本发明专利技术涉及一种具有互穿网络结构的无毒、无味有机硅-聚乙烯醇缩丁醛涂料(简称S-PVB)。其制备系由聚甲基乙氧基硅氧烷(防水剂-3#)，经水解、缩合反应得到聚甲基硅氧烷(简称S)交联网络，而线形聚乙烯醇缩丁醛(简称PVB)分子穿插于该网络之中构成互穿网络结构。后者与稀释剂-工业乙醇、颜料及助剂等经调制得到以下四种类型的涂料，包括：木制品涂料、混凝土、石制品、琉璃瓦涂料以及金属防锈涂料。由于S-PVB成膜物无毒、无味，而所用溶剂为无毒和易挥发的乙醇，不涉及任何甲醛或苯类等毒性溶剂，所以在涂料制作和使用过程不会危害人体健康和污染环境。由于含硅高分子S的耐气候和高硬度与PVB高强度结合，优势互补成为综合性能良好的绿色环保涂料。
【技术实现步骤摘要】
-种具有互穿网络型结构的有机硅-聚乙烯醇缩丁醛涂料 (简称S-PVB)及制备方法
本专利技术涉及一种具有互穿网络型结构的新型无毒、无味有机硅-聚乙烯醇缩丁醛 涂料（简称S-PVB)及其制备方法。
技术介绍
涂料，由于具有防止水分、日光、空气及其它污染物的破坏和侵蚀作用，并有光亮、 美观的装饰效果，所以已成为一种重要的建筑材料。但是，现在广泛使用的涂料多为有机聚 合物，无论是成膜材料本身和稀释用的溶剂或稀料在成膜过程中，均会释放毒性挥发物而 污染环境。特别是释放出的甲醛和苯类等会引起癌症等多种疾病，严重危害人们健康。为 了避免溶剂的危害，人们研制出无溶剂涂料和水性涂料。前者虽然避免了溶剂的危害，但综 合性能不佳或施工条件苛刻而受到限制。后者包括水溶液型或乳液型涂料正越来越受到重 视并成为涂料发展的的重要方向。但与现有常用涂料相比，目前这种水性涂料仍然存在耐 水、耐老化及抗污性欠缺或成本过高而尚未获得广泛应用。所以，探索和开发对环境友好， 对人体健康无害，并具有良好综合性能的新型涂料是国内外涂料界亟待解决的问题。 我们知道，在众多常用有机溶剂中，乙醇的毒性最小，便宜又易挥发除净，所以它 成为我们制备绿色环保型涂料选择溶剂的首选。而能在乙醇中易溶的成膜高分子中，醇溶 性虫胶漆片力学性能、装饰性能及抗老化性能均存在严重不足，难以获得广泛应用。而醇溶 性尼龙或醇溶性纤维素（如乙基纤维素）本身强度、硬度、耐候、耐紫外等方面也存在不足 不宜作为涂料使用。而聚乙烯醇缩丁醛（PVB)是绿色涂料的候选对象。它是聚醋酸乙烯 酯在酸性条件下水解成聚乙烯醇的同时与丁醛发生缩醛化反应制得的。其醛化度一般为 55-75%。由于分子中存在极性羟基赋予它在乙醇中的高溶解性，并具有高强度、韧性、粘结 性和良好的耐紫外辐射。PVB无毒无味、无色透明，已广泛用于飞机或汽车的安全玻璃夹层、 涂料以及用于金属、木材、混凝土和层压板的粘合剂，并且与包括有机硅树脂在内的树脂有 良好的相容性。但是考虑到它单独作为涂料存在其涂膜硬度、尤其是耐水性和耐热性方面 尚嫌不足。众所周知，有机硅树脂的耐热、耐气候、耐紫外老化和耐水性优良，并具有高硬度 和透明性，但其柔韧性和粘结性不足。所以，将两者互相配合可实现优势互补，得到具有良 好综合性能的新型涂料。为此，选择有机硅防水剂_3 # (聚甲基乙氧基硅氧烷）经酸性水解、 缩聚得到在乙醇中可溶的网络状聚甲基硅氧烷。后者经碱性中和后与聚乙烯醇缩丁醛的乙 醇溶液混合，使聚乙烯醇缩丁醛分子穿插于聚甲基硅氧烷网络之中，形成具有新型互穿网 络结构。由于聚乙烯醇缩丁醛与有机硅两者优势互补，兼聚有机硅高分子优良的耐热、耐气 候、耐紫外老化和耐水性，高硬度和具有聚乙烯醇缩丁醛高强度、柔韧性、粘结性等优点。这 种新型的S-PVB涂料与一般通用有机高分子涂料不同，构成其成膜物的上述聚甲基硅氧烷 和聚乙烯醇缩丁醛本身完全无毒、无味，不污染环境，而且所用溶剂主要是无毒、便宜和易 于挥发（沸点仅78°C)工业乙醇或加以少量丁醇，不涉及任何甲醛或芳烃（如苯或二甲苯） 等毒性溶剂。此外，所用颜料，填料及有关助剂等均属无毒、无味的材料。在涂料制作和使 用过程中均不释放任何有毒挥发物，完全不会危害人体健康。所以该涂料是完全绿色环保 材料。
技术实现思路
本专利申请适于木制品、混凝土、石、琉璃瓦表面和金属表面保护、装饰和修复用 的无毒、无味的有机硅-聚乙烯醇缩丁醛（S-PVB)清漆、色漆、防锈漆和S-PVB腻子。 经检验，物理性能及化学性能均达到或超过同类漆种（如蜡克、聚醋酸乙烯乳胶 漆、酚醛防锈漆等）等部颁标准，并具有一年以上的贮存期。 该有机硅-聚乙烯醇缩丁醛（S-PVB)涂料包括以下四种类型： DS-PVB木制品清漆：可用于实木及其它木制品包括层压板，木粉胶合板及木贴 面等。 2)S-PVB混凝土或其它灰、石和琉璃瓦的涂料：包括内外墙涂料和琉璃瓦表面修 复装饰涂料。 3)S-PVB涂料液与适量填料和颜料配合调制成可固化的粘性的S-PVB腻子：它不 仅可以作为具有特殊性能（如高耐热性和耐水性的腻子），更主要的是涂敷在破损的混凝 土或灰、石（如汉白玉、花岗石和琉璃瓦等）制品表面达到修复和装饰目的。 4)S-PVB金属防锈涂料：可用于保护包括黑色金属（如钢、铁）和有色金属（如铝、 铜等）的表面。 下面对以上四种材料的性能及施工方法加以介绍。 1)有机硅-聚乙烯醇缩丁醛（S-PVB)清漆 一般木制品装饰清漆，如硝基纤维素漆（商品名为蜡克）、丙烯酸漆、醇酸漆等虽 具有良好的装饰性能，但涂刷时或涂刷后较长时间内残存涂料和稀料的气味和毒性。S-PVB 清漆具有一般装饰漆的良好性能，并可采用液体石蜡和石英粉调制的无毒、无味打磨剂代 替一般常用的有气味的砂蜡或汽车上光蜡用做清漆磨退制制作高级平光漆，这样可以实现 从涂刷、成膜到退光整个过程均避免毒、味污染，并有良好的装饰效果。 S-PVB清漆的主要性能包括：详见表I。无毒无味：其物理性能以及耐湿热等均达 到或超过硝基漆（即蜡克）以及施工方法简单。在潮湿高温环境要添加适量的丁醇以防止 由于乙醇挥发引起的漆膜发乌（透明性下降）现象。 2)有机硅-聚乙烯醇缩丁醛（S-PVB)色漆 普通油性色漆施工后长时间会有气味和一定毒性。而聚醋酸乙烯乳胶漆虽无毒， 但有醋酸味，并且在潮湿且通风不好的环境下，易出现长霉、起泡、脱皮现象。S-PVB色漆克 服以上缺点，具有良好的综合性能（见表I)。它以酒精为溶剂与适量颜料（如钛白粉、铁 红、佛青或其它酞菁类颜料及助剂等）调制而成各种颜色的涂料，适宜涂刷木板、混凝土及 抹灰的内外墙或琉璃瓦表面。使用该涂料需要被涂敷表面或其腻子表面清洁，无尘和无油 污，而显示高粘结性和抗老化性能。 2-1)有机硅-聚乙烯醇缩丁醛（S-PVB)内外墙涂料 主要性能包括：无毒无味、漆膜平整无光，也可采用喷涂方式达到粉刷的效果；其 物理、机械性能同乳胶漆，而耐水性、耐老化性和耐湿热性超过一般聚醋酸乙烯乳胶漆。其 施工方法简单，与一般聚醋酸乙烯乳液涂料类似。 2-2)有机硅-聚乙烯醇缩丁醛（S-PVB)琉璃瓦修复涂料 琉璃瓦是一种坚固耐久、优良光亮的建筑材料，在古代及现代建筑上都获得了广 泛的应用。但因其釉面质脆，在风化作用下，尤其是夏季目光暴晒后突遭淋雨，釉表面温度 发生骤热骤冷的急剧变化，容易龟裂，以至日久脱落，不仅影响美观，而且使釉瓦本身受到 破坏。因此，在建筑上琉璃瓦的修复是古建筑和现代建筑亟待解决的问题。而该S-PVB琉 璃瓦修复涂料无毒无味、耐气候、耐紫外性能优良，对琉璃瓦表面具有高粘结力，涂膜光亮 和硬度高，是一种琉璃瓦专用的修复和装饰材料。综合性能详见表I。该S-PVB涂料所用 颜料包括：金红石型钛白、地板黄、氧化铁红、佛青、砂绿和炭黑等。 3)有机硅-聚乙烯醇缩丁醛（S-PVB)腻子： 将S-PVB涂料液与适当填料（如二氧化硅、蒙脱土等）和颜料等以适当配比调制 成具有适当粘性又可以固化的腻子。它主要用于涂敷在清洁的破损混凝土或灰、石（如汉 白玉、花岗石和琉璃瓦等）制品表面达到本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种新型无毒、无味有机硅‑聚乙烯醇缩丁醛涂料(S‑PVB)，其特征在于它的组分(重量％)含有：有机硅预反应物(20‑40％)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB，20‑40％)、稀料：酒精和丁醇(30‑50％)、其它添加成分(如颜料、填料等10‑50％)。其聚甲基硅氧烷预聚物是由市售有机硅防水剂‑三号经酸性水解、缩聚得到无色或微黄色的粘性液体。将其在搅拌下加入到浓度为(10‑30％)的市售聚乙烯醇缩丁醛的乙醇(可含有适量丁醇)溶液中，再经碱性中和并与适量颜料和相关助剂等混合得到酸度为pH＝6.0‑7.5的有机硅‑聚乙烯醇缩丁醛(S‑PVB)涂料。将其涂敷在木、灰/石质、琉璃瓦或金属表面，经溶剂挥发和固化，得到透明、韧性的固体膜。
【技术特征摘要】
1. 一种新型无毒、无味有机硅-聚乙烯醇缩丁醛涂料（S-PVB)，其特征在于它的组分 (重量％ )含有：有机硅预反应物（20-40% )、聚乙烯醇缩丁醛（PVB，20-40% )、稀料：酒精 和丁醇（30-50% )、其它添加成分（如颜料、填料等10-50% )。其聚甲基硅氧烷预聚物是 由市售有机硅防水剂-三号经酸性水解、缩聚得到无色或微黄色的粘性液体。将其在搅拌 下加入到浓度为（10-30%)的市售聚乙烯醇缩丁醛的乙醇（可含有适量丁醇）溶液中，再 经碱性中和并与适量颜料和相关助剂等混合得到酸度为PH = 6. 0-7. 5的有机硅-聚乙烯 醇缩丁醛（S-PVB)涂料。将其涂敷在木、灰/石质、琉璃瓦或金属表面，经溶剂挥发和固化， 得到透明、韧性的固体膜。2. 上述有机硅防水剂-三号，其特征是具有如下分子式（1)的无色或微黄色液体。其 聚合度n为1-100的整数，一般n = 5-15的整数。比重：d25?G : 0.94?0.97g/cm3。 (I) C2H5O- (CH3Si (0-C2H5) 0-)nC2H53. 上述市售聚乙烯醇缩丁醛（PVB)，其特征是具有如下分子式（II)的白色固体粉末。 其聚合度n为100-1000的整数，一般为n = 50-150的整数。 比重：1. 107g/cm3,粘度：7?300秒。4. 根据权利要求1所述S-PVB涂料中有机硅防水剂-三号的水解所用催化剂包括 无机酸或有机酸。常用盐酸或磷酸的水溶液等。其用量为有机硅防水剂-三号重量的 om5. 根据权利要求4所述的有机硅防水剂-三号重量的涂料中有机硅防水剂-三号经酸 性水解后采用碱性催化剂中和。后者包括无机碱或有机碱。常用氢氧化钠-乙醇-水溶液 等。其用量为有机硅防水剂-三号重量的〇, 1-5%。6. 根据权利要求5所述的S-PVB涂料中有机硅防水剂-三号经酸性催化剂水解后所得 到的预反应物用无机或有机碱中和至酸度pH = 5. 0-7. 5为宜。常用无机碱为氢氧化钠的 乙醇/水溶液等。其浓度为0.1%-10%...
【专利技术属性】
技术研发人员：董思伟，张彧，张榕本，
申请(专利权)人：董思伟，艾安艾斯风险及技术管理有限责任公司，张榕本，
类型：发明
国别省市：北京;11
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