CN114479528B - 一种可常温施工且单耗低的陶瓷涂料及其制备和施用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可常温施工且单耗低的陶瓷涂料及其制备和施用方法；陶瓷涂料包括：硅溶胶16‑18％，水性纯丙乳液16‑18％，氨基固化剂8‑10％，聚酯乳液5‑6％，填料15‑18％，颜料15‑18％，1％NaOH溶液2‑4％，分散剂1.5‑2％，消泡剂1‑2％，触变剂1‑1.5％，流平剂0.5‑1％，去离子水余量。本发明采用无机成膜物质+有机成膜物质，使得涂层既具有硬度高、耐磨性好，柔韧性好，可防止涂层开裂；通过提高涂料粘度+触变剂的方式实现技术方案，且采用固体触变剂+液体触变剂的方式调整涂料的触变性，得到的涂料具有优异的触变性，大面积喷涂基材也无需预热处理，常温下施工不流挂。

Description

一种可常温施工且单耗低的陶瓷涂料及其制备和施用方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，涉及一种陶瓷涂料，尤其涉及一种可常温施工且单耗低的陶瓷涂料及其制备和施用方法。

背景技术

随着中国城市化进程的快速推进，数量庞大的大型公共建筑、商业楼宇及高端住宅不断涌现，建筑铝幕墙的需求也快速增长。建筑铝幕墙常用的涂料有氟碳涂料和陶瓷涂料两种。目前铝幕墙板所涂装的氟碳涂料仍然以溶剂型为主，VOC排放量大，不利于环保，且喷涂废气的处理成本高；再加上氟碳涂层的硬度小于2H，日常使用过程中装饰涂层易被划伤、划破甚至造成脱落；陶瓷涂料具有硬度高、耐划伤性好、水性环保等特点，近年来在铝幕墙板上的应用越来越多，但是由于常规陶瓷涂料粘度低，涂-4杯粘度一般在11-14s，施工时易出现流挂现象，为避免陶瓷涂料的流挂，一般采用基材预热的方式，给施工方带来能耗的增大、成本的增加、工艺复杂等诸多不便，而且当施工面积大或者气温较低的冬天时，预热后基材温度下降很快，还会造成喷涂膜厚不均匀的情况。为避免上述情况的出现，往往采用少量多遍的喷涂方式。喷涂过程中涂料的利用率仅为50-60％，喷涂遍数增加更增加了涂料的单耗，故常规陶瓷涂料的施工面积一般为2-3平/Kg。相对于氟碳漆3-4平/Kg的施工面积，陶瓷涂料的使用成本略高。所以施工时如何降低单耗，提高陶瓷涂料的利用率将直接影响客户的使用成本和陶瓷涂料在铝幕墙行业的推广和应用。

发明内容

针对上述现有技术存在的常规陶瓷涂料粘度低，喷涂施工易出现流挂，往往采用先将基材预热的施工方式，给施工方带来诸多不便；以及冬天施工时多采用少量多遍的喷涂施工方式，单耗高，陶瓷涂料施工面积为2-3平/Kg，相对于氟碳漆的3-4平/Kg的施工面积，陶瓷涂料的使用成本高等缺陷，本发明提供了一种可常温施工且单耗低的陶瓷涂料及其制备和施用方法。本发明的陶瓷涂料，粘度高且具有良好的触变性，基材无需预热，可常温下施工不流挂。喷涂施工单耗与氟碳漆相同；若采用滚涂的施工方式，涂料利用率高达90％以上，施工面积则高于氟碳漆。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

本发明涉及一种陶瓷涂料，所述陶瓷涂料包括如下质量百分比含量的各组分：硅溶胶：16-18％，水性纯丙乳液：16-18％，氨基固化剂：8-10％，聚酯乳液：5-6％，填料：15-18％，颜料：15-18％，1％NaOH溶液：2-4％，分散剂：1.5-2％，消泡剂：1-2％，触变剂：1-1.5％，流平剂：0.5-1％，去离子水：余量。

作为一个实施方案，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，pH值为8-9，粒径为80-100nm。溶胶粒径小，涂层耐磨性略差，粒径太大，固含高，材料成本太高，因此选择粒径为80-100nm。

作为一个实施方案，所述水性纯丙乳液的pH值为8-9。作为幕墙装饰板用涂料，特别是用于室外装饰时，接触酸性或者碱性环境的几率更大，硅溶胶本身SiO₂的结构具有优异的耐酸性，耐碱性相对就会弱一些，配方中采用碱性硅溶胶使得涂层的耐碱性更好，延长涂层的使用寿命。在同一个配方体系中，不同种类树脂的相容性尤其重要，否则会出现破乳分层等现象，所以纯丙乳液也需要选择碱性的。

作为一个实施方案，所述填料包括硅微粉、云母粉、重钙中的一种或几种。

作为一个实施方案，所述颜料包括钛白粉、炭黑、钛黄、氧化铁红、钴蓝、钴绿。

作为一个实施方案，所述触变剂为固体触变剂和液体触变剂的组合。

作为一个实施方案，所述固体触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、高岭土、云母粉、纤维素中的一种或几种，所述液体触变剂为BYK-405、BYK-410、BYK-R607、BYK-R605中的一种或几种。

作为一个实施方案，固体触变剂和液体触变剂的质量比为2:1-2.5:1。

本发明还涉及一种陶瓷涂料的制备方法，所述方法包括如下步骤：

S1、制备色浆：将颜料、填料、分散剂、70-80％的消泡剂、触变剂、去离子水混合均匀，研磨，加入1％的NaOH溶液调节色浆pH值至8.5-9.5，过滤后出料，得到色浆；

S2、在所述色浆中，依次加入硅溶胶、水性丙烯酸树脂、聚酯树脂、氨基固化剂、剩余的消泡剂、流平剂，搅拌混合均匀即可，得到可常温施工的陶瓷涂料。

本发明还涉及一种陶瓷涂料的施用方法，所述方法包括如下步骤：

A1、基材处理；

A2、涂覆所述陶瓷涂料；具体包括：

A2-1滚涂

-滚涂施工后静置10-30秒，然后放入烘箱80℃*(2-3)min进行表干，自然冷却后再重复滚涂，流平，表干步骤3-4遍；

-滚涂好的涂层放入烘箱，(180-200)℃*(15-20)min加热固化成膜，自然冷却后即可；

或A2-2喷涂

-采用喷枪常温喷涂施工2-3遍，然后放入烘箱80℃*(5-10)min低温固化，(180-200)℃*(15-20)min高温固化，自然冷却后即可。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明的陶瓷涂料采用无机成膜物质+有机成膜物质，使得涂层既具有硬度高、耐磨性好，又具有良好的柔韧性，可防止涂层开裂；

(2)通过提高涂料粘度+触变剂的方式实现技术方案，且采用固体触变剂+液体触变剂的方式调整涂料的触变性，得到的涂料具有优异的触变性，大面积喷涂基材也无需预热处理，常温下施工不流挂；

(3)涂料可采用喷涂和滚涂的施工方式，喷涂施工可使得涂料的涂装面积从原2-3平/Kg增加到3-4平/Kg，单耗与氟碳漆相同。滚涂施工可使得涂料的涂装面积增加到4-5平/Kg，单耗低于氟碳漆。

(4)该陶瓷涂料为单组份，使用方便；且采用一涂一烘的施工方式，较氟碳漆二涂一烘的施工，更加简单且效率高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明为具有触变性的陶瓷涂料，单组分。以100％计，配方为：硅溶胶：16-18％，水性纯丙乳液：16-18％，氨基固化剂：8-10％，聚酯乳液：5-6％，填料：15-18％，颜料：15-18％，1％NaOH溶液：2-4％，分散剂：1.5-2％，消泡剂：1-2％，触变剂：1-1.5％，流平剂：0.5-1％，去离子水：余量。

其中：

硅溶胶：无机成膜物质，碱性硅溶胶pH值＝8-9，粒径为80-100nm，增加涂层硬度和耐磨性。

水性纯丙乳液：有机成膜物质，pH值＝8-9，增加涂层的韧性，防止涂层开裂。

聚酯乳液：有机成膜物质，增加涂层的韧性，防止涂层开裂。

填料：硅微粉、云母粉、重钙中的一种或几种，增加涂料固含，降低成本的作用。

颜料：赋予涂层不同的颜色，可根据涂层颜色选择合适的颜料，例如：钛白粉、炭黑、钛黄、氧化铁红、钴蓝、钴绿等颜料。

1％NaOH溶液：用来调节色浆的pH值，色浆pH值在8.5-9.5之间，使得硅溶胶和纯丙乳液能够稳定存在。

分散剂：用来减少完成分散过程所需要的时间，稳定所分散的颜填料分散体。

消泡剂：降低分散体系的表面张力，抑制泡沫产生或消除已产生泡沫。

触变剂：触变剂包括固体触变剂和液体触变剂两种，其中：固体触变剂:液体触变剂＝2:1。固体触变剂为：气相二氧化硅、有机膨润土、高岭土、云母粉、纤维素中的一种。液体触变剂为：BYK-405、BYK-410、BYK-R607、BYK-R605中的一种。采用单一的触变剂，涂料的触变性不好控制。在本发明的体系中，固体触变剂增加涂料触变的效果明显，液体触变剂增加涂料触变的效果略差，两者搭配使用更容易得到触变效果合适的涂料，使得触变性能优异。

固体触变剂量多会造成涂料触变性过大，施工时造成涂料流平不好，固体触变剂量少，涂料触变性不明显，施工面积较大时仍会有稍许流挂。因此，选择固体触变剂:液体触变剂＝2:1。

流平剂：具有优异的底材润滑和流平性能，能促使涂料在干燥成膜过程中形成一个平整、光滑、均匀的涂膜，还能防止缩孔、橘皮等漆膜缺陷的产生。

配方采用无机成膜物质(硅溶胶)+有机成膜物质(纯丙乳液和聚酯乳液)，固化成膜后使得涂层既具有较高的硬度，又具有一定的柔韧性，不易开裂。有机成膜物质还能增加涂层与基材之间的附着牢度。配方中硅溶胶与水性纯丙乳液都需要在弱碱性环境下才可以稳定存在，故配方中用1％NaOH溶液来调节色浆的pH值，使得最终涂料的pH值保持在8.5-9.5之间。配方中采用固体触变剂+液体触变剂的方式来调节涂料的粘度，使得涂料既具有良好的触变性，又具有良好的施工性和流平性。

制备步骤如下：

(1)制备色浆：将颜料、填料、分散剂、70-80％的消泡剂、触变剂、去离子水混合均匀，在研磨机上研磨至细度20μm，在搅拌状态下用1％的NaOH溶液调节色浆的pH值，直至pH值在8.5-9.5之间。用300目滤布过滤后出料，得到色浆，待用。

(2)涂料制备：在步骤(1)得到的色浆中，依次加入硅溶胶、水性丙烯酸树脂、聚酯树脂、氨基固化剂、剩余的消泡剂、流平剂，搅拌混合均匀即可，得到可常温施工的陶瓷涂料，涂料的涂-4杯粘度为16-20s，较常规陶瓷涂料的粘度高。

该发明采用提高陶瓷涂料粘度+触变剂的方式实现技术方案：该技术方案既适当提高涂料粘度，又具有触变性，喷涂时涂料流动性好，不会堵塞喷枪，立式喷涂后防止流平过程由于重力作用产生的流挂。

若涂料采用单纯提高粘度的方法，则效果不好。粘度太大，涂料易堵塞枪口，造成喷涂困难，喷涂效率低；粘度低则涂料流平时仍可产生稍许流挂；

若单纯采用加触变剂的方法而不增加涂料粘度，效果也不理想。由于铝幕墙板喷涂面积大，涂料喷涂后需要有流平的时间才能达到平整的外观效果，涂料粘度低流平时仍会有稍许流挂。

涂料的施工方法：该陶瓷涂料具有粘度大、触变性好的特点，可常温施工不流挂，可采用喷涂、滚涂的施工方式；

滚涂施工方法如下：

(1)基材处理：脱脂、酸洗、铬化、水洗、吹干，去除基材表面的污渍和油渍，使得涂层与基材具有良好的附着牢度；

前处理对于涂层与基材的附着牢度影响很大，前处理不好，涂层与基材的附着力差。

(2)涂刷：涂料先用300目滤布过滤，然后滚子沾满涂料进行滚涂施工，滚涂后静置10-30秒左右让涂层流平，然后放入烘箱80℃*(2-3)min进行表干，自然冷却后再重复滚涂，流平，表干步骤3-4遍。

该步骤中，滚涂后短时间的静置，可以让涂层更加平整。因为涂料具有触变性，去除滚涂的剪切力后涂料很快流动性变差了，故短时间静置即可，静置时间延长也不会让涂层更加平整；表干时间需要严格控制好，达到涂层表面轻微触碰不黏手的状态，表干时间短，滚涂第2遍时会将第1遍滚涂好的涂料粘掉一部分，需要通过增加滚涂次数达到要求的膜厚，表干时间过长，则两层涂料之间不能很好的融合在一起，层间附着力不好，固化后易造成涂层开裂，甚至脱落。

(3)固化：涂刷好的涂层放入烘箱，(180-200)℃*(15-20)min加热固化成膜，自然冷却后即可。

采取上述滚涂施工方法，每公斤涂料的施工面积可达4-5平，涂料单耗下降50％，且高于氟碳漆3-4平的施工面积。

喷涂施工方法如下：

(1)基材处理：脱脂、酸洗、铬化、水洗、吹干，去除基材表面的污渍和油渍，使得涂层与基材具有良好的附着牢度；

前处理对于涂层与基材的附着牢度影响很大，前处理不好，涂层与基材的附着力差。

(2)喷涂：涂料用300目滤布过滤至喷枪中，常温喷涂施工2-3遍，然后放入烘箱80℃*(5-10)min低温固化，(180-200)℃*(15-20)min高温固化，自然冷却后即可。

采取常规喷涂施工方法，每公斤涂料的施工面积可达3-4平，与氟碳漆相同。

详见以下各实施例：

实施例1

实施例1涉及一种可常温施工且单耗低的陶瓷涂料；其组成如表1所示。

该陶瓷涂料组合物的制备步骤如下：

(1)制备色浆：将颜料、填料、分散剂、70％的消泡剂、触变剂、去离子水混合均匀，在研磨机上研磨至细度20μm，在搅拌状态下用1％的NaOH溶液调节色浆的pH值，直至pH值在8.5-9.5之间；用300目滤布过滤后出料，得到色浆，待用。

(2)涂料制备：在步骤(1)得到的色浆中，依次加入硅溶胶、水性丙烯酸树脂、聚酯树脂、氨基固化剂、剩余的消泡剂、流平剂，搅拌混合均匀即可，得到可常温施工的陶瓷涂料，涂料的涂-4杯粘度为18s，较常规陶瓷涂料的粘度高。

该陶瓷涂料组合物施工时，采用喷涂施工，具体如下：

(1)基材处理：脱脂、酸洗、铬化、水洗、吹干，去除基材表面的污渍和油渍，使得涂层与基材具有良好的附着牢度；

(2)喷涂：涂料用300目滤布过滤至喷枪中，常温喷涂施工3遍，然后放入烘箱80℃*(5-10)min低温固化，(180-200)℃*(15-20)min高温固化，自然冷却后即可。

采取常规喷涂施工方法，每公斤涂料的施工面积可达3-4平，与氟碳漆相同。

实施例2～5

实施例2～5涉及一种可常温施工且单耗低的陶瓷涂料；其组成如表1所示。

该陶瓷涂料组合物的制备步骤如下：

(1)制备色浆：将颜料、填料、分散剂、80％的消泡剂、触变剂、去离子水混合均匀，在研磨机上研磨至细度20μm，在搅拌状态下用1％的NaOH溶液调节色浆的pH值，直至pH值在8.5-9.5之间；用300目滤布过滤后出料，得到色浆，待用。

(2)涂料制备：在步骤(1)得到的色浆中，依次加入硅溶胶、水性丙烯酸树脂、聚酯树脂、氨基固化剂、剩余的消泡剂、流平剂，搅拌混合均匀即可，得到可常温施工的陶瓷涂料，各实施例涂料的涂-4杯粘度在16-20s范围内，较常规陶瓷涂料的粘度高。

该陶瓷涂料组合物施工时，采用滚涂施工，具体如下：

(1)基材处理：脱脂、酸洗、铬化、水洗、吹干，去除基材表面的污渍和油渍，使得涂层与基材具有良好的附着牢度；

(2)涂刷：涂料先用300目滤布过滤，然后滚子沾满涂料进行滚涂施工，滚涂后静置20秒左右让涂层流平，然后放入烘箱80℃*(2-3)min进行表干，自然冷却后再重复滚涂，流平，表干步骤3遍。

(3)固化：涂刷好的涂层放入烘箱，(180-200)℃*(15-20)min加热固化成膜，自然冷却后即可。

采取上述滚涂施工方法，每公斤涂料的施工面积可达4-5平，涂料单耗下降约50％，且高于氟碳漆3-4平的施工面积。

对比例1～6

对比例1～6涉及一种陶瓷涂料；其组成如表1所示。

对比例1～6的陶瓷涂料的制备方法和施工方法同实施例5。

表1

对以上实施例和对比例的陶瓷组合物进行测试，测试方法如表2，结果如表3所示。

表2、主要性能测试方法

表3、主要性能测试结果

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种陶瓷涂料，其特征在于，所述陶瓷涂料包括如下质量百分比含量的各组分：硅溶胶：16-18％，水性纯丙乳液：16-18％，氨基固化剂：8-10％，聚酯乳液：5-6％，填料：15-18％，颜料：15-18％，1％NaOH溶液：2-4％，分散剂：1.5-2％，消泡剂：1-2％，触变剂：1-1.5％，流平剂：0.5-1％，去离子水：余量；涂料的pH值保持在8.5-9.5之间；

所述触变剂为质量比为2:1-2.5:1的固体触变剂和液体触变剂的组合；所述固体触变剂为气相二氧化硅、有机膨润土、高岭土、云母粉、纤维素中的一种或几种，所述液体触变剂为BYK-405、BYK-410、BYK-R607、BYK-R605中的一种或几种；

所述硅溶胶为碱性硅溶胶，pH值为8-9，粒径为80-100nm；所述水性纯丙乳液的pH值为8-9。

2.根据权利要求1所述的陶瓷涂料，其特征在于，所述填料包括硅微粉、云母粉、重钙中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的陶瓷涂料，其特征在于，所述颜料包括钛白粉、炭黑、钛黄、氧化铁红、钴蓝、钴绿。

4.一种根据权利要求1所述的陶瓷涂料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1、制备色浆：将颜料、填料、分散剂、70-80％的消泡剂、触变剂、去离子水混合均匀，研磨，加入1％的NaOH溶液调节色浆pH值至8.5-9.5，过滤后出料，得到色浆；

S2、在所述色浆中，依次加入硅溶胶、水性纯丙乳液、聚酯乳液、氨基固化剂、剩余的消泡剂、流平剂，搅拌混合均匀即可，得到可常温施工的陶瓷涂料。

5.一种根据权利要求1所述的陶瓷涂料的施用方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

A1、基材处理；

A2、涂覆所述陶瓷涂料；具体包括：

A2-1滚涂

-滚涂施工后静置10-30秒，然后放入烘箱80℃*(2-3)min进行表干，自然冷却后再重复滚涂，流平，表干步骤3-4遍；

-滚涂好的涂层放入烘箱，(180-200)℃*(15-20)min加热固化成膜，自然冷却后即可；

或A2-2喷涂

-采用喷枪常温喷涂施工2-3遍，然后放入烘箱80℃*(5-10)min低温固化，(180-200)℃*(15-20)min高温固化，自然冷却后即可。