CN116656190A - 一种单组分玻璃质基材用界面涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单组分玻璃质基材用界面涂料及其制备方法，该界面涂料的制备原料包括冰晶石粉末、铝溶胶、固体酸、阳离子乳液、环氧基硅烷低聚物、助剂和水。制备时，先在容器中加入水，在搅拌状态下加入固体酸和除增稠剂外的助剂，调节pH至3～4，分散得到均一的浆体；再边搅拌边加入铝溶胶、冰晶石粉末，高速分散得到均一的浆体；然后加入环氧基硅烷低聚物，在回流加热状态下搅拌，充分反应；最后依次加入阳离子乳液和增稠剂，搅拌均匀，得到单组分玻璃质基材用界面涂料。本发明涂料为单组分包装，使用方便，有效地提升了涂膜在玻璃质基材的附着力，表现出良好的冻融稳定性。
Description
技术领域
本发明涉及一种水性涂料，具体涉及一种应用于瓷砖釉面、马赛克砖等基材的界面涂料，尤其是一种单组分界面涂料。
背景技术
在建筑物翻新、改造或重涂工程中，常会遇到瓷砖、马赛克装饰的墙面。由于这类饰面材料表面光滑致密，吸水率低，因此重涂饰面材料在其上的附着力和耐久性都很难保证，很容易出现新的饰面层在数月内就起鼓脱落的问题。
目前主流的处理方式大致有以下几类：其一，直接先以腻子找平，或直接施工乳胶漆底漆或面漆。这种方法相当于没有处理底材，因为建筑腻子与乳胶漆与这些底材是附着力都不强，并且一旦水进入界面层，漆层很快就会从瓷砖或马赛克表面脱附。
其二是使用环氧、羟基丙烯酸树脂等双组分底漆来处理。双组分的底漆对这类基材表面的附着力相对较好，且涂膜致密，水不易进入界面层因而也不易导致涂膜与底材因潮湿而脱附，不过双组分涂料需要严格控制固化剂用量及两组分混合后的施工时间，并且由于无机材料与有机材料的膨胀系数相差较大，仍然有不小的空鼓隐患，遇到需要找平的工程时，腻子与双组分涂料的附着力也不理想，腻子层容易脱落。
其三是以界面砂浆处理，必要时挂网。界面砂浆在保证一定厚度的前提下，对瓷砖、马赛克的附着力相对理想，特别是固液双组分的界面砂浆，挂网效果更佳。但缺点也很明显：费工费料。
因此需要开发一种与瓷砖、马赛克底材以及找平腻子均有理想附着力，并且施工简单的界面涂料，以适应此类墙面的改造与重涂。
发明内容
本发明的发明目的是提供一种单组分玻璃质基材用界面涂料，提供与瓷砖、马赛克以及水泥基腻子的理想的附着力，以及与基材相近的膨胀系数，以作为瓷砖、马赛克等墙面翻新、改造或重涂时理想的界面处理材料，方便施工。
本发明的另一发明目的是提供这种单组分玻璃质基材用界面涂料的制备方法。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种单组分玻璃质基材用界面涂料，该界面涂料的制备原料按质量百分比计组成如下：冰晶石粉末7～15%、铝溶胶25～35%、固体酸0.3～0.8%、阳离子乳液35～45%、环氧基硅烷低聚物 0.3～0.5%、助剂0.5～2%，余量为水。
上述技术方案中，界面涂料在储存过程中，各组分由于空间位阻及静电斥力处于稳定状态，涂布上墙后，在干燥过程中，由于涂膜水分的蒸发，涂膜中液相的pH值降低，在固体酸的催化作用下，冰晶石粉末溶解于液相中的少量AlF6 3-解离成F-，在酸性环境中与瓷砖、马赛克等表面的含硅晶体反应，将其中的硅酸盐、二氧化硅等溶出，生成SiF6 2-离子，对底材的光滑表面起到轻微刻蚀的作用，令其表面变得粗糙，增加与界面涂料的接触面积和咬合度，生成的SiF6 2-与底材表面的金属阳离子结合，生成较底材溶解度稍大的结晶，与底材结合为一体。
该界面涂料用于符合标准JC/T 456-2005的优等品无釉陶瓷马赛克或符合标准GB/T 4100-2015的瓷质抛光砖砖正面，按照120μm的湿膜厚度涂覆，于23±2℃，相对湿度50±5%的环境下养护14d后，按GB/T 9779的方法以5mm/min的拉伸速度测定的最大抗拉强度，均大于3.5Mpa，在JG/T 25-1999的条件下进行5次冻融循环后以同样的方式测试，最大抗拉强度均大于3.0Mpa。
优选的技术方案，冰晶石粉末的目数为325～1250目，纯度大于98%。
优选的技术方案，所述铝溶胶中Al2O3含量为15～25%，粒径小于40nm，pH值为3～6。
上述技术方案中，所述固体酸通式为SO4 2-/MxOy，含量为97%以上，细度为200目以上。其中MxOy为TiO2、ZrO2、SnO2、Fe2O3、Al2O3的一种或任意两种的混合物。
上述技术方案中，所述阳离子乳液为单组分自干的丙烯酸乳液，pH值为3～6，固含量35～50%，最低成膜温度大于20℃。
所述环氧基硅烷低聚物的聚合度在3-10之间，纯度大于99%。
所述助剂包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇、润湿分散剂、消泡剂和增稠剂。
为实现本发明的另一发明目的，提供一种单组分玻璃质基材用界面涂料的制备方法，包括以下步骤：
S1.在容器中加入计量的水，在搅拌状态下加入固体酸和除增稠剂外的助剂，调节pH至3～4，分散得到均一的浆体；
S2.在S1得到的浆体中边搅拌边加入铝溶胶、冰晶石粉末，高速分散得到均一的浆体；
S3.向S2得到的浆体中加入环氧基硅烷低聚物，在回流加热状态下搅拌，充分反应；
S4.在S3处理后的浆体中依次加入阳离子乳液和增稠剂，搅拌均匀，得到单组分玻璃质基材用界面涂料。
优选的技术方案，S1中，所述助剂包括润湿分散剂、消泡剂和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，先依次搅拌加入润湿分散剂、消泡剂、固体酸，再以2-氨基-2-甲基-1-丙醇调节pH至3～4。
上述技术方案中，所述S1中搅拌时转速为300～400转/分，所述S2中搅拌时转速为700～800转/分，所述S3、S4中搅拌时转速为400～600转/分；所述S1中分散时间为10～15分钟，所述S2中分散时间为30～45分钟；所述S3中加热温度为45～50℃，反应时间为90～120分钟；所述S4中搅拌时间为5～10分钟。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：
1、本发明提供了一种单组分玻璃质基材用界面涂料，该涂料为单组分包装，使用方便；施工一道，待干燥后，即可用外墙腻子找平或直接涂布外墙涂料。
2、本发明的界面涂料在储存过程中，各组分由于空间位阻及静电斥力处于稳定状态，涂布上墙后，在干燥过程中，冰晶石粉末解离出的F-在酸性环境中与瓷砖、马赛克等表面的含硅晶体反应，生成SiF6 2-离子，对底材的光滑表面起到轻微刻蚀的作用，令其表面变得粗糙，增加与界面涂料的接触面积与咬合度，生成的SiF6 2-与底材表面的金属阳离子结合，生成较底材溶解度稍大的结晶，与底材结合为一体，有效地提升了涂膜在玻璃质基材的附着力，黏结强度远高于现有技术。
3、本发明界面涂料中的铝溶胶使涂膜的膨胀系数更接近于玻璃质基材，提升了涂膜硬度和内聚力，避免了树脂涂料普遍存在的热软冷脆的问题，因而在冻融过程中，形变与相对位移较小，表现出良好的冻融稳定性。
4、在该界面涂料表面施工腻子或乳胶漆时，由于界面涂料本身表面粗糙度原高于玻璃质基材，表面亲水，与腻子或乳胶漆中的粉体或乳液微粒带电性相反，因而具有良好的附着力。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述：
实施例1：
采用以下步骤制备单组分玻璃质基材用界面涂料。
S1.在反应釜中加入20.55重量份的去离子水，0.3重量份的润湿分散剂Disperbyk190（BYK化学），0.3重量份的消泡剂TEGO Foamex 825（赢创），0.3重量份的SO4 2-/TiO2-ZrO2固体酸（南大合成化学）,其有效含量大于99%，细度为200目，0.15重量份的2-氨基-2-甲基-1-丙醇（安格斯），在300转/分的转速下高速分散10分钟；
S2.在搅拌状态下在上述浆体中加入25重量份的铝溶胶JR14W（宣城晶瑞），其Al2O3含量为20，pH值为4.6，粒径为10-15nm，7重量份的800目冰晶石粉末（上海利鸣化工），其纯度为98%，保持700转/分的转速分散30分钟；
S3.将上述浆体回流加热至45℃，加入0.3重量份的环氧基硅烷低聚物ADP-W453（南京能德新材料），其聚合度为3-5，有效含量为99%，保持温度在45-50℃，400转/分的转速搅拌90分钟；
S4.在上述浆体中加入45重量份的阳离子丙烯酸乳液SYNTRAN 6305（德国因泰），其最低成膜温度为22℃，pH值为6.0，固含量为35%，缓慢加入1.1重量份的增稠剂COAPUR6050（法国高泰），搅拌10分钟至均匀，得到单组分玻璃质基材用界面涂料。
将本实施例的界面涂料用于符合标准JC/T 456-2005的优等品无釉陶瓷马赛克或符合标准GB/T 4100-2015的瓷质抛光砖砖正面，按照120μm的湿膜厚度涂覆，于23±2℃，相对湿度50±5%的环境下养护14d后，按GB/T 9779的方法以5mm/min的拉伸速度测定的最大抗拉强度，分别为4.1Mpa和3.9Mpa，在JG/T 25-1999的条件下进行5次冻融循环后以同样的方式测试，在马赛克和瓷砖上测得的值分别为3.8Mpa和3.6Mpa，远高于界面砂浆和水性环氧、羟丙树脂的双组分底漆。
实施例2：
采用以下步骤制备单组分玻璃质基材用界面涂料。
S1.在反应釜中加入17.1重量份的去离子水，0.5重量份的润湿分散剂TEGODispers 740W（赢创），0.4重量份的消泡剂TEGO Foamex 810（赢创），0.8重量份的固体酸SO4 2-/TiO2（钦州亚美化工），其有效含量为99%，细度为325目,0.3重量份的多功能助剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇（安格斯），在300转/分的转速下高速分散10分钟；
S2.在搅拌状态下在上述浆体中加入30重量份的铝溶胶AL-15-H20（杭州微微纳米），其Al2O3含量为15%，pH值为3.7，粒径为20-30nm，15重量份的325目冰晶石粉末（上海利鸣化工），保持800转/分的转速分散30分钟；
S3.将上述浆体回流加热至45℃，加入0.5重量份的硅烷低聚物QX1260（南京全希），其聚合度为5-8，有效含量为99.7%，保持温度在45-50℃，400转/分的转速搅拌120分钟；
S4.在上述浆体中加入35重量份的阳离子丙烯酸乳液NeoCryl XK-351，其最低成膜温度为36℃，pH值为4.3，固含量为42.5%，缓慢加入0.4重量份的增稠剂RM 12W（陶氏），搅拌15分钟至均匀，得到单组分玻璃质基材用界面涂料。
将本实施例获得的界面涂料用于符合标准JC/T 456-2005的优等品无釉陶瓷马赛克或符合标准GB/T 4100-2015的瓷质抛光砖砖正面，按照120μm的湿膜厚度涂覆，于23±2℃，相对湿度50±5%的环境下养护14d后，按GB/T 9779的方法以5mm/min的拉伸速度测定的最大抗拉强度，分别为4.0Mpa和3.8Mpa，在JG/T 25-1999的条件下进行5次冻融循环后以同样的方式测试，在马赛克和瓷砖上测得的值分别为3.9Mpa和3.7Mpa，远高于界面砂浆和水性环氧、羟丙树脂的双组分底漆。
效果对比试验：
为尽可能避免测试过程出现基材的内聚破坏，将实施例1、实施例2、市售的外墙腻子、界面砂浆、水性双组分环氧底漆、水性双组分羟丙底漆分别在符合标准JC/T 456-2005的优等品，正面平整的无釉陶瓷马赛克，符合标准GB/T 4100-2015的瓷质抛光砖正面涂布。外墙腻子和界面砂浆根据JG/T 24-2018中6.17按照主涂料的方式涂布，其余根据JG/T210-2018中6.4.2.3的方法按照120μm的湿膜厚度涂布。干燥后将整体裁切成40±1mm边长大小，将陶瓷马赛克、瓷砖底部用高强度粘接剂与JG/T 157-2009中6.3.2所述标准砂浆块粘结，在23±2℃，相对湿度50±5%的环境下放置14d，按GB/T 9779的方法以5mm/min的拉伸速度测定的最大抗拉强度，测试标准状态的粘接强度，将试件在JG/T 25-1999的条件下进行5次冻融循环后，以同样的方式测试冻融循环后的粘接强度。
将实施例1、实施例2、市售的外墙腻子、界面砂浆、水性双组分环氧底漆、水性双组分羟丙底漆按照上述同样的方式涂布于JG/T 157-2009中6.3.2所述的砂浆块上，表干后，再根据JG/T 157-2009中测试方法，将上述市售外墙腻子涂布于各材料上，测试腻子与各材料在标准状态及冻融循环5次后的粘接强度。
测试结果列于表1。由表1可知，实施例1和实施例2的界面涂料在瓷砖或马赛克上的附着力表现明显优于外墙腻子、界面砂浆、水性双组分环氧或羟丙底漆，并且在实际施工时，翻新作业需要以外墙腻子再将墙面找平时，外墙腻子在实施例1和实施例2上的附着力表现要明显优于水性双组分环氧和羟丙底漆。从施工效率上考虑，由于实施例与水性双组分环氧底漆都可以通过滚涂或喷涂的方式施工，而腻子只能以刮涂，界面砂浆只能以刮涂或刷涂的方式施工，因而效率有明显的区别，此外，双组分涂料由于使用前需要将两组分充分混合熟化，因而相比开盖即用的实施例1和实施例2而言，施工效率也稍低一些。
表1：部分性能检测对比
| 实施例1 | 实施例2 | 外墙腻子 | 界面砂浆 | 水性双组分环氧底漆 | 水性双组分羟丙底漆 | |
| 湿膜厚度/mm | 0.12 | 0.12 | 2.0 | 2.0 | 0.12 | 0.12 |
| 粘接强度（马赛克、标准）/MPa | 4.1 | 4.0 | 0.8 | 1.6 | 2.5 | 2.3 |
| 粘接强度（马赛克、冻融循环5次）/MPa | 3.8 | 3.9 | 0.2 | 0.8 | 2.1 | 2.1 |
| 粘接强度（瓷砖、标准）/MPa | 3.9 | 3.8 | 0.4 | 1.1 | 1.8 | 2.0 |
| 粘接强度（瓷砖、冻融循环5次）/MPa | 3.6 | 3.7 | 脱落 | 0.5 | 1.5 | 1.7 |
| 与腻子的粘接强度（标准）/Mpa | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.6 | 0.7 |
| 与腻子的粘接强度（冻融循环5次）/MPa | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.3 | 0.4 |
| 施工效率（工价折算）/m²·d-1 | 400-450 | 400-450 | 150-200 | 150-200 | 350-400 | 350-400 |
Claims (10)
1.一种单组分玻璃质基材用界面涂料，其特征在于，该界面涂料的制备原料按质量百分比计组成如下：冰晶石粉末7～15%、铝溶胶25～35%、固体酸0.3～0.8%、阳离子乳液35～45%、环氧基硅烷低聚物 0.3～0.5%、助剂0.5～2%，余量为水。
2.根据权利要求1所述的单组分玻璃质基材用界面涂料，其特征在于：所述冰晶石粉末的目数为325～1250目，纯度大于98%。
3.根据权利要求1所述的单组分玻璃质基材用界面涂料，其特征在于：所述铝溶胶中Al2O3含量为15～25%，粒径小于40nm，pH值为3～6。
4.根据权利要求1所述的单组分玻璃质基材用界面涂料，其特征在于：所述固体酸通式为SO4 2-/MxOy，含量为97%以上，其中MxOy为TiO2、ZrO2、SnO2、Fe2O3、Al2O3中的一种或任意两种的混合物，细度为200目以上。
5.根据权利要求1所述的单组分玻璃质基材用界面涂料，其特征在于：所述阳离子乳液为单组分自干的丙烯酸乳液，pH值为3～6，固含量35～50%，最低成膜温度大于20℃。
6.根据权利要求1所述的单组分玻璃质基材用界面涂料，其特征在于：所述环氧基硅烷低聚物的聚合度在3-10之间，有效含量大于99%。
7.根据权利要求1所述的单组分玻璃质基材用界面涂料，其特征在于：所述助剂包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇、润湿分散剂、消泡剂和增稠剂。
8.权利要求1至7中任一所述单组分玻璃质基材用界面涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在容器中加入计量的水，在搅拌状态下加入固体酸和除增稠剂外的助剂，调节pH至3～4，分散得到均一的浆体；
S2.在S1得到的浆体中边搅拌边加入铝溶胶、冰晶石粉末，高速分散得到均一的浆体；
S3.向S2得到的浆体中加入环氧基硅烷低聚物，在回流加热状态下搅拌，充分反应；
S4.在S3处理后的浆体中依次加入阳离子乳液和增稠剂，搅拌均匀，得到单组分玻璃质基材用界面涂料。
9.根据权利要求8所述单组分玻璃质基材用界面涂料的制备方法，其特征在于：S1中，所述助剂包括润湿分散剂、消泡剂和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，先依次搅拌加入润湿分散剂、消泡剂、固体酸，再以多功能助剂调节pH至3～4。
10.根据权利要求8所述的单组分玻璃质基材用界面涂料的制备方法，其特征在于：所述S1中搅拌时转速为300～400转/分，所述S2中搅拌时转速为700～800转/分，所述S3、S4中搅拌时转速为400～600转/分；所述S1中分散时间为10～15分钟，所述S2中分散时间为30～45分钟；所述S3中加热温度为45～50℃，反应时间为90～120分钟；所述S4中搅拌时间为5～10分钟。
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