CN115594999B - 一种具有呼吸性的超低voc混凝土专用矿物涂料及其制备方法 - Google Patents

一种具有呼吸性的超低voc混凝土专用矿物涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料及其制备方法，属于矿物涂料领域，解决了传统矿物涂料无法同时满足呼吸性，疏水性、耐水性、耐久性要求的问题。本发明涂料包括改性硅酸钠，改性硅酸钾，改性硅溶胶，硅灰，氮化硼，分散剂，烷基三乙氧基硅烷，甲基硅酸钾，硅改性气相二氧化硅，硅改性膨润土，十二烷基磺酸钠，去离子水，疏水助剂，稳定剂，防霉剂，杀菌剂，冻融稳定剂。制备方法：制备烷基乳液；研磨分散填料浆；调节体系稳定性；添加助剂。本发明矿物涂料性能优异，未专门添加使用任何含有VOC的溶剂或材料，产品稳定性优异，颜料分散性及均匀程度非常好。

Description

一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于矿物涂料领域，具体涉及一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料及其制备方法。
背景技术
传统外墙矿物涂料均含有丙烯酸类乳液，涂装在混凝土结构上无法保证其具有呼吸性，在西北冷热交替尤为明显的区域，冻融循环性能无法保证；而内墙型矿物涂料虽是纯无机体系，呼吸性能好，但其不耐洗刷，耐水性差的缺点又无法满足桥梁等结构户外使用的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料及其制备方法，以解决传统矿物涂料无法同时满足呼吸性，疏水性、耐水性、耐久性要求的问题。
本发明的另一目的是提供一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料的制备方法。
本发明的技术方案是：一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料，其特征在于包括下述重量份的原料：改性硅酸钠21-25份，改性硅酸钾1-5份，改性硅溶胶5-8份，硅灰34-37.5份，氮化硼0.5-1份，分散剂0.5-1份，烷基三乙氧基硅烷5-8份，甲基硅酸钾1-5份，硅改性气相二氧化硅0.5-1份，硅改性膨润土2-3份，十二烷基磺酸钠0.2-0.5份，去离子水10-13份，疏水助剂1-5份，稳定剂1-3份，防霉剂0.3-0.5份，杀菌剂0.5-1份，冻融稳定剂0.5-1份。
作为本发明的进一步改进，疏水助剂采用甘肃宝璐新材料科技有限公司的BLS-708或兰州顺盛达化工有限公司的CW-236S。
作为本发明的进一步改进，稳定剂采用甘肃宝璐新材料科技有限公司的BLW-911或兰州顺盛达化工有限公司的CW-491。
一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料的制备方法，包括以下步骤：
A、制备烷基乳液：向搅拌罐内加入烷基三乙氧基硅烷、甲基硅酸钾，然后开启均质乳化机，在5000-6000r/min的搅拌状态下加入十二烷基磺酸钠，之后加入部分去离子水，将速度提高至8000-10000r/min，均质乳化15-30min；
B、研磨分散填料浆：向搅拌罐内加入改性硅酸钠、改性硅酸钾、改性硅溶胶、分散剂，再开启高速分散机，在500-600r/min的搅拌状态下加入硅灰，将搅拌速度提高至1400-1500r/min，搅拌30-45min，降至室温待用；
C、调节体系稳定性：开启高速分散机，在500-600r/min的搅拌状态下向步骤B的混合物中加入硅改性气相二氧化硅、硅改性膨润土，将搅拌速度提高至1400-1500r/min，搅拌20-30min；降低转速为500-600r/min，之后补加剩余配方量的去离子水以及稳定剂，之后加入步骤A的烷基乳液；
D、添加助剂：在高速分散机转速保持500-800r/min时，向步骤C的混合物中一次性加入氮化硼、疏水助剂、防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌5-10分钟，关闭搅拌后倒出即可。
作为本发明的进一步改进，在步骤A中，加入配方量一半的去离子水。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明矿物涂料使用氮化硼，其呈石墨晶格的层状结构，可以提高混凝土结构内部水分的挥发时的呼吸性，在常温下化学性质稳定，耐腐蚀，六方或立方结构可以屏蔽无机粘结剂的亲水离子，从而提高涂料的耐水性及耐洗刷性。
2.本发明矿物涂料中含有烷基硅烷乳液，不但提高了其渗透深度，而且可以修补细微裂缝，增加混凝土的粘结强度；这种乳液的加入方式特别，使用十二烷基磺酸钠作为乳化剂，独特的磺酸基在碱性作用条件下可以促进硅烷与混凝土基材交联反应，而且不影响涂料的其余基本性能。
3.本发明矿物涂料使用硅灰作为颜料和填料，没有使用其余颜料，不但大幅度降低了材料成本，而且保证了较好的遮盖力和涂层厚度。
4.本发明矿物涂料所选疏水助剂，增大涂料使用后的疏水性能，提高了水在其表面的接触角，从而改善耐水性能和因此导致的耐久性能差的问题。
5.本发明矿物涂料使用改性硅酸钠、改性硅酸钾和改性硅溶胶，搭配所选稳定剂，在不影响各项涂层性能的基础上，并且适度调节、稳定体系pH值，提高该涂料的储存稳定性，50℃热储30天，体系粘度基本不变。
6.本发明矿物涂料使用硅改性气相二氧化硅、硅改性膨润土，保持涂料储存过程的分散程度，降低聚合风险；其次在成膜后增加涂膜的乳突结构，大幅度提高其疏水性能，并且提高流挂性能以及施工效果。
7.本发明矿物涂料性能优异，表干速度快，户外使用5年没有任何起皮脱落，色差＜1，耐水，耐碱性较标准提高一倍以上。
8.本发明矿物涂料未专门添加使用任何含有VOC的溶剂或材料，故VOC值几乎为零，是一种环保绿色材料。
9.本发明中的氮化硼、硅改性气相二氧化硅与硅改性膨润土三者相互协同，硅改性气相二氧化硅使颜填料与硅酸盐均匀分散后，逐步嵌入经过研磨的硅改性膨润土形成的空间结构中，然后氮化硼再将空间结构中的颜填料与硅酸盐进一步分散在细小的层状晶格中并禁锢在其中，这种结构不但起到防沉作用，而且阻挡了硅烷乳粒与硅酸盐的聚合，使得体系稳定性得到保证。如果只用某一种单一结构，比如膨润土，粒径会缓慢聚合，最终变大至较大的颗粒，聚集能大于膨润土的隔离力；如果使用单一的氮化硼，由于晶格太小，则无法分散并且嵌入；只有通过先研磨乳化，后高速分散的步骤，才能达到稳定体系。
10.本发明先制备烷基乳液、之后研磨分散，最后调节并添加助剂的工艺，相比普通常规一起研磨分散的制备工艺，本发明的制备方法得到的产品稳定性优异，颜料分散性及均匀程度非常好，并且烷基乳液预先得到较小粒径，渗透效果更高，混凝土的保护性也更好，防腐效果更加突出，不会出现团聚，絮凝，爬杆等生产问题或事故。
具体实施方式
以下结合具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。
以下实施例中，改性硅酸钠AK30和改性硅酸钾K99购自澳润化工；改性硅溶胶G3010T购自临沂智轩新材料；硅改性气相二氧化硅购自赢创或德固赛；硅改性膨润土购自德谦或山东华潍；稳定剂和疏水助剂购自甘肃宝璐新材料或兰州顺盛达化工；防霉剂和杀菌剂购自德谦或麦尔化工；冻融稳定剂购自西谱森或罗地亚。
各实施例的配方重量份如表1所示。
表1
实施例1、
制备方法如下：
A、制备烷基乳液：向搅拌罐内加入烷基三乙氧基硅烷、甲基硅酸钾，然后开启均质乳化机，在5000r/min的搅拌状态下加入十二烷基磺酸钠，之后加入一半配方量的去离子水，将速度提高至8000r/min，均质乳化30min；
B、研磨分散填料浆：向搅拌罐内缓慢加入改性硅酸钠、改性硅酸钾、改性硅溶胶、分散剂，再开启高速分散机，在500r/min的搅拌状态下缓慢加入硅灰，将搅拌速度提高至1400r/min，搅拌45min，降至室温待用；
C、调节体系稳定性：开启高速分散机，在500r/min的搅拌状态下向步骤B的混合物中缓慢加入硅改性气相二氧化硅、硅改性膨润土，将搅拌速度提高至1400r/min，搅拌30min；降低转速为500r/min，之后补加剩余配方量的去离子水和稳定剂，之后缓慢加入步骤A的烷基乳液；
D、添加助剂：在高速分散机转速保持500r/min时，向步骤C的混合物中一次性加入氮化硼、疏水助剂、防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌10分钟，关闭搅拌后倒出即可。
实施例2、
制备方法如下：
A、制备烷基乳液：向搅拌罐内加入烷基三乙氧基硅烷、甲基硅酸钾，然后开启均质乳化机，在5500r/min的搅拌状态下加入十二烷基磺酸钠，之后加入一半配方量的去离子水，将速度提高至9000r/min，均质乳化20min；
B、研磨分散填料浆：向搅拌罐内缓慢加入改性硅酸钠、改性硅酸钾、改性硅溶胶、分散剂，再开启高速分散机，在550r/min的搅拌状态下缓慢加入硅灰，将搅拌速度提高至1450r/min，搅拌40min，降至室温待用；
C、调节体系稳定性：开启高速分散机，在550r/min的搅拌状态下向步骤B的混合物中缓慢加入硅改性气相二氧化硅、硅改性膨润土，将搅拌速度提高至1450r/min，搅拌25min；降低转速为550r/min，之后补加剩余配方量的去离子水和稳定剂，之后缓慢加入步骤A的烷基乳液；
D、添加助剂：在高速分散机转速保持600r/min时，向步骤C的混合物中一次性加入氮化硼、疏水助剂、防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌8分钟，关闭搅拌后倒出即可。
实施例3、
制备方法如下：
A、制备烷基乳液：向搅拌罐内加入烷基三乙氧基硅烷、甲基硅酸钾，然后开启均质乳化机，在6000r/min的搅拌状态下加入十二烷基磺酸钠，之后加入一半配方量的去离子水，将速度提高至10000r/min，均质乳化15min；
B、研磨分散填料浆：向搅拌罐内缓慢加入改性硅酸钠、改性硅酸钾、改性硅溶胶、分散剂，再开启高速分散机，在600r/min的搅拌状态下缓慢加入硅灰，将搅拌速度提高至1500r/min，搅拌30min，降至室温待用；
C、调节体系稳定性：开启高速分散机，在600r/min的搅拌状态下向步骤B的混合物中缓慢加入硅改性气相二氧化硅、硅改性膨润土，将搅拌速度提高至1500r/min，搅拌20min；降低转速为600r/min，之后补加剩余配方量的去离子水和稳定剂，之后缓慢加入步骤A的烷基乳液；
D、添加助剂：在高速分散机转速保持800r/min时，向步骤C的混合物中一次性加入氮化硼、疏水助剂、防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌5分钟，关闭搅拌后倒出即可。
实施例1-3所制备的具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料的性能测试见表2。
表2
本发明具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料的渗透深度、疏水性能、耐水性、耐久性等性能均有明显提升，VOC含量几乎为零。

Claims (3)

1.一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料，其特征在于包括下述重量份的原料：改性硅酸钠21-25份，改性硅酸钾1-5份，改性硅溶胶5-8份，硅灰34-37.5份，氮化硼0.5-1份，分散剂0.5-1份，烷基三乙氧基硅烷5-8份，甲基硅酸钾1-5份，硅改性气相二氧化硅0.5-1份，硅改性膨润土2-3份，十二烷基磺酸钠0.2-0.5份，去离子水10-13份，疏水助剂1-5份，稳定剂1-3份，防霉剂0.3-0.5份，杀菌剂0.5-1份，冻融稳定剂0.5-1份；
所述疏水助剂采用甘肃宝璐新材料科技有限公司的BLS-708或兰州顺盛达化工有限公司的CW-236S；所述稳定剂采用甘肃宝璐新材料科技有限公司的BLW-911或兰州顺盛达化工有限公司的CW-491；所述改性硅酸钠采用澳润化工的AK30；所述改性硅酸钾采用澳润化工的K99；所述改性硅溶胶采用临沂智轩新材料的G3010T。
2.一种权利要求1所述的具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
A、制备烷基乳液：向搅拌罐内加入烷基三乙氧基硅烷、甲基硅酸钾，然后开启均质乳化机，在5000-6000r/min的搅拌状态下加入十二烷基磺酸钠，之后加入部分去离子水，将速度提高至8000-10000r/min，均质乳化15-30min；
B、研磨分散填料浆：向搅拌罐内加入改性硅酸钠、改性硅酸钾、改性硅溶胶、分散剂，再开启高速分散机，在500-600r/min的搅拌状态下缓慢加入硅灰，将搅拌速度提高至1400-1500r/min，搅拌30-45min，降至室温待用；
C、调节体系稳定性：开启高速分散机，在500-600r/min的搅拌状态下向步骤B的混合物中加入硅改性气相二氧化硅、硅改性膨润土，将搅拌速度提高至1400-1500r/min，搅拌20-30min；降低转速为500-600r/min，之后补加剩余配方量的去离子水以及稳定剂，之后缓慢加入步骤A的烷基乳液；
D、添加助剂：在高速分散机转速保持500-800r/min时，向步骤C的混合物中一次性加入氮化硼、疏水助剂、防霉剂、杀菌剂、冻融稳定剂，再搅拌5-10分钟，关闭搅拌后倒出即可。
3.根据权利要求2所述的一种具有呼吸性的超低VOC混凝土专用矿物涂料的制备方法，其特征在于：在步骤A中，加入配方量一半的去离子水。
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