一种无机硅酸盐内墙涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种无机硅酸盐内墙涂料及其制备方法，所述无机硅酸盐内墙涂料由如下质量配比原料组成：水300

【技术实现步骤摘要】
一种无机硅酸盐内墙涂料及其制备方法
(一)

[0001]本专利技术属于建筑涂料行业，涉及一种装修使用的内墙涂料及其制备方法，尤其涉及一种改性无机填料的制备方法。
(二)
技术介绍

[0002]长期以来，有机涂料以其良好的装饰性、品种的多样性和低廉的价格取得了广泛的应用。但由于有机类建筑涂料的主要原材料来源于煤、石油、天然气等资源，制备及施工过程中会产生大量的副产物、挥发性溶剂及剩余单体，既造成了环境污染又造成大量的能源浪费。随着现代化建筑的兴起以及环保意识的普及，人们对建筑涂料的要求也越来越高，国内外建筑涂料正朝着低VOC(可挥发性有机化合物)、功能复合化、高性能高档次化发展。无机涂料主要是指以硅酸盐和磷酸盐类化合物作为粘结剂，加入各种颜料、填料、助剂配制而成。无机涂料在诸多方面都显示了有机涂料难以比拟的优越性，从材料特点上分析，水性无机涂料具有良好的透气性、耐沾污性以及优异的环保性能，实验表明无机内外墙涂料施工后不起泡，不卷皮，不脱落，具有环保无味、阻燃、耐酸碱的显著特点；但是一般的水性无机硅酸盐涂料存在稳定性差、涂膜机械性能差、易分化开裂、涂层初期耐水性差等问题，为了适应市场发展步伐以及实现可持续发展，针对无机硅酸盐涂料的不足，研究和开发性能稳定高效的无机硅酸盐涂料已成为新的趋势。
[0003]传统的涂料制备工艺主要分成助剂分散、高速打浆、调漆三个阶段。打浆过程中会加入大量的无机填料，如重质碳酸钙、滑石粉、硅灰石、高岭土等，不仅可以降低材料的生产成本，还能提高材料硬度、刚性或尺寸稳定性，改善材料的力学性能并赋予材料某些特殊的物化性能如耐腐蚀性、耐候性、阻燃性和绝缘性等。但由于无机粉体填料与基质即有机高聚物的表面或界面性质不同，相容性较差，因而难以在基质中均匀分散，并且无机硅酸盐涂料目前最大的难点是后期稳定性不足，原材料处理使用不当会造成体系严重的后增稠以及调色问题，这与无机硅酸盐的性质有关。首先，硅酸盐或硅溶胶中含有的大量硅酸根存在多种结构(见附图1)，这些不同聚合程度的硅酸根渗透到水泥基材内部，同水泥基材以化学键合紧密结合在一起，所以无机材料的耐久性优于普通的乳胶漆，且随着时间耐久性愈发良好，这是无机涂料最发达的欧洲地区现在响应“涂料无机化”的原因；但同时，硅酸根中的Si
‑
OH会同无机填料，特别是重质碳酸钙中含有的Mg
2+
、Cu
2+
等反生固化反应，最终生成难性的碱金属碳酸盐，这是无机硅酸盐涂料稳定性差的根本所在(固化反应如附图2)。因此，无机硅酸盐涂料体系稳定性主要是硅酸盐中Si
‑
OH的活性过高以及填料中含有过多的多价金属离子杂质，直接或过多地填充未经改性纯化的硅酸盐和填料往往容易导致最终的成品后增稠非常严重，同时涂料体系产生某些力学性能下降以及易脆等缺点。中国专利CN106893365A公开了一种轻钙/重钙活性复合材料的制备方法，采用固体石蜡和硬脂酸改性轻钙/重钙复合粉，提高了无机非金属矿物填料填充性能。轻钙价格高于重钙，改性过程中轻钙使用量较大，其综合成本已经远高于重钙，同时轻钙则是由碳酸钙矿石经高温煅烧再碳化还原等一系列化学过程而来。虽然轻钙的化学组成与重钙相同，但由于轻钙在生产过程中很难保证
完全碳化，最终产品的碱性会较重钙高，同时也说明轻钙中含有一定浓度的高活性的钙离子，可同硅酸钾或硅溶胶反应，严重影响无机涂料的稳定性，因此不可用于无机涂料。也是相同原因，在乳胶漆中轻钙也要慎用，若轻钙质量稍差或用量过大可能造成乳胶漆的严重后增稠。也正是基于此，大型涂料企业为了保证产品稳定一般在建筑乳胶漆中也不使用轻钙。此外，采用有机物石蜡、硬脂酸对材料进行改性，对最终树脂产品可能造成潜在毒性。中国专利CN103788749A公开了一种涂料用二甲基硅油改性超细重质碳酸钙填料，采用二甲基硅油、海藻酸、铝矾土、硼化钒、月桂酸钙、甘油三醋酸酯、助剂对超细重质碳酸钙进行改性，使其更容易在基料中分散和相容，但其采用的改性剂价格昂贵，且原料中含有很多有机物质，容易造成潜在毒性。因此，除了粒度和粒度分布的要求之外，还必须对无机粉体填料表面进行改性，以改善其表面的物理化学特性，增强其与基质，即有机高聚物或树脂等的相容性和在有机基质中的分散性，以提高材料的机械强度及综合性能；此外，采用稳定化处理的硅酸钾、硅溶胶可以有效降低硅醇基的数量，降低涂料体系中固化反应程度，从而保证涂料体系能长时间稳定保存。
[0004]因此，本专利技术提出一种无机硅酸盐内墙涂料的制备方法，该合成方法操作简单，改性无机填料同稳定化处理的硅酸钾、硅溶胶及乳液之间分散均匀，涂料体系稳定性提高，同时大大改善无机填料在基质中的界面相容性和分散稳定性，增大添加量，降低制品的成本。该改性硅酸盐涂料具有无毒，低VOC含量，阻燃性较好，附着力优于纯无机硅酸盐涂料，表干时间较短，涂膜硬度均在3H及以上等优势，具有很好的工业化前途。
(三)
技术实现思路

[0005]为解决现有技术的缺点和不足，本专利技术的首要目的是提供一种无机硅酸盐内墙涂料及其制备方法。针对现有硅酸盐涂料稳定性差、耐水性差、易粉化等重要问题，利用有机改性剂改善无机填料在基质中的界面相容性与分散性，增大添加量，降低制品的成本；同时，采用稳定化处理的硅酸钾和硅溶胶，减少硅醇基数量，降低其反应活性。改性纯化的无机填料与硅酸钾具有较好的分散稳定性、无毒、无味、涂层干燥快、表面光洁平滑、耐水性好、不易脱落，降低硅酸钾在无机涂料中的反应活性，满足无机硅酸盐涂料在建筑内墙的需求。解决无机涂料体系稳定性不足、后增稠严重、调色难、易粉化等问题，具有很好的工业前途。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]本专利技术提供一种无机硅酸盐内墙涂料，所述无机硅酸盐内墙涂料由如下质量配比原料组成：水300
‑
500份、分散剂1
‑
10份、消泡剂1
‑
10份、流平剂1
‑
10份、pH调节剂1
‑
10份、改性无机填料200
‑
500份、改性无机成膜基料100
‑
300份、有机乳液30
‑
100份和增稠剂1
‑
10份；
[0008]所述改性无机填料按如下方法制备：将有机改性剂a、无机填料，置于搅拌罐中，再加入有机醇以及水，搅拌1～5h，置于50～150℃烘箱中干燥1～5h，再对其进行研磨，得到改性无机填料；所述有机改性剂a为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
‑
环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2
‑
甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无机硅酸盐内墙涂料，其特征在于所述无机硅酸盐内墙涂料由如下质量配比原料组成：水300
‑
500份、分散剂1
‑
10份、消泡剂1
‑
10份、流平剂1
‑
10份、pH调节剂1
‑
10份、改性无机填料200
‑
500份、改性无机成膜基料100
‑
300份、有机乳液30
‑
100份和增稠剂1
‑
10份；所述改性无机填料按如下方法制备：将有机改性剂a、无机填料，置于搅拌罐中，再加入有机醇以及水，搅拌1～5h，置于50～150℃烘箱中干燥1～5h，再对其进行研磨，得到改性无机填料；所述有机改性剂a为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2
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甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑
氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N
‑
(β
‑
氨乙基)
‑
γ
‑‑
氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷或γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述无机填料为钛白粉、煅烧高岭土、重质碳酸钙或滑石粉中的一种或多种的混合；所述有机醇为乙醇，乙二醇，丙醇，丙二醇或丙三醇中的一种或几种；所述改性无机成膜基料为改性硅溶胶、改性硅酸钾、改性硅酸钠中的一种或者多种的混合，所述改性硅酸钾按如下方法制备：将有机改性剂b先在三口烧瓶中搅拌使其充分水解缩合，然后添加硅酸钾，搅拌混合，最后添加稳定剂，室温放置2
‑
4h，得到改性硅酸钾；同样条件下，将硅酸钾替换为硅溶胶或硅酸钠，分别获得改性硅溶胶和改性硅酸钠；所述有机改性剂b为γ
‑
氨丙基三乙氧基硅烷、γ
‑
氨丙基三甲氧基硅烷、γ
‑
(2,3
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环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷、γ
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三(2
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甲氧乙氧基)硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三过氧化叔丁基硅烷、N
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(β
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氨乙基)
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γ
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氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N
‑
(β
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氨乙基)
‑
γ
‑‑
氨丙基三甲氧基硅烷、苯胺甲基三乙氧基硅烷、γ
‑
巯丙基三甲氧基硅烷中的一种或几种；所述改性无机成膜基料为改性硅溶胶、改性硅酸钾、改性硅酸钠中的一种或者多种的混合；所述稳定剂为无机涂料稳定剂STAB PG、无机涂料稳定剂STAB PV、硅酸钾涂料稳定剂LOPON 827、硅酸盐涂料稳定剂LOPON@ST中的一种或几种；所述分散剂是分散剂CK
‑
921、分散剂CK
‑
922、分散剂OT
‑
75或分散剂5040中的一种或多种；所述消泡剂是消泡剂CK
‑
231、消泡剂CK
‑
232、消泡剂CK
‑
233、有机硅消泡剂、消泡剂NXZ中的一种或多种；所述流平剂是流平剂CK
‑
113、流平剂CK
‑
114、流平剂CK
‑
115、流平剂RM
‑
2020中的一种或多种；所述pH调节剂是2
‑
氨基
‑2‑
甲基
‑1‑<...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爱民，魏金晶，张信，区英强，林杰生，叶彩平，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：