一种水性硅基墙面漆及其制备方法和应用与流程

本发明属于涂料，具体涉及一种水性硅基墙面漆及其制备方法和应用。

背景技术：

1、涂料中通常包含voc、重金属、apeo、甲醛、杀菌剂、防霉剂(异噻挫啉酮、ipbc、zpt)等对人体、环境有毒有害的物质，其中最普遍的共识认为voc是指那些沸点等于或低于250℃的化学物质，所以沸点超过250℃的那些物质不归入voc的范畴。为了规避voc含量的限制，涂料企业会选择加入一些高沸点的溶剂，即svoc，从而市场上出现很多所谓的“零voc”产品，实际上这类产品危害更大。这些svoc沸点更高，挥发更慢，饱和蒸气压较低，在环境中较稳定，不易降解，在室内环境中可存在时间比普通voc存在更长时间，对人体的危害也更大。

2、另外，杀菌剂在涂料中也是必不可少的添加剂，涂料的罐内防腐、以及涂料干膜后的防霉、抗菌的能力，都是通过杀菌、防霉剂添加从而实现的。我们统称为生物杀伤剂。然而杀菌剂对人体、水生生物、环境有着不可逆的损伤。

3、上海市涂料染料行业协会在2022年1月10日发布t/shcda000003-2022《低半挥发性有机化合物绿色水性内墙涂料》的团体标准，其中对建筑内墙涂料svoc有明确限定，优等品产品≤30g/l，异噻挫啉酮(cmit、mit、bit)，以及ipbc、zpt等也有不同指标的限定；gb/t35602-2017《绿色产品评价涂料》标准中对生物杀伤剂含量也有作出限定。

4、目前，随着消费升级，老百姓对环保、健康的居住环境要求越来越高，尤其是在装修的过程中，越来越重视使用的材料的环保性，并需要能满足更高、更严苛的环保标准的产品。

5、因此，需要开发一种svoc、voc和生物杀伤剂含量低，同时具有防霉、耐污渍和防火阻燃性的涂料。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种水性硅基墙面漆及其制备方法和应用，所述水性硅基墙面漆稳定性好，svoc、voc和生物杀伤剂含量低，所述水性硅基墙面漆的漆膜耐洗刷性能优异，能通过a2级燃烧性能测试，阻燃效果好，通过0级防霉测试，耐污渍测试≥60分。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种水性硅基墙面漆，所述水性硅基墙面漆包括按质量百分比计的如下组分：无机杂化乳液20-30％(例如21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％或29％等)、硅酸钾3-5％(例如3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％、4.2％、4.4％、4.6％或4.8％等)、钛白粉20-25％(例如20.5％、21％、21.5％、22％、22.5％、23％、23.5％、24％或24.5％等)、硅藻土3-5％(例如3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％、4.2％、4.4％、4.6％或4.8％等)、无机涂料专用重钙粉3-5％(例如3.2％、3.4％、3.6％、3.8％、4.0％、4.2％、4.4％、4.6％或4.8％等)、纤维素0.2-0.5％(例如0.23％、0.26％、0.29％、0.32％、0.33％、0.36％、0.39％、0.42％、0.45％或0.48％等)、分散剂0.8-1.5％(例如0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％或1.4％等)、润湿剂0.1-0.3％(例如0.12％、0.14％、0.16％、0.18％、0.20％、0.22％、0.24％、0.26％或0.28％等)、消泡剂0.2-0.4％(例如0.22％、0.24％、0.26％、0.28％、0.30％、0.32％、0.34％、0.36％或0.38％等)、增稠剂0.5-1.5％(例如0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％或1.4％等)、疏水助剂0.5-1％(0.55％、0.6％、0.65％、0.7％、0.75％、0.8％、0.85％、0.9％或0.95％等)和水25-50％(例如28％、31％、34％、37％、40％、43％、46％或49％等)。

4、本发明中，所述无机杂化乳液的voc和svoc含量低，自身具有优异的抗微生物侵蚀性能，以硅酸钾作为粘结剂，在水性硅基墙面漆配方中无需额外添加增塑剂(voc成膜助剂)，也使制得的水性硅基墙面漆的voc和svoc含量低。所述硅酸钾价格低，在室温下自固化，盐析更少，耐水性好，硬度高，效果更好，还能显著提高水性硅基墙面漆形成的漆膜的耐洗刷性，所述疏水助剂能提高漆膜的耐洗刷性和耐污渍性。本发明通过对水性硅基墙面漆的组分设计和各组分含量的选择，使所述水性硅基墙面漆中有机物含量低，防火阻燃性能好，且稳定性好，svoc、voc和生物杀伤剂含量低，所述水性硅基墙面漆的漆膜耐洗刷性能优异，能通过a2级燃烧性能测试，通过0级防霉测试，耐污渍测试≥60分。

5、优选地，所述无机杂化乳液为阴离子型低粘度净味聚合物乳液。

6、本发明中所述低粘度意指粘度为50～500mpas，例如100mpas、150mpas、200mpas、250mpas、300mpas、350mpas、400mpas或450mpas等。

7、优选地，所述阴离子型低粘度净味聚合物乳液的成膜温度≤5℃，例如0℃、0.5℃、1℃、1.5℃、2℃、2.5℃、3℃、3.5℃、4℃或4.5℃等。优选地，所述阴离子型低粘度净味聚合物乳液的ph为11-12，例如11.1、11.2、11.3、11.4、11.5、11.6、11.7、11.8或11.9等。

8、本发明中，所述阴离子型低粘度净味聚合物乳液ph极高，可达11-12，其自身具有优异的抗微生物侵蚀性能。

9、优选地，所述阴离子型低粘度净味聚合物乳液的中有机物的质量百分比≤5％，例如0.5％、1％、1.5％、2％、2.5％、3％、3.5％、4％或4.5％等。

10、本发明中，有机物含量非常低，使制得的水性硅基墙面漆中有机物含量低，防火阻燃性能好。

11、优选地，所述阴离子型低粘度净味聚合物乳液包括巴斯夫eco 7699。

12、优选地，所述硅酸钾包括高固含无机硅酸盐涂料专用硅酸钾。

13、本发明中所述高固意指固含量为37～41％，例如37.5％、38％、38.5％、39％、39.5％、40％或40.5％等。

14、优选地，所述高固含无机硅酸盐涂料专用硅酸钾包括澳润cr0sfect k99。

15、优选地，所述钛白粉为金红石型钛白粉。

16、优选地，所述金红石型钛白粉中二氧化钛的含量≥95％，例如95.5％、96％、96.5％、97％、97.5％、98％、98.5％、99％或99.5％等。

17、优选地，所述金红石型钛白粉包括龙蟒r996和/或杜邦r902+。

18、优选地，所述硅藻土的中值粒径≤10μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm等。

19、优选地，所述硅藻土包括celite 499。

20、本发明中，所述硅藻土的中值粒径≤10μm，若硅藻土的中值粒径过大，硅藻土不易分散，所述水性硅基墙面漆形成的漆膜的表面平整度会变差，有颗粒感。

21、优选地，所述无机涂料专用重钙粉的目数为800-1250目，例如850目、900目、950目、1000目、1050目、1100目、1150目或1200目等。

22、本发明中，所述无机涂料专用重钙粉的目数为800-1250目，若无机涂料专用重钙粉的目数过大，则所述水性硅基墙面漆形成的漆膜60°角侧光太高；若无机涂料专用重钙粉的目数过小，则所述水性硅基墙面漆形成的漆膜手感变差。

23、优选地，所述无机涂料专用重钙粉包括广源316。

24、优选地，所述纤维素包括羟乙基纤维素。

25、优选地，所述羟乙基纤维素包括亚什兰250hbr。

26、优选地，所述分散剂包括无机涂料专用分散剂。

27、优选地，所述无机涂料专用分散剂包括丙烯酸聚合物钠盐分散剂。

28、优选地，所述丙烯酸聚合物钠盐分散剂包括巴斯夫dispex aa 4140。

29、优选地，所述润湿剂包括不含apeo的非离子润湿剂。

30、优选地，所述不含apeo的非离子润湿剂包括澳润da 202。

31、优选地，所述消泡剂包括聚合物复合矿物油类消泡剂。

32、优选地，所述聚合物复合矿物油类消泡剂包括巴斯夫foamstar st 2410ac。

33、优选地，所述增稠剂包括无机硅酸盐类增稠剂。

34、优选地，所述无机硅酸盐类增稠剂包括海明斯ew na。

35、优选地，所述疏水助剂包括水性硅烷和硅氧烷的乳液。

36、优选地，所述水性硅烷和硅氧烷的乳液包括瓦克bs4004。

37、优选地，所述水性硅基墙面漆在30℃的粘度为90-100ku，例如91ku、92ku、93ku、94ku、95ku、96ku、97ku、98ku或99ku等。

38、第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的水性硅基墙面漆的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将无机杂化乳液、硅酸钾、钛白粉、硅藻土、无机涂料专用重钙粉、纤维素、分散剂、润湿剂、消泡剂、增稠剂、疏水助剂和水混合，得到所述水性硅基墙面漆。

39、优选地，所述制备方法具体包括如下步骤：

40、(1)在搅拌状态下，向水中依次缓慢加入分散剂、润湿剂、消泡剂和纤维素，混合，得到混合物a。

41、(2)将步骤(1)制得的混合物a、钛白粉、硅藻土和无机涂料专用重钙粉混合，得到混合物b。

42、(3)将步骤(2)制备的混合物b、无机杂化乳液和硅酸钾第一次混合，加增稠剂和疏水助剂第二次混合，得到所述水性硅基墙面漆。

43、优选地，步骤(1)所述混合的转速为500-600r/min(例如510r/min、520r/min、530r/min、540r/min、550r/min、560r/min、570r/min、580r/min或590r/min等)，混合的时间为3-5min(例如3.2min、3.4min、3.6min、3.8min、4.0min、4.2min、4.4min、4.6min或4.8min等)。

44、优选地，步骤(2)所述混合的转速为1000-1200r/min(例如1030r/min、1060r/min、1090r/min、1120r/min、1150r/min或1180r/min等)，混合的时间为20-30min(例如21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min或29min等)。

45、优选地，所述混合物b的细度≤40μm，例如5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm或35μm等。

46、本发明中，所述混合物b的细度意指混合物b中颗粒的细度。

47、优选地，步骤(3)所述第一次混合和第二次混合的转速各自独立地为500-700r/min，例如530r/min、560r/min、590r/min、620r/min、650r/min或680r/min等。

48、优选地，步骤(3)所述第一次混合的时间为3-5min，例如3.2min、3.4min、3.6min、3.8min、4.0min、4.2min、4.4min、4.6min或4.8min等。

49、优选地，步骤(3)所述第二次混合的时间为5-10min，例如5.5min、6.0min、6.5min、7.0min、7.5min、8.0min、8.5min、9.0min或9.5min等。

50、第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的水性硅基墙面漆在墙面中的应用。

51、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：

52、本发明中，所述水性硅基墙面漆通过对水性硅基墙面漆组分的设计和各组分含量的选择，svoc、voc和生物杀伤剂含量低，通过了涂料行业公认最严苛的环保认证：德国蓝天使认证；能在50℃储存14天不出现分层、沉淀现象，遮盖力＞0.95，冻融稳定性测试通过，水性硅基墙面漆体系稳定，符合gb/t9756-2018《合成树脂乳液内墙涂料》中优等品标准；所述水性硅基墙面漆的漆膜耐洗刷性能优异，能通过a2级燃烧性能测试、通过0级防霉测试，耐污渍测试≥60分。