CN1252199C - 水性复合型纳米涂料及其制备工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性复合型纳米涂料及其制备工艺，它由基料、体质颜料、增强剂、助剂、去离子水复配而成，各组份质量份数分别为：110-136份、61-79份、60-69份、18份-31份、50-60份，基料包括：丙稀酸乳液、胶体硅；增强剂包括：活性纳米钙、纳米钛白粉。本涂料防水、不燃、涂膜坚韧光滑，耐老化在15年以上；抑制碱分的溶出，改善了涂膜的泛白性能；消除涂膜裂纹，和墙体上水泥和白灰等涂层产生配位反应，利用纳米材料独特的光催化技术对空气中有毒气体如甲醛氨气等有强烈分解、消除作用；利用纳米材料的超双界面物性原理，有像荷叶一样的双疏功能，有效排除水分、油污以及粉尘的侵入，使墙体有良好的自洁性能；经测试，对各种霉菌的杀抑率达99.8%以上。

Description

水性复合型纳米涂料及其制备工艺

(一)技术领域：本发明涉及一种化工产品，尤其涉及一种涂装水泥、沙灰、砂浆混凝土、石板、玻璃、木材、钢铁、铅、锌，以及以碱金属硅酸盐为基材等各种物面的水性复合型纳米涂料及其制备工艺。

(二)背景技术：目前用于涂装水泥、沙灰、砂浆混凝土、石板、玻璃、木材、钢铁、铅、锌以及以碱金属硅酸盐为基材的涂料有多种类型。中国专利99119534.5公开了“一种环保型建筑内墙瓷漆涂料及其制备方法”该专利中成膜物主要由聚乙烯醇经有机醛交联而成，再配以各种助剂而成；另一类则是聚丙烯酸类成膜物配以各种助剂而成。两类涂料各有利敝：第一类涂料因有醛特别是甲醛作原料而有损人体健康；第二类涂料则在施工中有泛碱现象。

(三)发明内容：为了解决目前市售室内外墙体及石板、玻璃、木材、金属涂料存在毒性大或泛碱现严重的问题，本发明提供一种无毒、防水、防火、防霉、耐碱、施工性能好的水性复合型纳米涂料及其制备工艺。本发明技术方案是以下述方式实现的：

一种水性复合型纳米涂料，它由下述重量份数的原料复配而成：基料110-136份、体质颜料161-179份、增强剂60-69份、助剂18-31份、和去离子水50-60份；

基料包括下述质量份数比的原料：

丙烯酸乳液∶胶体硅＝80-100∶30-36；

增强剂包括下述质量份数比的原料：

活性纳米钙∶纳米钛白粉＝58-65∶2-4；

助剂包括：常用涂料助剂、和纳米防霉杀菌剂。

丙烯酸乳液包括BA200或BA201。

体质颜料为无机矿石粉。

无机矿石粉包括下述重量份数比的原料：

轻质碳酸钙∶硅灰石粉∶重晶石粉∶超细硅酸铝∶云母粉∶金红石钛

白粉＝15-20∶32-40∶32-40∶10-14∶16-20∶35-45。

常用涂料助剂包括ZZ413异丁酯(Texnol)、流平剂D-105、DA分散剂、防冻剂、OP-10、消泡剂、和增稠剂；其助剂质量份数比为ZZ413异丁酯∶流平剂D-105∶DA分散剂∶防冻剂∶OP-10∶消泡剂∶增稠剂∶纳米防霉杀菌剂＝4-6∶4-8∶3-6∶0.3-0.9∶6-9∶0.15-0.25∶0.3-0.6∶0.5-1。

本发明的制备工艺为：

(1)按配方量将胶体硅和丙烯酸乳液经搅拌、混合均匀后，即是基料；

(2)按配方量在另一反应釜内先加入去离子水，再加入助剂、搅拌均匀后，按配方顺序加入所有体质颜料，经搅拌分散均匀后，经砂磨机研磨至60-20微米；

(3)将(2)和增强剂纳米钛白粉和纳米钙加入已配制好的基料中，搅拌中加入纳米防霉杀菌剂和增稠剂，混合搅拌均匀后，即为成品。

本发明中胶体硅的分子式为H₂SIO₃是以SiO为基本单位在水中的分散体。其胶团颗粒细微，粒径范围一般在5～40nm，即处于纳米尺度，是一种常温自干成膜，性能优良的硅酸溶胶，成膜后形成体形网状结构，一旦成膜就不再溶解。它不但耐水性好，渗透力强，还能与水泥、白灰墙面等碱性底材在养护期析出的Cao.Ca(OH)₂等碱性物质发生配位反应，使涂膜和底材形成一体，可有效地防止因底材返碱而出现的“白花”现象，生成细密而坚硬的涂膜，所以它能在PH值高于10以上的高碱性底材上施工，而其它任何涂料都必须在PH值小于10以下的底材上方能施工，否则返碱、褪色、脱落在所难免。本涂料中经过BA-200共聚物乳化液与硅酸溶胶结合在一起形成软凝聚物，不但增加了涂料的粘度并能使涂料有很好的悬浮性，有效地改善了涂料的储存稳定性和施工性，施工后使硅酸溶胶所形成的坚硬涂膜增加了韧性，克服了硅酸溶胶成膜硬的敝病，涂膜的抗冲击力大大加强

涂料中的填料是多种无机白色难溶物的无机化工原料，它能固定在硅酸溶胶和BA-201共聚物乳化液相结合所形成的立体网状结构中，像无数爪子伸进水泥、白灰墙面的毛细孔中，牢牢的和墙体结合在一起永不剥落。它的又一先进之处是不像其他涂料由于碱性底材的原因，必须封闭底漆、中涂漆、罩面漆三组合，经三道工序施工，而本涂料是合三为一施工方便、省工、省时，成膜后的耐候性极强。

涂料中添加10％-15％的无机纳米材料(无机纳米活性，碳酸钙)，它不仅仅是涂料的增强剂，与BA-201共聚物乳化液相结合使涂料有优良的湿涂性，突破了涂料施工底材水分必须少于10％以下方可进行施工的戒律，并使涂料的抗冻性能大大加强，涂料行业的施工要领规定，必须在5℃以上的环境中方可施工，而本涂料施工温度不低于-5℃仍可施工，本复合型纳米抗冻涂料，可以在-25℃的低温中正常施工而不结冰，低温中仍能自干成膜。由于纳米防霉杀菌剂的加入，经测试，对各种霉菌的杀抑率达99.8％以上。涂料成膜后即使常期在潮湿多雨的环境中也永远不会霉变而使涂膜受到破坏，并利用纳米材料的超双界面的物性原理，有效地排除粉尘，水分及油污的侵入，使墙体有良好的自洁能力。利用纳米材料的光催化技术对空气中的有毒气体有强烈的分解、消除功能。

本发明的积极效果是：

(1)无毒、无味、气味清新、不含铅、汞之类的有害物质。

(2)防水、不燃、涂膜坚韧光滑，耐老化在15年以上。

(3)在干、湿的基底上均可施工，并可在碱性高于PH值10以上的墙体上施工，抑制了碱分的溶出，从而改善了涂膜的泛白性能。

(4)由于含有改性基料乳化液和混合无机填料，消除了涂膜裂纹，并能和墙体上水泥和白灰等涂层产生配位反应，形成一体，脱落现象不会发生。

(5)利用纳米材料独特的光催化技术对空气中的有毒气体如甲醛氨气等有强烈的分解、消除作用。

(6)利用纳米材料的超双界面物性原理，有像荷叶一样的双疏功能，有效地排除水分、油污以及粉尘的侵入，使墙体有良好的自洁性能。

(7)经测试，对各种霉菌的杀抑率达99.8％以上，有长期的防霉，防藻的效果。

(8)使用范围广，可用于涂装多种物面。

(四)具体实施方式：下面结合实施例对本发明作进一步说明

实施例一：

(二)配方(质量、份)

基料：

BA-201共聚乳化液                           80

胶体硅                                     30

体质颜料：

轻质炭酸钙                                 15

硅灰石粉                                   40

重晶石粉                                   40

超细硅酸铝                                 14

云母粉                                     20

金红石钛白粉                               35

增强剂：

活性纳米钙                                 58

日产纳米钛白粉                             2

助剂：

ZZ413异丁酯(Texanol)                       4

流平剂D-105                                4

DA分散剂                                   3

OP-10                                      0.3

防冻剂(乙二醇)                             6

纳米防霉杀菌剂                             0.5

消泡剂                                     0.25

增稠剂                                     0.6

去离子水                                   60

制备工艺如下：

(1)按配方量将胶体硅和BA-201共聚物乳化液，经高速搅拌40-60分钟，混合均匀后，即是基料。

(2)按配方量在另一反应釜内先加入去离子水，再加入DA分散剂，乙二醇，消泡剂、乳化剂、搅拌均匀后，按配方顺序加入所有体质颜料，经高速、中速、低速搅拌分散均匀后，经砂磨机研磨至60微米以下即可。

(3)、将(2)和增强剂纳米钛白粉和纳米钙加入已配制好的基料中，搅拌中加入纳米防霉杀菌剂和增稠剂，混溶搅拌均匀后，即为成品。

本涂料可用刷涂、喷涂、辊涂等常用方法施工，适用于涂装水泥、沙灰、砂浆混凝土、石板、玻璃、木材、钢铁、铅、锌，以及以碱金属硅酸盐为基材的各种物面。

实施例二

二)配方(质量、份)

基料：

BA-201共聚乳化液                              100

胶体硅                                        36

体质颜料：

轻质炭酸钙                                    20

硅灰石粉                                      40

重晶石粉                                      40

超细硅酸铝                                    14

云母粉                                        20

金红石钛白粉                                  45

增强剂：

活性纳米钙                                    65

日产纳米钛白粉                                4

助剂：

ZZ413异丁酯(Texanol)                          6

流平剂D-105                                   8

DA分散剂                                      6

OP-10                                       0.9

防冻剂(乙二醇)                              6～9

纳米防霉杀菌剂(舟山日月化工厂产)            1

消泡剂                                      0.25

增稠剂                                      0.6

去离子水                                    50～60

制备工艺同实施例一。

实施例三：

配方(质量、份)

基料：

BA-201共聚乳化液                            90

胶体硅                                      33

体质颜料：

轻质炭酸钙                                  18

硅灰石粉                                    35

重晶石粉                                    37

超细硅酸铝                                  12

云母粉                                      18

金红石钛白粉                                40

增强剂：

活性纳米钙                                  62

日产纳米钛白粉                              3

助剂：

ZZ413异丁酯(Texanol)                        5

流平剂D-105                        6

DA分散剂                           5

OP-10                              0.6

防冻剂(乙二醇)                     7.5

纳米防霉杀菌剂                     0.8

消泡剂                             0.15～0.25

增稠剂                             0.3～0.6

去离子水                           55

制备工艺同实施例。

本发明不同于水溶性乳胶型纳米涂料和其他涂料，是建筑行业中涂料的新品种。它是由经过BA-201共聚物乳化液和胶体硅、相结合作为基料，粉状无机化工原料轻质钙，硅灰石、硅酸镁、重晶石，超细硅酸铝为体质颜料，钛白粉，氧化铁系列颜料为着色颜料，日产纳米钛白粉，山西兰花华明纳米材料有限公司产活性纳米碳酸钙为增强处理剂，添加舟山日月化工厂产品的纳米防霉剂及成膜助剂，经交联反应配制而成。

Claims (6)

1、一种水性复合型纳米涂料，它由下述质量份数原料复配而成：基料110-136份、体质颜料161-179份、增强剂60-69份、助剂18-31份、和去离子水50-60份；

基料包括下述质量份数比的原料：丙稀酸乳液∶胶体硅＝80-100∶30-36；

增强剂包括下述质量份数比的原料：活性纳米钙∶纳米钛白粉＝58-65∶2-4；

助剂包括：常用涂料助剂、和纳米防霉杀菌剂。

2、根据权利要求1所述的水性复合型纳米涂料，其特征在于：丙稀酸乳液包括BA200或BA201。

3、根据权利要求1或2所述的水性复合型纳米涂料，其特征在于：体质颜料为无机矿石粉。

4、根据权利要求3所述的水性复合型纳米涂料，其特征在于：无机矿石粉包括下述质量份数比的原料：轻质碳酸钙∶硅灰石粉∶重晶石粉∶超细硅酸铝∶云母粉∶金红石钛白粉＝15-20∶32-40∶32-40∶10-14∶16-20∶35-45。

5、根据权利要求1所述的水性复合型纳米涂料，其特征在于：常用涂料助剂包括ZZ413异丁酯、流平剂D-105、DA分散剂、防冻剂、OP-10、消泡剂、和增稠剂；

其各常用助剂、和纳米防霉杀菌剂质量份数比为：ZZ413异丁酯∶流平剂D-105∶DA分散剂∶防冻剂∶OP-10∶消泡剂∶增稠剂∶纳米防霉杀菌剂＝4-6∶4-8∶3-6∶0.3-0.9∶6-9∶0.15-0.25∶0.3-0.6∶0.5-1。

6、根据权利要求1、2、3、4或5所述的水性复合型纳米涂料制备工艺：

(1)按配方量将胶体硅和丙稀酸乳液经搅拌、混合均匀后，即是基料；

(2)按配方量在另一反应釜内先加入去离子水，再加入助剂、搅拌均匀后，按配方顺序加入所有体质颜料，经搅拌分散均匀后，经砂磨机研磨至60-20微米；

(3)将(2)和增强剂纳米钛白粉和纳米钙加入已配制好的基料中，搅拌中加入纳米防霉杀菌剂和增稠剂，混合搅拌均匀。