本发明涉及建筑涂料领域，特别涉及一种地聚物基防霉抗菌内墙涂料及其制备方法。
背景技术：
近年来，室内空气污染对人体伤害越来越严重，已经越来越引起人们的关注。内墙涂料在生产和使用过程中VOC、游离甲醛以及可溶性重金属铅、铬、镉、汞等的排放已成为环境污染不可忽视的因素。传统的溶剂型建筑涂料因有大量VOC和游离单体释放，严重影响环境和人类健康。水性建筑涂料是以水为分散介质，具有健康、环保、性能优异等特点，内墙建筑涂料中的有机溶剂型涂料也越来越多地被水性涂料取代。目前，我国市场上的内墙涂料，主要是丙烯酸酯或烯类单体共聚和合成树脂乳液类涂料，成膜物质绝大多数为苯丙、纯丙乳液，少量的有叔碳酸乙烯酯-醋酸乙烯酯共聚乳液等。由于乳液及助剂中的游离单体的存在，还是存在容易产生甲醛、苯等有害挥发物的问题。
除了对涂料中VOC、有害物质含量的担忧外，人们还面临建筑物内墙涂料霉变的问题。霉变不仅会使建筑物内墙失去其装饰和保护作用，还会发出霉臭味，污染室内环境，诱发疾病，危害人们健康。防霉抗菌涂料是继降低VOC及甲醛含量之后的又一研究热点。由于有机聚合物在降解老化以后会产生有机小分子，并且以高分子聚合物为成膜物质的涂料中常常添加有利于霉菌繁殖的添加剂，使得合成树脂涂料容易发生霉变。
地质聚合物，简称地聚物，是一种由固体硅铝酸盐和高浓度碱溶液反应生成的凝胶材料。作为一种水性的无机凝胶材料，地聚物具有零VOC的优点，并且原料主要来自于天然黏土、绿色环保，是一种非常具有潜力的建筑涂料。地聚物涂层结构致密，力学强度高，与混凝土基面具有优异的粘接能力，甚至可达6MPa，远远大于标准JGT 298-2010中对建筑室内用腻子粘接强度为0.5MPa的要求。此外，地聚物凝胶和硬化速度快并且可调节，耐化学性和耐水性好，抗氧化能力高，具有低渗透率和优良耐候性。由于地聚物内部网状分子之间结合形成密闭空腔的结构，所以地聚物还具有固定对人体有害金属离子的能力。
技术实现要素：
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种地聚物基防霉抗菌内墙涂料，实现新型水性无机内墙涂料零VOC优势和高效防霉抗菌功能，同时具有与基面粘接强度高，耐洗刷性能优异、耐水性耐渗透性强、价格低廉等优点，并且防霉抗菌功能具有长效性。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种地聚物基防霉抗菌内墙涂料，由固相S和液相L组成，其中，固相S、液相L的重量比为100:40～100:300；
所述固相S由以下重量份数计的组分组成：
地聚物凝胶基材 10～90；
防霉抗菌剂 0.1～5；
颜填料 5～85；
成膜助剂 0.1～5；
抗裂添加剂0.5～10；
防沉剂 0.4～5；
所述液相L由以下重量份数计的组分组成：
碱激发剂 5～90；
流变改性剂 0.5～6；
消泡剂 0.2～3；
水 2～90
所述抗裂添加剂为短切玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、二氧化硅纤维、硼纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、黄麻纤维、碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须中的一种以上；
所述流变改性剂为聚苯乙烯磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶中的一种以上。
所述地聚物凝胶基材为高岭土、偏高岭土、硅藻土、火山灰、粉煤灰、矿渣、硅灰、矿尾、赤泥中的一种以上。
所述防霉抗菌剂为天然防霉剂、无机防霉剂和有机防霉剂中的一种以上；其中，所述的天然防霉剂为壳聚糖、桂皮油、丁香酚、麝香草酚、大蒜素的一种以上；所述的无机防霉剂为纳米银、纳米锌、纳米二氧化钛一种以上；所述的有机防霉剂为水杨酰苯胺、巯基吡啶氧化物钠盐、聚六亚甲基胍磷酸盐和聚六亚甲基胍盐酸盐中的一种以上。
所述颜填料包含颜料和填料；
所述填料为石英粉、重质碳酸钙粉、滑石粉、云母粉和石粉中的一种以上。
所述成膜助剂聚乙烯醇、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、水杨酸钠、聚丙烯酸钠、次磷酸钠、仲烷基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲醇钠、叔丁醇钠中的一种以上。
所述防沉剂为气相二氧化硅R106、R202、R972和R812中的一种以上。
所述碱激发剂为钠水玻璃、钾水玻璃、碱金属氧化物、碱金属氢氧化物中的一种以上；其中，所述碱金属为锂、钠、钾或铯；所述钠水玻璃或者钾水玻璃的模数为1.0-3.3。
所述消泡剂为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚、甘油聚醚硬酯酸三酯、甘油聚醚硬酯酸二酯、矿物油中的一种以上。
所述的地聚物基防霉抗菌内墙涂料的方法，包括以下步骤：
(1)将10～90重量份的凝胶基料，5～85重量份的颜填料，0.1～5重量份的成膜助剂，0.5～10重量份抗裂添加剂，0.4～5重量份的防沉剂混合搅拌均匀，得到固相S；
(2)将5～90重量份的碱激发剂，0.5～6重量份的流变改性剂，0.2～3份消泡剂，2～90重量份的水混合搅拌均匀，得到液相L；
(3)将固相S、液相L按照重量比为100:40～100:300常温混合搅拌均匀，得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
(1)本发明所述的地聚物内墙涂料以地聚物凝胶基材为基料，加入碱激发剂，固液双组份体系实现常温固化，为大面积施工提供可能；涂料的VOC为零，减少了对人体和环境的污染；不含砷、汞、铅等重金属离子，健康环保。
(2)本发明所述的地聚物内墙涂料加入了高效防霉抗菌剂，对黑曲霉、黄曲霉、球毛壳霉、枯青霉、大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和白色念珠菌等有良好且长效的抑制作用。
(3)本发明的地聚物内墙涂料加入了流变改性剂及抗裂添加剂，所述流变改性剂为水溶性高分子，具有调节地聚物浆液黏度、提高涂料储存期间的稳定性、提高涂料在垂直墙面的抗流挂性能的作用。除此之外，水溶性高分子对地聚物凝胶有明显的抗裂增韧作用，可有效防止脆性地聚物涂层的失水开裂。加之短切纤维对地聚物的联结作用，克服了地聚物脆性大、韧性差、涂层易开裂的天然缺陷。
(4)本发明所述的地聚物内墙涂料与水泥墙面、陶瓷、金属等基面具有优异的粘接强度。与混凝土内墙面的粘接强度甚至达到6MPa以上，远远超过标准要求。并且涂层结构致密，耐刷洗性能优异，耐水防渗性能优良。本发明将传统的“内墙底涂+饰面层”合并成一种多功能复合材料，简化了施工程序，大大降低了施工成本，同时本发明不仅具有两种材料的功能，并且将各种性能进一步优化。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
将10重量份的偏高岭土，2重量份的纳米锌，2.5重量份的纳米银，0.5纳米二氧化钛，2重量份的钛白粉，71重量份的石英粉，3重量份的聚丙烯酸钠，1重量份的水杨酸钠，1重量份的次磷酸钠，2重量份的短切玻璃纤维，2重量份的碳纤维，1重量份的硼纤维，2重量份的气相二氧化硅R812混合搅拌均匀得固相S；将20重量份的钠水玻璃(模数1.0)，0.5重量份的氧化锂，0.5重量份的氢氧化锂，1重量份的瓜尔豆胶，3重量份的壬基酚聚氧乙烯醚，75重量份的水混合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:40的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
实施例2
将10重量份的偏高岭土，1重量份的粉煤灰，2重量份的壳聚糖，5重量份的锌钡白，80重量份的重质碳酸钙粉，0.1重量份的乙烯基磺酸钠，0.5重量份的玄武岩纤维，1重量份二氧化硅纤维，0.4重量份的气相二氧化硅R812混合搅拌均匀得固相S；将5重量份的钠水玻璃(模数1.5),0.5重量份的氧化钠，0.5重量份的氢氧化钠，3重量份的瓜尔豆胶，0.8重量份的卡拉胶，0.2重量份的聚二甲基硅氧烷，90重量份的水混合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:80的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
实施例3
将80重量份的高岭土，7重量份的矿渣，1重量份的麝香草酚，1重量份的水杨酰苯胺，1重量份的锶黄，5重量份的重质碳酸钙，1重量份的仲烷基磺酸钠，1.5重量份的乙二胺四乙酸四钠，1重量份的碳化硼纤维，0.5重量份氮化硼纤维，1重量份的气相二氧化硅R812混合搅拌均匀得固相S；将90重量份的钾水玻璃(模数1.5)，1重量份的氧化钾，0.5重量份的氢氧化钾，3重量份的聚苯乙烯磺酸钠,3重量份的聚丙烯酸钠，0.5重量份的聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚，2重量份的水混合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:106的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
实施例4
将50重量份的粉煤灰，9重量份的硅灰，2重量份的巯基吡啶氧化物钠盐，0.5重量份的铬黄，22.5重量份的滑石粉，1重量份的聚乙烯醇，5重量份的碳化硅纤维，3重量份的氮化硅纤维，2重量份的碳化硅晶须，5重量份的气相二氧化硅R106混合搅拌均匀得固相S；将88重量份的钾水玻璃(模数1.5)，2重量份的氧化铯，0.5重量份的聚乙烯吡咯烷酮，0.5重量份的甘油聚醚硬脂酸三酯，9重量份的水混合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:90的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
实施例5
将45重量份的矿渣，5重量份的赤泥，1重量份的聚六亚甲基胍磷酸盐，2重量份的大蒜素，1重量份的铁红，38重量份的石粉，1重量份的乙二胺四乙酸二钠，2重量份的玄武岩纤维，5重量份的气相二氧化硅R202混合搅拌均匀得固相S；将80重量份的钾水玻璃(模数3.3)，1重量份的氢氧化铯，0.5重量份的羧甲基纤维素，0.5重量份的聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚，18重量份的水混合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:110的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
实施例6
将50重量份的矿渣，10重量份的赤泥，10重量份的火山灰、14重量份的矿尾，1重量份的丁香酚，0.5重量份的聚六亚甲基胍盐酸盐，0.5重量份的甲苯胺红，10重量份的滑石粉，1.5重量份的甲醇钠，1重量份的氧化铝晶须，1重量份的气相二氧化硅R106，0.5重量份气相二氧化硅R972的混合搅拌均匀得固相S；将70重量份的钾水玻璃(模数1.4)，1.5重量份的羟甲基纤维素，0.5重量份的甘油聚醚硬脂酸二酯，28重量份的水混合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:300的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
实施例7
将50重量份的矿渣，10重量份的硅藻土，25重量份的火山灰，1重量份的桂皮油，1重量份的大蒜素，0.5重量份的铬红，10重量份的云母粉，1重量份的叔丁醇钠，1重量份的氮化硅晶须，0.5重量份的气相二氧化硅R972混合搅拌均匀得固相S；将75重量份的钠水玻璃(模数1.4),1.5重量份的黄原胶，0.5重量份的矿物油，23重量份的水混合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:140的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
实施例8
将30重量份的硅藻土，20重量份的硅灰，0.1重量份的壳聚糖，3.5重量份的锌钡白，43.9重量份的滑石粉，0.5重量份的水杨酸钠，0.5重量份的黄麻纤维，1.5重量份的气相二氧化硅R972混合搅拌均匀得固相S；将85重量份的钠水玻璃(模数1.3)，1.5重量份的羟乙基纤维素，1重量份的壬基酚聚氧乙烯醚，12.5重量份的水合搅拌均匀得液相L。使用时将固相S、液相L按100:130的重量比例混合搅拌均匀得到地聚物基防霉抗菌内墙涂料。
表1为实例1-8制得的地聚物基防霉抗菌内墙涂料的部分性能参数表。
表1
a测试基材：无石棉纤维水泥平板；b测试方法：重金属离子的浓度采用原子吸收法进行测定；c参照标准：GB/T 1741-2007；培养方法：温度25℃，相对湿度90％，培养时间28天；
本发明的地聚物凝胶基材为具有火山灰活性、潜在水硬性的材料，包括高岭土、偏高岭土、硅藻土、火山灰、粉煤灰、矿渣、硅灰、矿尾、赤泥中的的一种以上。
本发明的防霉抗菌剂可为天然防霉剂、无机防霉剂和有机防霉剂中的一种以上；其中，所述的天然防霉剂为壳聚糖、桂皮油、丁香酚、麝香草酚、大蒜素的一种以上；所述的无机防霉剂为纳米银、纳米锌、纳米二氧化钛一种以上；所述的有机防霉剂为水杨酰苯胺、巯基吡啶氧化物钠盐、聚六亚甲基胍磷酸盐和聚六亚甲基胍盐酸盐中的的一种以上。
本发明的填料为石英粉、重质碳酸钙粉、滑石粉、云母粉和石粉中的一种以上。
本发明的成膜助剂可为聚乙烯醇、乙二胺四乙酸四钠、乙二胺四乙酸二钠、水杨酸钠、聚丙烯酸钠、次磷酸钠、仲烷基磺酸钠、乙烯基磺酸钠、甲醇钠、叔丁醇钠中的一种以上。
本发明的抗裂添加剂可为短切玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、二氧化硅纤维、硼纤维、碳化硼纤维、氮化硼纤维、碳化硅纤维、氮化硅纤维、黄麻纤维、碳化硅晶须、氧化铝晶须、氮化硅晶须中的一种以上。
本发明的防沉剂为的气相二氧化硅R106、R202、R972和R812中的一种以上。
本发明的碱激发剂可为钠水玻璃、钾水玻璃、碱金属氧化物、碱金属氢氧化物。
本发明的流变改性剂可为聚苯乙烯磺酸钠、聚丙烯酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、羧甲基纤维素、羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、瓜尔胶、黄原胶、卡拉胶中的一种以上。
本发明的消泡剂可为聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚二甲基硅氧烷、壬基酚聚氧乙烯醚、甘油聚醚硬酯酸三酯、甘油聚醚硬酯酸二酯、矿物油中的一种以上。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。