CN1840585A - 一种无机陶瓷涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种建筑涂料，尤其是涉及一种用于建筑物墙体或装饰板的无机陶瓷涂料。它含有的重量组分及配比为水性硅溶胶34～56％，氧化铝或水合氧化铝26～46％，水溶性醇胺1～7％，氧化钙或氢氧化钙2～13％，其余为水。本发明可以使多种建筑基材(如陶瓷、玻璃、混凝土、硅钙板等)具有良好的附着力的涂层，且得到的涂层具有优异的坚硬性，耐水性，耐沾污性，耐酸碱性，不燃烧，应用方便，可以广泛应用于建筑外墙和装饰板。

Description

一种无机陶瓷涂料

技术领域：

本发明涉及一种建筑涂料，尤其是涉及一种用于建筑物墙体或装饰板的无机陶瓷涂料。

现有技术：

无机建筑涂料的开发与应用始于20世纪70年代初期石油危机出现后，市场上需求一种更加经济耐用的涂料。当时，日本首先成功研究开发了以硅酸盐无机高分子为成膜物质的涂料，德国的BASF、Wacker、Bayer和Keimfarben等公司，也先后研制出了以特制液态硅酸钾为主要成膜物质的新型无机涂料。此后，美国在无机涂料、无机～有机复合涂料方面也有了较快发展。到20世纪80年代初以来，我国也有这类涂料研究成功的报道，主要是以硅酸钠、硅酸钾为基料的无机涂料，和硅溶胶—苯丙树脂为基料的无机涂料。

以碱金属硅酸盐为基料的无机涂料，涂膜的物化性能，包括保光性、保色性、耐黄变性、耐热性、耐冻性和耐冻融循环性等都较好，尤其长期置于大气环境中几乎不黄变。同时，此类涂料的耐化学及耐腐蚀性能，包括、耐石油制品性、耐溶剂性、耐家用化学品性和耐化工气体性等。但由于碱金属硅酸盐类易溶于水，此类无机涂料用于建筑物外墙的最大问题就是涂膜耐水性不佳，时间长易风化、开裂。CN85107532描述一种烘烤固化硅酸钠无机涂层，进行离子交换，以降低涂层中Na+离子含量达到防止风化及开裂，提高耐水性的方法。但该方法加工涂层方法困难，需要2涂2烘，底涂层无机涂料稳定性不佳，超过5小时即返粗、胶化。

硅溶胶—苯丙树脂为基料的无机涂料，尽管不存在耐水性不佳的问题，但是由于体系中改性组分苯丙树脂的添加，使其耐候性不佳，易黄变，硬度、耐化学及耐腐蚀性能大为降低。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是提供一种耐水性优异、在高湿度环境或水中不软化的、耐酸碱和化学腐蚀的、高硬度的无机陶瓷涂料。

本发明解决其技术问题的技术方案是：一种无机陶瓷涂料，它含有的重量组分及配比为水性硅溶胶34～56％，氧化铝或水合氧化铝26～46％，水溶性醇胺1～7％，氧化钙或氢氧化钙2～13％，其余为水。本发明所要解决的技术问题还可进一步通过如下技术方案加以解决：水溶性醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺；颜料为钛白，氧化铁黄，钛镍黄，锶黄，铬黄，铁红，钼铬红，镉红，铁蓝，钴蓝，铬绿，铁黑，碳黑，钴紫，锌粉，铝粉，云母珠光颜料。

由于碱金属硅酸盐为基料的无机涂料中存在碱金属离子，成膜以后再碰到水，又会溶于水，所以必须除去碱金属离子后才能获得稳定的涂膜。本发明选用硅溶胶作为无机陶瓷涂料的基料，由于碱金属离子含量极低，可以避免涂料成膜后耐水性的问题。

由于纯硅溶胶为基料的涂料容易开裂(树脂含水量高，成膜过程体积变化大)，现在市售硅溶胶类无机涂料都是要用有机树脂改性，最为常见的就是苯丙树脂来改性。本发明选用的硅溶胶的固含量高，SiO₂含量大于40％，颗粒度为10～30nm。如果粒径超过30nm或小于10nm，硅溶胶本身以及陶瓷涂料的储存稳定性差，一般一个月左右就会胶化。如果SiO₂含量小40％，涂料成膜以后容易产生裂纹。

为了减少涂料成膜过程中体积的变化，本发明选用了在成膜过程中能与硅溶胶反应、又能尽量减少体积变化的材料—氧化铝或水合氧化铝(如法国Pechiney公司的产品薄水铝石)。在本发明的涂料固化成膜时，涂膜的收缩可以通过片状氧化铝或片状水合氧化铝的使用，减少裂纹生成的可能。因为在片状氧化铝或片状水合氧化铝以及硅溶胶表面都是羟基-OH，它们可以相互反应而生成Al～O～Si键，同时逐渐释放出水，从而减慢了水的挥发。同时，片状的结构使整个体系成膜时，减小因此而产生的体积变化，减少裂纹的出现。作为氧化铝或水合氧化铝，可以是各种片状晶态的氧化物，如α-氧化铝，β-氧化铝，γ-氧化铝，δ-氧化铝和ε-氧化铝等；也可以是片状的氧化铝水合物，如片状的薄水铝石，勃姆石和硬水铝石。片状氧化铝或片状水合氧化铝表面积较大，可以与SiO₂发生充分的反应，SiO₂与片状Al₂O₃之间的结合点会较多，同时会减少很多的涂层空隙。片状氧化铝颗粒大小5～50μm，最好小于30μm。

本发明固化时，硅溶胶的表面电荷失去平衡，逐渐生成溶胶，进行缩聚反应，最后生成三维的固化结构。具有催化形成这种三维结构、最终获得良好的硬度和耐水性的是氧化钙或氢氧化钙。一旦少量氧化钙或氢氧化钙放入水性硅溶胶中，二氧化硅的缩聚反应就会马上发生，所以这种材料无法直接加入水性硅溶胶而制成为涂料。本发明通过实验，发现特定的化学物质可以控制氧化钙或氢氧化钙对于硅溶胶和氧化铝或水合氧化铝缩聚反应的速度。我们发现，水溶性醇胺可以获得良好的效果。对于水溶性醇胺的这种性能，我们认为，在水溶性醇胺加入硅溶胶后，可以与活性的硅溶胶表面羟基(-OH)络合，阻止其与氧化铝反应。所以，在成膜固化反应中，氧化钙或氢氧化钙必须等到水溶性醇胺挥发以后，才能催化氧化铝与硅羟基(Si-OH)反应，进行缩聚，最后固化成膜。

本发明选用不同颜色的颜料，可以使建筑物或装饰板达到良好的装饰效果，满足不同客户的个性化要求。

本发明选用高分子量聚氨酯分散剂，主要用于分散和稳定颜料，使涂膜在保存期间分散均匀，不团聚。本发明中可以选用的高分子量聚氨酯分散剂可以采用Afka公司EFKA 4560高分子量聚氨酯分散剂。本发明中的水是分散介质。

本发明由于采用上述技术方案，可以使多种建筑基材(如陶瓷、玻璃、混凝土、硅钙板等)具有良好的附着力的涂层，且得到的涂层具有优异的坚硬性，耐水性，耐沾污性，耐酸碱性，不燃烧，应用方便，可以广泛应用于建筑外墙和装饰板。

具体实施方式：见表1

	实施例1	实施例2	实施例3
				硅溶胶	27	36	62
氧化铝或水合氧化铝	37	29	20
				水溶性醇胺	1	4	7
氧化钙或氢氧化钙	13	7	2
				颜料	16	10	5
高分子量聚氨酯分散剂	2	1	0.5
				水	4	13	3.5

                              表1

按表1配置涂料后，采用喷涂的方式在100×150mm硅酸钙平板制作涂膜，室温固化24小时。实施例1～3的涂层性能检测结果如下：见表2

检测性能	例1	例2	例3
				涂膜外观	平整无缺陷	平整无缺陷	平整无缺陷
60度光泽	16	30	18
				铅笔硬度	＞9H	＞9H	＞9H
耐水性(240h)	无变化	无变化	无变化
				耐沸水性(2h)	无变化	无变化	无变化
燃烧性	不燃	不燃	不燃
				附着力	100/100	100/100	100/100
膜厚(μm)	80	50	100
				耐酸性(5％硫酸，48小时)	无变化	无变化	无变化
耐碱性(5％NaOH，48小时)	无变化	无变化	无变化
				耐墨迹污染	无残余	无残余	无残余

                        表2

表2中的“耐墨迹污染”是指先在试验板上滴上三滴碳素墨水，干燥24h后，用含0.5％洗涤剂的水洗涤，看墨迹残余量。

本发明对于各种基材都有良好的附着力，如陶瓷、玻璃、混凝土、硅钙板、有富锌涂层的基材。

本发明的固化可以在室温进行，如室温20℃、24～48小时，或低温烘烤，50～70℃，2～4小时。本发明可以采用通常的方法涂装，如空气喷涂、无气喷涂、辊涂、刷涂、淋涂等。

本发明的配制方法如下：在装有硅溶胶的金属容器内，以1000-3000转/分搅拌速度下，先将水溶性醇胺加入到硅溶胶中，分散5分钟，然后将氧化铝或水合氧化铝、氧化钙或氢氧化钙、颜料、高分子量聚氨酯分散剂、水加入其中，继续高速分散15分钟即可得到单组分的无机陶瓷涂料。

Claims (3)

1.一种无机陶瓷涂料，其特征是：它含有的重量组分及配比为硅溶胶27～62％，氧化铝或水合氧化铝20～37％，水溶性醇胺1～7％，氧化钙或氢氧化钙2～13％，颜料5～16％，高分子量聚氨酯分散剂0.5～2％，其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种无机陶瓷涂料，其特征是：水溶性醇胺为一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、异丙醇胺。

3.根据权力要求1所述的一种无机陶瓷涂料，其特征是：颜料为钛白，氧化铁黄，钛镍黄，锶黄，铬黄，铁红，钼铬红，镉红，铁蓝，钴蓝，铬绿，铁黑，碳黑，钴紫，锌粉，铝粉，云母珠光颜料。