好的储存性与耐候性。
矿物活性填料有良好的触变性，可塑性，使涂料具有良好的稳定性和施工性。并且矿物活性填料的晶体结构间带有负电荷，可将溶液中带有-OH的极性基团吸附，形成相互交联的复合物，呈网状立体结构，并且此复合物形成后具有不可逆性，使涂料的耐水性大大提高。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
一种抗裂耐水全无机涂料，包括以下重量份的原料组成：
去离子水10-15份、改性硅酸钾25-30份、硅溶胶10-15份、矿物活性填料7-12份、无机复合填料20-35份、颜料10-12份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂0.1-0.2份、疏水剂0.1-0.2份、分散剂0.5-3份、增稠剂0.1-0.2份。
进一步地，所述改性硅酸钾为硅烷改性硅酸钾，模数为3.5-4.5，此模数下的钾水玻璃具有较高的防水性能。即可保证稳定性，又可保证反应活性。
进一步地，所述硅溶胶经过有机改性，在部分有机活性硅醇基接上有机基团，粒径约为10nm，具有很高的稳定性。
进一步地，所述矿物活性填料为硅灰石、蒙脱石、膨润土、高岭土、蛭石中的一种或多种任意组合，目数为500-1000。
进一步地，所述无机复合填料为目数为800-1500的高纯度碳酸钙填料，有显著的固化及抗裂性能。
进一步地，所述颜料为钛白粉，粒径小于1.2μm。
进一步地，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂。
进一步地，所述流平剂为聚丙烯酸丁酯，为液体流平剂。
进一步地，所述疏水剂为非离子表面活性剂。
进一步地，所述分散剂为改性膦酸盐类分散稳定剂。
进一步地，所述增稠剂为羟乙基纤维素。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1、按计量称取各组分，将增稠剂加入去离子水中，以300-400rad/分钟的速度搅拌2-5分钟后得到混合液；
步骤2、依次向步骤1中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，将搅拌机的转速调整800-1000rad/分钟，然后分散15-20分钟后得到混合液；
步骤3、分散机转速调至600rad/min，向步骤2得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，搅拌20-30min；
步骤4、调整搅拌机的转速至500-600rad/分钟，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌15-20分钟后，即可得到无机水性涂料。
进一步地，所述步骤2中的无机复合填料细度为800-1500目。
进一步地，所述步骤2中的矿物活性填料细度为500-1000目。
进一步地，所述步骤3中的改性硅酸钾的浓度为20-40wt％。
实施例1。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下重量份原料:去离子水12份、改性硅酸钾30份、硅溶胶15份、矿物活性填料7份、无机复合填料25份、钛白粉10份、消泡剂0.2份、流平剂0.1份、疏水剂0.1份、分散剂0.5份、增稠剂0.1份。
选择合适的分散缸与分散机等其他工具，确保洁净，能够正常使用。
按计量称取各组分，在容器中加入去离子水，在搅拌状态下加入羟乙基纤维素，以400rad/min的速度搅拌5分钟后得到混合液。
依次向上述步骤中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，，将搅拌机的转速调整1000rad/分钟，分散15分钟至均匀状态。
浆料制作，分散机转速调至600rad/min，向上步得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，然后分散20分钟后得到混合液，检测其细度，细度≤40μm为达到标准。
调整搅拌机的转速至550rad/min，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌20分钟后，即可得到无机水性涂料。
实施例2。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下重量份原料:去离子水13份、改性硅酸钾27份、硅溶胶14份、矿物活性填料9份、无机复合填料26份、钛白粉10份、消泡剂0.1份、流平剂0.1份、疏水剂0.1份、分散剂0.6份、增稠剂0.1份。
选择合适的分散缸与分散机等其他工具，确保洁净，能够正常使用。
按计量称取各组分，在容器中加入去离子水，在搅拌状态下加入羟乙基纤维素，以400rad/min的速度搅拌5分钟后得到混合液。
依次向上述步骤中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，，将搅拌机的转速调整800rad/分钟，分散15分钟至均匀状态。
浆料制作，分散机转速调至600rad/min，向上步得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，然后分散20分钟后得到混合液，检测其细度，细度≤40μm为达到标准。
调整搅拌机的转速至550rad/min，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌20分钟后，即可得到无机水性涂料。
实施例3。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下重量份原料:去离子水15份、改性硅酸钾26份、硅溶胶13份、矿物活性填料11份，无机复合填料24份、钛白粉10份、消泡剂0.2份、流平剂0.1份、疏水剂0.1份、分散剂0.5份、增稠剂0.1份。
选择合适的分散缸与分散机等其他工具，确保洁净，能够正常使用。
按计量称取各组分，在容器中加入去离子水，在搅拌状态下加入羟乙基纤维素，以400rad/min的速度搅拌5分钟后得到混合液。
依次向上述步骤中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，将搅拌机的转速调整800rad/分钟，分散15分钟至均匀状态。
浆料制作，分散机转速调至600rad/min，向上步得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，然后分散20分钟后得到混合液，检测其细度，细度≤40μm为达到标准。
调整搅拌机的转速至550rad/min，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌20分钟后，即可得到无机水性涂料。
实施例4。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下重量份原料:去离子水15份、改性硅酸钾28份、硅溶胶14份、矿物活性填料10份，无机复合填料22份、钛白粉10份、消泡剂0.1份、流平剂0.2份、疏水剂0.2份、分散剂0.6份、增稠剂0.1份。
选择合适的分散缸与分散机等其他工具，确保洁净，能够正常使用。
按计量称取各组分，在容器中加入去离子水，在搅拌状态下加入羟乙基纤维素，以400rad/min的速度搅拌5分钟后得到混合液。
依次向上述步骤中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，将搅拌机的转速调整800rad/分钟，分散15分钟至均匀状态。
浆料制作，分散机转速调至600rad/min，向上步得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，然后分散20分钟后得到混合液，检测其细度，细度≤40μm为达到标准。
调整搅拌机的转速至550rad/min，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌20分钟后，即可得到无机水性涂料。
对比例1。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下重量份原料:去离子水12份、普通硅酸钾30份、硅溶胶15份、矿物活性填料7份、无机复合填料25份、钛白粉10份、消泡剂0.2份、流平剂0.1份、疏水剂0.1份、分散剂0.5份、增稠剂0.1份。
选择合适的分散缸与分散机等其他工具，确保洁净，能够正常使用。
按计量称取各组分，在容器中加入去离子水，在搅拌状态下加入羟乙基纤维素，以400rad/min的速度搅拌5分钟后得到混合液。
依次向上述步骤中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，，将搅拌机的转速调整800rad/分钟，分散15分钟至均匀状态。
浆料制作，分散机转速调至600rad/min，向上步得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，然后分散20分钟后得到混合液，检测其细度，细度≤40μm为达到标准。
调整搅拌机的转速至550rad/min，然后将硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌20分钟后，即可得到无机水性涂料。
对比例2。
一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，包括以下重量份原料:去离子水15份、改性硅酸钾26份、硅溶胶13份、无机复合填料35份、钛白粉10份、消泡剂0.2份、流平剂0.1份、疏水剂0.1份、分散剂0.5份、增稠剂0.1份。
选择合适的分散缸与分散机等其他工具，确保洁净，能够正常使用。
按计量称取各组分，在容器中加入去离子水，在搅拌状态下加入羟乙基纤维素，以400rad/min的速度搅拌5分钟后得到混合液。
依次向上述步骤中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，将搅拌机的转速调整800rad/分钟，分散15分钟至均匀状态。
浆料制作，分散机转速调至600rad/min，向上步得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，然后分散20分钟后得到混合液，检测其细度，细度≤40μm为达到标准。
调整搅拌机的转速至550rad/min，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌20分钟后，即可得到无机水性涂料。
实施例1-4和对比例1-2按JG/T26-2002外墙无机建筑涂料标准进行指标检测，结果如下。
表1实施例1-4和对比例1-2检测结果表。
Figure BDA0003259684680000071
Figure BDA0003259684680000081
以上描述了本发明的基本原理与主要特征。本发明不受上述实施例限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种抗裂耐水全无机涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料组成：
去离子水10-15份、改性硅酸钾25-30份、硅溶胶10-15份、矿物活性填料7-12份、无机复合填料20-35份、颜料10-12份、消泡剂0.1-0.3份、流平剂0.1-0.2份、疏水剂0.1-0.2份、分散剂0.5-3份、增稠剂0.1-0.2份。
2.如权利要求1所述的一种抗裂耐水全无机涂料，其特征在于，所述改性硅酸钾为硅烷改性硅酸钾，模数为3.5-4.5；此模数下的钾水玻璃具有较高的防水性能，即保证稳定性，又保证反应活性。
3.如权利要求1所述的一种抗裂耐水全无机涂料，其特征在于，所述硅溶胶经过有机改性，在有机活性硅醇基接上有机基团，粒径约为10nm。
4.如权利要求1所述的一种抗裂耐水全无机涂料，其特征在于，所述矿物活性填料为硅灰石、蒙脱石、膨润土、高岭土、蛭石中的一种或多种任意组合，目数为500-1000。
5.如权利要求1所述的一种抗裂耐水全无机涂料，其特征在于，所述无机复合填料为目数为800-1500的高纯度碳酸钙填料。
6.如权利要求1所述的一种抗裂耐水全无机涂料，其特征在于，所述颜料为钛白粉，粒径小于1.2μm。
7.如权利要求1所述的一种抗裂耐水全无机涂料，其特征在于，所述消泡剂为聚醚改性聚硅氧烷消泡剂；所述流平剂为聚丙烯酸丁酯，为液体流平剂；所述疏水剂为非离子表面活性剂；所述分散剂为改性膦酸盐类分散稳定剂；所述增稠剂为羟乙基纤维素。
8.一种抗裂耐水无机涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、按计量称取各组分，将增稠剂加入去离子水中，以300-400rad/分钟的速度搅拌2-5分钟后得到混合液；
步骤2、依次向步骤1中得到的混合溶液中加入分散剂、消泡剂、流平剂、疏水剂，将搅拌机的转速调整800-1000rad/分钟，然后分散15-20分钟后得到混合液；
步骤3、分散机转速调至600rad/min，向步骤2得到的混合液中依次加入钛白粉，无机复合填料，矿物活性填料，将搅拌机的转速调整900rad/min，搅拌20-30min；
步骤4、调整搅拌机的转速至500-600rad/分钟，然后将改性硅酸钾与硅溶胶加入，继续搅拌15-20分钟后，即可得到无机水性涂料。
9.如权利要求8所述的一种抗裂耐水全无机涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤2中的无机复合填料细度为800-1500目；矿物活性填料细度为500-1000目。
10.如权利要求8所述的一种抗裂耐水全无机涂料的制备方法，其特征在于，
所述步骤3中的改性硅酸钾的浓度为20-40wt%。
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