CN115725214B - 底漆组合物 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种底漆组合物，其包含基于底漆组合物总重量计：A)4.0％‑7.9％的模数为3.6‑4.3的硅酸钾，B)7％‑25％的(甲基)丙烯酸酯聚合物，和C)水。此外，本发明还涉及一种改善无机面漆与基底粘附性的方法以及其上施加有本发明的底漆组合物的基底。本发明的底漆组合物能够符合耐泛碱性、耐盐析性和涂层体系的附着力的要求并且确保施加在其上的无机面漆施工时的足够的开放时间。
Description
技术领域
本发明涉及一种底漆组合物，涂覆有这种底漆组合物的基底以及一种利用所述底漆组合物来改善无机面漆与基底粘附性的方法。
背景技术
无机涂料在建筑领域中有着广泛的应用。它通常是指以无机材料碱金属硅酸盐为主要成膜物质或粘结剂的一类涂覆材料。一般而言，其中的有机物含量可以小于5％甚至更低。由于其原料来自于自然界，对环境无污染，使用寿命长并且具有优秀的杀菌防霉性能，因此是一类广泛使用的环保涂料。
在施用这种无机涂料时，通常首先将一层底漆施加于所要涂覆的基底上，然后再将无机涂料作为面漆施加于该底漆上。
作为底漆可以采用有机底漆(例如以(甲基)丙烯酸酯乳液为主要成膜物质的底漆)或无机底漆(例如以无机碱金属硅酸盐树脂为主要粘结剂的底漆，其中可含有或不含有有机树脂)。传统的有机底漆与基底和无机面漆配套时，体系的附着力与基底的强度密切相关。它们虽然可以达到对基底的良好封闭，但由于渗透性不强，对基底的加固性不足，在与疏松的基底如内墙腻子和无机面漆配套时经常发生涂层系统的附着力差的问题。纯无机底漆虽然渗透性好，但其对基底的封闭性差，因此对盐碱性物质的封闭性不好，易盐析发白，并且无机面漆在与其配套施工时往往被过度吸收，表干过快，从而产生一系列的施工问题。
在CN111116161A中公开了一种无机内墙底漆及其制备方法。该无机内墙底漆包含硅溶胶40-50％、无碱玻璃鳞片15-25％、填料5-15％、合成树脂乳液6-9％、硅烷偶联剂0.5-2％、助剂1-5％以及余量的水。该底漆组合物包含了高达40-50％的硅溶胶，而硅溶胶由于聚合程度高，活性的Si-OH比碱金属硅酸盐要少很多，因而粘结力差，对基底的加固作用十分有限，因此硅溶胶与基底的附着力远不如碱金属硅酸盐；同时该专利中使用了较少量的合成树脂乳液，因此对基底的封闭性不足，不足以提供对基底碱性物质和盐类物质的有效阻隔，其底漆的耐泛碱性和抗盐析性不够，容易发生漆膜泛碱发花和盐析发白，达不到底漆应具备的功能。
因此，迫切需要改进底漆与基底和无机面漆的配套体系，以克服上述现有技术中的缺点和不足，特别是要提供现有技术中通常难以实现的耐泛碱盐析性能、附着力和封闭性的平衡。
发明内容
本发明的任务在于进一步改良与基底和无机面漆配套的底漆，达到对基底的有效加固和孔隙封闭，从而同时满足对底漆的耐泛碱性、耐盐析性和涂层体系的附着力的要求。此外还能确保施加在其上的无机面漆施工时的足够的开放时间。
因此，本发明第一个方面涉及一种底漆组合物，其包含基于底漆组合物总重量计：
A)4.0％-7.9％、例如4.2％-7.6％或5.1％-7.0％的模数为3.6-4.3的硅酸钾，
B)7％-25％、例如9％-20％或10％-17％的(甲基)丙烯酸酯聚合物，和
C)水。
在本发明的底漆组合物中，如上所述的A)组分硅酸钾渗透性强，反应活性强，能够非常有效地渗透到无机基底与之发生硅化反应，产生非常牢固的化学键合作用，实现与基底的紧密附着。同时，B)组分的(甲基)丙烯酸酯聚合物则能够在加强与基底的附着的同时有效封闭基底，实现对基底孔隙良好的封闭达到耐泛碱和耐盐析的功能，并由此延长无机面漆施工时的开放时间。
本发明的再一方面涉及一种基底，其上涂覆有如上所述的底漆组合物，而在该底漆组合物上直接施加有无机面漆。
最后，本发明还涉及一种改善无机面漆与基底粘附性的方法，包括将如上所述的底漆组合物施加在基底和无机面漆之间。
具体实施方式
除了任何操作实施例或者另有指示之处外，表示说明书和权利要求中所用的成分、反应条件等的量的全部数字被理解为在全部的情况中是用术语“约”修饰。因此，除非有相反的指示，否则下面的说明书和附加的权利要求中阐明的数字参数是近似的，其可以根据本发明所寻求获得的期望的性能而变化。最起码，和并非打算限制等同原则对权利要求的范围的适用，每个数字参数应当至少按照所报告的有效数字的数值和通过使用通常的四舍五入技术来解释。
虽然阐明本发明宽的范围的数字范围和参数是近似的，但是在具体实施例中所述数值是尽可能精确来报告的。但是任何数值本质上包含了由它们各自的测试测量中存在的标准偏差所必然形成的某些误差。
同样，应当理解这里所述任何数字范围目的是包括处于其中的全部的子范围。例如范围“1-10”意图包括在所述最小值1和所述最大值10之间(并包括其)的全部子范围，即，具有最小值等于或者大于1和最大值等于或者小于10。
作为在说明书和所附的权利要求中所用的，冠词“一个”、“一种”和“该(所述)”包括复数指代物，除非明确的和不含糊的限制于一个指代物。
在本说明书和所附的权利要求中，如果没有特别指明，则所用的术语“(甲基)丙烯酸”、“丙烯酸”或“聚(甲基)丙烯酸”或类似表达均指的是具有(甲基)丙烯基的基团的单体或化合物，并且包括丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等以及它们的相应聚合物，优选丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯等。
在本说明书和所附的权利要求中，术语“无机面漆”指的是一种施加于底漆之上的水性液态的无机涂料组合物，其以碱金属硅酸盐为主要成膜物质，其中可添加少量高分子有机物(一般不超过总涂料质量的5％)，并可视情况加入颜料、填料及其他助剂配制。
在本说明书和所附的权利要求中，术语“基料”指的是涂料如底漆组合物和无机面漆组合物中的能形成膜的不挥发部分，包括无机成膜物质和有机成膜物质。因而，所述基料不包含涂料组合物中的除了成膜物质之外的添加剂，例如颜料、填料、消泡剂、增稠剂和分散剂等。
本文给出的本发明的各种实施方案和实施例均应理解为不对本发明的范围构成限制。
在本发明的底漆组合物中，使用硅酸钾作为第一组分A)。
基于碱金属硅酸盐的无机涂料本身是已知的，并且碱金属硅酸盐通常包括例如硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂及它们的组合，常用的是硅酸钠和硅酸钾。但是已经发现，在本发明的底漆组合物中，所要求量的硅酸钾是重要的，而显著量的其他硅酸盐，特别是硅酸钠的存在则可能是不利的，因为已经发现例如硅酸钠的其他硅酸盐会导致底漆在室温下固化较慢且极易产生盐析白霜，并导致耐水性差。因此，在本发明的组合物中，必须控制其他碱金属硅酸盐如硅酸钠的含量低于3％，或低于2％，更优选不包含硅酸钠，基于全部组合物的重量计。
作为组分A)的硅酸钾以及可能含有的少量其他碱金属硅酸盐可以作为硅酸盐水溶液或水分散液的形式使用。这些碱金属硅酸盐的粒径通常为纳米级,例如从约几纳米到几十纳米(小于100nm)不等，且亲水性好，从而能够很好地渗透到无机基底中。
另外，在本发明中应当选择硅酸钾的模数在3.6-4.3，例如3.7-4.0或3.9。模数是本领域公知的术语，其一般指的是碱金属硅酸盐组成中的二氧化硅与碱金属氧化物的摩尔量的比值。已经发现，采用聚合度低的更低模数的硅酸钾则常常导致固化速度更慢，早期耐水性差，同时因为碱金属离子多而更可能出现盐析发白现象。而如果采用聚合度高的更高模数的硅酸钾，则其反应活性更低，粘接力弱，更容易开裂掉粉，导致更差的加固性能和早期耐水性。
在一个优选的实施方式中，可以将碱金属硅酸盐颗粒、特别是硅酸钾进行表面处理以增加其位阻效应。例如，可以在硅酸钾的硅原子上接上有机基团如硅烷进行化学改性，从而增加硅酸钾在涂料体系中的稳定性。
此外，已经发现硅酸钾的所述用量范围是重要的。当其用量低于4.0％时，与基底产生硅化反应的有效成分少，从而造成加固性不足和可能的附着力不足；而当硅酸钾的加固性和附着力已足够时，再加大其用量例如超过7.9％，则会形成较多碱金属氢氧化物，使得碱度增高，从而使刚缩聚好的多聚硅酸聚合物再溶解回去成低聚硅酸或单硅酸。并且，生成的碳酸钾含量增加，也可能使得涂膜早期耐水性差和粘附力不足，盐析现象加重。
在本发明的底漆组合物中，使用(甲基)丙烯酸酯聚合物作为第二组分B)。在生产实践中，(甲基)丙烯酸酯聚合物通常作为乳液形式提供。这样的乳液的固含量可以例如在45-55％范围内。在此情况下，所要求的(甲基)丙烯酸酯聚合物的含量可以由聚合物乳液的用量及其固含量而计算得到。
在本发明中，所述的(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液本身是已知的，其是一种基于(甲基)丙烯酸烷基酯和任选的其他共聚单体的聚合物的乳液。所述(甲基)丙烯酸烷基酯包括(甲基)丙烯酸(C1-C10)烷基酯、优选(甲基)丙烯酸(C1-C8)烷基酯，例如(甲基)丙烯酸(C1-C4)烷基酯。更优选地，所述(甲基)丙烯酸烷基酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸异辛酯及其组合。可以使用的任选的其他共聚单体包括乙烯基芳族化合物如苯乙烯、不饱和的有机硅单体、(甲基)丙烯酸和功能性交联单体等。所述功能性交联单体可以有利地是带有至少一个烯属不饱和键如端基双键，并带有羟基或氨基或环氧基的直链或支链的C3-C10烃类(如脂族烃)化合物。这样的功能性交联单体可以包括例如带有羟基、环氧基或氨基(优选羟基和环氧基)的(甲基)丙烯酸酯，特别是带有羟基或环氧基的如上所述的(甲基)丙烯酸烷基酯类单体。优选的例子包括(甲基)丙烯酸的羟烷基酯如(甲基)丙烯酸羟乙酯、(甲基)丙烯酸羟丙酯、(甲基)丙烯酸羟丁酯，和(甲基)丙烯酸缩水甘油酯及其组合。优选的，适于本发明的(甲基)丙烯酸酯聚合物是基于选自(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸和优选的如上所述的功能性交联单体的聚合物。
但是，有利的是本发明的(甲基)丙烯酸酯聚合物不包含具有(甲基)丙烯酰胺部分的单体，如羟烷基(甲基)丙烯酰胺单体等。包含(甲基)丙烯酰胺的部分可能会导致较差的相容性。
在优选的实施方案中,所述任选的共聚单体的量可以为0-20％、优选2-18％、更优选5-13％，以(甲基)丙烯酸酯聚合物的总重量计。优选地，所述功能性交联单体的量可以为0-5％，优选0.2-5％，更优选0.5-3％，以(甲基)丙烯酸酯聚合物的总重量计。
已经发现，乳液中的颗粒粒径对底漆的封闭性(如透水性)是重要的。因此在本发明中，(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液中的聚合物颗粒具有优选0.05-0.35μm，更优选0.1-0.3μm的平均粒径范围。在此，所述平均粒径指的是D90粒径值。本领域技术人员知晓D90值意指90％的颗粒粒径大小在所述数值以内。其可以用激光粒径分析仪根据已知的常规粒径测量方法测定。
此外，(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液的固含量或(甲基)丙烯酸酯聚合物在底漆中的含量是重要的，如果(甲基)丙烯酸酯聚合物的含量低于7％，底漆对基底如内墙腻子的封闭性不足，这会带来两个方面的问题：一方面导致底漆的耐泛碱性不好，另一方面由于底漆的封闭性不好，无机面漆在其上施工时被过快吸收，导致由于开放时间不够而带来的施工问题如接痕、漆膜发花不匀。如果(甲基)丙烯酸酯聚合物的含量高于25％，则可能造成不必要的成本增加并且也无助于封闭性的进一步改善。
在本发明的底漆组合物的一个优选实施方式中，从附着力和封闭性等方面考虑，扣除水和其他功能性添加剂，该底漆组合物的基料有至少90重量％、优选95重量％、更优选至少99重量％和完全由如上所述的组分A)和B)组成。或者，在本发明的底漆组合物中，可以含有少于5％、优选少于2％、更优选少于1％或尤其优选不含诸如硅溶胶之类的其他基料物质。
在本发明的底漆组合物包含水。这些水包括来自于硅酸钾溶液和甲基)丙烯酸酯聚合物乳液的水，并且其量用于将组合物补足100重量％。在本发明的一些优选实施方案中，除了包含在其它功能性添加剂组分中的水之外，底漆组合物可以包含20-85％、例如25-80％，例如30-75％或35-65％的水。
除了如上所述的组分A)和B)之外，本发明的底漆组合物中还可以包含一种或多种选自以下的添加剂：增稠剂如纤维素和聚氨酯类增稠剂、生物胶如高分子量多糖聚合体、润湿剂、分散剂、稳定剂如季铵盐类稳定剂(如Crosfect-CS1)、消泡剂、钛白粉、重钙、防霉剂等。
本发明的底漆组合物可以包含重钙，其也称为重质碳酸钙。重钙是用方解石为原料物理加工而成的白色粉体，它的主要成分是CaCO3，通常用作涂料中的填料。在本发明的底漆组合物中，出于提高涂料储存稳定性的目的，并且考虑到提高涂膜的粘结性，优选纯度高、游离多价金属离子含量少且CaCO3含量大于98.0％的重钙。重钙的粒径可以有利地为400-1250目，优选500-1000目，更优选500-800目。适用的市售的重钙产品例如GY-116。在本发明的某些实施方案中，底漆组合物中重钙的含量可以为8％-30％，优选为10％-22％，基于底漆组合物总重量计。
在本发明的某些实施方案中，根据本发明的底漆组合物包含钛白粉，即二氧化钛。本领域技术人员知晓钛白粉是涂料领域中的一种重要的白色颜料，起到遮盖的作用。钛白粉具有金红石型和锐钛型。在本发明的一个例示性实施方案中，可以使用商购自佰利联的BLR698金红石型钛白粉。在本发明的某些实施方案中，底漆组合物中钛白粉的含量为5-20％，优选为5-15％，以底漆组合物的总重量计。
在本发明的某些实施方案中，根据本发明的底漆组合物还可以包含分散剂。分散剂可以减少完成分散过程所需要的时间和能量，稳定所分散的颗粒，改性颗粒的表面性质，调整颗粒的运动性。在本发明的优选实施方案中，分散剂选自聚羧酸钠盐分散剂，优选疏水改性的聚羧酸钠盐分散剂。在本发明的一个例示性实施方案中，可以使用商购自诺普科的疏水改性的聚羧酸钠盐分散剂SN-DISPERSANT EN作为分散剂。在本发明的某些实施方案中，底漆组合物中分散剂的含量为0.3％-1％，优选为0.4-0.6％，以底漆组合物的总重量计。
在本发明的某些实施方案中，根据本发明的底漆组合物可以包含增稠剂如纤维素类增稠剂。纤维素类增稠剂通过水合膨胀的长链而起到增稠的作用，其体系表现出明显的假塑性流变形态。该纤维素增稠剂包括但不限于甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素等，及其组合。在本发明的优选实施方案中，可以使用羟乙基纤维素增稠剂，其具有增稠、抗分层、以及抗流挂等性能。在本发明的优选实施方案中，纤维素增稠剂选自阴离子水溶性羧甲基纤维素。例如，在底漆组合物中可以使用商购自西谱森的S30000YP2作为纤维素增稠剂。在本发明的某些实施方案中，纤维素增稠剂的含量可以为0.05％-0.6％，优选为0.2％-0.5％，以底漆组合物的总重量计。
在本发明的某些实施方案中，根据本发明的底漆组合物可以包含消泡剂。消泡剂是涂料领域中常用的用于消除泡沫的添加剂。按照化学结构和组成，消泡剂包括但不限于矿物油类、有机硅类、聚多元醇类消泡剂，以及它们的组合。在本发明的优选实施方案中，消泡剂选用聚多元醇类，并可以辅助加入有机硅类消泡剂。在本发明的一个例示性实施方案中，可以选择商购自MUNZING的AGITAN 351和商购自BLACKBEN的CF-1365进行复配作为消泡剂。在本发明的某些实施方案中，底漆组合物中消泡剂的含量为0.1％-0.9％，优选为0.1％-0.5％，更优选为0.1％-0.3％，以底漆组合物的总重量计。
在本发明的某些实施方案中，根据本发明的底漆组合物还可以包含聚氨酯类缔合型增稠剂。聚氨酯类缔合型增稠剂具有优越的流动、流平性，与丙烯酸酯类聚合物乳液形成很好缔合增调效果，是一种极佳的流变改性剂，其还可以提供高剪切粘度，当与纤维素衍生物类增稠剂混合使用时，能有效地改善涂料的成膜厚度、流平性等。在本发明的某些实施方案中，在底漆组合物中使用非离子型缔合增稠剂。在本发明的一个例示性实施方案中，底漆组合物中使用商购自陶氏的RM-8W作为聚氨酯缔合型增稠剂。在本发明的某些实施方案中，聚氨酯缔合型增稠剂的含量可以为0.1％-0.4％，优选为0.1％-0.3％，以底漆组合物的总重量计。
在本发明的某些实施方案中，根据本发明的底漆组合物可以包含防霉剂。在本发明的某些实施方案中，防霉剂包含含氮的杂环化合物。在本发明的某些实施方案中，防霉剂包含异噻唑啉酮类物质。优选地，防霉剂包含吡啶硫酮锌和氧化锌及其组合。这样的防霉剂例如可选自商购自LONZA的ZOE-2X。在本发明的某些实施方案中，防霉剂的含量可以为0.1％-0.4％，优选为0.15％-0.25％，以底漆组合物的总重量计。
本发明的再一方面涉及一种基底，其上施加有如上所述的底漆组合物。优选地，在该底漆组合物上直接施加无机面漆。所述施加可以包括部分或全平面的施加。
合适的基底包括以石灰或高钙石灰砂浆、石灰水泥抹灰、石膏灰泥作为腻子涂覆的新建建筑物墙面或翻新墙面，以及混凝土、灰砂砖体、石材、纤维水泥板。在一个优选的实施方式中，所述基底是建筑物的墙体，优选在该墙体上施加有腻子层。可以在该腻子层上直接施加根据本发明的底漆组合物。随后，优选在该底漆组合物上直接施加一层或多层无机面漆。在此，“直接施加”指的是无需另外的中介层而将第二涂覆组合物(如无机面漆或底漆组合物)以直接接触的方式部分或全部地施加于业已施加的第一涂覆组合物(如底漆组合物或腻子)形成的一个或多个层面之上。
最后，本发明还涉及一种改善无机面漆与基底粘附性的方法，包括将如上所述的底漆组合物施加在基底和无机面漆之间。
在一个具体的实施方式中，包括如下步骤：
(1)混合本发明的底漆组合物的各个组分，
(2)将该混合的底漆组合物施加于基底上形成一个或多个涂层，
(3)将无机面漆直接施加于该底漆组合物形成的一个或多个涂层上。
在此，本发明的底漆组合物可以通过常规的混合手段将各个组分在合适的混合设备中混合而得。混合的顺序没有限制。在本发明中，可以有利地将本发明的底漆组合物的各个组分直接简单地物理混拼，或者也可以先将包含组分A)和B)的材料物理混拼而成预混合物，然后再与其他组分物理混合，从而无需像有些现有技术的方案中那样将无机碱金属硅酸盐作为核通过化学键结合包裹于作为壳的高分子聚合物乳液中的复杂的核壳乳液制备过程。制备本发明的底漆组合物的方法本身是技术人员熟知的，例如可以采用安装有齿状分散盘的分散搅拌多用机来混合底漆组合物。可以在混合过程中分批次添加不同的组合物成分并采用不同的搅拌速度，以最终获得混合均匀的底漆组合物。
在制得底漆组合物之后，将制得的底漆组合物施加到基底上，优选是具有腻子层的基底上，例如可以施加到高钙石灰砂浆、石灰水泥抹灰或石膏灰泥的腻子层上。施加的方式可以是喷涂、滚涂和刷涂，优选是滚涂施加。
随后，可以在一定的等待时间之后(如在养护4小时后)，将无机面漆直接施加到所得的底漆组合物涂层上。可以采用喷涂、滚涂和刷涂，优选滚涂将无机面漆施加到底漆涂层上。
以下实施例意图展示本发明的各种实施方案，但不应解释为以任何方式限制本发明。
实施例
1、所用主要原料的列表
2、底漆组合物的一般制备过程
如下所述配制各个底漆组合物：
在分散搅拌多用机上，安装齿状分散盘，并放置且夹紧干净的罐子(2L)，在其中加入水。慢速(400r/min)搅拌下加入纤维素醚、高分子量多糖聚合体和稳定剂，中速(700r/min)搅拌5分钟后依次加入分散剂和一部分消泡剂，中速(700r/min)搅拌7分钟后加入钛白粉和600目重钙，并提高转速至1300r/min，搅拌25分钟，然后依次加入(甲基)丙烯酸酯聚合物乳液、防霉剂、硅酸钾溶液和其余量的消泡剂，中速(700r/min)搅拌10分钟后加入聚氨酯增稠剂。最后再中速(700r/min)搅拌10分钟，得到底漆组合物。
3、性能的测试
耐碱性、耐泛碱性、透水性和加固性能测试方法和评价标准均按照《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》进行；
抗盐析性的测试方法和评价标准均按照《JG/T 210-2007建筑内外墙用底漆》进行；
早期耐水性的测试方法：按GB/T9755-2014的耐水性方法制板，制板保养16h后，浸入水中。24h后取出试板，观察浸入水中的部分有无剥落、开裂、掉粉现象。如果没有，视为通过，如果出现上述现象中的部分或全部，则为不通过。
与内墙腻子的附着力的测试方法如下：①材料准备：市售美巢内墙腻子Y型(执行JG/T298-2010内墙腻子Y型)和无石棉纤维水泥平板，试板尺寸为150mm×70mm×4mm～150mm×70mm×6mm。取适量美巢内墙腻子，添加适量的水后，在实验室小型分散机上搅拌至厚浆状；②制板：将上述配制好的腻子在试板上批刮两遍(间隔4h，总厚度约1mm)，干燥48h后，分别刷涂一遍(0.10kg/m2)各个制得的底漆组合物，并干燥168h；③测试：按JG/T 9286的规定进行，用单刃刀具沿试板的长边的平行和垂直方向各切割3道，每道间隔3mm，网格数为4格，进行胶带撕离测试。④测试评价：按JG/T 9286的规定进行。
与纤维水泥板的附着力测试方法如下：①材料准备：无石棉纤维水泥平板，试板尺寸150mm×70mm×4mm～150mm×70mm×6mm。②制板：将试板上用120μm的线棒均匀制备第一道涂膜，干燥4h后，再800μm的线棒均匀制备第二道涂膜，干燥168h；③测试：按JG/T 9286的规定进行，用单刃刀具沿试板的长边的平行和垂直方向各切割3道，每道间隔2mm，网格数为4格，进行胶带撕离测试。④测试评价：按JG/T 9286的规定进行。
4、乳液的筛选
为测量耐碱性、耐泛碱性、早期耐水性、透水性和抗盐析性，配制具体组成为如下的配方：0.4％的SN-DISPERSANT EN，0.35％的S30000YP2，0.4％的CF-1365，0.15％的CROSFECT-CS1，6％的BLR-698，25％的GY116，30％的不同乳液，0.1％的RM-8W，作为成膜助剂的三丙二醇丁醚(配方1和2中均为1.2％，配方3中为0.6％)，其余为水补足100％。其中分别采用乳液1、乳液2和乳液3配制得到3个样品配方1-3。
随后进一步测试乳液与硅酸钾的相容性。为此配制如下组成的配方：20％的硅酸盐溶液2，50％的水和30％的乳液。将包含乳液1的配方的pH调剂为11.3，而将包含乳液2的配方pH调节为11.2。将配制的样品分别取400克密封在500ml的塑料罐中，放置在50℃的烘箱中热储存一周后，自烘箱中取出放置在23℃的环境下4h，开盖观察容器中状态，并用100μm湿膜制备漆在玻璃片上制膜观察湿膜状态，包含乳液1的配方有较多絮凝物，包含乳液2的配方状态正常且无明显絮凝情况。而乳液3则因为透水性比乳液1和乳液2差而没有进一步考察其相容性。
表1
| 性能 | 乳液1 | 乳液2 | 乳液3 |
| 耐碱性 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 耐泛碱性 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 早期耐水性 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 透水性，ml | 0.2 | 0.2 | 0.3 |
| 抗盐析性 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 相容性 | 差 | 好 | 未测 |
5、碱金属硅酸盐溶液的筛选
按照如上所述的底漆组合物的一般制备过程配制包含以重量计的不同量的如下组分的各个配方：0.2％的消泡剂AGITAN 351、0.2％的CF1365，0.4％的S30000YP2，0.5％的CROSFECT-CS1，0.4％的SN-DISPERSANT EN，7％的BLR698，18％的GY-116，0.2％的RM-8W，1.0％的三丙二醇丁醚，25％的乳液2以及分别加入如下所列的20％固含量的碱金属硅酸盐溶液或硅溶胶，其余为水补足100％。由此得到配方Ex8-Ex13。
所述的碱金属硅酸盐溶液或硅溶胶的概述如下：
硅酸盐溶液1(Ex8中)：硅酸钾溶液，固含量30％，模数3.5；
硅酸盐溶液2(Ex9中)：硅酸钾溶液，固含量29％，模数3.9；
硅酸盐溶液3(Ex10中)：硅酸钾溶液，固含量28％，模数4.5；
硅酸盐溶液4(Ex11中)：硅酸钾溶液，固含量29％，模数5.0；
硅溶胶溶液5(Ex12中)：硅溶胶，固含量29％，pH值8-10，模数40；
硅酸盐溶液6(Ex13中)：硅酸钠溶液，固含量30％，模数3.9。
对得到的“配方8(Ex8)”到“配方13(Ex13)”共6个样品进行相关的性能测试，测试结果列于表2中。
表2
| 性能 | Ex8 | Ex9 | Ex10 | Ex11 | Ex12 | Ex13 |
| 耐碱性 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 | 正常 |
| 耐泛碱性 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 |
| 早期耐水性 | 不通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 不通过 | 不通过 |
| 加固性能，MPa | 0.20 | 0.24 | 0.18 | 0.14 | 0.05 | 0.22 |
| 抗盐析性 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 通过 | 不通过 |
从表2的上述测试结果可以看出，采用硅酸盐溶液2的配方Ex9表现出最佳的综合性能。但是，采用硅酸盐溶液1的配方Ex8表现出较差的早期耐水性，配方Ex10和Ex11表现出较差的加固性能，采用硅溶胶溶液的配方Ex12表现出很低的加固性能，而采用硅酸盐溶液6的配方Ex13表现出较差的早期耐水性和抗盐析性。
6、碱金属硅酸盐溶液的添加量
将表3中所列的主要原料按照所列用量与助剂组合，制备各个不同的混合物待用。其中所用助剂的组成和用量如下：增稠剂S30000YP2、GS-1和RM-8W的用量总和为约0.7％-0.8％，分散稳定剂SN-DISPERSANT EN和CROSFECT-CS1用量总和为约0.8％，消泡剂AGITAN351和CF-1365用量总和为约0.4％，三丙二醇丁醚为0.8％。
根据如上所述的底漆组合物的一般制备过程配制各个配方Ex14-19。制备之后，对各所得的底漆组合物进行性能测试，所得性能测试结果列于表4中。
表3
| 原料 | Ex14 | Ex15 | Ex16 | Ex17 | Ex18 | Ex19 |
| 硅酸盐溶液2 | 12 | 15 | 20 | 25 | 27 | 32 |
| 乳液2 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| BLR-698 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| GY-116 | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 |
| ZOE-2X | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 助剂 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 |
| 去离子水 | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ |
表4
从表4的数据得出，配方Ex17表现出最佳的早期耐水性、抗泛碱性、抗盐析性和附着力。
从表4的数据还可以得出，硅酸钾溶液的用量对加固性、早期耐水性、附着力和抗盐析等性能影响较大。
7、乳液的添加量
将表5中所列的主要原料按照所列用量与助剂组合，制备各个不同的混合物待用。其中所用助剂的组成和用量如下：增稠剂S30000YP2、GS-1和RM-8W的用量总和为约0.62％-0.85％，分散稳定剂SN-DISPERSANT EN和CROSFECT-CS1用量总和为约0.8％，消泡剂AGITAN351和CF-1365用量总和为约0.4％，三丙二醇丁醚的用量为乳液量的4％。
根据如上所述的底漆组合物的一般制备过程配制各个配方Ex20-25以及Ref1。制备之后，对各所得的底漆组合物进行性能测试，所得性能测试结果列于表6中。
表5
| 原料 | Ref1 | Ex20 | Ex21 | Ex22 | Ex23 | Ex24 | Ex25 |
| 硅酸盐溶液2 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 | 25 |
| 乳液2 | 12 | 15 | 20 | 25 | 30 | 35 | 40 |
| BLR-698 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 | 7 |
| GY-116 | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 |
| ZOE-2X | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| 助剂 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 | 用量如上 |
| 自来水 | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ | 补足100％ |
表6
从表6的数据可以看出，配方Ex20-Ex25表现出最佳的抗返碱性、抗盐析性和附着力。它们能够同时满足《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》中成膜型内墙底漆和渗透型底漆的要求。
8、与传统有机底漆的配套性对比测试
为了更好地体现底漆组合物与传统有机底漆的配套性差异，选用的基底为市售的内墙腻子。
配套性测试方法和评价：
(1)测试材料准备：市售的内墙腻子，主要成分为灰钙粉、重钙和滑石粉；无机面漆，主要成份为10％硅酸钾溶液、8％的硅溶胶、6％丙烯酸酯聚合物乳液、40％的颜填料，其它为助剂和水；传统有机底漆，主要成分为丙烯酸酯聚合物乳液、颜填料，其余为助剂和水。
(2)使用底漆组合物的配套涂层体系制备
准备市售的内墙腻子(执行标准JG/T298-2010内墙腻子Y型)，控制和保持测试房间的温度23±2℃，温度50％±5％，在测试房间的内墙基面上批刮内墙腻子三道，待干燥48h后，用长毛纤维滚筒分别均匀滚涂底漆组合物、传统有机底漆一道(0.12kg/m2),待干燥24h后，用长毛纤维滚筒均匀滚涂无机面漆两道(0.13kg/m2/道)，每道间隔4h。第二道滚涂完成后，涂层养护7天。
(3)用胶带(宽25mm，粘着力(10士1)N/25mm)粘贴在涂层上，待15S后从下至上将胶带揭起。
(4)根据涂层破坏的程度对配套性附着力进行评价，涂层小于等于100％且大于90％被揭起为1分，小于等于90％且大于60％被揭起为2分，小于等于60％且大于30％被揭起3分，小于等于30％且大于10％被揭起为4分，小于等于10％被揭起为5分。
底漆组合物的选择：
底漆1为组成如上所述的传统有机底漆，PPG的多功能封闭底漆(产品代号SNP-1000，英文名NEOPRIM)；
底漆2为组成如上所述的传统有机底漆，PPG的内墙底漆(产品代号ME36-1180N，英文名为INT LATEX PRIMER)；
底漆3为组成如上所述的传统有机底漆，PPG的内墙底漆(产品代号DP20-2180，英文名为INT LATEX PRIMER)；
底漆4为本发明的配方Ex20的底漆组合物；
底漆5为本发明的配方Ex24的底漆组合物。
配套性测试结果：
表7
| 配套体系 | 腻子 | 底漆 | 面漆 | 配套性附着力 |
| 体系1 | 市售腻子 | 底漆1 | 无机面漆 | 1分 |
| 体系2 | 市售腻子 | 底漆2 | 无机面漆 | 1分 |
| 体系3 | 市售腻子 | 底漆3 | 无机面漆 | 2分 |
| 体系4 | 市售腻子 | 底漆4 | 无机面漆 | 4分 |
| 体系5 | 市售腻子 | 底漆5 | 无机面漆 | 4分 |
从表7的数据可以看出，使用底漆1、底漆2和底漆3的配套体系附着力差，涂层被大面积揭起。在与基底和无机面漆配套时，本发明的底漆组合物的附着力显著优于传统有机底漆，并且可以达到抗盐析性、耐泛碱性和加固性等综合性能的要求。本发明的底漆组合物能够同时满足《JG/T 210-2018建筑内外墙用底漆》中成膜型内墙底漆和渗透型底漆的双重要求。
虽然以上已为了说明的目的描述了本发明特定的实施方案，但对本领域技术人员明显的是，可作出本发明细节的多种变体，但不会背离所附权利要求中限定的本发明的范围。
Claims (36)
1.一种底漆组合物，其包含基于底漆组合物总重量计：
A)4.0％-7.9％的模数为3.6-4.3的硅酸钾，
B)9％-25％的(甲基)丙烯酸酯聚合物，和
C)水；并且
该底漆组合物含有少于2％的硅溶胶。
2.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中所述底漆组合物包含4.2％-7.6％的模数为3.6-4.3的硅酸钾。
3.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中所述底漆组合物包含5.1％-7.0％的模数为3.6-4.3的硅酸钾。
4.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中所述底漆组合物包含9％-20％的(甲基)丙烯酸酯聚合物。
5.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中所述底漆组合物包含10％-17％的(甲基)丙烯酸酯聚合物。
6.根据权利要求1所述的底漆组合物，其中所述硅酸钾模数为3.7-4.0。
7.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中不同于硅酸钾的其他碱金属硅酸盐的含量低于3％，基于全部组合物的重量计。
8.根据权利要求7所述的底漆组合物，其中不同于硅酸钾的其他碱金属硅酸盐的含量低于2％，基于全部组合物的重量计。
9.根据权利要求7所述的底漆组合物，其中所述底漆组合物不包含不同于硅酸钾的其他碱金属硅酸盐。
10.根据权利要求7所述的底漆组合物，其中所述不同于硅酸钾的其他碱金属硅酸盐是硅酸钠。
11.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中所述(甲基)丙烯酸酯聚合物是基于选自(甲基)丙烯酸烷基酯、(甲基)丙烯酸和0-5重量％的功能性交联单体的聚合物。
12.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中所述(甲基)丙烯酸酯聚合物不包含具有(甲基)丙烯酰胺部分的单体。
13.根据权利要求11所述的底漆组合物，其中所述功能性交联单体包括带有羟基、环氧基或氨基的(甲基)丙烯酸酯。
14.根据权利要求13所述的底漆组合物，其中所述功能性交联单体包括带有羟基或环氧基的(甲基)丙烯酸烷基酯。
15.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中所述(甲基)丙烯酸酯聚合物作为乳液形式提供。
16.根据权利要求15所述的底漆组合物，其中所述乳液中的聚合物颗粒具有0.05-0.35μm的平均粒径范围，所述平均粒径指的是D90粒径值。
17.根据权利要求15所述的底漆组合物，其中所述乳液中的聚合物颗粒具有0.1-0.3μm的平均粒径范围，所述平均粒径指的是D90粒径值。
18.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中所述组合物还包含一种或多种选自以下的添加剂：增稠剂、生物胶、润湿剂、分散剂、稳定剂、消泡剂、钛白粉、重钙、和防霉剂。
19.根据权利要求18所述的底漆组合物，其中所述增稠剂选自纤维素和聚氨酯类增稠剂。
20.根据权利要求18所述的底漆组合物，其中所述生物胶选自高分子量多糖聚合体。
21.根据权利要求18所述的底漆组合物，其中所述稳定剂选自季铵盐类稳定剂。
22.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中扣除水和其他功能性添加剂，该底漆组合物的基料有至少90重量％由组分A)和B)组成。
23.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中扣除水和其他功能性添加剂，该底漆组合物的基料有至少95重量％由组分A)和B)组成。
24.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中扣除水和其他功能性添加剂，该底漆组合物的基料有至少99重量％由组分A)和B)组成。
25.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中扣除水和其他功能性添加剂，该底漆组合物的基料完全由组分A)和B)组成。
26.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中该底漆组合物含有少于1％的硅溶胶。
27.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中该底漆组合物不含硅溶胶。
28.根据权利要求1至6任一项所述的底漆组合物，其中所述底漆组合物通过将各个组分物理混合而获得。
29.一种改善无机面漆与基底粘附性的方法，包括将如权利要求1至28任一项所述的底漆组合物施加在基底和无机面漆之间。
30.根据权利要求29所述的方法，包括如下步骤：
(1)混合如权利要求1至28任一项所述的底漆组合物的各个组分，
(2)将该混合的底漆组合物施加于基底上形成一个或多个涂层，
(3)随后将无机面漆直接施加于该底漆组合物形成的一个或多个涂层上。
31.根据权利要求29或30的方法，其中所述基底是腻子。
32.一种基底，其上施加有如权利要求1至28任一项所述的底漆组合物。
33.根据权利要求32的基底，其中在该底漆组合物上直接施加无机面漆。
34.根据权利要求32所述的基底，所述基底是建筑物的墙体。
35.根据权利要求34所述的基底，其中在该墙体上施加有腻子层。
36.根据权利要求35所述的基底，其中在腻子层上直接施加所述的底漆组合物。
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