CN114907707A - 一种水性无机内墙涂料及其制备方法 - Google Patents

一种水性无机内墙涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种水性无机内墙涂料,由包括以下组分的原料制备而成:水20~35重量份;增稠剂0.3~0.8重量份;消泡剂0.2~0.4重量份;分散稳定剂0.6~1重量份;润湿剂0.1~0.3重量份;颜填料30~50重量份;乳液5~9重量份;水玻璃溶液15~25重量份;所述乳液为醋叔乳液。与现有技术相比,本发明提供的水性无机内墙涂料采用特定含量组分,实现整体较好的相互作用,既能够提高无机涂料的环境友好性,真正做到净味、无添加,又降低了无机涂料配方的复杂性,从而提高无机涂料稳定性,并且能够降低无机涂料的内聚力,增强附着力和抗开裂性,降低起皮风险。

Description

一种水性无机内墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域,更具体地说,是涉及一种水性无机内墙涂料及其制备方法。
背景技术
无机涂料主要通过无机成膜物质来固化成膜,成膜后形成类似于石英结构的坚硬无机物质,防火性能优异;无机涂料可做到环境无危害物释放,是一种环境友好型涂料;同时无机成膜物质的高pH值解决了涂料储存过程中可能发生的微生物变质,在使用过程中能够很好的做到防霉抗藻效果;无机成膜物原料来源广泛,降低了对石油资源的依赖。
单纯的无机涂料自干成膜缓慢,初期耐水和耐擦洗性能不佳;成膜后漆膜脆性大,固化收缩应力大,容易产生开裂、起皮等风险。在无机涂料中加入适当用量的聚合物乳液作为补充粘结剂,来辅助无机粘结剂一起来达到理想的理化性能,可以明显提高涂料的柔韧性和抗裂性。一般情况下,普通乳液在高碱性(pH≥11)情况会引起羧基的强烈电离,产生同电荷的排斥和充分的溶剂化作用,其结果是聚合物溶胀,吸水率增加,粘度变化,在极端情况下,甚至会破坏乳液的结构,造成产品的不稳定。目前市面上无机涂料使用的乳液基本上是耐碱性好的苯丙乳液,苯丙乳液中苯环的屏蔽效应保护了聚合物主链不受碱性物质的影响从而达到涂料的稳定;稳定性的优劣又取决于苯环的数量,量越大稳定性越好;但是刚性苯环数量的提高又降低了聚合物主链旋转的容易程度,使得乳液柔韧性不足,造成单纯的使用苯丙乳液并不能很好地提高无机涂料的柔韧性、抗开裂性和防止起皮现象的发生,甚至出现加速开裂、分化现象,为此还需要额外添加一定量的成膜助剂促成苯丙乳液中聚合物链段的舒展,减少内聚力,提高无机涂料的柔韧性、抗开裂性和防止起皮。
成膜助剂总体上来说是一种溶剂,属于VOC范畴,无机涂料中添加会对环境友好不利,背离了无机涂料环保的初衷;其次成膜助剂的加入造成了无机涂料水油平衡的不稳定,需要额外添加表面活性剂来改善这种情况,整体上又造成了成本的增加和一些额外的助剂筛选工作量;再次由于醇酯类成膜助剂在高碱性体系下易分解成气味难闻的低分子酸和醇,不仅降低了涂料的稳定性还造成了二次的环保污染。
综上,现有技术还存在以下缺点:(1)无机涂料中使用苯丙乳液会使用到成膜助剂,造成VOC的产生或因成膜助剂的分解造成二次环保污染;(2)无机涂料中使用苯丙乳液不添加成膜助剂会存在漆膜开裂、起皮、稳定性差等问题;(3)为改善苯丙乳液与无机成膜物质之间的平衡,额外增加了大量无用的成分和工作。因此本领域亟需开发一种无成膜助剂的环境友好型的内墙无机涂料。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种水性无机内墙涂料及其制备方法,本发明提供的水性无机内墙涂料为环境友好型无机内墙涂料,真正做到净味、无添加,同时能够改善无机涂料抗开裂性和起皮现象,还能够降低无机涂料配方的复杂性。
本发明提供了一种水性无机内墙涂料,由包括以下组分的原料制备而成:
水20~35重量份;
增稠剂0.3~0.8重量份;
消泡剂0.2~0.4重量份;
分散稳定剂0.6~1重量份;
润湿剂0.1~0.3重量份;
颜填料30~50重量份;
乳液5~9重量份;
水玻璃溶液15~25重量份;
所述乳液为醋叔乳液。
优选的,所述增稠剂选自纤维素醚、黄原胶和羟乙基纤维素中的一种或多种。
优选的,所述消泡剂选自有机硅及其衍生物类型消泡剂和/或高分子聚合物类型消泡剂。
优选的,所述分散稳定剂为阴离子型分散稳定剂。
优选的,所述润湿剂为非离子型润湿剂。
优选的,所述颜填料由钛白粉和填料组成;所述填料选自长石粉、云母粉、碳酸钙、硅灰石粉、硅藻土中的一种或多种。
优选的,所述水玻璃溶液为稳定化改性的硅酸钾水溶液。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的水性无机内墙涂料的制备方法,包括以下步骤:
将水和增稠剂混合均匀后,加入第一用量的消泡剂、第一用量的分散稳定剂和润湿剂;然后在400rpm~600rpm搅拌下加入颜填料,进行高速分散至细度≤50μm;再加入乳液,700rpm~900rpm下搅拌5min~15min至均匀;然后加入水玻璃溶液,700rpm~900rpm下搅拌5min~15min至均匀,最后加入剩余的消泡剂和分散稳定剂400rpm~600rpm搅拌5min~15min至均匀,得到水性无机内墙涂料。
优选的,所述第一用量的消泡剂占消泡剂总量的60wt%~70wt%;所述第一用量的分散稳定剂占分散稳定剂总量的60wt%~70wt%。
优选的,所述高速分散的转速为1000rpm~1500rpm,时间为10min~20min。
本发明提供了一种水性无机内墙涂料,由包括以下组分的原料制备而成:水20~35重量份;增稠剂0.3~0.8重量份;消泡剂0.2~0.4重量份;分散稳定剂0.6~1重量份;润湿剂0.1~0.3重量份;颜填料30~50重量份;乳液5~9重量份;水玻璃溶液15~25重量份;所述乳液为醋叔乳液。与现有技术相比,本发明提供的水性无机内墙涂料采用特定含量组分,实现整体较好的相互作用,既能够提高无机涂料的环境友好性,真正做到净味、无添加,又降低了无机涂料配方的复杂性,从而提高无机涂料稳定性,并且能够降低无机涂料的内聚力,增强附着力和抗开裂性,降低起皮风险。
另外,本发明提供的制备方法无特殊工艺、制造简单,条件温和、易控,具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为不同乳液在无机涂膜中表现。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例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。
本发明提供了一种水性无机内墙涂料,由包括以下组分的原料制备而成:
水20~35重量份;
增稠剂0.3~0.8重量份;
消泡剂0.2~0.4重量份;
分散稳定剂0.6~1重量份;
润湿剂0.1~0.3重量份;
颜填料30~50重量份;
乳液5~9重量份;
水玻璃溶液15~25重量份;
所述乳液为醋叔乳液。
在本发明中,所述水性无机内墙涂料由包括水、增稠剂、消泡剂、分散稳定剂、润湿剂、颜填料、乳液和水玻璃溶液的原料制备而成,优选由水、增稠剂、消泡剂、分散稳定剂、润湿剂、颜填料、乳液和水玻璃溶液制备而成。
在本发明中,所述水采用本领域技术人员熟知的去离子水即可。在本发明中,所述水性无机内墙涂料包括20~35重量份的水,优选为25~35重量份。
在本发明中,所述增稠剂优选选自纤维素醚、黄原胶和羟乙基纤维素中的一种或多种,更优选为纤维素醚、黄原胶和羟乙基纤维素中的两种,更更优选为纤维素醚和黄原胶,或羟乙基纤维素和黄原胶。本发明对所述增稠剂的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可;具体包括:亚什兰的NatrosolPLUS 330、Natrosol250HBR、西普森的S300000YP2、奥润的AS300、固正本的AS-8。
在本发明中,所述水性无机内墙涂料包括0.3~0.8重量份的增稠剂,优选为0.4~0.7重量份。
在本发明中,所述消泡剂优选选自有机硅及其衍生物类型消泡剂和/或高分子聚合物类型消泡剂,更优选为赢创的Tego 810消泡剂、奥润的AF10消泡剂或海川的Defoamer344消泡剂。本发明对所述消泡剂的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可。
在本发明中,所述水性无机内墙涂料包括0.2~0.4重量份的消泡剂,优选为0.3重量份。
在本发明中,所述分散稳定剂优选为阴离子型分散稳定剂;其接枝有大的空间位阻基团,能够为无机涂料提供更加稳定的粘度和分散性。本发明对所述分散稳定剂的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可;具体包括:科莱恩SP PLUS、明凌的EDAPLAN 495或奥润的DS-PLUS。
在本发明中,所述水性无机内墙涂料包括0.6~1重量份的分散稳定剂,优选为0.9重量份。
在本发明中,所述润湿剂优选为非离子型润湿剂;其主要作用为提高无机涂料颜填料的润湿,有利于分散。本发明对所述润湿剂的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可;具体包括:科莱恩的Emulsongen LCN 407、奥润润湿剂202和固正本7104。
在本发明中,所述水性无机内墙涂料包括0.1~0.3重量份的润湿剂,优选为0.2~0.3重量份。
在本发明中,所述颜填料优选由钛白粉和填料组成,所述钛白粉和填料的质量比优选为15:(24~28);其中,所述钛白粉优选为金红石型无硅包膜的钛白粉,采用本领域技术人员熟知的市售商品如科慕钛白R-900、龙佰集团的LR-961或道恩R-2296均可。
在本发明中,所述填料优选选自长石粉、云母粉、碳酸钙、硅灰石粉、硅藻土中的一种或多种,更优选为碳酸钙,或长石粉,或硅灰石粉和云母粉,或长石粉和硅藻土。本发明对所述填料的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可;具体包括:长石可采用霞正的长石粉A-200,云母粉可采用格悦的GA-4,碳酸钙可采用广源的GY 216,硅灰石粉可采用广源的超细硅灰石800目,硅藻土可采用赛力特的CELITE 499。
在本发明中,所述水性无机内墙涂料包括30~50重量份的颜填料,优选为39~43重量份。
在本发明中,所述乳液为醋叔乳液;醋叔乳液是通过叔碳酸乙烯酯与醋酸乙烯共聚而成,由于叔碳酸乙烯酯上的α-碳原子上烷基基团的位阻效应,能有效抵御有害物质的侵蚀,使聚合物侧链上的酯基难以水解,可显著提高涂层的耐碱性;α-碳原子上三烷基的位阻效应,使得分子之间不能紧密地排列,柔韧性大,因此,由它配制的涂层不易发生龟裂,有很好的抗裂纹性能,在无机涂料配方中使用可以做到很好的内增塑作用,降低涂抹内聚力,减少起皮风险;同时由于α-碳原子上三个烷基取代基为柔性取代基,且位阻较大,所以,其共聚物的玻璃化温度低,可以不使用成膜助剂在较低温度下自成膜;因此醋叔乳液可以说是无机涂料用乳液的优化选择,能有效提高无机涂料的环保性能、耐碱性、机械性能等,真正做到净味、无添加的效果;本发明的关键点在于选用醋叔乳液,配合其他特定含量的组分(尤其是水玻璃溶液),实现整体较好相互作用,在保证无机涂料基本特性外,不添加成膜助剂,提高环保指标,制备得到环境友好型无机内墙涂料,并且通过醋叔乳液的内增塑效果,降低无机涂膜内聚力,提无机涂料高附着力和抗开裂性,降低起皮风险。本发明对所述醋叔乳液的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可,如赛拉尼斯的Mowilith LDM1828。
在本发明中,所述水性无机内墙涂料包括5~9重量份的乳液,优选为5~8重量份。
在本发明中,所述水玻璃溶液优选为稳定化改性的硅酸钾水溶液。本发明对所述水玻璃溶液的来源没有特殊限制,采用本领域技术人员熟知的市售商品即可;具体包括:西普森的KS 331、固正本的硅酸钾TS、奥润的硅酸钾K100。
本发明提供的水性无机内墙涂料采用特定含量组分,实现整体较好的相互作用,既能够提高无机涂料的环境友好性,真正做到净味、无添加,又降低了无机涂料配方的复杂性,并且能够改善无机涂料抗开裂性和起皮现象。
本发明还提供了一种上述技术方案所述的水性无机内墙涂料的制备方法,包括以下步骤:
将水和增稠剂混合均匀后,加入第一用量的消泡剂、第一用量的分散稳定剂和润湿剂;然后在400rpm~600rpm搅拌下加入颜填料,进行高速分散至细度≤50μm;再加入乳液,700rpm~900rpm下搅拌5min~15min至均匀;然后加入水玻璃溶液,700rpm~900rpm下搅拌5min~15min至均匀,最后加入剩余的消泡剂和分散稳定剂400rpm~600rpm搅拌5min~15min至均匀,得到水性无机内墙涂料;
优选为:
将水和增稠剂混合均匀后,加入第一用量的消泡剂、第一用量的分散稳定剂和润湿剂;然后在500rpm搅拌下加入颜填料,进行高速分散至细度≤50μm;再加入乳液,800rpm下搅拌10min至均匀;然后加入水玻璃溶液,800rpm下搅拌10min至均匀,最后加入剩余的消泡剂和分散稳定剂500rpm搅拌10min至均匀,得到水性无机内墙涂料。
在本发明中,上述水、增稠剂、消泡剂、分散稳定剂、润湿剂、颜填料、乳液和水玻璃溶液与上述技术方案中的相同,在此不再赘述。
在本发明中,所述将水和增稠剂混合均匀的过程优选具体为:
在水中加入增稠剂,先低速100rpm~400rpm下预搅拌1min~5min,再提高转速至700rpm~900rpm搅拌10min~20min至均匀;
更优选为:
在水中加入增稠剂,先低速250rpm下预搅拌3min,再提高转速至800rpm搅拌15min至均匀。
在本发明中,所述第一用量的消泡剂优选占消泡剂总量的60wt%~70wt%,更优选为2/3;所述第一用量的分散稳定剂优选占分散稳定剂总量的60wt%~70wt%,更优选为2/3。
在本发明中,所述高速分散的转速优选为1000rpm~1500rpm,更优选为1200rpm,时间优选为10min~20min,更优选为15min。
本发明提供的制备方法无特殊工艺、制造简单,条件温和、易控,具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种水性无机内墙涂料,由包括以下组分的原料制备而成:水20~35重量份;增稠剂0.3~0.8重量份;消泡剂0.2~0.4重量份;分散稳定剂0.6~1重量份;润湿剂0.1~0.3重量份;颜填料30~50重量份;乳液5~9重量份;水玻璃溶液15~25重量份;所述乳液为醋叔乳液。与现有技术相比,本发明提供的水性无机内墙涂料采用特定含量组分,实现整体较好的相互作用,既能够提高无机涂料的环境友好性,真正做到净味、无添加,又降低了无机涂料配方的复杂性,从而提高无机涂料稳定性,并且能够降低无机涂料的内聚力,增强附着力和抗开裂性,降低起皮风险。
另外,本发明提供的制备方法无特殊工艺、制造简单,条件温和、易控,具有广阔的应用前景。
为了进一步说明本发明,下面通过以下实施例进行详细说明。本发明以下实施例所用的原料均为市售商品。
实施例1
(1)原料配方:
水:25重量份;
纤维素醚NatrosolPLUS 330:0.6重量份;
黄原胶AS300:0.1重量份;
消泡剂Tego 810:0.3重量份;
分散稳定剂SP PLUS:0.9重量份;
润湿剂Emulsongen LCN 407:0.2重量份;
钛白粉R-900:15重量份;
碳酸钙GY 216:28重量份;
醋叔乳液Mowilith LDM 1828:8重量份;
水玻璃溶液KS 331:22重量份。
(2)制备方法:
称水加入增稠剂,低速250rpm下预先搅拌3min,逐渐提高转速至800rpm搅拌15min后加入2/3的消泡剂(0.2重量份)、2/3的分散稳定剂(0.6重量份)和全部润湿剂;然后在中速500rpm搅拌下加入钛白粉、填料后,高速1200rpm分散15min至细度≤50μm;再添加乳液,800rpm下搅拌10min至均匀;然后添加水玻璃溶液,800rpm下搅拌10min至均匀后,添加剩余的消泡剂(0.1重量份)和分散稳定剂(0.3重量份),500rpm搅拌10min至均匀,得到水性无机内墙涂料。
实施例2
(1)原料配方:
水:32.1重量份;
羟乙基纤维素Natrosol250HBR:0.3重量份;
黄原胶AS-8:0.1重量份;
消泡剂AF10:0.3重量份;
分散稳定剂EDAPLAN 495:0.9重量份;
润湿剂202:0.2重量份;
钛白粉LR-961:15重量份;
长石粉A-200:25重量份;
醋叔乳液Mowilith LDM1828:5重量份;
水玻璃溶液TS:21重量份。
(2)制备方法:
参见实施例1,得到水性无机内墙涂料。
实施例3
(1)原料配方:
水:35重量份;
羟乙基纤维素Natrosol250HBR:0.5重量份;
黄原胶AS-8:0.1重量份;
消泡剂Defoamer 344:0.3重量份;
分散稳定剂DS-PLUS:0.9重量份;
润湿剂7104:0.3重量份;
钛白粉R-2296:15重量份;
硅灰石粉800目:23重量份;
云母粉GA-4:5重量份;
醋叔乳液Mowilith LDM 1828:5重量份;
水玻璃溶液K100:15重量份。
(2)制备方法:
参见实施例1,得到水性无机内墙涂料。
实施例4
(1)原料配方:
水:32.4重量份;
纤维素醚NatrosolPLUS 330:0.5重量份;
黄原胶AS-8:0.1重量份;
消泡剂Tego 810:0.3重量份;
分散稳定剂EDAPLAN 495:0.9重量份;
润湿剂7104:0.2重量份;
钛白粉R-900:15重量份;
长石粉A-200:22重量份;
硅藻土CELITE 499:2重量份;
醋叔乳液Mowilith LDM1828:7重量份;
水玻璃溶液TS:22重量份。
(2)制备方法:
参见实施例1,得到水性无机内墙涂料。
按照GB/T 9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》及GB 18582-2020《建筑用墙面涂料中有害物质限量》,对本发明实施例1~4提供的水性无机内墙涂料的各项性能进行测试,结果参见表1所示。
表1实施例1~4提供的水性无机内墙涂料的各项性能数据
Figure BDA0003722905550000101
Figure BDA0003722905550000111
由表1可知,本发明实施例1~4提供的水性无机内墙涂料的检测结果达到GB/T9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》中面漆(优等品)的全项技术指标要求,同时达到GB18582-2020《建筑用墙面涂料中有害物质限量》中水性墙面涂料(内墙涂料)的全项技术指标要求。
按照GB/T 14402-2007《建筑材料及制品的燃烧性能燃烧热值的测定》及GB/T20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》,对本发明实施例1提供的水性无机内墙涂料的燃烧性能进行测试,结果参见表2所示。
表2实施例1提供的水性无机内墙涂料的燃烧性能数据
Figure BDA0003722905550000121
由表2可知,根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》中平板状建筑材料及制品燃烧性能等级的判断条件,判断实施例1提供的水性无机内墙涂料的燃烧性能为A(A2-s1,d0)级。
不同乳液在无机涂膜中表现参见图1所示,其中左图为实施例1采用醋叔乳液的效果图,中间图为在实施例1配方基础上采用苯丙弹性乳液A(巴德富RS-837A)替换醋叔乳液的效果图,右图为在实施例1配方基础上采用苯丙弹性乳液B(巴斯夫的Acronal*ECO502ap)替换醋叔乳液的效果图;通过比较可知,本发明采用醋叔乳液配合其他特定含量的特定组分,能够降低无机涂料的内聚力,增强附着力和抗开裂性,降低起皮风险。
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和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种水性无机内墙涂料,由包括以下组分的原料制备而成:
水20~35重量份;
增稠剂0.3~0.8重量份;
消泡剂0.2~0.4重量份;
分散稳定剂0.6~1重量份;
润湿剂0.1~0.3重量份;
颜填料30~50重量份;
乳液5~9重量份;
水玻璃溶液15~25重量份;
所述乳液为醋叔乳液。
2.根据权利要求1所述的水性无机内墙涂料,其特征在于,所述增稠剂选自纤维素醚、黄原胶和羟乙基纤维素中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的水性无机内墙涂料,其特征在于,所述消泡剂选自有机硅及其衍生物类型消泡剂和/或高分子聚合物类型消泡剂。
4.根据权利要求1所述的水性无机内墙涂料,其特征在于,所述分散稳定剂为阴离子型分散稳定剂。
5.根据权利要求1所述的水性无机内墙涂料,其特征在于,所述润湿剂为非离子型润湿剂。
6.根据权利要求1所述的水性无机内墙涂料,其特征在于,所述颜填料由钛白粉和填料组成;所述填料选自长石粉、云母粉、碳酸钙、硅灰石粉、硅藻土中的一种或多种。
7.根据权利要求1所述的水性无机内墙涂料,其特征在于,所述水玻璃溶液为稳定化改性的硅酸钾水溶液。
8.一种权利要求1~7任一项所述的水性无机内墙涂料的制备方法,包括以下步骤:
将水和增稠剂混合均匀后,加入第一用量的消泡剂、第一用量的分散稳定剂和润湿剂;然后在400rpm~600rpm搅拌下加入颜填料,进行高速分散至细度≤50μm;再加入乳液,700rpm~900rpm下搅拌5min~15min至均匀;然后加入水玻璃溶液,700rpm~900rpm下搅拌5min~15min至均匀,最后加入剩余的消泡剂和分散稳定剂400rpm~600rpm搅拌5min~15min至均匀,得到水性无机内墙涂料。
9.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述第一用量的消泡剂占消泡剂总量的60wt%~70wt%;所述第一用量的分散稳定剂占分散稳定剂总量的60wt%~70wt%。
10.根据权利要求8所述的制备方法,其特征在于,所述高速分散的转速为1000rpm~1500rpm,时间为10min~20min。
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