CN115260810A - 一种环保阻燃抗污损涂料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种环保阻燃抗污损涂料及其制备方法与应用，属于涂料技术领域。本发明通过以改性硅酸钾、硅溶胶和高分子聚合物乳液作为涂料的成膜物质，并通过成膜物质与其他添加剂的相互配合，使所述涂料具有优异的阻燃性、耐水性和稳定性；通过添加自制抗污损浆料，使所述涂料的耐沾污性能提高；通过添加无机单原子抗菌剂，使所述涂料的抗细菌持久性更佳；通过特定重量份组分间的相互配合，使所述涂料符合GB 8624‑2012标准阻燃等级A1级的同时，也满足GB/T 9756‑2018标准优等品标准要求；本发明所述涂料安全环保、成本低、施工便捷，可施涂于各种公共建筑的混凝土、抹灰砂浆表面。
Description
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种环保阻燃抗污损涂料及其制备方法与应用。
背景技术
随着近几年对文化体育、商业服务和市政公用等公共建筑的涂装美化，大众的生活环境得到了改善，建筑的原有性能有所提升；绿色环保、耐火阻燃、公共建筑表面涂层对抗磨损耐污迹、抗菌防霉等性能在公共建筑的设计规范中也有了更高的要求。虽然公共建筑主体结构及所使用装饰建材基本采用不燃材料建造的，但是表面涂装材料基本以有机成膜物为主，有机成膜物不具有阻燃性，因此，采用环保耐火阻燃无机矿物抗污损涂料对公共建筑施工涂装具有重要的意义。
目前市面上最常见的无机矿物涂料为无机硅酸盐涂料，无机硅酸盐涂料俗称“水玻璃”，以硅酸钠作为主要原料，其pH大于12，由于无机硅酸盐活性成分很高，使其在生产存储环节易产生交联导致后增稠，因此在早期无机矿物涂料发展中一直未大量出现在公众视野，直至硅酸钾、硅溶胶的迭代技术出现，使得无机涂料的工艺取得了进步；然而，目前市面上的无机矿物涂料仍无法平衡阻燃性与抗污损性能。
因此，开发一种环保阻燃且具有抗污损能力的无机矿物涂料是目前研究的热点。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种安全环保、具有阻燃和抗污损性能的环保阻燃抗污损涂料及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种环保阻燃抗污损涂料，包含以下重量份的组分：改性硅酸钾20-30份、硅溶胶5-15份、高分子聚合物乳液2-5份、抗污损浆料0.1-1.5份、纤维素0.1-1.0份、分散剂0.2-0.7份、润湿剂0.1-1份、消泡剂0.1-1份、稳定剂0.1-1.0份、钛白粉10-15份、高岭土10-15份、重质碳酸钙15-30份、防沉剂0.1-1.0份、无机单原子抗菌剂0.1-1.5份、增稠剂0.1-1.0份，水15-30份；其中，所述抗污损浆料包含以下组分：钛酸酯偶联剂、纳米粒子、分散剂和pH调节剂。
本发明以改性硅酸钾、硅溶胶和高分子聚合物乳液作为所述涂料的成膜物质，改性硅酸钾可提高涂料的抗冻性，使涂料在低温时冻融稳定性高；硅溶胶可提高涂料的阻燃性能；高分子聚合物乳液可提高涂料的耐水性，增加与基层的粘结强度；通过三种成膜物质与其他添加剂的配合，使所述涂料的综合性能较为优异。
本发明通过添加自制的抗污损浆料，通过纳米二氧化硅各组分的共同作用，可使所述涂料的耐沾污性能提高；通过添加采用全新长效单原子抗菌消毒技术的无机单原子抗菌剂，替代了以往涂料中所用的纳米银无机催化剂，使所述涂料的抗细菌持久性能更佳。
发明人进一步发现，通过采用上述特定重量份的分散剂，可使所述涂料的分散研磨效果更好，并提高了涂料的耐碱性和耐水性；通过采用上述特定重量份的钛白粉，可使所述涂料的干遮盖力性能较好。
发明人还发现，本发明所述环保阻燃抗污损涂料通过上述特定重量份的各组分之间的配合，具有GB 8624-2012标准阻燃等级A1级不产生毒烟、透气防水功能、抗磨损耐污迹、天然防潮抗菌防霉、耐久抗碱、坚硬耐擦洗、无气味、无辐射、不产生静电等优势，达到了GB 18582-2020《建筑用墙面涂料中有害物质限量》标准，挥发性有机物VOC、甲醛、重金属等有害物质均未检出。
优选地，所述改性硅酸钾为荷叶化工WJ-8802或斯立科SLK-A101，通过荷叶化工WJ-8802或斯立科SLK-A101表面改性硅酸钾，利用了纳米无机硅处理突出的反应活性-OH基团，封闭其碱性，使其在无机涂料体系中稳定性高，且在低温时冻融稳定性高。
优选地，所述硅溶胶为SR1530，该硅溶胶稳定性佳，耐候性、耐水性、防霉防腐蚀和防腐蚀性好。
优选地，所述高分子聚合物乳液为ROSF-5588、蓝德堡837A或万华WH-8160。
优选地，所述抗污损浆料包含以下重量份的组分：钛酸酯偶联剂0.03-0.06份、纳米粒子3-6份、有机多聚磷酸类分散剂0.1-0.4份、pH调节剂0.3-0.6份、水90-96份。
更优选地，所述酞酸酯偶联剂为YB-103。
更优选地，所述纳米粒子包含纳米SiO2、纳米Al2O3和纳米BN中的至少一种。
最优选地，所述纳米粒子为纳米SiO2。
更优选地，所述纳米粒子的平均粒径为80nm。
更优选地，所述有机多聚磷酸类分散剂为TY-5011，TY-5011是一种具有螯合性能的有机多聚磷酸类分散剂。
更优选地，所述pH调节剂为AMP-95，AMP-95是含有5％的水份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇，是少数具有低分子量和高碱性的工业胺之一，可防止颜料再凝聚，且对漆层的所有性能贡献出显著的优越性。
优选地，所述纤维素为羟乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种。
更优选地，所述纤维素为羟乙基纤维素B-100K。
优选地，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐分散剂和聚丙烯酸铵盐分散剂中的至少一种。
更优选地，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐分散剂。
最优选地，所述分散剂为Solpro Solewend AD 30。
优选地，所述润湿剂为阴离子型润湿剂、非离子型润湿剂中的至少一种，阴离子型润湿剂、非离子型润湿剂的作用是降低涂料的表面张力，增强涂料对基材的润湿，提高附着力，同时改善体系的抗冻融性，提高体系的流平效果。
更优选地，所述润湿剂为科莱恩Emulsogen LCN407。
优选地，所述消泡剂为矿物油、植物油、聚醚改性有机硅和烃类中的至少一种。
更优选地，所述消泡剂为强疏水性矿物油、聚醚硅氧烷共聚物溶液或具有疏水性活性物质混合物。
最优选地，所述消泡剂为BYK-024或CF-246。
优选地，所述稳定剂为科莱恩SPS，科莱恩SPS是一种双子星型结构的季铵盐，能减缓无机涂料中的各种固化反应，提高涂料粘度稳定性。
优选地，所述钛白粉为氯化法制备的金红石钛白粉，金红石钛白粉与其他组分具有良好的相容性，有利于涂料的长期存储稳定性。
更优选地，所述钛白粉为SR-237。
优选地，所述高岭土为煅烧高岭土，煅烧高岭土与其他组分具有良好的相容性，有利于涂料的长期存储稳定性。
更优选地，所述高岭土为1250目CK-225。
优选地，所述重质碳酸钙为江西广源化工GY-316碳酸钙，选用纯度更高的型号以避免杂质带入的Mg2+、Al3+影响体系的长期稳定性。
更优选地，所述重质碳酸钙的目数为1250目。
优选地，所述防沉剂为改性膨润土。
更优选地，所述防沉剂为宇宏粘土YH-D。
优选地，所述无机单原子抗菌剂为联科华的利可威催化添加剂。
优选地，所述增稠剂为碱溶胀丙烯酸增稠剂。
更优选地，所述增稠剂为SR-800、TT-935、ASE-60或TB-195。
优选地，所述抗污损浆料的制备方法为：将各组分在800-1000r/min的搅拌速度下加入到容器中，待各组分加入并分散完毕后，在转速为2300-2600r/min的速度下继续分散10-12min，再以25-50KHz的频率将混合液超声分散均匀，即得所述抗污损浆料。
本发明还提供了所述环保阻燃抗污损涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1、在水中加入纤维素，待纤维素溶解后再按顺序加入分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂，将以上组分搅拌并静置至粘稠白色液体；
S2、在以上粘稠白色液体中按顺序加入钛白粉、高岭土、重质碳酸钙、防沉剂和抗污损浆料，并分散至细度＜50μm；
S3、在步骤S2的混合料中按顺序加入增稠剂、改性硅酸钾、硅溶胶、高分子聚合物乳液和无机单原子抗菌剂，搅拌至粘度合格后，采用100目滤网过滤，出料，即得所述环保阻燃抗污损涂料。
优选地，所述步骤S1中，搅拌速度为400-600r/min，静置时间为2-5min。
优选地，所述步骤S2中，搅拌速度为1300-1500r/min，搅拌时间为15-25min。
优选地，所述步骤S3中，搅拌速度为500-600r/min。
本发明还提供了所述环保阻燃抗污损涂料在建筑领域的应用。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种环保阻燃抗污损涂料，通过以改性硅酸钾、硅溶胶和高分子聚合物乳液作为涂料的成膜物质，并通过与其他添加剂的相互配合，使所述涂料具有优异的阻燃性、耐水性和冻融稳定性；通过添加自制抗污损浆料，使所述涂料的耐沾污性能提高；通过添加无机单原子抗菌剂，使所述涂料的抗细菌持久性能更佳；通过特定重量份组分间的相互配合，使所述涂料符合GB 8624-2012标准阻燃等级A1级的同时，也满足GB/T 9756-2018标准优等品标准要求；本发明所述涂料安全环保、成本低、施工便捷，可施涂于各种公共建筑的混凝土、抹灰砂浆表面。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。本发明实施例及对比例中使用的原料信息如下：
实施例1
本发明所述环保阻燃抗污损涂料的一种实施例，本实施例所述抗污损浆料的配方见表1，所述环保阻燃抗污损涂料的配方见表2。
在实施例1中，所述抗污损浆料的制备方法为：按重量份称取各组分，依次将去离子水、钛酸酯偶联剂、纳米SiO2、有机多聚磷酸类分散剂、pH调节剂在900r/min的搅拌速度下加入到容器中，待各组分加入完毕后，在转速为2500r/min的速度下继续搅分散2min，再以45KHz的频率将混合液超声分散，即得所述抗污损浆料。
在实施例1中，所述环保阻燃抗污损涂料的制备方法为：按重量份称取各组分，在去离子水中加入纤维素溶解均匀后，按顺序加入分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂，将上述组分在转速为500r/min的速度下搅拌分散均匀，保持3min，待基料变粘稠白色状后，再按顺序加入钛白粉、高岭土、重质碳酸钙、改性膨润土等粉料、自制耐污损浆料和无机单原子抗菌剂，以搅拌速度为1400r/min搅拌分散20min至浆料的细度＜50μm后，降低转速至600r/min后进行刮边，最后按顺序加入改性硅酸钾、硅溶胶、高分子聚合物乳液，再添加增稠剂调节粘度合格，采用100目滤网过滤，出料，即得所述环保阻燃抗污损涂料。
实施例2
本实施例与实施例的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料的配方不同，具体见表2。
实施例3
本实施例与实施例的区别仅在于：所述抗污损浆料、环保阻燃抗污损涂料的配方不同，具体见表2。
实施例4
本实施例与实施例的区别仅在于：所述抗污损浆料、环保阻燃抗污损涂料的配方不同，具体见表2。
表1
| 实施例1-2 | 实施例3-4 | |
| 钛酸酯偶联剂 | 0.03 | 0.06 |
| 纳米SiO<sub>2</sub> | 3 | 6 |
| 有机多聚磷酸类分散剂 | 0.4 | 0.1 |
| pH调节剂 | 0.6 | 0.3 |
| 去离子水 | 90 | 96 |
表2
对比例1
本对比例与实施例1的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料中的分散剂为0.1份，其余均与实施例1一致。
对比例2
本对比例与实施例1的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料中的分散剂为0.8份，其余均与实施例1一致。
对比例3
本对比例与实施例1的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料中的钛白粉为9份，高岭土为16份，其余均与实施例1一致。
对比例4
本对比例与实施例1的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料中未添加抗污损浆料，其余均与实施例1一致。
对比例5
本对比例与实施例1的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料中未添加无机单原子抗菌剂，其余均与实施例1一致。
对比例6
本对比例与实施例1的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料中未添加高分子聚合物乳液，其余均与实施例1一致。
对比例7
本对比例与实施例1的区别仅在于：所述环保阻燃抗污损涂料中未添加硅溶胶，其余均与实施例1一致。
效果例
将上述实施例1-5、对比例1-7所述环保阻燃抗污损涂料进行性能检测，检测依据：GB/T 9756-2018面漆优等品、GB/T 9755-2014面漆优等品、GB 8624-2012阻燃性能等级、GB18582-2020建筑用墙面涂料中有害物质限量、GB/T21866-2008抗菌涂料(漆膜)抗菌性测定法和抗菌效果、GB/T 20285-2006材料产烟毒性危险分级、GB 6565-2010建筑材料放射性核素限量、GB/T 1410-2006固体绝缘材料体积电阻率和表面电阻率试验方法、GB/T 9279-2007色漆和清漆划痕试验，结果如下表3、表4所示。
表3
表4
根据表3、4可知，实施例1-5所述涂料中甲醛、苯系物总和、总铅、可溶性重金属、烷基酚聚氧乙烯醚总和等有害物质均未检出；产烟毒性、放射性(内外照射指数)、防静电(表面电阻)等性能均满足指标要求；而对比例1由于分散剂配比用量过低，分散研磨效果变差，综合性能普遍下降；对比例2由于分散剂配比用量过多，涂层耐碱性耐水性均有所下降；对比例3由于钛白粉用量过低，其综合性能基本和实施例相近，但对比率(干遮盖力)不达标不符合要求；对比例4由于未添加抗污损浆料，耐沾污性产生负面影响不达标；对比例5由于未添加无机单原子抗菌剂，涂料的抗细菌性能、抗细菌持久性能均产生负面影响不达标；对比例6由于未添加高分子聚合物乳液，涂料产生脆性，耐水性、抗划伤性变差；对比例7由于未添加硅溶胶，涂料的阻燃性能等级、划痕试验、涂层抗细菌性能、抗细菌持久性能也均产生负面影响。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，包含以下重量份的组分：改性硅酸钾20-30份、硅溶胶5-15份、高分子聚合物乳液2-5份、抗污损浆料0.1-1.5份、纤维素0.1-1.0份、分散剂0.2-0.7份、润湿剂0.1-1份、消泡剂0.1-1份、稳定剂0.1-1.0份、钛白粉10-15份、高岭土10-15份、重质碳酸钙15-30份、防沉剂0.1-1.0份、无机单原子抗菌剂0.1-1.5份、增稠剂0.1-1.0份，水15-30份；其中，所述抗污损浆料包含以下组分：钛酸酯偶联剂、纳米粒子、分散剂和pH调节剂。
2.如权利要求1所述环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，所述抗污损浆料包含以下重量份的组分：钛酸酯偶联剂0.03-0.06份、纳米粒子3-6份、有机多聚磷酸类分散剂0.1-0.4份、pH调节剂0.3-0.6份和水90-96份。
3.如权利要求1所述环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，所述纳米粒子包含纳米SiO2、纳米Al2O3、纳米BN中的至少一种。
4.如权利要求1所述环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，所述纳米粒子为纳米SiO2。
5.如权利要求1所述环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，所述纳米粒子的平均粒径为80nm。
6.如权利要求1所述环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸钠盐分散剂、聚丙烯酸铵盐分散剂中的至少一种。
7.如权利要求1所述环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，所述润湿剂为阴离子型润湿剂、非离子型润湿剂中的至少一种。
8.如权利要求1所述环保阻燃抗污损涂料，其特征在于，所述抗污损浆料的制备方法为：将各组分在800-1000r/min的搅拌速度下加入到容器中，待各组分加入并分散完毕后，在转速为2300-2600r/min的速度下继续分散10-12min，再以25-50KHz的频率将混合液超声分散均匀，即得所述抗污损浆料。
9.如权利要求1-8任一项所述环保阻燃抗污损涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在水中加入纤维素，待纤维素溶解后再按顺序加入分散剂、润湿剂、消泡剂、稳定剂，将以上组分搅拌并静置至粘稠白色液体；
S2、在以上粘稠白色液体中按顺序加入钛白粉、高岭土、重质碳酸钙、防沉剂和抗污损浆料，并分散至细度＜50μm；
S3、在步骤S2的混合料中按顺序加入增稠剂、改性硅酸钾、硅溶胶、高分子聚合物乳液和无机单原子抗菌剂，搅拌至粘度合格后，采用100目滤网过滤，出料，即得所述环保阻燃抗污损涂料。
10.权利要求1-9任一项所述环保阻燃抗污损涂料在建筑领域中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20221101 |
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