一种内墙干粉乳胶涂料及其制备方法

专利名称：一种内墙干粉乳胶涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及建筑涂料的制备，更具体地说，涉及一种环保型内墙干粉学服涂料及其制备方法。
背景技术：
随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，水性涂料的用量大幅度上升。特别是在建筑领 域，7jC性涂料(主要是乳胶涂料)己经占据了建筑涂料8(M以上的市场。
但是，建筑？L胶涂料中的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound,简写为V0C)对 人体和环境的危害仍然是急待解决的问题。5年前我国国家标准规定建筑学服涂料中V0CS250克/ 每升涂料(约1600克)，现在的规定是V0C^100克/每升涂料，美国近年来推出"零VOC涂料"， 规定V0C^5克/每升涂料。现在通用的孚L^漆(建筑涂料)是由四个组分的物质组成①成膜物 质~~高好乳液，如水性聚丙烯酸酯等；②颜填料~~f太白粉、碳酸f丐粉、颜料等；③水； ④助齐!H"成膜助剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、防腐剂、防冻剂等约10种化学物质。这四个 组分中， 物资和颜填料统称为固体份，是构 料所必不可少的。水是涂料生产和施工(使 用)时所需要的，水约占建筑涂料总重量的50%。涂料施工到墙壁上以后，水挥发到空气中，便 完成了它的作用，只剩下涂料的固体份( 聚合物和颜填料)。助剂是建筑涂料(乳胶漆)生产、 贝亡存和施工(使用)时所必需的。学服涂料中的VOC主要来源于助剂，其大多是半挥发性物质， 挥发速度慢，对居室和环境有长期慢性的作用，有的毒性可能比易挥发有机物的毒性更大。
针对这种情况，人们认为，若将现有乳胶涂料的 物资(高分子乳液)干燥成粉状后与颜 填料混合，混合物用水溶解后若具有现有享L^涂料同样的性能，则V0C的问题便彻底解决了，而 且可省去涂料中的多种助剂，节省资源和成本。因此，干粉涂料腿而生。早期的干粉涂料主要 是以腻子及其类似物形式出现的，因此很多时f駄们所说的干粉涂料实际上是干粉腻子，如20世 纪90年代进入我国市场的加拿大的托肯矿物找平胶泥、澳大利亚的卓能公司的腻子粉等。随着可 再分散聚合物胶粉和颜填料的种类增加，干粉涂料的专利也自越多。总的说来，这些干粉涂料 主要以无机粉料如石膏、熟石灰、碳^l丐、氧化药、高岭土、滑石粉、7K泥等为主要原材料，加 入少量的有机结合物乳胶粉、纤维素醚等混合而成，例如专利CN 1322078C涉及的无机干粉质感 涂料，CN 1876733A涉及的多功倉嫩末建筑涂料，CN1887989A涉及的环保型干粉涂料，CN100351328C 涉及的多功能干粉涂料，CN1380367A涉及的钢化干粉涂料，CN1376742A涉及的新型刚玉干粉涂料，CN1229824A涉及的干粉瓷涂料，CN1194045C涉及的聚合物7K泥基干粉涂料，CN1147530A涉及的建 筑粉末涂料~~干粉瓷，CN1065668A涉及的建m用干粉涂料，等等。但是，这些干粉涂料都未 能推广，主要原因是施工方式大多需要厚膜涂装，且涂膜性能也不能跟乳胶涂料相比。
目前，从国内外现实情况看，市场上的干粉涂料需要厚膜涂装，产品比较单一，同质化的产品 多，且主要应用于临时建筑工程领^S其^lXt凃膜性能要求不高的场合。性能与传统内墙 服涂 料相当的、可调色且可薄涂的、真正零VOC内墙干粉乳胶涂料的制备方法在国内外尚未见报道。

发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，Jli共一种环保型内墙干粉孚服涂料及其制备方法，其 以干粉形式生产、包装和运输，在施工之前加水搅拌均匀，然后按刷涂、辊涂或喷涂的形式进行 施工，形成的涂膜具有良好的耐水性、耐碱性、耐候性、耐^ljl鹏、抗污性^#性，与传统乳胶 涂料的性能相当，且不含voc (零voc)和重金属等危害环境和人体健康的组分。
本发明的目的还在于提供所述内墙干粉享服涂料的制备方法。 本发明的内墙干粉乳胶涂料的重量百分比组成如下
聚合物乳胶粉1H0% 钛白粉 10~40% 翻碳酸药10~德 煅烧高岭土 5—20% 滑石粉 5— 纤维素醚 0.1~0. 5% 固体消泡剂0.2—0.6% 助剂 0. 2—1. 0%
着色颜料 0.01—10%;
所述纤维素S^用甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素 中一种或一种以上混合物。 所述助剂为阴离子聚氨酯。
上述配方中的聚合物乳胶粉是一种玻璃化温度为一1(TC 5'C的高分子量聚合物粉末，其可以 是由多种丙烯酸(酯)单体和甲基丙烯酸(酯)单体共聚而成的丙烯酸聚合物，也可以是酸乙烯/ 乙烯共聚物共聚物、乙烯/醋酸乙烯/乙烯酯/乙烯三元共聚物粉料、月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共 聚物胶粉等；可采用市售的产品，例如国民淀粉化学有限公司的Elotex聚合物粉末，瓦克公司的
4VI剛APAS聚合物乳胶粉等，其作用是将钛白粉、SM碳酸牵丐、煅烧高岭土、滑石粉等填料有效地 粘合起来，在干燥后形成具有一定强度和弹性的涂膜。本发明优先采用含有自交联官能团的丙烯 酸聚合物乳胶粉。可分散聚合物的用量直接关系到干粉乳胶涂料的性能，乳胶粉用翻多，涂料 的PVC(颜料体积浓度)越小，涂膜中的基料对颜料粒子的湿润和包翻充分，因而提高了涂料的 许多性能，如耐刷洗性能、耐玷污性能等，但过高又会影响硬度及增加成本，其用量过低会影响 涂膜的强度和耐水性，其用量范围为10 40%。
钛白粉是建筑填料中常用的最理想的白 料，它对可见光具有很高的反射能力和很低的吸 收能力，并且有很好的明亮度。钛白粉分为金红石型和锐钛型两禾中晶型，但金红石型钛白粉与锐 钛型钛白粉相比，具有更好的遮盖力、耐候性和较低的吸油量，但后者具有较低的价格，而且类 墙对涂膜耐候性的要求不高。所以，本发明制备的于粉内墙涂料采用锐钛型钛白粉。根据干粉涂 料深色或浅色等颜色的不同，钛白粉的最^ffl量选择为10"-40%。
翻碳酸转是应用广泛的、价廉的填料，起填充作用，其还能增进涂料的流平性能，其量最 好占干粉乳胶涂料总量的10 40%。
高岭土主要成分为高岭石，分子式为^26>3'2&"2'2//26)，其耐水性、耐酸性、耐碱性好， 化学稳定性较佳，并且能M悬浮性，防ihM料沉降，提高钛白粉在涂料中的遮盖力；能提高乳 胶涂料粘度，提高乳胶涂料的增稠稳定性，但是其吸水性大，耐碱性差，对构成斥水性的涂膜也 不太适应。高岭土的加入量一般为配方总量的5~20%。
滑石粉主要成分3Mg^4S^2'H々，是羟基络合物。由于滑石粉中和氧结合的镁原子在两 个片状二氧化硅之间，形腿状结构，相邻层之间依靠弱的范德华力结合在一起，当有剪切力作 用时，层间容易分离，有滑腻感，故能提高流平性，改善漆的涂刷性，并能防止漆中颜料沉淀结 块。滑石M能吸M的伸縮应力，免于发生裂缝和空隙，从而增强膜的强度，提高耐洗性。然 而，滑石粉易粉化，需要其它成分与其配合。本发明选择其最佳用量为5—10%。
纤维素醚是一种有效的增稠剂和流变助剂，其增稠机理为大纤维素分子进入分散介质水相中， 增加7乂相粘度，这种水相粘度的增加来自纤维素OT强烈的水合作用以及分子间的缠绕；同时由 于其保水性、鹏性，可以舰改变其加入量来调节涂膜干燥速度，改善鹏性。可采用甲基纤 维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、淀粉醚等其中一种或一种以 上混合物，其加入会会显著增加乳胶涂料粘度，但如果用量过大会降低干粉涂料的防水性能，其 最佳用量为0.1 0.5%。
固体消泡齐啲作用是抑制干粉孚服涂料^^过程中的泡沫及消除成膜过程出现的气泡。含有消泡剂的干混料可较快地被润湿并且更均匀，由于消除了泡沫，该助齐腿免了过度的收縮、多孔
等应用过程中的涂膜缺陷。其最佳用量范围为0.2 — 0.6 %。
助齐提一种高^量的il7jC改性的阴离子型聚氨酯粉末，其作用相当于传^7jC性乳胶涂料中 的分散剂、润湿剂和成膜助剂。其不仅f辦改善涂料流平性，增加涂膜光泽，提高涂膜遮盖力， 提高颜填料分散效率，而且在鹏过程中，此多功能助齐赃干粉乳胶涂料鹏时还能先迁移到涂 膜的表面，阻止水分过快的蒸发，从而起到了增塑剂的作用，有利于完整涂膜的形成和涂膜性能 的提高。但其用量要适当，过少达不到帮助分散和延缓水分蒸发的目的，过多会阻碍涂膜的干燥， 最佳用量为0. 2 1.0%。
除了白色颜料之外的着feM料是配置有色干粉乳胶涂料不可缺少的。颜料赋予涂膜美丽的颜 色，同时也提高涂料的遮盖力和耐候性等。由于本发明的干粉涂料在^7K施工不采用高速分散机 分散，因而一般的颜料难以完全分散均匀。本发明主要选用易于分散的无机颜料，其粒径比普通 颜料小，吸油量大，遮盖力和籠力都强。易分M料主要是易分散的氧化铁系列颜料，如氧化 铁红、氧化铁黄等。根据客户的要求加入不同种类和用量的有色颜料， 一般在0. 01—10. 0%范围内。
本发明涉及的内墙干粉孚服涂料的制备方、跑括下述步骤按照干粉乳胶涂料的用量比例准 确称取各种原材料，并将其投入到干粉混合机中混合40min，待物料充分混合，然后采用120目的 震动筛除去较大的颗粒，最后称重包装，即得产品。
本发明的内墙干粉乳胶涂料的施工方飽括
(1) 内墙表面预处理。施工前应先检查墙体的牢固和平整瞎况。墙体必须干净、平整、坚固、 结实、无油脂、灰尘、7jC份、霉点。 墙面必须干净，待±啬体含水率小于1W。、 ffl值小于10时 方可涂刷；
(2) 所述内墙干粉乳胶涂料的制备方法，其特征在于将所述配方粉料倒入清水中搅拌至混合 均匀，粉料和清水的重量比为l: 2—3，静置10"12辦中，再次搅拌2—3射中。
(3) 该涂料可滚涂、喷凃、刷涂施工，但宜在5r以上温度使用。
(4) 与水混合好的干粉乳胶涂料最好在7天内用完，且施工前要搅拌均匀。乘除涂料必须用 一层干净的塑料薄膜盖好后再盖紧罐盖，放在阴凉干爽处。
(5) fc存^^0""35'C。存期为一年，超期M标准仍可使用。 本发明制备内iTF粉乳胶涂料的机理是本发明在充分研究涂料配伍学的基础上，以非牛顿
流体的流变学、混合物的复配学、试验的正交方法等为基础，选用具有软核硬壳的结构特性的 聚合物乳胶粒子，使得鹏聚，會滩以粉末状凝急定储存，而且在高玻璃化温度下制得的享L胶
涂料在水的增塑作用下就具有良好的成膜性能；选择纤维素酶和多功能助剂，不仅能够改善干粉
乳胶涂料兑7jC后的流变性能，增加涂膜光泽，.提高涂膜mm力，提高颜填料分散效率，而且在成 膜过程中，多功能助剂在干粉享服涂料鹏时还能先迁移到涂膜的表面，Plih水分过快的蒸发， 从而起到了增塑齐啲作用，有利于完整涂膜的形戯口涂膜性能的提高；将不同特性的±真料弓|入到 一个体系中，在筛选得到的具有适度水溶型、良好的抗酸碱性、合适的可再分散性及强粘结力的 聚合物的作用下，得到了性能可满足多方面要求的内墙干粉乳胶涂料，其涂膜具有优良的耐喊性、 耐7jC性和i^冼擦性能。由于本发明制备的是一种干粉乳胶涂料，因而其是真正的零VOC乳胶涂料， 是绿色化学工业品，同时省去了传统乳胶涂料中的10来种化学物质~~助抓节省了大量资源； 干粉乳胶涂料是固体粉末，可象水泥一样用纸袋包装(大量使用时可散装〉，省去了现在液体乳胶 漆的金属桶或塑料桶包装；便于运输和保存，不变质。
本发明形成的最终产品是环境友好型的内墙干粉学U^涂料，其储存稳定，运输方便，涂膜性 能满足内墙乳胶涂料国家标准(GB / T 9756-2001)的技术要求，产品综合性能达到同类产品的 国际先进7jC平。主要性能如表1所示。
表l干粉内墙享服涂料的主要性能
项目名称国家标准 GB/T 9756-2001本发明干粉乳胶涂料性 能指标
低温稳定性不变质不变质
施工性刷涂二道无障碍刷涂二道无障碍
干燥时间(表千)/h《2《1
涂膜外观正常正常
对比率> 0.93》0.93
耐碱性24h无异常48 h无异常
耐洗刷性/次>謂1200
此外，本发明形成的最终产品是环境友好型的内墙干粉乳胶涂料，其voc不能检出(真正的
7零V0C)，重金属铬、镉、铅、汞和卣代烃(以二氯甲烷计)等均不能检出；无气味，对人的皮肤、 呼吸道^lj激，施工后房间可以立即入住。
本发明与现有技术相比具有如下优点和效果
(1) 本发明形成的内墙干粉孚L^涂料最大的优点是真正的零VOC，是绿色化学工业品，同时 省去了传统乳胶涂料中的IO来种化学物质~~助抓节省了大量资源。
(2) 本发明所得产品是固体粉末，可象水泥一样用纸袋包装(大量使用时可散装)，省去了 现在液体 服漆的金属桶或塑料桶包装，便于运输和长期保存，不变质。
(3) 本发明所得产品施工方便，可刷涂、辊涂或喷涂施工。
(4) 本发明所得产品的遮盖力高，施工前可加2""3倍的7K进行稀释，因而单位重量的内墙 干粉孚服涂料施工面积大，理论值达25~"35平方米/ (公斤.层)，适用于室内灰泥墙、混凝土、 砖石建筑、石膏、砖墙、械、石棉板等的表面涂饰。
(5) 本发明所得产品可薄涂施工,干膜厚度为20 Mm — 200 Wn。
(6) 本发明所得产品无毒无气味，对人的皮肤、呼吸道无刺激，施工后立即可以入住。
具体实施例方式
实施例1
某地斜f的一栋旧小学縫内離1滩饰。配方为(总重量以100公斤计)可再分散聚合物
乳胶粉10公斤，钛白粉37.8公斤，翻碳酸牵丐40公斤，煅烧高岭土5公斤，滑石粉6公斤， 甲基纤维素醚0.4公斤，固体消泡剂0.6公斤，多功能助剂0.2公斤。混合时先在搅拌器中注入 清水，其量为干粉学服涂料的3倍，搅拌15倂中，然后静置10分钟，再搅拌2辦中即可{顿。 由于多年未进行修饰，墙体集尘多，部分墙面脱落。先对旧墙体进行了清理，扫除灰尘、l产除浮 层和碱层，然后采用腻子对墙体进行修补。修补完后的第5天开始刮腻子，初干后用砂纸打磨平 整，干燥15天后开始刷涂本发明的干粉孕服涂料。工程完工后施工人员认为，本发明涂料容易施 工，干燥快，遮盖力高，更重要的优点是本涂料无任何有机溶剂的气味，无毒无害，施工人员无 任何不适的感觉。因此，他们强烈推荐l顿其它建筑商采用本发明涂料。io个月后到该小学进行 复查，墙面平整、整洁，未出现发霉和脱落的现象。
实施例2
某新建别墅区，为了建成后立即入住，消除一股凃料对人体的不良影响，采用了本发明产品进行内墙涂饰。配方为(总重量以100公斤计)可再分散丙烯酸酯聚合物乳胶粉30公斤，钛白
粉40公斤，SM碳酸钙10公斤，煅烧高岭土9.1公斤，滑石粉10公斤，甲基纤维素醚0.5公 斤，固体消泡剂0.2公斤，多功能助剂0.1公斤，氧化铁红0.1公斤。混合时先在搅拌器中注入 清水，其量为干粉乳胶涂料的2.5倍，搅拌15颁，然后静置12倂中，再搅拌3射中即可使用。
兑水后的干粉乳胶涂料践用辊涂方式涂布 子打底且平整后的墙面上的。在辊涂前，检查腻 子批荡的平整度和附着情况，对有问题的墙体进行修补。第一遍施工后，干燥2小时，然后辊涂 第二遍。本产品没有溶剂气味，无毒无害，不环境污染，因此在施工的当天，住户就入住休息。6个 月后至賜幢进行复査，墙面平整、整洁，未出现退色和脱落的现象。听住户讲，该涂料无任何气 味，保洁性好；在梅雨季节里，涂有涂料的内墙面未见结露现象。本涂料的优点得到住户的认可。
实施例3.
某商场，为了改善商场内部的形象，需对原采用马赛克装饰的墙面进行翻修改造。最初的方 案是先伊除旧马赛克，重新用新马赛克装饰。由于干粉乳胶涂料具有丰富的色彩，其施工容易， 无气味、无污染，不影响商场营业，因此方案改为釆用本发明产品进行装饰。配方为(总重量以 IOO公斤计)可再分散聚合物乳胶粉40公斤，钛白粉10公斤，SM碳酸钙13-5公斤，煅烧高 岭土 20公斤，滑石粉5公斤，甲基纤维素醚0.1公斤，固体消泡剂0. 4公斤，多功能助剂1. 0公 斤，氧化铁黄10公斤。混合时先在搅拌器中注入清水，其量为干粉 服涂料的2倍，搅拌15分 沐然后静置10辦中，再搅拌2併中即可使用。使用前先将已经松动的马赛克铲除，进行修补后， 用舌iJ刀刮涂耐水腻子二至!BM，厚度约1.5咖。千燥15小时后进行打磨抛光，干燥16天后开始喷 涂本发明的干粉乳胶涂料。涂装后的墙体平整，光滑。6个月后至赎地考察，除了有轻微污染之外， 墙面没有出现裂缝，也无空鼓、脱落和严重退色现象。
权利要求
1、一种内墙干粉乳胶涂料，其特征在于其重量百分比组成如下聚合物乳胶粉 10—40％钛白粉 10—40％重质碳酸钙 10—40％煅烧高岭土 5—20％滑石粉 5—10％纤维素醚 0.1—0.5％固体消泡剂 0.2—0.6％助剂 0.2—1.0％着色颜料 0.01—10％；所述聚合物乳胶粉是一种玻璃化温度为—10℃～5℃的聚合物粉末。
2、 根据权利要求1所述的涂料，辦征在于所述纤维素,用甲基纤维素、羧甲基纤维素、 乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或一种以上混合物。
3、 根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于所述助剂为阴离子聚氨酯。
4、 根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于所述聚合物乳胶粉是一种含有自交联官能团 的丙烯酸树脂，由丙烯酸或丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸(酯)单体共聚而成。
5、 权禾腰求M之一所述内軒粉乳胶涂料的制备方法，其特征在于将所述配方粉料倒入 清水中搅拌至混合均匀，粉料和清水的重量比为h 2—3，静置10"12^l中，再次搅拌2—3射中。
全文摘要
本发明涉及一种环保型内墙干粉乳胶涂料及其制备方法。它的组成(重量)为可再分散聚合物乳胶粉10-40％、钛白粉10-40％、重质碳酸钙10-40％、煅烧高岭土5-20％、滑石粉5-10％、纤维素醚0.1-0.5％、固体消泡剂0.2-0.6％、多功能助剂0.2-1.0％、着色颜料0.01-10％。本发明形成的内墙干粉乳胶涂料加2-3倍的水兑稀后，可薄涂施工，干膜厚度为20μm-200μm；可调色；储存稳定，运输方便；其VOC不能检出(真正的零VOC)，涂膜性能满足内墙乳胶涂料国家标准的技术要求，产品综合性能达到同类产品的国际先进水平。
文档编号C09D201/00GK101481584SQ200910036940
公开日2009年7月15日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者司徒粤, 夏正斌, 张心亚, 梅慈云, 陈焕钦 申请人:华南理工大学