[發(fā)明專利]一種高性能水性無機涂料及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310442795.7
• 申請日: 2013-09-25
• 公開（公告）號: CN103483884A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發(fā)明（設計）人: 古雙娜;王良詠;施鷹;劉衛(wèi)麗;宋志棠
• 申請（專利權(quán)）人: 上海新安納電子科技有限公司;中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: C09D1/00
• 分類號: C09D1/00;C09D7/12
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 張艷

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及化學工程領域，特別是涉及一種高性能水性無機涂料及其制備方法。

背景技術(shù)

為了提高建筑物墻面和其他物體的耐腐蝕性、耐候性和抗化學物質(zhì)，均需在其表面涂上涂料，而目前的涂料成膜物主要以有機乳液為主，但因其揮發(fā)性組分含量較高，大量的有機殘留，對環(huán)境有一定的破壞。因此，低污染或環(huán)境友好型涂料在市場上受到極大關(guān)注，水性無機涂料作為一種節(jié)能、環(huán)保的綠色涂料應運而生，也逐漸被提出了更高性能的要求。

無機涂料主要是指以硅酸鹽和磷酸鹽類化合物作為粘結(jié)劑，加入各種顏、填料、助劑、固化劑配制而成的涂料，其中硅酸鹽高分子化合物又可分為堿金屬硅酸鹽和硅溶膠。這種以無機粘結(jié)劑作為成膜物質(zhì)的涂料具有成膜溫度低、其涂膜具有優(yōu)良的耐候性、在紫外光作用下非常穩(wěn)定、良好的耐熱性、遇火不燃、較好的耐污染性、不易吸灰、能保持明快的裝飾效果、在制作與使用過程中無揮發(fā)性有機物產(chǎn)生、不會污染環(huán)境、原材料資源豐富、成本低廉等一系列優(yōu)點，因而得到了廣泛的應用。

硅溶膠涂料是以膠體二氧化硅的水分散液為成膜物質(zhì)，混以顏、填料、助劑攪拌分散而成的一種無機涂料。成膜物質(zhì)硅溶膠是一種粒徑為1～100nm的多聚硅酸的高度分散物。成膜性能的好壞不僅與膠體膠粒的大小有關(guān)，更重要的是粒子表面應具有一定的活性。一般硅溶膠的粒子呈球形，粒子表面大部分被硅羥基Si-OH所包圍，小部分吸附了作為穩(wěn)定劑的陽離子，由于粒子表面吸附了陽離子，膠粒帶有電荷，并且具有足夠大的zeta電位，保證了膠體的穩(wěn)定性。成膜時，隨著水分的蒸發(fā)，膠體粒子不斷靠緊，Si-OH中相鄰的-OH基脫水而形成-Si-O-Si-鍵。硅溶膠作為成膜物具有較大優(yōu)勢，施工后吸收大氣中CO₂，隨著水分的揮發(fā)，SiO₂粒子間能形成牢固的Si-O鍵而成為連續(xù)涂膜。但Si-O鍵的剛性較強，成膜交聯(lián)又是一個縮水過程，塑性等綜合性能較差,因此一般在該無機涂料中添加纖維或纖維狀、片狀顏、填料，或者用有機高分子成膜物改性，使有機樹脂填充在-Si-O-Si-網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的間隙中，屏蔽殘存的羥基，減少涂膜對水的敏感程度，以提高其綜合性能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種高性能水性無機涂料，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。

本發(fā)明第一方面提供一種高性能水性無機涂料，該涂料對環(huán)境污染小，具有粘附性強，流平性和光澤性好的特點，所述高性能水性無機涂料的原料按重量份計，包括如下組分：

優(yōu)選的，所述硅溶膠為納米級的二氧化硅顆粒在水中的分散液，所述硅溶膠的濃度為25-30wt%。

優(yōu)選的，所述硅溶膠的粒徑為11-13nm。

優(yōu)選的，所述聚合物溶液的溶劑為水，溶質(zhì)選自聚乙烯醇，聚丙烯酰胺，聚乙烯吡咯烷酮中的一種或多種的組合。

更優(yōu)選的，所述聚乙烯醇的平均分子量為30,000～70,000。

更優(yōu)選的，所述聚丙烯酰胺的平均分子量為≥3,000,000。

更優(yōu)選的，所述聚乙烯吡咯烷酮的平均分子量為40,000～60,000。

更優(yōu)選的，所述聚合物溶液的濃度為5-15wt%。

優(yōu)選的，所述顏料為鈦白粉。

優(yōu)選的，所述填充劑選自滑石粉，碳酸鈣，硅鈣粉中的一種或多種的組合。

優(yōu)選的，所述消泡劑選自異辛醇，異丙醇中的一種或多種的組合。

優(yōu)選的，所述成膜助劑選自乙二醇、乙二醇丁醚醋酸酯、乙酸、乙醇、乙酸乙酯中的一種或多種的組合。

優(yōu)選的，所述增稠劑為聚氨酯型增稠劑。

更優(yōu)選的，所述聚氨酯型增稠劑為PUR40聚氨酯增稠劑。

本發(fā)明第二方面提供所述高性能水性無機涂料的制備方法，包括如下步驟：

1）在室溫下，先將水、消泡劑混合攪拌，再加入顏料和填充劑，充分攪拌后，過濾得到均勻溶液A；

2）按配方，將所述硅溶膠和聚合物溶液混合，充分攪拌，得到均勻溶液B；

3）按配方，在步驟2）所得的溶液B中，加入成膜助劑和增稠劑，充分攪拌，過濾得到均勻溶液C；

4）將步驟3）所得的溶液C，滴加入溶液A中，充分攪拌，過濾，即制的所述的高性能水性無機涂料。

優(yōu)選的，所述步驟1中，所述充分攪拌的具體條件為：在450-550r/min的速率下攪拌20-40min。

優(yōu)選的，所述步驟2中，所述充分攪拌的具體條件為：在250-350r/min的速率下攪拌20-40min。