CN110499048A - 一种双组分改性无机地坪涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双组分改性无机地坪涂料，属于无机涂料技术领域。本发明中的双组分改性无机地坪涂料中使用了活化改性橡胶粉和纳米二氧化硅；对橡胶粉进行活化改性，改性后的橡胶粉体具有较佳的弹性、摩擦系数和吸收冲击的能力；而纳米二氧化硅具有韧性强、杀菌、延长老化时间的特性。本发明通过添加活化改性橡胶粉和纳米二氧化硅增韧剂可使得无机地坪涂料具有良好的弹性、抗冲击性、防滑、防霉、耐磨、耐老化性能。此外，本发明的双组分改性无机地坪涂料还具有优异的附着力、阻燃、耐化学腐蚀性能，且成本较低，施工方便。

Description

一种双组分改性无机地坪涂料

技术领域

本发明涉及一种双组分改性无机地坪涂料，属于无机涂料技术领域。

背景技术

地坪是指使用特定材料和工艺对原有地面进行施工处理并呈现出一定装饰性和功能性的地面。一般情况下，要求地坪具有一定的强度和刚度，并具有防潮、防水、保暖、耐磨的性能。地坪涂料一般是指采用环氧树脂、聚氨酯等原料为主剂，添加颜料，溶剂，助剂固化剂经过调配而成的地面装饰材料，研究生产而成的油性地坪漆等都成为地坪涂料。

目前，地坪涂料在满足各方面使用性能要求的同时，逐渐向着环保、舒适、低成本、耐用的方向发展。环氧地坪、聚氨酯地坪均属于有机地坪涂料，在涂覆时，一般需要溶解在有机溶剂中，释放较多的有机物，环保性能不佳。而无机地坪涂料虽然环保，但由于其原料都是矿物质，致使制得的无机地坪涂料的强度和硬度都比较大，不具有舒适性。

目前，尚未有较好的兼具舒适性和环保性密，且满足使用需求的地坪涂料。

发明内容

本发明的目的是提供一种双组分改性无机地坪涂料，其具有良好的弹性、抗冲击性，并且防滑、耐磨。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种双组分改性无机地坪涂料，由A组分和B组分组成，其中A组分包括酸性硅溶胶30～50重量份；B组分包括轻质碳酸钙15～25重量份、活化改性橡胶粉8～15重量份、纳米二氧化硅0.5～5重量份、钛白粉5～8重量份、颜料0～5重量份和水2-27重量份(其中的份均为重量份)。

本发明中针对无机地坪涂料的固化物性脆，伸长率小，耐冲击性差的特点进行改进，以获得弹性和抗冲击性能较好的无机地坪涂料。因活化改性橡胶粉具有优异的弹性、耐磨、阻燃、耐老化性能，本发明中将其应用到无机地坪涂料中，能显著增强地坪涂料的弹性、耐磨和抗冲击性能。

优选的，所述活化改性橡胶粉为氧化改性橡胶粉，或者为硅烷偶联改性橡胶粉。本发明中的活化改性橡胶粉即是通过强氧化法和偶联剂改性在橡胶粉表面氧化和接枝上相关的活性反应基团。

优选的，所述氧化改性橡胶粉由包括如下步骤的方法制得：将1000-1200mL次氯酸钠溶液与100-150g橡胶粉充分混合反应0.5-1.5h，干燥后粉碎，即得。所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量浓度为0.25-0.52％。优选的，所述橡胶粉的粒径为75-180μm。

本发明采用强氧化法活化改性橡胶粉所用强氧化剂为次氯酸钠；次氯酸钠溶液处理是利用其强氧化性，氧化和腐蚀橡胶粉的表面，将橡胶粉表面的双键、亚甲基等活性基团氧化为羟基、羰基、醛基及羧基，使橡胶粉表面的极性增强，提高橡胶粉与粘结剂和无机填料之间的界面作用。

优选的，所述硅烷偶联改性橡胶粉由包括如下步骤的方法制得：

1)制备偶联剂溶液：取pH值为3～4甲酸水溶液，加入硅烷偶联剂，搅拌溶解；然后调整溶液pH值至8～10，得到偶联剂溶液；所述甲酸水溶液与硅烷偶联剂的体积比为30-120∶2-5；

2)将所述500-800mL偶联剂溶液与30-100g橡胶粉充分混合；干燥后粉碎，即得。

优选的，步骤1)中使用氨水调整溶液pH值至8～10，得到偶联剂溶液。优选的，所述橡胶粉的粒径为75-180μm。

更为优选的，偶联剂改性法所用偶联剂为常用的硅烷偶联剂KH560、KH570。本发明中用硅烷偶联剂KH560改性的橡胶粉，其颗粒表面除有羟基外，还出现了环氧基团。偶联剂KH570改性的橡胶粉，其橡胶粉表面出现了羰基和不饱和双键，这不仅增加了其亲水性，还在橡胶粉表面接枝上了活性基团。用KH560处理的橡胶粉表面带有了环氧基团；用KH570处理的胶粉表面带有了不饱和双键，这些使得胶粉具有了一定的活性，有利于橡胶粉与其他基料的结合。

本发明中的活化改性橡胶粉提高了橡胶粉的表面活性，使得改性后的橡胶粉粒子能与基质之间产生更多的化学结合，从而使得橡胶粉能均匀分布。活化改性橡胶粉与钙源和酸性硅溶胶反应所得针状硅酸钙相互穿插交联，在不影响无机地坪原有性能的情况下，使无机地坪涂料的弹性、抗冲击性和耐磨性得以明显提升。

本发明中还通过添加纳米二氧化硅增韧剂进一步提升无机地坪涂料的弹性和抗冲击性。因纳米二氧化硅具有纳米材料优良的力学和机械性能，将其添加到无机地坪涂料中，可使得无机地坪涂料的韧性、抗冲击性、耐磨性、耐老化性、阻燃、耐化学腐蚀性能进一步提升。

优选的，所述的活化改性橡胶粉为活化改性轮胎橡胶粉。优选地，所述的活化改性橡胶粉为改性废旧轮胎橡胶粉。所述活化改性橡胶粉属于精细橡胶粉，粒径大小为75～230μm。本发明中利用废旧轮胎橡胶粉，不仅降低了生产成本，而且减少了固体废弃物对环境的污染。

优选的，所述酸性硅溶胶为酸性钠型硅溶胶，pH值为2～4。本发明中的酸性硅溶胶为市售产品，其参数为：液态，酸性钠型硅溶胶，其中SiO₂的含量为30～31wt％，Na₂O的含量小于0.06wt％，pH为2～4，粒径大小为10～20nm。

本发明中的活化改性废旧轮胎橡胶粉与钙源和酸性硅溶胶反应生成的针状硅酸钙相互穿插交联，能明显增强和提升无机地坪涂料的韧性、抗冲击性、耐磨性。并且，不同钙源与酸性硅溶胶的反应为：一是轻质碳酸钙中含有一定量的氧化钙，遇水后氧化钙水化，形成活性钙离子与酸性硅溶胶形成硅酸钙针状晶体；二是酸性硅溶胶中的氢根离子与碳酸钙表面发生反应释放钙离子，同样与酸性硅溶胶反应形成硅酸钙针状晶体，这些针状晶体在硅溶胶固化过程中能在涂膜中相互穿插，有效提高了无机涂膜的抗开裂性和耐磨性；另一方面，双组分混合后，轻钙产生的离子和其他电介质离子使硅溶胶凝胶化，这使得涂膜流动性降低，涂膜中的颜填料均匀分布，增强了涂料的涂层均匀性。

优选的，所述钛白粉为金红石型钛白粉。本发明中添加的金红石型钛白粉和颜料是为了使地坪上色。

为进一步提升涂料的性能，优选的，所述双组分改性无机地坪涂料还包括助剂0.5～2重量份，所述助剂中分散剂、润湿剂、杀菌剂、流平剂、增稠剂的质量比为3-8：2-5：2-5：2-5：2-5。优选的，所述助剂的重量份为0.5～1.5重量份。

优选地，本发明中的纳米二氧化硅作为增韧剂，其为市售产品，其具有颗粒尺寸小、微孔多、比表面积大、纳米颗粒团聚程度低，相容性好的特点。

本发明中还通过添加纳米二氧化硅增韧剂进一步提升无机地坪涂料的弹性和抗冲击性。因纳米二氧化硅具有韧性强、杀菌、延长老化时间的特性，具有纳米材料优良的力学和机械性能，将其添加到无机地坪涂料中，可使得无机地坪涂料的韧性、抗冲击性、耐磨性、耐老化性、阻燃、耐化学腐蚀性能进一步提升。

优选地，改性无机地坪涂料中A组分包括酸性硅溶胶35～50份，B组分包括轻质碳酸钙20～25份、活化改性橡胶粉10～15份、纳米二氧化硅2～5份、钛白粉5～6份、颜料3～5份、助剂0.5～1.5份、水(其中的份均为重量份)。

优选的，所述双组分改性无机地坪涂料中颜料为2～5重量份，所述颜料为大红、中绿、酞菁绿和中黄中的一种或多种组成。具体的，在使用时可以使用前述颜料调制成地坪灰、地坪绿。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明。除特殊说明的之外，各实施例及试验例中所用的设备和试剂均可从商业途径得到。

以下实施例中所使用的酸性硅溶胶为市售产品，其参数为：液态，酸性钠型硅溶胶，其中SiO₂的含量为30～31wt％，Na₂O的含量小于0.06wt％，pH为2～4，粒径大小为10～20nm；购自青岛基亿达硅胶试剂有限公司，型号为SW-30。

B组分的pH值为10～12，其目的是为了使B组分具有良好的储存稳定性。以下实施例中通过硅酸钾调节B组分的pH值，使其呈碱性。

以下实施例中使用的废旧轮胎橡胶粉是市售产品，购自长沙市神力化工科技有限公司，型号为SL，目数为60的精细轮胎橡胶粉。

聚羧酸钠盐型分散剂，购自润宏化工有限公司，型号为5027。

烷基酚聚氧乙烯醚型润湿剂，购自广州恒宇化工有限公司，型号为PE100。

杀菌剂异噻唑啉酮，购自昆山鑫沛环保科技有限公司，型号为SP-301B。

流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，购自东莞市易立安化工科技有限公司，型号为EL-2503。

聚醚型聚氨酯增稠剂，购自广东力胜聚合物技术有限公司，型号为LS-8W。

聚羧酸钠盐型分散剂分子链上的多羟基结构，可与碳酸钙和其他颜填料表面上的羟基结合，具有长效分散能力；烷基酚聚氧乙烯醚型润湿剂具有良好的润湿、浸透、乳化、分散、去污性能，且润湿性能稳定，能有效减少分散时间，另可改善涂料展色、流平性能；异噻唑啉酮杀菌剂是一种光谱、高效、低毒、非氧化型杀菌剂，具有杀生效率高、降解性好，具有不产生残留、操作安全、稳定性强、使用成本低等特点，能与大多数阴、阳离子及非离子表面活性剂相混溶；聚醚改性聚二甲基硅氧烷流平剂能有效降低涂料体系的表面张力，增进底材润湿、防止缩孔，提高流平性；聚醚型聚氨酯增稠剂能有效改善中、高剪切粘度，低剪切下有良好的流动性，此外其还具有优异的相容性能，能改善成膜性能，使漆膜光泽丰满。通过以上多种助剂的添加，可使得涂料的各方面性能更加优异。

双组分改性无机地坪涂料的实施例1

本实施例的双组分改性无机地坪涂料由A组分和B组分组成，其中A组分的组分及含量为酸性硅溶胶30份，B组分的组分及各组分的含量为轻质碳酸钙15份、活化改性废旧轮胎橡胶粉8份、纳米二氧化硅增韧剂5份、金红石型钛白粉8份、颜料5份、助剂2份和水27份。助剂中分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚型，杀菌剂为异噻唑啉酮，流平剂聚醚改性聚二甲基硅氧烷，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其质量比为8∶5∶5∶5∶5。所述颜料为大红、中绿调制成的地坪灰。

本实施例中的硅烷偶联剂活化改性废旧轮胎橡胶粉，由包括如下步骤的方法制得：

1)制备偶联剂溶液：取适量的水，用甲酸调整水的pH值至3，得到甲酸水溶液加入KH560硅烷偶联剂，连续搅拌2h，直至完全溶解，使用5％的氨水将溶液pH值调整至8，得到偶联剂溶液；所述甲酸水溶液与硅烷偶联剂的体积比为30∶2；

2)取废旧轮胎橡胶粉，用上述偶联剂溶液将其调成糊状，在80℃下烘干，用球磨机粉碎至90μm，得到硅烷偶联剂活化改性橡胶粉。偶联剂溶液与橡胶粉的用量比为500mL∶30g。

双组分改性无机地坪涂料的实施例2

本实施例的双组分改性无机地坪涂料由A组分和B组分组成，其中A组分的组分及含量为酸性硅溶胶40份，B组分的组分及各组分的含量为轻质碳酸钙20份、活化改性废旧轮胎橡胶粉10份、纳米二氧化硅增韧剂3份、金红石型钛白粉7份、颜料4份、助剂1份和水15(其中的份均为重量份)。助剂中分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚型，杀菌剂为异噻唑啉酮，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其重量比为6∶3∶3∶3∶3。所述颜料为大红、中绿调制成的地坪灰。

本实施例中的硅烷偶联剂活化改性废旧轮胎橡胶粉，由包括如下步骤的方法制得：

1)制备偶联剂溶液：取适量的水，用甲酸调整水的pH值至3，得到甲酸水溶液加入KH560硅烷偶联剂，连续搅拌2h，直至完全溶解，使用5％的氨水将溶液pH值调整至9，得到偶联剂溶液；所述甲酸水溶液与硅烷偶联剂的体积比为50∶3；

2)取废旧轮胎橡胶粉，用上述偶联剂溶液将其调成糊状，在80℃下烘干，用球磨机粉碎至120μm，得到硅烷偶联剂活化改性橡胶粉。偶联剂溶液与橡胶粉的用量比为600mL∶50g。

双组分改性无机地坪涂料的实施例3

本实施例的双组分改性无机地坪涂料由A组分和B组分组成，其中A组分的组分及含量为酸性硅溶胶50份，B组分的组分及各组分的含量为轻质碳酸钙20份、活化改性废旧轮胎橡胶粉12份、纳米二氧化硅增韧剂3份、金红石型钛白粉7份、颜料4份、助剂1.5份和水2.5(其中的份均为重量份)。助剂中分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚型，杀菌剂为异噻唑啉酮，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其质量比为5∶3∶3∶3∶3。所述颜料为酞菁绿、中黄调制成的地坪绿。

本实施例中的硅烷偶联剂活化改性废旧轮胎橡胶粉，由包括如下步骤的方法制得：

1)制备偶联剂溶液：取适量的水，用甲酸调整水的pH值至4，得到甲酸水溶液加入KH570硅烷偶联剂，连续搅拌2h，直至完全溶解，使用5％的氨水将溶液pH值调整至9，得到偶联剂溶液；所述甲酸水溶液与硅烷偶联剂的体积比为80∶4；

2)取废旧轮胎橡胶粉，用上述偶联剂溶液将其调成糊状，在80℃下烘干，用球磨机粉碎至180μm，得到硅烷偶联剂活化改性橡胶粉。偶联剂溶液与橡胶粉的用量比700mL：80g。

双组分改性无机地坪涂料的实施例4

本实施例的双组分改性无机地坪涂料由A组分和B组分组成，其中A组分的组分及含量为酸性硅溶胶50份，B组分的组分及各组分的含量为轻质碳酸钙25份、活化改性废旧轮胎橡胶粉15份、纳米二氧化硅增韧剂0.5份、金红石型钛白粉5份、颜料2份、助剂0.5份、和水2份(其中的份均为重量份)。助剂中分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚型，杀菌剂为异噻唑啉酮，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其质量比为3∶2∶2∶2∶2。所述颜料为酞菁绿、中黄调制成的地坪绿。

本实施例中的硅烷偶联剂活化改性废旧轮胎橡胶粉，由包括如下步骤的方法制得：

1)制备偶联剂溶液：取适量的水，用甲酸调整水的pH值至4，得到甲酸水溶液加入KH570硅烷偶联剂，连续搅拌2h，直至完全溶解，使用5％的氨水将溶液pH值调整至10，得到偶联剂溶液；所述甲酸水溶液与硅烷偶联剂的体积比为120∶5；

2)取废旧轮胎橡胶粉，用上述偶联剂溶液将其调成糊状，在80℃下烘干，用球磨机粉碎至230μm，得到硅烷偶联剂活化改性橡胶粉。偶联剂溶液与橡胶粉的用量比为800mL：100g。

双组分改性无机地坪涂料的实施例5

本实施例的双组分改性无机地坪涂料由A组分和B组分组成，其中A组分的组分及含量为酸性硅溶胶50份，B组分的组分及各组分的含量为轻质碳酸钙20份、活化改性废旧轮胎橡胶粉12份、纳米二氧化硅增韧剂3份、金红石型钛白粉7份、颜料4份、助剂1.5份和水2.5份(其中的份均为重量份)。助剂中分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚型，杀菌剂为异噻唑啉酮，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其质量比为5∶3∶3∶3∶3。所述颜料为酞菁绿、中黄调制成的地坪绿。

本实施例中的活化改性废旧轮胎橡胶粉，由包括如下步骤的方法制得：

1)配置质量浓度为0.5％的次氯酸钠溶液；

2)将1000mL次氯酸钠溶液与150g废旧轮胎橡胶粉充分混合反应1h，然后过滤，用去离子水洗涤直至为中性，再过滤，在80℃烘箱中干燥12h，粉碎至粒径为180μm，即得。

对比例1

本对比例的无机地坪涂料由A组分和B组分组成，其中A组分的组分及含量为酸性硅溶胶50份，B组分的组分及各组分的含量为轻质碳酸钙20份、金红石型钛白粉7份、颜料4份、助剂1.5份、水17.5份(其中的份均为重量份)。其中助剂中分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚型，杀菌剂为异噻唑啉酮，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其质量比为5∶3∶3∶3∶3。所述颜料为酞菁绿、中黄调制成的地坪绿。

本对比例的无机地坪涂料与双组分改性无机地坪涂料实施例3的区别在于：未加入活化改性废旧轮胎橡胶粉和纳米二氧化硅增韧剂，其余均相同。

对比例2

本对比例的无机地坪涂料由A组分和B组分组成，其中A组分的组分及含量为酸性硅溶胶50份，B组分的组分及各组分的含量为轻质碳酸钙20份、纳米二氧化硅增韧剂3份、金红石型钛白粉7份、颜料4份、助剂1.5份、水14.5份(其中的份均为重量份)。其中助剂中分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂，润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚型，杀菌剂为异噻唑啉酮，流平剂为聚醚改性聚二甲基硅氧烷，增稠剂为聚醚型聚氨酯，其质量比为5∶3∶3∶3∶3。所述颜料为酞菁绿、中黄调制成的地坪绿。

本对比例的无机地坪涂料与双组分改性无机地坪涂料实施例3的区别在于：未加入活化改性废旧轮胎橡胶粉，其余均相同。

试验例

对本发明的双组分改性无机地坪涂料的实施例1～5的涂料以及对比例的涂料依据GB/T 9286-1998《色漆和清漆划格试验》标准对涂料附着力进行测试，依据GB/T 6739-2006《色漆和清漆铅笔法测定漆膜硬度》标准对涂膜硬度进行测试，依据GB/T 1768-2006《色漆和清漆耐磨性的测定旋转橡胶砂轮法》对漆膜耐磨性进行测试。按照如下方式对漆膜的耐冲击性进行测试，将试件紧贴于厚度为20mm的符合GB/T 17671中规定的标准砂上面，涂膜面向上，然后把规定质量的钢质球形砝码固定在100cm高度处自由落下，在试件上选择各相距不少于50mm，且距试件边缘不小于50mm的三个位置进行试验，观察试件表面涂层的变化。测试结果如表1所示。

表1实施例1～5及对比例涂料的性能测试结果

由表1可以看出，在无机地坪涂料中添加活化改性废旧轮胎橡胶粉和纳米二氧化硅增韧剂能有效提升无机地坪涂料的韧性、抗冲击性和耐磨性。

Claims (10)

1.一种双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，由A组分和B组分组成，其中A组分包括酸性硅溶胶30~50重量份；B组分包括轻质碳酸钙15~25重量份、活化改性橡胶粉8~15重量份、纳米二氧化硅0.5~5重量份、钛白粉5~8重量份、颜料0~5重量份和水2-27重量份。

2.根据权利要求1所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述活化改性橡胶粉为氧化改性橡胶粉，或者为硅烷偶联改性橡胶粉。

3.根据权利要求2所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述氧化改性橡胶粉由包括如下步骤的方法制得：将1000-1200mL次氯酸钠溶液与100-150 g橡胶粉充分混合反应0.5-1.5 h，干燥后粉碎，即得。

4.根据权利要求3所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述次氯酸钠溶液中次氯酸钠的质量浓度为0.25-0.52%。

5.根据权利要求2所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述硅烷偶联改性橡胶粉由包括如下步骤的方法制得：

1）制备偶联剂溶液：取pH值为3~4甲酸水溶液，加入硅烷偶联剂，搅拌溶解；然后调整溶液pH值至8~10，得到偶联剂溶液；所述甲酸水溶液与硅烷偶联剂的体积比为30-120∶2-5；

2）将所述500-800mL偶联剂溶液与30-100g橡胶粉充分混合；干燥后粉碎，即得。

6.根据权利要求5所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，步骤1）中使用氨水调整溶液pH值至8~10，得到偶联剂溶液。

7.根据权利要求1所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述的活化改性橡胶粉为活化改性轮胎橡胶粉。

8.根据权利要求1所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述酸性硅溶胶为酸性钠型硅溶胶，pH值为2~4。

9.根据权利要求1所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

10.根据权利要求1所述的双组分改性无机地坪涂料，其特征在于，所述双组分改性无机地坪涂料还包括助剂0.5~2重量份，所述助剂中分散剂、润湿剂、杀菌剂、流平剂、增稠剂的质量比为3-8：2-5：2-5：2-5：2-5。