一种无机涂料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种无机涂料，所述涂料包含水玻璃作为成膜剂，其特征在于：所述涂料的有机含量小于2.0重量％，优选小于1.5重量％，基于涂料的总重量。通过选择适当的涂料组分以及各组分的含量，本发明专利技术的涂料相对现有的无机涂料有机含量大大降低，有机含量小于2.0重量％，有效地提升了不燃性能，同时实现了优异的使用性能和环保性能。

An inorganic coating and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种无机涂料及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种无机涂料及其制备方法和用途。
技术介绍
用于内墙、外墙、地板、保温板、装饰板、天花板等的涂料是一类常用的涂料。用于这些领域的传统涂料是油性涂料，其使用有机溶剂作为溶剂。在应用时，这些油性涂料会释放有机溶剂，直接危害人的身体健康；并且在施工过程中具有火灾隐患。更重要的是，传统涂料采用聚合物作为成膜物质。这些物质在火灾时会产生可燃和有毒有害的气体。随着人们生活水平的提高，消费者对生活品质的要求也有了很大提升，对这些涂料的要求日益提高。因此，无机涂料越来越受到重视。无机涂料是一种生态环保型涂料，其使用无机材料作为主要的成膜物质，广泛用于建筑、家庭装修等日常生活领域。无机涂料大多数是以水为分散介质，无环境和健康方面的不良影响；此外，其使用寿命长，具有良好的耐水、耐碱、耐污染、耐气性能。然而，现有的无机涂料绝大部分是以无机材料与有机合成树脂乳液互配而成，有机含量通常为5-15重量％，甚至更高，几乎不能称之为无机涂料。例如，CN109897413A公开了一种无机涂料，所述涂料包含硅丙乳液。此外，CN109836080A公开了一种无机涂料，所述涂料包含可再分散性乳胶粉。这类高有机含量的涂层在高温下，特别是在火灾的时候，容易产生可燃和有毒有害的气体。这不仅助燃使火势蔓延，还是火灾中致人死亡的主要原因。此外，目前无机涂料中所用的有机合成乳液在生产过程中会用到一些聚合单体如丙烯酸，此外还有乳化剂和引发剂等化工原料，这也会对环境造成一定影响。现有技术中也有极少数无机涂料能做到纯无机标准，但是这些纯无机涂料存在施工难度大，储存不稳定，涂膜粗糙，装饰性差，且涂膜易开裂、易掉粉和耐水耐碱性差等问题，导致这类无机涂料很难转化到实际应用当中。因此，本领域亟需开发一种低有机含量的无机涂料。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术存在的不足，从而提供一种低有机含量的无机涂料及其制备方法。所述无机涂料的防火等级高，挥发性有机化合物(VOC)含量、游离甲醛含量、可溶性重金属含量及苯/甲苯/乙苯/二甲苯含量低，耐洗刷性高，对比率高，耐霉菌性能好。所述目的由一种无机涂料实现，所述涂料包含水玻璃作为主成膜剂，其特征在于：所述涂料的有机含量小于2.0重量％，基于涂料的总重量。所述目的还由一种制备上述无机涂料的方法实现，所述方法包括将各组分混合。在本专利技术的第一方面中，本专利技术涉及一种无机涂料，所述涂料包含水玻璃作为主成膜剂，其特征在于：所述涂料的有机含量小于1.5重量％，基于涂料的总重量。就本专利技术而言，“有机含量”中的有机物是指一般意义上的主要由碳和氢元素组成的物质。就本专利技术而言，有机物是指本专利技术涂料中所用的呈有机物形式的纤维素或其衍生物，各种助剂，例如但不限于分散剂、增稠剂、消泡剂、防沉剂、润湿剂和流平剂等。在本专利技术的涂料中，有机含量通常小于2.0重量％，优选小于1.5重量％，基于涂料的总重量(包括水在内)。就本专利技术而言，所用的百分比和份数是重量百分比和重量份，除非另有说明。本专利技术的无机涂料中的水玻璃可为钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃中的一种或多种。本专利技术涂料中的水玻璃的量可为10-175份，优选为20-120份，更优选为20-80份，基于100重量份的涂料中所含的水。水玻璃是本专利技术涂料的主成膜剂，其在本专利技术涂料的干燥过程中发生化学交联，由此形成三维无机网络。本专利技术的涂料还包含水作为溶剂，优选作为唯一的溶剂。本专利技术的涂料进一步包含纤维素或其衍生物。所述纤维素可为任何植物来源的纤维素，例如但不限于来源于稻草、甘蔗、棉、大麻、苎麻、竹或其他植物的纤维素。优选地，所用的纤维素是直接来自植物的，即未经化学修饰的纤维素，例如但不限于直接来源于各种植物的纤维素、米浆、淀粉浆等。当然，所述纤维素也可经化学物质改性，即纤维素衍生物。所述纤维素衍生物可为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。纤维素或其衍生物在本专利技术的涂料中起辅助成膜剂的作用。专利技术人惊讶地发现，纤维素或其衍生物在搅拌过程中附在水玻璃胶束的表面上；在固化期间，纤维素或其衍生物的官能团与由水玻璃形成的二氧化硅表面的基团发生缩合反应，使得二氧化硅粒子表面与纤维素或其衍生物的官能团发生三维化学键结合，从而形成包覆二氧化硅的软部分。这样，占绝大多数的二氧化硅硬部分与少量的纤维素或其衍生物软部分结合，从而形成软部分-硬部分相嵌的、内部无机纳米级结构均匀的、宏观上高量的无机涂膜结构。这使得本专利技术的涂层具有优异的力学性能。更进一步地，专利技术人惊讶地发现，通过选择合适的水玻璃/纤维素或其衍生物的重量比，可以使得本专利技术的涂层牢固坚硬，且不易开裂。在本专利技术的实施方案中，纤维素或其衍生物的量可为0.1-5份，优选为0.2-3份，更优选为0.3-2份，特别优选为0.3-1.5份，基于100重量份的涂料中所含的水。本专利技术的涂料可进一步包含分散剂、增稠剂、消泡剂、防沉剂、颜料、填料、润湿剂和流平剂。所述分散剂可为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐中的一种或多种。所述盐可为碱金属盐，特别为锂盐、钠盐或钾盐。本专利技术涂料中的分散剂的量可为0.1-4份，优选为0.5-3份，更优选为0.5-2.5份，特别优选为0.5-1.5份，基于100重量份的涂料中所含的水。所述增稠剂为聚氨酯增稠剂中的一种或多种。特别地，所述聚氨酯增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂。缔合型聚氨酯增稠剂的分子结构中引入了亲水基团和疏水基团，使其呈现出一定的表面活性剂的性质。本专利技术涂料中的增稠剂的量可为0.1-2.5份，优选为0.1-2份，更优选为0.1-1份，基于100重量份的涂料中所含的水。所述消泡剂为矿物油、有机硅、石蜡烃油、聚硅氧烷中的一种或多种。本专利技术涂料中的消泡剂的量可为0.1-1份，优选为0.1-0.5份，基于100重量份的涂料中所含的水。所述防沉剂可为有机膨润土、气相二氧化硅或二氧硅气溶胶胶粉中的一种或多种。特别地，当有机膨润土与分散介质混合时，能使本专利技术的涂料体系的粘度增大，从而使得该体系具有高度的悬浮性、化学稳定性、增稠性，因此有机膨润土是本专利技术理想的防沉剂。本专利技术涂料中的防沉剂的量可为0.1-1份，优选为0.2-0.5份，基于100重量份的涂料中所含的水。本专利技术的颜料可为钛白粉、铁的氧化物或钴的氧化物中的一种或多种。其中，铁的氧化物优选为氧化铁红、氧化铁黄和氧化铁黑中的一种或多种。本专利技术涂料中的颜料的量可为20-100份，优选为25-80份，更优选为30-70份，基于100重量份的涂料中所含的水。本专利技术的填料可为硫酸钡、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、硅酸钙、高岭土、云母粉和滑石粉中的一种或多种。优选地，所述填料为重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土、云母粉中的一种多种。所述填料的粒度可为500-6000目，优选为600-5500目，更优选为700-5000目。本专利技术涂料中的填料的量可为0-175份，优选为30-150份，更优选为50-150份，特别优选为70-120份，基于100重量份的涂料中所含的水。本专利技术涂料中的填料可由重质碳酸钙、轻质碳酸钙、高岭土和云母粉组成。在这种情况下，重质碳酸钙的含量为5-30份，轻质碳酸钙的含量为10-50份，高岭土的含量为15-50份，云母粉的含量为5-25份，基于100重量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机涂料，所述涂料包含水玻璃作为主成膜剂，其特征在于：所述涂料的有机含量小于2.0重量％，基于涂料的总重量。

【技术特征摘要】
1.一种无机涂料，所述涂料包含水玻璃作为主成膜剂，其特征在于：所述涂料的有机含量小于2.0重量％，基于涂料的总重量。2.如权利要求1所述的无机涂料，其中所述涂料包含水作为溶剂，优选作为唯一的溶剂。3.如权利要求1或2中任一项所述的无机涂料，其中水玻璃为钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃中的一种或多种。4.如权利要求1-3中任一项所述的无机涂料，其中所述涂料包含纤维素或其衍生物。5.如权利要求4所述的无机涂料，其中所述纤维素衍生物为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素中的一种或多种。6.如权利要求1-5中任一项所述的无机涂料，其中所述涂料进一步包含分散剂、增稠剂、消泡剂、防沉剂、颜料、填料、润湿剂和流平剂。7.如权利要求6所述的无机涂料，其中所述分散剂为聚羧酸盐、聚丙烯酸盐中的一种或多种；和/或所述增稠剂为聚氨酯增稠剂中的一种或多种；和/或所述消泡剂为矿物油、有机硅、石蜡烃油、聚硅氧烷中的一种或多种；和/或；所述防沉剂为有机膨润土、气相二氧化硅或二氧硅气溶胶胶粉中的一种或多种；和/或所述颜料为钛白粉、铁的氧化物或钴的氧化物中的一种或多种；和/或所述填料为硫酸钡、重质碳酸钙、轻质碳酸钙、硅酸钙、高岭土、云母粉和滑石粉中的一种或多种；和/或所述润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚、聚醚多元醇、水溶性聚酯、聚醚类共聚物、阴离子水溶性酯类中的一种或多种；和/或所述流平剂为烷基改性的有机聚硅氧烷、聚醚改性的有机聚硅氧烷、聚酯改性的有机聚硅氧烷中的一种或多种。8.如权利要求1-7中任一项所述的无机涂料，其中：水玻璃的量为10-175份，优选为20-120份，更优选为20-80份，基于100重量份的涂料中所含的水；和/或纤维素或其衍生物的量为0.1-5份，优选为0.2-3份，更优选为0.3-2份，特别优选为0.3-1.5份，基于100重量份的涂料中所含的水；和/或所述分散剂的量为0.1-4份，优选为0.5-3份，更优选为0.5-2.5份，特别优选为0.5-1.5份，基于100重量份的涂料中所含的水；和/或所述增稠剂的量为0.1-2.5份，优选为0.1-2份，更优选为0.1-1份，基于100重量份的涂料中所含...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾庭英，肖骞，何玉元，谢恭智，
申请(专利权)人：四川瑞珂新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51