一种无机涂料及其制备方法和应用与流程

本发明属于建筑涂料，具体涉及一种无机涂料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来，随着国家对防火要求的提高，无机涂料作为一种耐火性能好的a级防火涂料，迅速占领了涂料市场，特别是在内墙涂料中的应用，已经被普遍接受。但是其在无机外墙中的应用较少，原因主要包括两方面：一是无机涂料一般用无机硅酸盐作为成膜物，碱性比较强，抗返盐碱性差，容易返碱；二是无机涂料的耐沾污性差，由于无机外墙的亲水性比较强，所以水中的土等杂质很容易留在墙面，导致墙体脏污；三是无机涂料的成膜物硅酸盐成膜时间一般较长，所以早期强度一般比较差。因此，寻求性能更优的能够适用于无机外墙的无机涂料，对于提升无机外墙的性能和使用寿命，具有重要意义。

2、cn116715982a公开了一种高保色性的无机外墙建筑涂料及其制备方法，其制备原料包括如下组分：聚合物改性硅溶胶、聚合物乳液、纤维素、固态填料、涂料助剂、amp 95、有机色浆和水，所述聚合物改性硅溶胶由有机硅氧烷接枝聚乙烯醇系聚合物，在此基础上，通过接枝过硅氧烷的聚乙烯醇系聚合物表面的硅羟基与硅溶胶中的羟基发生反应制得。利用聚乙烯醇系聚合物中弹性长链来提升无机涂料对色浆的包裹能力，采用有机硅氧烷作为聚乙烯醇系聚合物改性的硅溶胶的中间载体，改性后的硅溶胶接枝了聚合物长链，提高了硅溶胶成膜后的弹性，解决了常规无机涂料耐候性不足与颜色发花褪色等问题。但是，所述涂料对于无机外墙存在的抗返盐碱性差，易沾污以及早期强度低等问题并给出没有解决方案。

3、因此，开发一种抗返盐碱，耐沾污以及早期强度高的无机涂料，是本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种无机涂料及其制备方法和应用。所述无机涂料抗返盐碱性好，抗返盐碱时间长；耐沾污性好；且早期强度高；用于无机外墙，能够解决无机外墙易返碱，易沾污以及早期强度低的问题。

2、为达此目的，本发明采用以下技术方案：

3、第一方面，本发明提供一种无机涂料，以重量份计，所述无机涂料包括1～2.5份纳米碳酸钙、15～30份改性硅溶胶、0.4～0.8份纤维素、0.5～5份助剂、30～65份第二填料和5～55份水；所述改性硅溶胶为经过丙烯酸改性的硅溶胶。

4、本发明中，纳米碳酸钙能够在干燥的过程中与硅溶胶反应，形成性能更加稳定的硅酸钙，不但有利于提高无机涂料的硬度，而且早期强度也能够得到明显加强；并且纳米碳酸钙与硅溶胶复配，使得涂料成膜后的表面致密度明显增加，进而使得沾污性明显提高；同时，还能提高涂料的抗返盐碱性。

5、本发明中，1～2.5份纳米碳酸钙，例如可以为1份、1.1份、1.2份、1.3份、1.4份、1.5份、1.6份、1.7份、1.8份、1.9份、2份、2.1份、2.2份、2.3份、2.4份、2.5份等。

6、本发明中，所述纳米碳酸钙的含量在上述限定的范围内，涂料的耐沾污性、抗返盐碱性以及早期强度更优；用量太少，涂料的耐沾污性变差、抗返盐碱的时间缩短以及耐擦洗次数和硬度降低；用量太多，性能没有明显提升，成本高。

7、本发明中，15～30份改性硅溶胶，例如可以为15份、15.5份、16份、16.5份、17份、17.5份、18份、18.5份、19份、19.5份、20份、20.5份、21份、21.5份、22份、22.5份、23份、23.5份、24份、24.5份、25份、25.5份、26份、26.5份、27份、27.5份、28份、28.5份、29份、29.5份、30份等。

8、本发明中，所述改性硅溶胶的含量在上述限定的范围内，涂料的耐沾污性、抗返盐碱性以及早期强度更优；用量太少，涂料的耐沾污性变差、抗返盐碱的时间缩短以及耐擦洗次数和硬度降低；用量太多，涂料早期强度变差。

9、本发明中，0.4～0.8份纤维素，例如可以为0.4份、0.45份、0.5份、0.55份、0.6份、0.65份、0.7份、0.75份、0.8份等。

10、本发明中，0.5～5份助剂，例如可以为0.5份、1份、1.5份、2份、2.5份、3份、3.5份、4份、4.5份、5份等。

11、本发明中，30～65份第二填料例如可以为30份、32份、35份、38份、40份、42份、45份、48份、50份、52份、55份、58份、60份、62份、65份等。

12、本发明中，5～55份水例如可以为5份、10份、15份、20份、25份、30份、35份、40份、45份、50份、55份等。

13、优选地，所述无机涂料包括1.3～1.8份纳米碳酸钙和22～28份改性硅溶胶。

14、优选地，所述纳米碳酸钙包括纳米活性碳酸钙。

15、本发明中，采用纳米活性钙，即活化后的纳米碳酸钙，能够与硅溶胶反应，得到成膜后致密度好的涂料，提高耐沾污性。

16、优选地，所述纳米碳酸钙的粒径为550～6500nm，例如可以为550nm、600nm、650nm、700nm、750nm、800nm、850nm、900nm、950nm、1000nm、1100nm、1200nm、1300nm、1400nm、1500nm、1600nm、1700nm、1800nm、1900nm、2000nm、2100nm、2200nm、2300nm、2400nm、2500nm、2600nm、2700nm、2800nm、3000nm、3200nm、3400nm、3600nm、3800nm、4000nm、4200nm、4400nm、4600nm、4800nm、5000nm、5200nm、5400nm、5600nm、5800nm、6000nm等，进一步优选为600～1000nm。

17、本发明中，所述纳米碳酸钙的粒径不在上述范围内，粒径过大或过小都会导致漆膜的耐沾污性、抗返盐碱性和/或早期强度降低。

18、本发明中，所述纳米碳酸钙优选江西广源化工活性钙hx-600、江西高安民太化工ccr-800、江西高安民太化工ccr-900等，更优选为江西广源化工活性钙hx-600。

19、优选地，所述改性硅溶胶中丙烯酸的质量百分含量为0.5～2％，例如可以为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％等。

20、本发明中，所述丙烯酸能够提高漆膜的柔韧性以及提供硅溶胶反应前的成膜性。丙烯酸含量太少，柔韧性弱，硅溶胶反应前的成膜性差；含量太多，影响硅溶胶的反应性。

21、优选地，所述改性硅溶胶中还包括硅酸钾和/或甲基丙烯酸丁酯。

22、优选地，所述改性硅溶胶中硅酸钾和甲基丙烯酸丁酯的质量百分含量为5～15％，例如可以为5％、5.5％、6％、6.5％、7％、7.5％、8％、8.5％、9％、9.5％、10％、10.5％、11％、11.5％、12％、12.5％、13％、13.5％、14％、14.5％、15％等。

23、本发明中，硅酸钾与硅溶胶能够与无机外墙表面的钙反应，有利于提高涂料对基材的附着力，阻止墙面毛细管现象的发生，并且得到硅酸钙，有利于提高早期强度，但反应较慢；进一步搭配纳米碳酸钙，有利于加快硅溶胶以及硅酸钾与钙的反应，同时纳米碳酸钙因粒子比较小，更容易深入墙体表面；其中，硅酸钾用量太少，不能覆盖墙面的毛细管空洞；用量太多，硅酸钾会有剩余，因其易溶于水会导致耐水性差；进一步地，采用硅酸钾与甲基丙烯酸丁酯复配，更有利于提高成膜性和耐沾污性。

24、优选地，所述改性硅溶胶的粒径为200～900nm，例如可以为200nm、220nm、240nm、250nm、260nm、280nm、300nm、320nm、340nm、360nm、380nm、400nm、420nm、440nm、460nm、480nm、500nm、520nm、540nm、560nm、580nm、600nm、620nm、640nm、660nm、680nm、700nm、720nm、740nm、760nm、780nm、800nm、820nm、840nm、860nm、880nm、900nm等，进一步优选为240～800nm。

25、本发明中，所述改性硅溶胶的粒径不在上述范围内，即粒径过大或过小，都会导致漆膜的耐沾污性、抗返盐碱性和/或早期强度降低。

26、本发明中，所述改性硅溶胶优选君瀚无机涂料jh-108。

27、优选地，所述纤维素包括羟乙基纤维素。

28、优选地，以重量份计，所述助剂包括0.05～0.3份多功能助剂(例如可以为0.05份、0.1份、0.15份、0.2份、0.25份、0.3份等)、0.2～0.7份分散剂(例如可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份等)、0.1～0.5份润湿剂(例如可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等)、0.2～0.6份消泡剂(例如可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、等)、0.1～0.5份防冻剂(例如可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等)、0.1～0.5份杀菌剂(例如可以为0.1份、0.2份、0.3份、0.4份、0.5份等)和0.2～1份成膜助剂(例如可以为0.2份、0.3份、0.4份、0.5份、0.6份、0.7份、0.8份、0.9份、1份等)。

29、优选地，所述多功能助剂包括2-氨基-2-甲基-1-丙醇(amp-95)。

30、优选地，所述分散剂包括钠盐分散剂。

31、本发明中，所述钠盐分散剂包括但不限于圣诺普科的sn-5040、陶氏的731a等。

32、优选地，所述润湿剂包括烷基聚氧乙烯醚类润湿剂。

33、本发明中，所述润湿剂包括但不限于克莱恩的lcn407。

34、本发明中，所述消泡剂包括但不限于科宁的334或者巴斯夫的350。

35、优选地，所述防冻剂包括乙二醇。

36、本发明中，所述杀菌剂包括但不限于托尔的mbs5050杀菌剂。

37、本发明中，所述成膜助剂包括十二碳醇酯。

38、优选地，以重量份计，所述第二填料包括10～20份钛白粉(例如可以为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等)、15～25份高岭土(例如可以为15份、16份、17份、18份、19份、20份、21份、22份、23份、24份、25份等)和10～20份重质碳酸钙(例如可以为10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份、20份等)。

39、本发明中，所述钛白粉包括金红石型钛白粉。

40、优选地，所述高岭土和重质碳酸钙的粒径为800～2000目，例如可以为800目、850目、900目、950目、1000目、1100目、1200目、1300目、1400目、1500目、1600目、1700目、1800目、1900目、2000目等。

41、第二方面，本发明提供一种根据第一方面所述的无机涂料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

42、将纳米碳酸钙、改性硅溶胶、纤维素、助剂、第二填料和水混合，得到所述无机涂料。

43、优选地，所述混合包括：将水与纳米碳酸钙进行第一次混合；然后向其中加入纤维素和部分助剂和第二填料进行第二次混合；然后向其中加入剩余助剂和改性硅溶胶进行第三次混合，得到所述无机涂料。

44、优选地，所述第一次混合的转速为300～500rpm，例如可以为300rpm、350rpm、400rpm、450rpm、500rpm等；时间为2～8min，例如可以为2min、3min、4min、5min、6min、7min、8min等。

45、本发明中，第一次混合后，包括先加入纤维素混合1～5min后，提高转速至1000～1400rpm，加入部分助剂进行第二次混合。

46、优选地，所述部分助剂包括多功能助剂、分散剂、润湿剂和消泡剂。

47、本发明中，所述第二次混合中的消泡剂占消泡剂总质量的40～60％。

48、优选地，所述第二次混合的转速为1000～1400rpm，例如可以为1000rpm、1100rpm、1200rpm、1300rpm、1400rpm等；时间为20～40min，例如可以为20min、25min、30min、35min、40min等。

49、优选地，所述剩余助剂包括成膜助剂、杀菌剂和消泡剂。

50、优选地，所述第三次混合的转速为700～900rpm，例如可以为700rpm、750rpm、800rpm、850rpm、900rpm等。

51、本发明中，所述混合的设备包括装有分散轴的分散罐，每次添加物料还包括加入水清洗罐体和分散轴的步骤，根据粘度调节水的加入量。

52、第三方面，本发明提供一种根据第一方面所述的无机涂料在无机外墙中的应用。

53、本发明所述的数值范围不仅包括上述列举的点值，还包括没有列举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

54、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

55、本发明中，所述无机涂料采用纳米碳酸钙和改性硅溶胶复配，使得所述无机涂料抗返盐碱性好，抗返盐碱时间长；耐沾污性好；且早期强度高；用于无机外墙，能够解决无机外墙易返碱，易沾污以及早期强度低的问题。