本发明涉及一种纳米增韧无机透明防护涂料，属于无机涂料领域。
背景技术：
：无机涂料是一种以无机材料为成膜物质的涂料，主要为硅酸盐(钠、钾或锂盐)类水玻璃无机涂料，与当前主流有机涂料相比较，其具有一系列优势，如：1)不燃性，无机涂料抗温性能特别好，不但在1200℃的高温下不会燃烧，而且还阻燃；2)石化作用，无机涂料能与矿物基质发生化学反应，形成一种防水、防酸的硅酸岩石；3)透气性，无机涂料具有防水性及高度呼吸力，使石造建筑内部之水分自由的向外蒸发；同时具有碱物质的过滤作用，可防止涂层起气泡、产生热爆裂和起鳞片而剥落及施工后受碱污染等缺点；4)无菌及防苔藓滋生，无机涂料具有碱的特性(ph值在10.5以上)，能杀灭菌类及苔藓孢子，因此不需要依赖防霉剂或防腐剂来抗拒霉菌及苔藓滋生，达到天然防潮、防霉的效果；5)涂料颜色绝不褪色，无机涂料因具有无机物之特性，并且经过特殊的氧化改性处理，它能完全防止子外形之辐射，其颜色具有独特的超强耐候性；6)环保性，无机涂料能抗酸，所以不受工业排出的污化物及汽车排出的废气的影响，不产生静电吸引尘埃而堆积成污物的情况会减少许多倍；7)无臭味，有利于保护生态环境。硅酸盐(钠、钾或锂盐)类水玻璃无机涂料在氟硅酸钠、磷酸硅等固化剂作用下或常温下与大气中co2反应，硅酸盐会发生水基聚合，形成以-si-o-键为聚合单元的网络结构。由于-si-o-键键能高，因此无机涂料普遍存在硬度高，耐磨性能好，但韧性差等缺陷。为提高无机涂料韧性，常用的方法是在无机涂料中添加有机树脂，借助有机树脂柔韧性好特征，来增强无机涂料韧性(周磊，硅丙乳液改性高模数硅酸钾水性无机富锌涂料的研究，湖南大学硕士论文，2014年；时圣闯，水性硅酸盐无机富锌防腐涂料的制备及性能研究，西南石油大学硕士论文，2017年；巫华婷，徐意，丁新更，杨辉，汪海风，硅酸锂/钠-硅丙乳液复合防护涂层的设计与性能分析，新型建筑材料，2016，62-65)。有机树脂虽然能增韧无机涂料，但同时也会降低无机涂料力学性能(如硬度，耐磨)、耐水性能、耐老化等性能。并且，有机树脂都是以乳液形式加入，长期与强碱性无机涂料混在一起，会导致破乳、涂料性能不稳定等缺陷。基于此，寻找更加合适的无机涂料增韧剂，来提高无机涂料韧性非常有必要。技术实现要素：本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种纳米增韧无机透明防护涂料。为解决技术问题，本发明的解决方案是：提供一种纳米增韧无机透明防护涂料，是由下述重量百分比的原料组成：水玻璃70～85％，甲基硅酸盐1～10％，磷酸盐5～8％，纳米填料0.5～2.0％，分散剂0.3～1.0％，表面活性剂0.1～0.8％，消泡剂0.3～1.0％、去离子水3.1～10.7％；其中，水玻璃是钠基水玻璃、钾基水玻璃或锂基水玻璃中的一种，模数3.0～6.0，固含量20～50％；甲基硅酸盐是甲基硅酸钠或甲基硅酸钾，固含量30～50％；磷酸盐是磷酸硅或三聚磷酸硅，粒径≤10μm。本发明中，所述纳米填料是纳米fe2o3、纳米sio2、纳米tio2、纳米zno或纳米al2o3中的一种或多种；所述分散剂是byk190、dego740w、5040中的一种；所述表面活性剂是byk346、byk333、fso-100、op-10中的一种；所述消泡剂是byk024、tego810、dc-65中的一种。本发明所述纳米增韧无机透明防护涂料可通过下述方法制备获得：(1)按所述重量百分比称取各原料组分；(2)将甲基硅酸盐、磷酸盐、纳米填料、分散剂、表面活性剂和去离子水加入到配料桶中，搅拌形成混合浆料；(3)将混合浆料注入到纳米球磨机中进行研磨；混合浆料的注入速率为1～10l/min，研磨时间为60～180min，研磨介质zro2的直径为0.1～0.5mm，研磨后混合浆料的最大粒径≤0.2μm。(4)向分散机中加入水玻璃和消泡剂，搅拌后加入经研磨的混合浆料；继续搅拌，得到纳米增韧无机透明防护涂料。在分散机中搅拌水玻璃和消泡剂时，搅拌时间为1～10min，分散机转速为500～1000rpm；加入经研磨的混合浆料后，搅拌时间为10～30min，分散机转速为500～2000rpm。本发明制备获得产品的使用方法：按常规防护涂料的使用方法和使用量，将本发明产品以涂覆或喷涂方式覆于建筑物混凝土或石材表面。发明原理描述：本发明提供的纳米增韧无机透明防护涂料，以钠基、钾基或锂基水玻璃为成膜物质，以甲基硅酸盐为结构调节剂，以磷酸盐为固化剂，促进水玻璃在常温下快速固化，同时以纳米填料为增韧剂，因为纳米填料粒度小，掺杂到基体材料中，当基体受到冲击时，纳米粒子与基体之间产生微裂纹(银纹)，并且纳米粒子之间也产生塑性变形，吸收冲击能，因此，能起到增韧无机涂料的效果。另外，本发明由于采用纳米砂磨机对磷酸硅、纳米填料进行研磨，使其最大粒径≤0.2μm，因此，本发明无机涂层可见光可以直接通过，因此透明性好。与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：1、本发明采用纳米材料增韧无机涂料，不仅增韧效果好，还不降低涂层力学性能(如硬度，耐磨)、耐水、耐老化等性能。2、纳米材料性能稳定，能与强碱性无机涂料混在一起，不会发生质变。3、采用纳米砂磨机研磨填料，降低填料粒径≤0.2μm，不仅利于制备透明无机涂层，也可以减弱纳米填料团聚趋势，使其更好发挥增韧效果。具体实施方式下面结合具体实施例对本发明的实现方式进行描述。实施例1纳米增韧无机透明防护涂料，由下述重量百分比的原料组成：钠基水玻璃(模数3.0，固含量50％)70％，甲基硅酸钠(固含量30％)10％，磷酸硅(粒径≤10μm)7％，纳米fe2o3(粒径80nm)0.5％，byk1900.3％，byk3460.5％，byk0241％，去离子水10.7％，其制备方法为：(1)按重量称取去离子、甲基硅酸钠、byk190、byk346、磷酸硅、纳米fe2o3，加入到配料桶中搅拌，形成浆料；(2)将浆料注入到纳米球磨机(苏州微格纳米科技有限公司，t系列砂磨机)中进行研磨，研磨工艺为：浆料注入速率为10l/min，研磨时间为60min，研磨介质zro2直径为0.1～0.5mm，研磨后浆料最大粒径≤0.2μm；(3)在高速分散机中，加入钠基水玻璃和byk024，搅拌1min，转速1000rpm，加入步骤2制备的混合浆料，继续搅拌10min，转速2000rpm，得纳米增韧无机透明防护涂料。将其喷涂于马口铁板上，然后，附着力按照gb/t9286-1998测试，耐弯曲性按照gb/t6742-1986测试，铅笔硬度按照gb/t6739-1996测试，性能见表1。实施例2纳米增韧无机透明防护涂料，由下述重量百分比的原料组成：钾基水玻璃(模数5.2，固含量30％)80％，甲基硅酸钾(固含量40％)5％，三聚磷酸硅(粒径≤10μm)5％，纳米al2o3(粒径50nm)1％，dego740w1％，byk3330.3％，tego8100.3％，去离子水7.4％，其制备方法为：(1)按重量称取去离子、甲基硅酸钾、dego740w、byk333、三聚磷酸硅、纳米al2o3，加入到配料桶中搅拌，形成浆料；(2)将浆料注入到纳米球磨机(苏州微格纳米科技有限公司，t系列砂磨机)中进行研磨，研磨工艺为：浆料注入速率为1l/min，研磨时间为180min，研磨介质zro2直径为0.1～0.5mm，研磨后浆料最大粒径≤0.2μm；(3)在高速分散机中，加入钾基水玻璃和tego810，搅拌10min，转速500rpm，加入步骤2制备的混合浆料，继续搅拌30min，转速500rpm，得纳米增韧无机透明防护涂料。将其喷涂于马口铁板上，然后，附着力按照gb/t9286-1998测试，耐弯曲性按照gb/t6742-1986测试，铅笔硬度按照gb/t6739-1996测试，性能见表1。实施例3纳米增韧无机透明防护涂料，由下述重量百分比的原料组成：锂基水玻璃(模数6.0，固含量20％)85％，甲基硅酸钠(固含量40％)1％，三聚磷酸硅(粒径≤10μm)8％，纳米zno(粒径50nm)2％，50400.5％，fso-1000.1％，dc-650.3％，去离子水3.1％，其制备方法为：(1)按重量称取去离子、甲基硅酸钠、5040、fso-100、三聚磷酸硅、纳米zno，加入到配料桶中搅拌，形成浆料；(2)将浆料注入到纳米球磨机(苏州微格纳米科技有限公司，t系列砂磨机)中进行研磨，研磨工艺为：浆料注入速率为5l/min，研磨时间为120min，研磨介质zro2直径为0.1～0.5mm，研磨后浆料最大粒径≤0.2μm；(3)在高速分散机中，加入锂基水玻璃和dc-65，搅拌5min，转速800rpm，加入步骤2制备的混合浆料，继续搅拌20min，转速1000rpm，得纳米增韧无机透明防护涂料。将其喷涂于马口铁板上，然后，附着力按照gb/t9286-1998测试，耐弯曲性按照gb/t6742-1986测试，铅笔硬度按照gb/t6739-1996测试，性能见表1。实施例4纳米增韧无机透明防护涂料，由下述重量百分比的原料组成：钾基水玻璃(模数4.8，固含量30％)82％，甲基硅酸钠(固含量35％)4％，三聚磷酸硅(粒径≤10μm)7％，纳米sio2(粒径20nm)0.5％，byk1900.5％，op-100.6％，byk0240.4％，去离子水5.0％，其制备方法为：(1)按重量称取去离子、甲基硅酸钠、byk190、op-10、三聚磷酸硅、纳米sio2，加入到配料桶中搅拌，形成浆料；(2)将浆料注入到纳米球磨机(苏州微格纳米科技有限公司，t系列砂磨机)中进行研磨，研磨工艺为：浆料注入速率为6l/min，研磨时间为150min，研磨介质zro2直径为0.1～0.5mm，研磨后浆料最大粒径≤0.2μm；(3)在高速分散机中，加入锂基水玻璃和dc-65，搅拌6min，转速600rpm，加入步骤2制备的混合浆料，继续搅拌20min，转速1200rpm，得纳米增韧无机透明防护涂料。将其喷涂于马口铁板上，然后，附着力按照gb/t9286-1998测试，耐弯曲性按照gb/t6742-1986测试，铅笔硬度按照gb/t6739-1996测试，性能见表1。实施例5纳米增韧无机透明防护涂料，由下述重量百分比的原料组成：钠基水玻璃(模数3.5，固含量40％)80％，甲基硅酸钠(固含量50％)6％，磷酸硅(粒径≤10μm)6％，纳米tio2(粒径30nm)0.4％，纳米sio2(粒径20nm)0.4％，50400.6％，byk3460.8％，byk0240.5％，去离子水5.3％，其制备方法为：(1)按重量称取去离子、甲基硅酸钠、5040、byk346、磷酸硅、纳米tio2、纳米sio2，加入到配料桶中搅拌，形成浆料；(2)将浆料注入到纳米球磨机(苏州微格纳米科技有限公司，t系列砂磨机)中进行研磨，研磨工艺为：浆料注入速率为8l/min，研磨时间为140min，研磨介质zro2直径为0.1～0.5mm，研磨后浆料最大粒径≤0.2μm；(3)在高速分散机中，加入锂基水玻璃和byk024，搅拌5min，转速700rpm，加入步骤2制备的混合浆料，继续搅拌25min，转速900rpm，得纳米增韧无机透明防护涂料。将其喷涂于马口铁板上，然后，附着力按照gb/t9286-1998测试，耐弯曲性按照gb/t6742-1986测试，铅笔硬度按照gb/t6739-1996测试，性能见表1。表1.纳米增韧无机透明防护涂料性能实施例附着力(划格法)(级)耐弯曲性(mm)铅笔硬度(h)12242125323541155224对比实施方式以下对比例，均以上述5个案例中的附着力和耐弯曲性最好的实施例4作为基础进行设置。对比例1将实施例4中“纳米sio2(粒径20nm)0.5％，去离子水5.0％”换成“纳米sio2(粒径20nm)0％，去离子水5.5％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例2将实施例4中“纳米sio2(粒径20nm)0.5％”换成“sio2(粒径0.5μm)0.5％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例3将实施例4中“纳米sio2(粒径20nm)0.5％”换成“sio2(粒径2.5μm)0.5％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例4将实施例4中“钾基水玻璃(模数4.8，固含量30％)82％，去离子水5.0％”换成“钾基水玻璃(模数4.8，固含量30％)86％，去离子水1.0％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例5将实施例4中“钾基水玻璃(模数4.8，固含量30％)82％，去离子水5.0％”换成“钾基水玻璃(模数4.8，固含量30％)65％，去离子水22.0％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例6将实施例4中“三聚磷酸硅(粒径≤10μm)7％，去离子水5.0％”换成“三聚磷酸硅(粒径≤10μm)10％，去离子水2.0％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例7将实施例4中“三聚磷酸硅(粒径≤10μm)7％，去离子水5.0％”换成“三聚磷酸硅(粒径≤10μm)4％，去离子水8.0％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例8将实施例4中“甲基硅酸钠(固含量35％)4％，去离子水5.0％”换成“甲基硅酸钠(固含量35％)0％，去离子水9.0％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例9将实施例4中“钾基水玻璃(模数4.8，固含量30％)82％，甲基硅酸钠(固含量35％)4％”换成“钾基水玻璃(模数4.8，固含量30％)74％，甲基硅酸钠(固含量35％)12％”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例10将实施例4中“研磨时间为150min”换成“研磨时间为0min”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。对比例11将实施例4中“研磨后浆料最大粒径≤0.2μm”换成“研磨后浆料最大粒径2μm”，其余同于实施例4，无机涂层性能见表2。表2.纳米增韧无机透明防护涂料性能对比例附着力(划格法)(级)耐弯曲性(mm)铅笔硬度(h)1145224532554235533362247324823593241025411245从对比例1～3来看，不添加纳米填料或添加粗粒径填料会导致无机涂层韧性下降，即耐弯曲性值升高；对比例4～9说明无机涂料配方对涂层附着力、耐弯曲性、硬度等性能有较大影响；对比例10不使用纳米砂磨机研磨填料，填料粒径大，涂层耐弯曲性值大，韧性差，对比例11，研磨后填料粒径仍较大，涂层耐弯曲性值仍较大，韧性也较差。最后，还需要注意的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。当前第1页12