CN115286945A - 一种复配无机树脂、制备方法及单组分微水泥艺术涂料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及建筑涂料技术领域，公开一种复配无机树脂，包括按质量分数计的以下原料：40％～60％硅溶胶；20％～40％硅酸钾；0.5％～1％稳定剂；0.1％～0.3％消泡剂。本发明还公开了复配无机树脂的制备方法及单组分微水泥艺术涂料。本发明选用无机树脂进行复配来达到水泥的功效，无机树脂能与底材所析出的碱性化学物质发生配位反应，生成配位化合物，在成膜过程中粒子间形成硅氧结合，能够牢固地附着在物体表面，增强涂膜的附着力，提高涂膜的耐水耐碱性。同时无机树脂能与无皂丙烯酸树脂(乳液)形成互补，填补微观孔隙，使涂膜更加坚固耐磨。本发明采用简单易操作的单组分，提高了施工效率，丰富了微水泥涂料的色彩及造型。
Description
技术领域
本发明涉及建筑涂料技术领域，特别是涉及一种复配无机树脂、制备方法及单组分微水泥艺术涂料。
背景技术
微水泥艺术涂料，是近年来盛行于欧洲地区的全新一代建筑物表面层装饰材料，也叫装饰水泥，艺术类水泥，纳米水泥，清水混凝土等。
微水泥艺术涂料是由特质水泥、天然石英砂、无机矿土、极细硬质的矿粉等多种无机矿物材料经过精确的配量充分混合而成的一种双组分墙地集成一体化涂装的新型材料。其中的双组分包括A组分和B组分，A组分是细粉状的混合粉体材料，B组分是水性环保树脂。微水泥艺术涂料把无机干粉材料和有机树脂极致融合，突显这两者的优点；具备抗压强度高，厚度薄，无缝拼接施工等特点，还可以达到墙面顶面和地面集成一体化，家具，橱柜的整体化颜色效果，最大限度的完成空间设计的延展。
但由于现有的微水泥艺术涂料大都是双组分的，施工麻烦，开放时间短，容易废料，且有水泥的存在，造成涂料碱性偏高不利于调色。因此，亟需开发一种用于替代水泥的复配无机树脂以及一种单组分微水泥艺术涂料。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种复配无机树脂、制备方法及单组分微水泥艺术涂料。本发明的单组分微水泥艺术涂料使用替代水泥的复配无机树脂，配合高性能水性树脂(无皂乳液)，结合各类矿物砂粒及粉体，模仿砂胶漆制备工艺，单组分制造，简单，快捷。
本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：
一种复配无机树脂，包括按质量分数计的以下原料：
优选地，所述硅溶胶与硅酸钾的质量比为2:1。
优选地，所述硅溶胶为经表面处理的高稳定性纳米级硅溶胶。更优选地，所述硅溶胶为上海澳润的S308。
优选地，所述硅酸钾的模数为4.0。
优选地，所述稳定剂为季铵盐化合物。
优选地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
本发明的另一目的在于公开上述复配无机树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)预混：在反应容器中加入硅溶胶，在300～500转/分钟的转速搅拌下，加入1/3稳定剂，并充分搅拌；接着加入硅酸钾，搅拌均匀；在搅拌中加入剩余的2/3稳定剂，转速调整至600～800转/分钟，待全部投入后转速调整至800～1000转/分钟，搅拌5～10分钟；
(2)调配：调整转速至500～600转/分钟，缓慢滴加有机硅消泡剂，充分搅拌均匀，搅拌5～10分钟。
优选地，制备方法过程中，反应体系的温度为20℃～45℃。
优选地，步骤(2)中，缓慢滴加有机硅消泡剂的滴速为5ml/min。
本发明的又一目的在于公开一种单组分微水泥艺术涂料，包括至少20wt％的复配无机树脂，所述复配无机树脂如上文所述。
优选地，所述单组分微水泥艺术涂料包括按质量百分比计的以下组分：11.4％纯水；0.5％分散剂；0.1％润湿剂；0.2％消泡剂；40％颜填料；20％复配无机树脂；25％乳液；1.0％成膜助剂；1.0％防冻剂；0.6％增稠剂；0.2％杀菌剂。
优选地，所述单组分微水泥艺术涂料包括按质量百分比计的以下组分：11.4％纯水；0.5％钠盐分散剂；0.1％阴离子润湿剂；0.2％有机硅消泡剂；3％金红石型钛白粉；37％碳酸钙及砂子；20％复配无机树脂；25％乳液；1.0％醇酯-12成膜助剂；1.0％乙二醇防冻剂；0.6％纤维素增稠剂；0.2％MIT/BIT杀菌剂。
优选地，所述分散剂是5040聚羧酸钠盐分散剂；所述润湿剂是聚氧乙烯醚阴离子润湿剂；所述消泡剂是聚醚改性有机硅消泡剂；所述颜填料是金红石钛白粉、碳酸钙及砂子；所述乳液是纯丙烯酸无皂聚合乳液；所述成膜助剂是醇酯-12；所述防冻剂是乙二醇；所述增稠剂是羟乙基纤维素；所述杀菌剂是MIT/BIT复配物。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明的复配无机树脂，可以替代水泥，用于制备微水泥艺术涂料。
本发明的单组分微水泥艺术涂料，摒弃传统微水泥涂料的制造方式，改不易施工的双组分为简单易操作的单组分，提高了施工效率，丰富了微水泥涂料的色彩及造型。
本发明选用复配无机树脂及特种水性树脂(纯丙烯酸无皂乳液)进行复配来达到水泥的功效。利用复配无机树脂的特点，能与底材所析出的碱性化学物质发生配位反应，生成配位化合物，在成膜过程中粒子间形成硅氧结合，能够牢固地附着在物体表面，增强涂膜的附着力，提高涂膜的耐水耐碱性。
本发明中复配无机树脂能够与无皂丙烯酸树脂形成互补，填补微观孔隙，使涂膜更加坚固耐磨。同时复配无机树脂的引入，减少了有机化合物，降低了涂料的VOC，在生产和使用期间，无毒、无臭，对环境生态有利。
本发明通过使用有机-无机树脂复配制得的微水泥艺术涂料，产品性能好，色彩丰富，造型多变，施工简单。物理性能以及化学性能完全符合行业标准JG/T 24-2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》，并且它的有害物质含量也能满足GB 18582-2020《建筑用墙面涂料中有害物质限量》标准；从而使制得的微水泥涂料更具市场竞争力，助力公司产品在中国市场上占据更高的份额。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的描述，但需要说明的是，实施例并不对本发明要求保护范围的构成限制。下述实施例中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
一种复配无机树脂，包括按质量分数计的以下原料：
其中，选用经表面处理的高稳定性纳米级硅溶胶和模数为4.0左右的硅酸钾，进行复配来达到理想的效果。高稳定性纳米级硅溶胶，其特点是活性低，对颜填料的要求较低，在不需要多元醇或冻融稳定剂的帮助下，便可通过冻融稳定性要求，同时有较好的热储存稳定性和耐洗刷性。模数为4.0左右的硅酸钾，可常温固化，且盐析少，粘结力强，价格适中，抗化学稳定性好。但是单独使用硅溶胶的粘结力差、硅酸钾的耐水性差盐析多，用硅溶胶和硅酸钾复配能达到粘结力和耐水性的平衡。
本实施例中采用的硅溶胶与硅酸钾的比例也需要合理搭配，两者混合后的模数应控制在10～15最佳，也就是硅溶胶占10～15％，硅酸钾占5～10％。若硅酸钾用量过大，模数偏低，则稳定性会下降；若硅溶胶用量过大，硅酸钾太少，模数偏高，则粘结力降低。
实施例1-4的配方如表1所示：
表1实施例1-4配方
| 组成 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 |
| 硅溶胶(上海澳润的S308) | 49.5 | 66 | 74.25 | 79.2 |
| 硅酸钾 | 49.5 | 33 | 24.75 | 19.8 |
| 稳定剂(科莱恩SPS季铵盐稳定剂) | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| 消泡剂(巴斯夫2410消泡剂) | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 合计 | 100 | 100 | 100 | 100 |
为此，经过大量的实验论证，如下表2所示，当硅溶胶与硅酸钾的质量比为2:1时，加和增效作用最大。
表2实施例1-4制得的复配无机树脂的物理性能
从表中可以看出，当复配比例为2:1时，性能达到最优。
上述复配无机树脂的制备方法，包括以下步骤(以配制1KG复配无机树脂为例)：
(1)预混：在反应容器中加入硅溶胶，在300～500转/分钟的转速搅拌下，加入1/3稳定剂(添加速度为7ml/min)，并充分搅拌；接着加入硅酸钾，搅拌均匀；在搅拌中加入剩余的2/3稳定剂(添加速度为7ml/min)，转速调整至600～800转/分钟，待全部投入后转速调整至800～1000转/分钟，搅拌5～10分钟；
(2)调配：调整转速至500～600转/分钟，缓慢滴加有机硅消泡剂(添加速度为5ml/min)，充分搅拌均匀，搅拌5～10分钟。
优选地，所述制备方法过程中，反应体系的温度为20℃～45℃。
本实施例在步骤(2)中：调整转速至500～600转/分钟，缓慢滴加有机硅消泡剂(添加速度为5ml/min)，充分搅拌5～10分钟。
实施例5-9
将实施例2制得的复配无机树脂应用到微水泥涂料中，配方见下表3：
表3复配无机树脂添加到微水泥涂料的配方表
| 组分 | 实施例5 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 |
| 水 | 21.4 | 16.6 | 11.4 | 6.4 | 1.4 |
| 5040聚羧酸钠盐分散剂 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 聚氧乙烯醚阴离子润湿剂 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
| 聚醚改性有机硅消泡剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 钛白粉、碳酸钙及砂子 | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
| 纯丙烯酸无皂聚合乳液 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 复配无机树脂 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
| 乙二醇防冻剂 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 醇酯-12成膜助剂 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| 羟乙基纤维素增稠剂 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 |
| MIT/BIT杀菌剂 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 合计 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 |
表4复配无机树脂对微水泥涂料性能的影响
注：表1、表2中的添加量为质量百分比。
通过表4的性能对比测试，发现复配无机树脂在微水泥涂料中20％的添加量是最为合适的。此时各项性能最佳，性价比也是最优的。
本实施例复配无机树脂提高微水泥涂料性能的机理：通过一定的制备工艺(模仿砂胶漆的制备工艺来制作单组分微水泥涂料)，利用复配无机树脂的特点，与底材所析出的碱性化学物质发生配位反应，生成配位化合物，在成膜过程中粒子间形成硅氧结合，能够牢固地附着在物体表面，增强涂膜的附着力，提高涂膜的耐水耐碱性。
复配无机树脂能够与无皂丙烯酸树脂(乳液)形成互补，填补微观孔隙，使涂膜更加坚固耐磨。
实施例10
将实施例2制得的复配无机树脂应用于微水泥涂料中与市售传统微水泥涂料进行对比，配方如下表5：
表5实施例10和对比例1的配方表
将实施例10和对比例1的双组分微水泥涂料分别进行性能测试，结果见下表6：
表6实验基础数据
表7实施例10的展色数据(添加5％的各类色浆)
注：双组分水泥基微水泥涂料由于碱性太强、开放时间短，无法用常规色浆进行调色及展色储存！
从数据表6和表7中可以看出，添加复配无机树脂的单组分微水泥涂料(实施例10)的性能与传统双组分微水泥涂料(对比例1)相差无几，可以说略有胜出，特别是施工时的开放时间及展色性，单组分微水泥涂料具有明显的优势。使用复配无机树脂制得的微水泥艺术涂料，产品性能好，色彩丰富，造型多变，施工简单；物理性能以及化学性能完全符合行业标准JG/T 24-2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》，并且它的有害物质含量也能满足GB18582-2020《建筑用墙面涂料中有害物质限量》标准；使制得的单组分微水泥涂料更具市场竞争力。
以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种复配无机树脂，其特征在于，包括按质量分数计的以下原料：
2.根据权利要求1所述的一种复配无机树脂，其特征在于，所述硅溶胶与硅酸钾的质量比为2:1。
3.根据权利要求1所述的一种复配无机树脂，其特征在于，所述硅溶胶为经表面处理的高稳定性纳米级硅溶胶；所述硅酸钾的模数为4.0；所述稳定剂为季铵盐化合物；所述消泡剂为有机硅消泡剂。
4.根据权利要求3所述的一种复配无机树脂，其特征在于，所述硅溶胶为上海澳润的S308。
5.权利要求1～4任一项所述一种复配无机树脂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)预混：在反应容器中加入硅溶胶，在300～500转/分钟的转速搅拌下，加入1/3稳定剂，并充分搅拌；接着加入硅酸钾，搅拌均匀；在搅拌中加入剩余的2/3稳定剂，转速调整至600～800转/分钟，待全部投入后转速调整至800～1000转/分钟，搅拌5～10分钟；
(2)调配：调整转速至500～600转/分钟，缓慢滴加有机硅消泡剂，充分搅拌均匀，搅拌5～10分钟。
6.根据权利要求5所述的一种复配无机树脂的制备方法，其特征在于，制备方法过程中，反应体系的温度为20℃～45℃；步骤(2)中，缓慢滴加有机硅消泡剂的滴速为5ml/min。
7.一种单组分微水泥艺术涂料，其特征在于，包括至少20wt％的复配无机树脂，所述复配无机树脂如权利要求1～4任一项所述。
8.根据权利要求7所述的一种单组分微水泥艺术涂料，其特征在于，所述单组分微水泥艺术涂料包括按质量百分比计的以下组分：11.4％纯水；0.5％分散剂；0.1％润湿剂；0.2％消泡剂；40％颜填料；20％复配无机树脂；25％乳液；1.0％成膜助剂；1.0％防冻剂；0.6％增稠剂；0.2％杀菌剂。
9.根据权利要求7所述的一种单组分微水泥艺术涂料，其特征在于，所述单组分微水泥艺术涂料包括按质量百分比计的以下组分：11.4％纯水；0.5％钠盐分散剂；0.1％阴离子润湿剂；0.2％有机硅消泡剂；3％金红石型钛白粉；37％碳酸钙及砂子；20％复配无机树脂；25％乳液；1.0％醇酯-12成膜助剂；1.0％乙二醇防冻剂；0.6％纤维素增稠剂；0.2％MIT/BIT杀菌剂。
10.根据权利要求8或9所述的一种单组分微水泥艺术涂料，其特征在于，所述分散剂是5040聚羧酸钠盐分散剂；所述润湿剂是聚氧乙烯醚阴离子润湿剂；所述消泡剂是聚醚改性有机硅消泡剂；所述颜填料是金红石钛白粉、碳酸钙及砂子；所述乳液是纯丙烯酸无皂聚合乳液；所述成膜助剂是醇酯-12；所述防冻剂是乙二醇；所述增稠剂是羟乙基纤维素；所述杀菌剂是MIT/BIT复配物。
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