CN115717003A - 一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，包括以下重量份的原料：硅酸盐溶液10～40份、颜料或填料20～50份、矿物纤维1～5份、阻燃剂5～15份、体质填料10～40份、增稠剂0.1～1份、消泡剂0.05～0.6份、润湿分散剂0.1～1份和水10～20份。制备方法：按比例称取硅酸盐溶液、水、增稠剂、润湿分散剂和消泡剂放入篮式研磨机中，搅拌分散至溶液呈均匀糊状分散体；按比例称取颜料或填料、矿物纤维、阻燃剂和体质填料并缓慢加入糊状分散体中，研磨分散均匀即得到环保无机耐水抗裂防火内墙涂料。该制备工艺简单、成本低、生产过程安全环保；所得涂料可降低甲醛和VOC的排放，提高燃烧等级，同时还能防止涂层开裂和剥落。
Description
技术领域
本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料及其制备 方法。
背景技术
目前，“室内环境污染”已经成为继“煤烟污染”和“光化学污染”之后的全球第三大空气污染问题，其主要污染物有甲醛和挥发性有机化合物(VOC)等。内墙乳胶漆是以有机高分子聚合物作为主要粘接物，将有关的功能性粉体与助剂进行混合均匀后进行涂覆墙体的 一类内墙装饰涂料，在室内墙壁装饰工程中得到广泛应用。乳胶漆的使用主要存在以下几个 问题：
(1)污染问题：乳胶漆中有机物含量大，易造成室内甲醛和VOC超标，危害人身健康； 为保证产品质量稳定性常以异噻唑啉酮类防腐剂防霉剂来防止细菌霉菌产生，此类物质对皮 肤有腐蚀作用，可造成皮肤烧灼和皮肤过敏；
(2)起皮、脱落、开裂问题：抗碱性差容易引起乳胶漆开裂和脱落。为此，常采用涂装 抗碱封闭底漆来增强面漆的附着力，抵制水泥墙体渗出碱性物质，如公开号为CN112745733 A的专利公开了一种环氧树脂基内墙封闭底漆，此类底漆的使用造成施工繁琐，并易引起室 内环境污染；
(3)吸附灰尘：绝缘性的乳胶漆易造成电荷积累，吸附空气中的灰尘，不易去除；
(4)防火等级低：乳胶漆中含有大量的有机物，燃烧等级低，火灾时容易产生有毒有害 烟气，危害人身健康。
为了解决污染问题，目前开发了无机水性涂料，无机水性涂料的原材料一般直接取材于 自然界，产品绝大多数是以水为分散介质，对环境和人身健康无不良影响。但该种涂料在成 膜过程中体积收缩较大、性脆，易造成涂膜开裂。
发明内容
本发明的目的是提供一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料及其制备方法，该制备工艺简 单、成本低、生产过程安全环保；所制备得到的涂料可大大降低甲醛和VOC的排放，改善室 内空气质量，提高燃烧等级和安全性，同时还能防止涂层开裂和剥落。
为实现上述目的，本发明提供了一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，包括以下重量份 的原料：硅酸盐溶液10～40份、颜料或填料20～50份、矿物纤维1～5份、阻燃剂5～15份、 体质填料10～40份、增稠剂0.1～1份、消泡剂0.05～0.6份、润湿分散剂0.1～1份和水10～ 20份。
优选的，所述硅酸盐溶液为硅酸钠、硅酸钾中的一种或两种，所述硅酸钠和硅酸钾的模 数为3.0～4.0。
优选的，所述填料为金红石型钛白粉和锐钛型钛白粉中的一种或两种；所述颜料为氧化 铁黑、氧化铁黄、氧化铬绿、氧化铁灰、氧化铁红和群青中的一种或多种；所述颜料和填料 的平均粒径为5～50μm。
优选的，所述矿物纤维为硅酸铝纤维、硅酸镁铝纤维和玄武岩纤维中的一种或两种，所 述矿物纤维的平均长度为100～300μm。
优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或两种；所述阻燃剂的平均粒径为 10～50μm。
优选的，所述体质填料为滑石粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙和白云母粉中的一种或多种； 所述体质填料的平均粒径为5～50μm。
优选的，所述增稠剂为硅酸镁铝、水性膨润土和海藻酸钠中的一种或多种；所述增稠剂 的平均粒径为5～30μm。
优选的，所述消泡剂为B145消泡剂、Agitan A202消泡剂和Agitan 351消泡剂中的一种 或多种；所述润湿分散剂为VOK SPS Plus、西普森S60/100和克莱恩SP Plus中的一种或多 种。
为实现发明目的，本发明还提供上述环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的制备方法，包括 以下步骤：
1)按比例称取硅酸盐溶液、水、增稠剂、润湿分散剂和消泡剂放入篮式研磨机中，搅拌 分散至溶液呈均匀糊状分散体；
2)调节篮式研磨机的转速为300～600rpm，按比例称取颜料或填料、矿物纤维、阻燃剂 和体质填料并缓慢加入步骤1)制备得到的糊状分散体中，调节篮式研磨机的转速为1000～ 1500rpm，研磨分散0.5～1h，即得到环保无机耐水抗裂防火内墙涂料。
优选的，步骤1)中，所述篮式研磨机的转速为500～1000rpm，分散时间为10～20min。
使用时，采用滚涂、刷涂或喷涂的工艺将本发明制备得到环保无机耐水抗裂防火内墙涂 料涂覆在耐水腻子表面，干燥24h后，即得到环保无机耐水抗裂防火内墙涂层。
本发明中使用的无机硅酸盐作为成膜物，而不是有机成膜物和成膜助剂，从根本上解决 了内墙涂料释放甲醛和VOC的问题；另外，金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、白色念珠菌以及酵 母菌、霉菌等绝大多数微生物适宜的生长和繁殖的pH值范围是3.0～7.8，而硅酸盐的pH值 为11～12，不适宜细菌等微生物的生长和繁殖，不需额外添加杀菌剂，环保性能优异。
本发明中，碱性硅酸盐中的-OH羟基与混凝土墙面表面的-OH羟基通过化学反应形成牢 固的化学键合，粘结强度高。
本发明中硅酸盐涂层的表面电阻约为107Ω数量级，远小于乳胶漆(绝缘体)的表面电阻， 不易积累电荷，不易积尘。
本发明中使用的不同长度的矿物纤维均匀分布在涂料中，显著提高了涂层的强度，完全 解决了无机内墙涂层的开裂和剥落问题。
本发明中氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂在高温下吸收热量并释放水汽，从而提高了内墙涂 层的防火性能。
本发明中滑石粉、重(轻)质碳酸钙和白云母粉等体质填料的应用降低了内墙涂料的成 本。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明使用的原材料为无机硅酸盐，不使用有机成膜物和助剂，从根本上解决了涂料释 放甲醛和VOC的问题，环保性能优异。本发明通过各组分的成分配比和优化，协同作用，使 得该涂料综合性能优异。本发明制备工艺简单、成本低、生产过程安全环保，所制备得到的 涂料综合性能优异，具有广阔的应用价值和市场前景。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。
以下实施例中使用到的B145消泡剂为广东中联邦精细化工有限公司生产；AgitanA202 和Agitan 351消泡剂为德国明凌化学生产；VOK SPS Plus分散剂为德国沃克尔特种化学生产； S60/100分散剂为西谱森新材料有限公司生产；SP Plus分散剂为德国克莱恩公司生产。
实施例1
一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按比例称取30份模数为3.0的硅酸钾溶液、15份水、0.5份平均粒径为20μm的硅酸 镁铝、0.3份平均粒径为25μm的水性膨润土、0.2份B145消泡剂、0.3份Agitan A202消泡剂 和0.5份VOK SPS Plus润湿分散剂放入篮式研磨机中，以600rpm的转速搅拌分散12min至 溶液呈均匀糊状分散体；
2)称取20份平均粒径为12μm金红石子型钛白粉、5份平均粒径为15μm的锐钛型钛白 粉、2份平均长度为150μm的硅酸铝纤维、1份平均长度为200μm的硅酸镁铝纤维、6份平均粒径为20μm的氢氧化铝、3份平均粒径为20μm的氢氧化镁、20份平均粒径为15μm的滑 石粉和5份平均粒径为20μm的重质碳酸钙；调节篮式研磨机的转速为400rpm，将金红石子 型钛白粉、锐钛型钛白粉、硅酸铝纤维、硅酸镁铝纤维、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石粉和重 质碳酸钙缓慢加入糊状分散体中，调节篮式研磨机的转速为1200rpm，研磨分散0.6h，即得 到环保无机耐水抗裂防火内墙涂料。
本实施例中，环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的性能参数如表1所示。
在门窗关闭的情况下，采用滚涂的方式将环保无机耐水抗裂防火内墙涂料在建筑面积为 120m2的室内墙壁，关闭门窗24h后，用WP6930S彩屏智能型空气质量检测仪测试房间内空 气质量，刮涂涂料前后室内空气中未检测到甲醛和VOC。说明本实施例的涂料不会造成室内 空气污染，具有优异的环保性能。
对比例1
本对比例是将市售的立邦新时时丽内墙乳胶漆滚涂在建筑面积为120m2室内墙壁，该涂 料的性能参数如表1所示；在相同条件下，用WP6930S彩屏智能型空气质量检测仪测试房间 内空气质量，甲醛和TVOC的含量分别为0.03mg/m3和0.09mg/m3，并且有刺鼻气味。
表1实施例1、2和对比例1、2涂料主要性能指标
实施例2
一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量份数计，称取20份模数为4.0的硅酸钠溶液、12份水、0.5份平均粒径为20μm 的硅酸镁铝、0.3份平均粒径为25μm的SMF-HV水性膨润土、0.5份B145消泡剂和0.5份克莱恩SP Plus润湿分散剂放入篮式研磨机中，以800rpm的转速搅拌分散10min至溶液呈均匀糊状分散体；
2)称取25份平均粒径为30μm金红石钛白粉、2份平均粒径为15μm的氧化铁黄、5份平均长度为200μm的玄武岩纤维、8份平均粒径为20μm的氢氧化铝、2份平均粒径为30μm 的氢氧化镁、20份平均粒径为15μm的滑石粉和5份平均粒径为20μm的重质碳酸钙，调节 篮式研磨机的转速为500rpm，将金红石型钛白粉、氧化铁黄、玄武岩纤维、氢氧化铝、氢氧 化镁、滑石粉和重质碳酸钙缓慢加入糊状分散体中，调节篮式研磨机的转速为1000rpm，研 磨分散0.6h，即得到环保无机耐水抗裂防火内墙涂料。
本实施例中，环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的性能参数如表1所示。
对比例2
本对比例采用与实施例2相同的制备工艺，区别仅在于：采用5μm的玄武岩微粉替代实 施例2中的200μm的玄武岩纤维制备涂料，该涂料的性能参数如表1所示。在无石棉纤维水 泥平板表面刷涂0.5mm厚内墙涂料，在室内自然环境放置2天后即出现开裂现象，表明矿物 纤维可有效提高涂层的抗裂性能。
实施例3
一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量份数计，称取25份模数为3.5的硅酸钾溶液、15份模数为2.5的硅酸钠溶液、 20份水、0.6份平均粒径为30μm的硅酸镁铝、0.2份平均粒径为20μm的海藻酸钠、0.5份Agitan 351消泡剂和0.5份VOK SPS Plus润湿分散剂，放入篮式研磨机中，以600rpm的转速搅拌分散15min至溶液呈均匀糊状分散体；
2)称取12份平均粒径为30μm金红石型钛白粉、7份平均粒径为25μm的锐钛型钛白粉、 3份平均粒径为20μm的群青、1份平均长度为100μm的硅酸铝纤维、4份平均长度为150μm的玄武岩纤维、8份平均粒径为30μm的氢氧化铝、6份平均粒径为40μm的氢氧化镁、25份 平均粒径为15μm的滑石粉、10份平均粒径为30μm的重质碳酸钙和5份平均粒径为50μm 的轻质碳酸钙，调节篮式研磨机的转速为580rpm，将金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉、群青、 硅酸铝纤维、玄武岩纤维、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石粉、重质碳酸钙和轻质碳酸钙缓慢加 入糊状分散体中，调节篮式研磨机的转速为1200rpm，研磨分散0.7h，即得到环保无机耐水 抗裂防火内墙涂料。
本实施例中，环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的性能参数如表2所示。
对比例3
本对比例采用与实施例3相同的制备工艺，区别仅在于：未使用硅酸镁铝和海藻酸钠增 稠剂，该涂料的性能参数如表2所示。该涂料放置1天后即出现明显的分层，60天后底部结 块、凝聚严重。
表2实施例3、4和对比例3、4涂料主要性能指标
实施例4
一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
1)按质量份数计，称取10份模数为4.0的硅酸钾溶液、16份水、0.6份平均粒径为20μm 的海藻酸钠、0.4份B145消泡剂和0.8份西普森S60/100润湿分散剂放入篮式研磨机中，以 500rpm的转速搅拌分散20min至溶液呈均匀糊状分散体；
2)称取30份平均粒径为40μm氧化铁灰、0.5份平均粒径为30μm的氧化铁黑、3份平均粒径为50μm的氧化铁红、3份平均长度为150μm的硅酸铝镁纤维、2份平均长度为100μm 的玄武岩纤维、6份平均粒径为20μm的氢氧化铝、9份平均粒径为30μm的氢氧化镁和40 份平均粒径为15μm的滑石粉，调节篮式研磨机的转速为500rpm，将氧化铁灰、氧化铁黑、 氧化铁红、硅酸铝纤维、玄武岩纤维、氢氧化铝、氢氧化镁、滑石粉缓慢加入糊状分散体中， 调节篮式研磨机的转速为1200rpm，研磨分散0.7h，即得到环保无机耐水抗裂防火内墙涂料。
本实施例中，环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的性能参数如表2所示。
对比例4
本对比例采用与实施例4相同的制备工艺，区别仅在于：采用1份市售苯丙乳液和9份 硅酸钾溶液制备防腐蚀涂料，该涂料的性能参数如表2所示；在碳钢板表面刷涂内墙涂料， 干燥固化后采用高温高速火焰烧蚀，内墙涂层受高温火焰作用而产生少量的刺激性烟气，燃 烧等级由A1级降低为A级。本对比例表明，采用有机乳液物理改性硅酸盐涂料来提高无机 涂层的韧性降低了涂料的阻燃性能和使用安全性，同时由于甲醛和VOC的非预期引入造成室 内空气污染。
实施例结果表明，通过该工艺得到的内墙涂料具有环保、耐水、抗裂和防火功能，易于 控制，适合工业化生产。
Claims (10)
1.一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅酸盐溶液10～40份、颜料或填料20～50份、矿物纤维1～5份、阻燃剂5～15份、体质填料10～40份、增稠剂0.1～1份、消泡剂0.05～0.6份、润湿分散剂0.1～1份和水10～20份。
2.根据权利要求1所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，所述硅酸盐溶液为硅酸钠和硅酸钾中的一种或两种，所述硅酸钠和硅酸钾的模数为3.0～4.0。
3.根据权利要求1或2所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，所述填料为金红石型钛白粉、锐钛型钛白粉中的一种或两种；所述颜料为氧化铁黑、氧化铁黄、氧化铬绿、氧化铁灰、氧化铁红和群青中的一种或多种；所述颜料和填料的平均粒径为5～50μm。
4.根据权利要求1或2所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，所述矿物纤维为硅酸铝纤维、硅酸镁铝纤维、玄武岩纤维中的一种或两种，所述矿物纤维的平均长度为100～300μm。
5.根据权利要求1或2所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或两种；所述阻燃剂的平均粒径为10～50μm。
6.根据权利要求1或2所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，所述体质填料为滑石粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙和白云母粉中的一种或多种；所述体质填料的平均粒径为5～50μm。
7.根据权利要求1或2所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，所述增稠剂为硅酸镁铝、水性膨润土和海藻酸钠中的一种或两种以上组合；所述增稠剂的平均粒径为5～30μm。
8.根据权利要求1或2所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料，其特征在于，所述消泡剂为B145消泡剂、Agitan A202消泡剂和Agitan 351消泡剂中的一种或多种；所述润湿分散剂为VOK SPS Plus、西普森S60/100和克莱恩SP Plus中的一种或多种。
9.一种如权利要求1～8任一项所述的环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按比例称取硅酸盐溶液、水、增稠剂、润湿分散剂和消泡剂放入篮式研磨机中，搅拌分散至溶液呈均匀糊状分散体；
2)调节篮式研磨机的转速为300～600rpm，按比例称取颜料或填料、矿物纤维、阻燃剂和体质填料并缓慢加入步骤1)制备得到的糊状分散体中，调节篮式研磨机的转速为1000～1500rpm，研磨分散0.5～1h，即得到环保无机耐水抗裂防火内墙涂料。
10.根据权利要求9所述的一种环保无机耐水抗裂防火内墙涂料的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述篮式研磨机的转速为500～1000rpm，分散时间为10～20min。
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