一种无机防火浮雕涂料及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于涂料术领域，具体涉及一种无机防火浮雕涂料及其制备方法和应用。


背景技术：

2.近年来，无机涂料以优异的性能受到人们的喜爱和追捧，相对于有机涂料来说，无机涂料产品多数是以水为分散介质的，原料往往直接取材于自然界，因此来源十分丰富，且生产及使用过程中对环境的污染小，无环境和健康方面的不良影响。
3.无机涂料呈强碱性，更适合于在同样显碱性的水泥和灰砂等基层上应用，而且硅酸盐胶体渗入基材中，可与这些基材中的石灰产生化学反应生成硅酸钙晶体，能够和基层形成一体，因而其附着力特别好的优点，且无机涂料还具有防水性及高度透气性，使石造建筑内部的水份自由的向外蒸发，同时还具有碱物质的过滤作用，固化后的涂层具备优异的防霉性，涂层不滋生霉菌，可防止涂层起气泡、产生热爆裂和起鳞片而剥落等缺点。因此，无机涂料的耐老化及某些物理化学性能是绝大多相同生产成本的有机涂料很难达到的，因此其具有较好的技术经济性能。
4.浮雕涂料属厚质复层涂料种类，对建筑物具有更好的防护效果。相较于常规无机涂料的平面效果更丰富，无机防火浮雕涂料涂膜可制成凹凸、波纹、橘皮或圆圈等花纹，其颜色可以是单一色、双色或多种色彩的复合，抑或通过不同罩面配套，光泽可以无光、半光、有光、珠光等，且有立体感，能赋予建筑物一种豪华、庄重的现感，对墙体有更好的保护作用。
5.浮雕涂料因具有大小不同的斑点，立体感和视觉美感能满足人们对涂料装饰性的日益要求。目前市场上少量的浮雕涂料多以纯丙乳液和苯丙乳液为主要成膜物质。cn103709844a公开了一种闪光浮雕涂料按重量百分比计算为：乳液：13～15％、纤维素醚溶液：13～15％、分散剂：0.5～0.6％、润湿剂：0.05～0.15％、消泡剂：0.15～0.25％、丙二醇：0.8～1.2％、重钙：40～41％、石英砂：25～27％、木质纤维素：0.25～0.35％、成膜：0.8～1.2％、杀菌剂：0.15～0.25％以及珠光粉：1.5～2.5％；该涂料具有优异的耐水耐碱性，附着力好，既有浮雕艺术感又金色灿烂，展现华丽，且抗渗性能显著，能显著改善墙体的防水性能；但是，其干燥慢、硬度差、耐候性性差且成本高，同时耐洗刷性较差，长时间在室外使用会造成掉色或脱落的现象，限制了浮雕涂料的发展。
6.因此，开发一种稳定性高、附着力高且还具有优异耐洗刷性的无机防火浮雕涂料，是本领域急需解决的技术问题。


技术实现要素：

7.针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种无机防火浮雕涂料及其制备方法和应用，所述无机防火浮雕涂料将无机涂料与浮雕涂料的优点集中在在一起，为纯无机材料，具有耐火性好、储存稳定性高、高渗透、高附着力、耐洗刷性优异以及立体感效果好等性能，且形成的厚质涂层还具有遮盖力强、硬度高、耐候性好以及色彩丰富等优势。
8.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
9.第一方面，本发明提供一种无机防火浮雕涂料，所述无机防火浮雕涂料按照重量份包括如下组分：
[0010][0011][0012]
其中，所述硅酸锂胶体可以为11重量份、12重量份、14重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份或19重量份等。
[0013]
所述硅酸钾胶体可以为10.5重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份或14.5重量份等。
[0014]
所述有机硅稳定剂可以为0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份、0.9重量份、1重量份、1.1重量份、1.2重量份、1.3重量份或1.4重量份等。
[0015]
所述重钙可以为41重量份、42重量份、43重量份、44重量份、45重量份、46重量份、47重量份、48重量份或49重量份等。
[0016]
所述石英砂可以为10.5重量份、11重量份、11.5重量份、12重量份、12.5重量份、13重量份、13.5重量份、14重量份或14.5重量份等。
[0017]
首先，本发明提供的无机防火浮雕涂料以硅酸钾胶体搭配硅酸胶体作为主要的成膜物质，硅酸钾胶体和硅酸锂胶体均为纯无机物；其中，硅酸钾胶体的固化过程是多种化学反应同时进行的化学固化过程，其固化后的交联密度高，因此与基材的粘结力极强，可以进入基材毛细孔起到填充毛细孔的作用，同时还能够与基材中的氢氧化钙和二氧化硅发生化学反应，同基材以化学键牢固地粘结固化，并融为一体，进一步增强了涂层与基材之间的粘结力；而硅酸锂胶体则为金属锂与硅酸根结构结合形成的化合物，由于锂离子半径比钾离子半径小得多，其具有更好的渗透性和成膜性，还具有自干性，使涂料中的水分蒸发或能生成一种不溶于水的干膜，具有水不可逆性，因此防水效果特别明显，同时硅酸锂胶体在超高、低模数下的稳定性均十分优异，因此提高了涂料的长期储存稳定性。
[0018]
其次，本发明提供的无机防火浮雕涂料中还添加有有机硅疏水剂，所述有机硅疏水剂是一种可用水稀释、由有机改性硅烷和硅氧烷组成的无溶剂型乳液，具有很好的渗透性，能够和混凝土制品毛细孔结构的水起反应，释放少量乙醇，反应形成有效憎水物质，该有效憎水物质能极大地降低制品吸水率，同时又不会堵塞基材中的微孔及毛细孔结构，从而可以确保基材还是具有原有的水气透过性，延续了基材结构的呼吸透气性。同时有机硅疏水剂同样具有良好的抗碱性，在碱性条件下仍有良好的储存稳定性和稀释稳定性。
[0019]
最后，本发明提供的无机防火浮雕涂料中还添加有重钙、石英砂和矿物棉作为填
料，需要注意的是硅酸钾胶体容易与多价金属离子发生离子反应，生成不溶性的硅酸盐，从而使涂料增稠甚至凝胶化，影响体系稳定性，因此，所用的填料必须严格控制可溶性多价金属离子含量。
[0020]
综上所述，本发明提供的无机防火浮雕涂料为纯无机涂料，具有优异的耐火阻燃性，且将包含硅酸钾胶体、硅酸锂胶体、有机硅疏水剂、重钙、石英砂和矿物棉的无机防火浮雕涂料施涂于基层表面后，由于水的挥发，硅酸钾胶体的浓度增大，碱性增强，此时碱性对硅酸锂胶体的溶解活化作用也增强，进而显著提高了涂膜的粘结力；同时在强碱环境下，有机硅疏水剂、硅酸钾胶体，硅酸锂胶体和基材四者相互聚合，反应形成包含有效憎水物质的涂膜，且该涂膜与基材中的混凝土通过化学键相连，进而使得涂膜与基材具有高粘结强度，高耐候性和强菏泽疏水效果，从而起到保护建筑物，延长建筑物使用寿命的作用。
[0021]
在本发明中，所述有机硅疏水剂优选瓦克疏水剂bs 1828，主要成分为改性硅烷和硅氧烷；所述重钙优选为高纯度重钙，例如可以选择青岛鑫通石粉有限公司的cc60；所述石英砂优选为200目石英砂，主要成分为二氧化硅，例如可以选择广德县榜明建材有限公司生产的石英砂；所述矿物棉的主要成分为硅酸盐，优选为灵寿智英矿产生产的矿物棉。
[0022]
优选地，所述有机硅疏水剂包括改性硅烷和/或改性硅氧烷。
[0023]
优选地，所述硅酸锂胶体和硅酸钾胶体的质量比为1:(0.5～1)，例如1:0.55、1:0.6、1:0.65、1:0.7、1:0.75、1:0.8、1:0.85、1:0.9或1:0.95等。
[0024]
作为本发明的优选技术方案，限定所述硅酸钾胶体和硅酸锂胶体的质量比为1:(0.5～1)可以使无机防火浮雕涂料存储稳定性最为优异，且可以使形成的涂膜耐洗刷性较强，同时与基体的粘结力较高；如果其中硅酸钾胶体的用量过大，则存储稳定性会下降；若硅酸锂胶体用量过大，硅酸钾胶体太少，则形成涂膜后与基材的粘结力降低。
[0025]
优选地，所述无机防火浮雕涂料还包括去离子水、分散剂、消泡剂、湿润剂、纤维素醚、钛白粉或稳定剂中的任意一种或至少两种的组合。
[0026]
优选地，所述无机防火浮雕涂料中去离子水的含量为7～13重量份，例如8重量份、9重量份、10重量份、11重量份或12重量份等。
[0027]
优选地，所述无机防火浮雕涂料中分散剂的含量为0.3～0.7重量份，例如0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份、0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份或0.65重量份等。
[0028]
在本发明中，所述分散剂优选为阿克苏诺贝尔公司的dispersant 747，主要成分为聚酸酸铵盐。
[0029]
优选地，所述无机防火浮雕涂料中润湿剂的含量为0.3～1重量份，例如0.4重量份、0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。
[0030]
在本发明中，所述湿润剂优选为dow的bd405，主要成分为醇类物质。
[0031]
优选地，所述无机防火浮雕涂料中纤维素醚的含量为0.4～1重量份，例如0.5重量份、0.6重量份、0.7重量份、0.8重量份或0.9重量份等。
[0032]
在本发明中，所述纤维素醚的分子量为10万，优选为亚士兰公司生产的纤维素醚。
[0033]
优选地，所述无机防火浮雕涂料中钛白粉的含量为1～5重量份，例如1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份或4.5重量份等。
[0034]
在本发明中，所述钛白粉优选为四川龙蟒集团生产的钛白粉r996，主要成分为改性二氧化钛。
[0035]
优选地，所述无机防火浮雕涂料中还包括硅酸钾胶体稳定剂。
[0036]
优选地，所述无机防火浮雕涂料中硅酸钾胶体稳定剂的含量为0.5～3重量份，例如0.7重量份、0.9重量份、1.1重量份、1.3重量份、1.5重量份、1.7重量份、1.9重量份、2.1重量份、2.3重量份、2.5重量份、2.7重量份或2.9重量份等。
[0037]
第二方面，本发明提供一种如第一方面所述无机防火浮雕涂料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将硅酸锂胶体、重钙、硅酸钾胶体、有机硅疏水剂、石英砂、矿物棉、任选地去离子水、任选地分散剂、任选地湿润剂、任选地纤维素醚、任选地钛白粉、任选地硅酸钾稳定剂和任选地消泡剂进行混合，得到所述无机防火浮雕涂料。
[0038]
优选地，所述混合在搅拌的条件下进行，优选为在转速为700～900rpm(例如720rpm、740rpm、760rpm、780rpm、800rpm、820rpm、840rpm、860rpm或880rpm等)的搅拌条件下进行。
[0039]
优选地，所述制备方法具体包括：将硅酸锂胶体、重钙、任选地去离子水、任选地分散剂、任选地湿润剂、任选地纤维素醚、任选地钛白粉和任选地硅酸钾稳定剂混合，加入硅酸钾胶体、有机硅疏水剂、石英砂、矿物棉和任选地消泡剂进行混合，得到所述无机防火浮雕涂料。
[0040]
第三方面，本发明提供一种如第一方面所述的无机防火浮雕涂料在墙体中的应用。
[0041]
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0042]
首先，本发明提供的无机防火浮雕涂料包括硅酸钾胶体、硅酸锂胶体、有机硅疏水剂、矿物棉、石英砂和重钙，为纯无机涂料，具有优异的防火性。
[0043]
其次，本发明通过选择硅酸钾胶体和硅酸锂胶体作为主要成膜物质，使得到的无机防火浮雕涂料在涂层效果上，能通过不同的施工工艺制作丰富的质感效果，且形成的涂膜具备优异的耐洗刷性以及较低的透水率，同时与基层具有良好的附着力，弥补了现有无机平涂涂料和普通浮雕涂料的缺点，有效改善了现有无机涂料仅具有单一平面效果、稳定性差以及现有常规浮雕涂料的透水率较差、粘结强度低以及抗开裂性能差等弊端，具有重要的研究价值。
[0044]
最后，本发明通过进一步限定硅酸钾胶体和硅酸锂胶体的质量比，同时搭配加入硅酸钾基体稳定剂，成功使得到的无机防火浮雕涂料在高温存储30天后粘度仅上升5～10ku，具有优异的存储稳定性，且固化后的厚质涂层的耐洗刷次数高达1.4～1.7万次，与基材的粘结强度高达1.05～1.17mpa，具有优异的耐洗刷性粘结性能，尤其适用于在室外墙体上应用。
具体实施方式
[0045]
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
[0046]
实施例1
[0047]
一种无机防火浮雕涂料，其按照重量份包括如下组分：
[0048][0049]
本实施例提供的无机防火浮雕涂料的制备方法包括：将硅酸锂胶体(邢台大洋化工有限公司)、重钙(青岛鑫通石粉有限公司、cc60)、去离子水、分散剂(阿克苏诺贝尔公司、dispersant 747)、湿润剂(dow、bd405)、纤维素醚(分子量为10万，亚士兰)、钛白粉和硅酸钾稳定剂(上海澳润化工有限公司、cs1)混合20min，加入硅酸钾胶体(邢台大洋化工有限公司)、有机硅疏水剂(瓦克、bs 1828)、石英砂(100目，广德县榜明建材有限公司)、矿物棉(灵寿智英矿产)和消泡剂(basf、foamstar a10)在转速为800rpm的条件下混合，得到所述无机防火浮雕涂料。
[0050]
实施例2
[0051]
一种无机防火浮雕涂料，其按照重量份包括如下组分：
[0052][0053]
实施例2提供的无机防火浮雕涂料中的制备方法，与各种原料的来源和牌号均与实施例1相同。
[0054]
实施例3
[0055]
一种无机防火浮雕涂料，其按照重量份包括如下组分：
[0056]
[0057][0058]
实施例3提供的无机防火浮雕涂料中的制备方法，与各种原料的来源和牌号均与实施例1相同。
[0059]
实施例4
[0060]
一种无机防火浮雕涂料，其与实施例1的区别仅在于，没有添加硅酸钾胶体稳定剂，去离子水的添加量为12.5重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0061]
实施例5
[0062]
一种无机防火浮雕涂料，其与实施例1的区别仅在于，硅酸锂胶体的添加量为10重量份、硅酸钾胶体的添加量为15重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0063]
实施例6
[0064]
一种无机防火浮雕涂料，其与实施例1的区别仅在于，硅酸锂胶体的添加量为20重量份、硅酸钾胶体的添加量为10重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例2相同。
[0065]
实施例7
[0066]
一种无机防火浮雕涂料，其与实施例1的区别仅在于，没有添加纤维素醚，去离子水的添加量为10.55重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0067]
对比例1
[0068]
一种无机防火浮雕涂料，其与实施例1的区别仅在于，没有添加硅酸钾胶体，硅酸锂胶体的添加量为30重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0069]
对比例2
[0070]
一种无机防火浮雕涂料，其与实施例1的区别仅在于，没有添加硅酸锂胶体，硅酸钾胶体的添加量为30重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0071]
对比例3
[0072]
一种无机防火浮雕涂料，其与实施例1的区别仅在于，没有添加矿物棉，去离子水的添加量为12.6重量份，其他组分、用量和制备方法均与实施例1相同。
[0073]
性能测试：
[0074]
(1)耐洗刷性：按照gh/t9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》中提供的测试方法进行测试；
[0075]
(2)存储稳定性：按照gb/t 6753.6-1986《涂料贮存稳定性试验方法》中提供的测试方法进行测试，记录50℃存储30天前后粘度变化值；
[0076]
(3)粘结强度：按照gb/t9779-2015《复层建筑涂料》提供的测试方法进行检测。
[0077]
按照上述测试方法对实施例1～7和对比例1～3提供的无机防火浮雕涂料进行测试，测试结果比如表1所示：
[0078]
表1
[0079] 粘结强度/mpa耐洗刷性/次存储稳定性/ku实施例11.171.7万+10实施例21.051.4万+5实施例31.121.6万+8实施例41.161.7万+23实施例51.141.6万+13实施例60.971.1万3实施例71.171.7万+12(分水明显)对比例10.640.3万+2对比例21.342万果冻状对比例31.13板面漆膜开裂+11
[0080]
根据表1数据可以看出：
[0081]
首先，本发明提供的无机防火浮雕涂料具有优异的存储稳定性，同时在基材表面形成的涂层与基材之间具有较高的粘结强度以及较高的耐洗刷次数；进一步根据表1数据可以看出，采用特定质量比的硅酸钾胶体与硅酸锂胶体进行搭配，并添加硅酸钾胶体稳定剂，可以使得到的无机防火浮雕涂料高温存储30天后粘度仅上升5～10ku，具有优异的存储稳定性；且固化后涂层的耐洗刷次数高达1.4～1.7万次，与基材的粘结强度高达1.05～1.17mpa，具有优异的耐洗刷性和粘结性能。
[0082]
其次，具体比较实施例1和对比例1～3的数据可以发现：
[0083]
(1)仅采用硅酸锂胶体作为浮雕涂料的额成膜物质，而不添加硅酸钾胶体，会导致浮雕涂料固化后的涂层与基材的粘结强度大幅度降低，同时涂层的耐洗刷性也大幅度降低。
[0084]
(2)仅采用硅酸钾胶体作为成膜物质而不添加硅酸锂胶体得到的浮雕涂料的存储稳定性较差，高温下存储30天后成为果冻状，无法使用。
[0085]
(3)没有添加矿物棉得到无机防火浮雕涂料成膜后涂层容易开裂。
[0086]
最后，具体比较实施例1和实施例4～7的数据可以看出：
[0087]
(1)没有添加没有添加硅酸钾胶体稳定剂得到的浮雕涂料的存储稳定性有所下降，高温存储30天后浮雕涂料的粘度上升较多。
[0088]
(2)硅酸钾胶体和硅酸锂胶体的质量比不在本发明显限定的优选范围内得到的浮雕涂料无法兼具优异的存储稳定性，粘结强度和耐洗刷性。
[0089]
(3)而没有添加纤维素醚得到的浮雕涂料的存储稳定性也有些许降低。
[0090]
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明一种无机防火浮雕涂料及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。