一种水性无机耐高温涂料及其生产工艺的制作方法

1.本发明专利涉及涂料技术领域，具体为一种水性无机耐高温涂料及其生产工艺。


背景技术：

2.建筑防火，是建筑的防火措施，在建筑设计中应采取防火措施，以防火灾发生和减少火灾对生命财产的危害，建筑防火包括火灾前的预防和火灾时的措施两个方面，前者主要为确定耐火等级和耐火构造，控制可燃物数量及分隔易起火部位等，后者主要为进行防火分区，设置疏散设施及排烟、灭火设备等。
3.目前市场上广泛使用的建筑墙体涂料为有机聚合物性涂料(乳胶漆内墙外墙涂料)，该涂料具有优异的力学性能、易涂装、价格低廉等优点，被广泛应用在建筑的外墙和内墙装饰上，但有机聚合物型涂料的防火性和耐候性差，且会挥发出大量有机化合物，给建筑物造成了很大的消防压力，并对人体和环境造成伤害和污染，因此市场上急需一种水性无机耐高温涂料来解决以上所产生的问题。
4.发明专利内容
5.本发明专利的目的在于提供一种水性无机耐高温涂料及其生产工艺，为实现上述目的，本发明专利提供如下技术方案：一种水性无机耐高温涂料，所述水性无机耐高温涂料的组成部分按照质量百分比计为：硅酸钾15％
‑
30％，硅酸钠5％
‑
15％，纳米硅溶胶5％
‑
15％，硅苯丙乳液5％
‑
10％，钛白粉20％
‑
25％，高岭土10％
‑
15％，滑石粉10％
‑
15％，纳米二氧化钛1％
‑
5％，润湿分散剂0.1％
‑
0.5％，消泡剂0.1％
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0.5％，稳定剂0.2％
‑
1.0％，ph调节剂0
‑
5％，流平剂0.2％
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2.0％，余量为水。
6.优选的，所述水性无机耐高温涂料按重量份数包括如下组成部分：硅酸钾15份，硅酸钠8份，纳米硅溶胶10份，硅苯丙乳液8份，钛白粉22份，高岭土13份，滑石粉12份，纳米二氧化钛3份，润湿分散剂0.5份，消泡剂0.3份，稳定剂0.7份，ph调节剂适量，流平剂0.5份，余量为水。
7.一种水性无机耐高温涂料的制备方法，其制备方法包括如下步骤：
8.(1)将上述原材料按照配比配齐待用；
9.(2)将配比完成的钛白粉、高岭土、滑石粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和水投放到高速研磨分散机中进行低速分散搅拌，在低速分散一定时间后，调高分散机的转速进行高速研磨；
10.(3)将按比例配好的硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶、硅苯丙乳液、消泡剂、润湿分散剂、ph调节剂加入到步骤二的体系中，并且低速分散搅拌一定时间；
11.(4)最后向步骤三的体系中添加纳米二氧化钛和稳定剂，并且低速分散一定时间后，采用筛网过滤得到涂料成品。
12.优选的，所述湿润分散剂采用磺基琥珀酸二异辛脂钠(ot—75)，所述消泡剂采用nxz消泡剂，所述稳定剂采用羧甲基纤维素钠(cmc—na)，所述ph调节剂采用2—氨基—2—甲基—1—丙醇(amp
‑
95)，所述流平剂采用有机硅丙烯酸酯流平剂(203)。
13.优选的，所述步骤(2)中，低速分散搅拌时分散机的转速为800r/min，且持续时间为10min。
14.优选的，所述步骤(2)中，高速研磨时分散机的转速为2000r/min，且持续时间为60min。
15.优选的，所述步骤(3)中，低速分散时分散机的转速为800r/min，且持续时间为10min。
16.优选的，所述步骤(4)中，低速分散时分散机的转速为800r/min，且持续时间为30min，所述筛网过滤涂料时筛网的孔径为200目。
17.与现有技术相比，本发明专利的有益效果如下：
18.本发明专利制备的涂料基本不使用有机树脂和有机溶剂，在生产和使用过程中均无污染，而且该涂料主要以硅酸盐、无机矿物和水等为原料，来源广、省能耗、成本低，易于制备，该类涂料具有较强的耐高温性能，并且在燃烧阻火时不产生毒性气体和烟雾，产生的无机炭质隔热层强度高，能有效抵抗燃烧气流的冲击作用，阻火性能突出，同时该涂料表层表面硬度高，有较好的耐磨性、耐化学性和耐老化性，而且该涂料加工方便，干燥快捷，储存和运输安全，因此，开发耐高温和防火性能优异的水性无机涂料具有重要的现实意义，非常值得推广。
具体实施方式
19.下面将结合本发明专利中的实施例，对本发明专利实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明专利保护的范围。
20.一种水性无机耐高温涂料，水性无机耐高温涂料的组成部分按照质量百分比计为：硅酸钾15％
‑
30％，硅酸钠5％
‑
15％，纳米硅溶胶5％
‑
15％，硅苯丙乳液5％
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10％，钛白粉20％
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25％，高岭土10％
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15％，滑石粉10％
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15％，纳米二氧化钛1％
‑
5％，润湿分散剂0.1％
‑
0.5％，消泡剂0.1％
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0.5％，稳定剂0.2％
‑
1.0％，ph调节剂0
‑
5％，流平剂0.2％
‑
2.0％，余量为水；水性无机耐高温涂料按重量份数包括如下组成部分：硅酸钾15份，硅酸钠8份，纳米硅溶胶10份，硅苯丙乳液8份，钛白粉22份，高岭土13份，滑石粉12份，纳米二氧化钛3份，润湿分散剂0.5份，消泡剂0.3份，稳定剂0.7份，ph调节剂适量，流平剂0.5份，余量为水，其制备方法包括如下步骤：
21.(1)将上述原材料按照配比配齐待用；
22.(2)将配比完成的钛白粉、高岭土、滑石粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和水投放到高速研磨分散机中进行低速分散搅拌，在低速分散一定时间后，调高分散机的转速进行高速研磨；
23.(3)将按比例配好的硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶、硅苯丙乳液、消泡剂、润湿分散剂、ph调节剂加入到步骤二的体系中，并且低速分散搅拌一定时间；
24.(4)最后向步骤三的体系中添加纳米二氧化钛和稳定剂，并且低速分散一定时间后，采用筛网过滤得到涂料成品。
25.实施例一：
26.一种水性无机耐高温涂料，水性无机耐高温涂料的组成部分按照质量百分比计为：硅酸钾15％
‑
30％，硅酸钠5％
‑
15％，纳米硅溶胶5％
‑
15％，硅苯丙乳液5％
‑
10％，钛白粉20％
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25％，高岭土10％
‑
15％，滑石粉10％
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15％，纳米二氧化钛1％
‑
5％，润湿分散剂0.1％
‑
0.5％，消泡剂0.1％
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0.5％，稳定剂0.2％
‑
1.0％，ph调节剂0
‑
5％，流平剂0.2％
‑
2.0％，余量为水；水性无机耐高温涂料按重量份数包括如下组成部分：硅酸钾15份，硅酸钠8份，纳米硅溶胶10份，硅苯丙乳液8份，钛白粉22份，高岭土13份，滑石粉12份，纳米二氧化钛3份，润湿分散剂0.5份，消泡剂0.3份，稳定剂0.7份，ph调节剂适量，流平剂0.5份，余量为水，其制备方法包括如下步骤：
27.(1)将上述原材料按照配比配齐待用；
28.(2)将配比完成的钛白粉、高岭土、滑石粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和水投放到高速研磨分散机中进行低速分散搅拌，在低速分散一定时间后，调高分散机的转速进行高速研磨；
29.(3)将按比例配好的硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶、硅苯丙乳液、消泡剂、润湿分散剂、ph调节剂加入到步骤二的体系中，并且低速分散搅拌一定时间；
30.(4)最后向步骤三的体系中添加纳米二氧化钛和稳定剂，并且低速分散一定时间后，采用筛网过滤得到涂料成品。
31.该实施例中，湿润分散剂采用磺基琥珀酸二异辛脂钠(ot—75)，消泡剂采用nxz消泡剂，稳定剂采用羧甲基纤维素钠(cmc—na)，ph调节剂采用2—氨基—2—甲基—1—丙醇(amp
‑
95)，流平剂采用有机硅丙烯酸酯流平剂(203)，ot—75能降低物质表面张力，增强渗透性，具有很强的润湿能力，能使涂料各组分融合为均一稳定体系，同时选用nxz消泡剂添加到涂料中不仅展现出良好的初期消泡性，而且在长期储存后仍表现出良好的消泡性，在使用时添加量少，不会影响涂膜的着色性及其他性能，cmc
‑
na呈白色纤维状或颗粒状粉末，无嗅，无味，有吸湿性，能使涂料的固体份均匀地分布于溶剂中，使涂料保持稳定，长期不分层，amp
‑
95能够调节涂料的ph，使涂料保持稳定，能改进涂料的性能，稳定涂料体系的黏度，同时还具有湿润、分散作用，流平剂分子结构中含有si—o键，与涂料中的各种乳液及助剂相容性良好，能提高涂料的平滑性，消除刷痕，使涂料成膜平坦。
32.实施例二：
33.一种水性无机耐高温涂料，水性无机耐高温涂料的组成部分按照质量百分比计为：硅酸钾15％
‑
30％，硅酸钠5％
‑
15％，纳米硅溶胶5％
‑
15％，硅苯丙乳液5％
‑
10％，钛白粉20％
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25％，高岭土10％
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15％，滑石粉10％
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15％，纳米二氧化钛1％
‑
5％，润湿分散剂0.1％
‑
0.5％，消泡剂0.1％
‑
0.5％，稳定剂0.2％
‑
1.0％，ph调节剂0
‑
5％，流平剂0.2％
‑
2.0％，余量为水；水性无机耐高温涂料按重量份数包括如下组成部分：硅酸钾15份，硅酸钠8份，纳米硅溶胶10份，硅苯丙乳液8份，钛白粉22份，高岭土13份，滑石粉12份，纳米二氧化钛3份，润湿分散剂0.5份，消泡剂0.3份，稳定剂0.7份，ph调节剂适量，流平剂0.5份，余量为水，其制备方法包括如下步骤：
34.(1)将上述原材料按照配比配齐待用；
35.(2)将配比完成的钛白粉、高岭土、滑石粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和水投放到高速研磨分散机中进行低速分散搅拌，在低速分散一定时间后，调高分散机的转速进行高速研磨，低速分散搅拌时分散机的转速为800r/min，且持续时间为10min，高速研磨时分
散机的转速为2000r/min，且持续时间为60min；
36.(3)将按比例配好的硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶、硅苯丙乳液、消泡剂、润湿分散剂、ph调节剂加入到步骤二的体系中，并且低速分散搅拌一定时间；
37.(4)最后向步骤三的体系中添加纳米二氧化钛和稳定剂，并且低速分散一定时间后，采用筛网过滤得到涂料成品。
38.该实施例中，钛白粉的熔点达1800℃，光泽度高，着色力、遮盖力、耐久性良好，且易分散，高岭土和滑石粉的熔点均在1500℃以上，可提高涂层热弹性和抗龟裂性，湿润分散剂采用磺基琥珀酸二异辛脂钠(ot—75)，消泡剂采用nxz消泡剂，稳定剂采用羧甲基纤维素钠(cmc—na)，ph调节剂采用2—氨基—2—甲基—1—丙醇(amp
‑
95)，流平剂采用有机硅丙烯酸酯流平剂(203)，ot—75能降低物质表面张力，增强渗透性，具有很强的润湿能力，能使涂料各组分融合为均一稳定体系，同时选用nxz消泡剂添加到涂料中不仅展现出良好的初期消泡性，而且在长期储存后仍表现出良好的消泡性，在使用时添加量少，不会影响涂膜的着色性及其他性能，cmc
‑
na呈白色纤维状或颗粒状粉末，无嗅，无味，有吸湿性，能使涂料的固体份均匀地分布于溶剂中，使涂料保持稳定，长期不分层，amp
‑
95能够调节涂料的ph，使涂料保持稳定，能改进涂料的性能，稳定涂料体系的黏度，同时还具有湿润、分散作用，流平剂分子结构中含有si—o键，与涂料中的各种乳液及助剂相容性良好，能提高涂料的平滑性，消除刷痕，使涂料成膜平坦。
39.实施例三：
40.一种水性无机耐高温涂料，水性无机耐高温涂料的组成部分按照质量百分比计为：硅酸钾15％
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30％，硅酸钠5％
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15％，纳米硅溶胶5％
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15％，硅苯丙乳液5％
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10％，钛白粉20％
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25％，高岭土10％
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15％，滑石粉10％
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15％，纳米二氧化钛1％
‑
5％，润湿分散剂0.1％
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0.5％，消泡剂0.1％
‑
0.5％，稳定剂0.2％
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1.0％，ph调节剂0
‑
5％，流平剂0.2％
‑
2.0％，余量为水；水性无机耐高温涂料按重量份数包括如下组成部分：硅酸钾15份，硅酸钠8份，纳米硅溶胶10份，硅苯丙乳液8份，钛白粉22份，高岭土13份，滑石粉12份，纳米二氧化钛3份，润湿分散剂0.5份，消泡剂0.3份，稳定剂0.7份，ph调节剂适量，流平剂0.5份，余量为水，其制备方法包括如下步骤：
41.(1)将上述原材料按照配比配齐待用；
42.(2)将配比完成的钛白粉、高岭土、滑石粉、润湿分散剂、消泡剂、流平剂和水投放到高速研磨分散机中进行低速分散搅拌，在低速分散一定时间后，调高分散机的转速进行高速研磨，低速分散搅拌时分散机的转速为800r/min，且持续时间为10min，高速研磨时分散机的转速为2000r/min，且持续时间为60min；
43.(3)将按比例配好的硅酸钾、硅酸钠、硅溶胶、硅苯丙乳液、消泡剂、润湿分散剂、ph调节剂加入到步骤二的体系中，并且低速分散搅拌一定时间，低速分散时分散机的转速为800r/min，且持续时间为10min；
44.(4)最后向步骤三的体系中添加纳米二氧化钛和稳定剂，并且低速分散一定时间后，采用筛网过滤得到涂料成品，低速分散时分散机的转速为800r/min，且持续时间为30min，筛网过滤涂料时筛网的孔径为200目。
45.该实施例中，硅酸钾发生反应能生成不溶于水的干膜，具有自干性，能与表面亲水基团的物质反应成膜，并且具有不燃性和无烟性，耐酸性能好，在空气中形成无定形硅酸凝
胶，能够堵塞细小孔隙从而防止水渗透，并逐渐干燥固化，由于基料自然干燥很缓慢，可加入固化剂加速干燥和提高耐水性，硅酸钠溶液能渗入缝隙和孔隙中，固化的硅凝胶能堵塞毛细孔通道，提高材料的密度和强度，从而提高材料的抗风化能力，硬化后的主要成分为硅凝胶和固体，比表面积大，具有较高的黏结力，硅溶胶又称胶体二氧化硅，无毒、无臭，是纳米级二氧化硅颗粒在水中的分散液，粒径为1～100nm，由于硅溶胶中的sio2含有大量的水及羟基，故硅溶胶的化学式可以写为msio2
·
nh2o，其si2o含量一般为20％～30％，硅溶胶由于颗粒细小，能够通过毛细管作用渗透到基材内部，有良好的分散性和渗透性，渗透到基材内部的细小颗粒与某些无机盐、金属氧化物生成新的硅酸盐无机高分子化合物，有着较强的附着力，选用有机硅改性苯丙乳液作为乳液与基料进行混合，有机硅改性苯丙乳液简称硅苯丙乳液，由有机硅单体对苯丙乳液进行改性得到，抗氧化和抗分解性能较好，有机硅分子体积大、表面张力小和内聚能密度低，具有良好的抗沾污性、透气性以及疏水性，因此，有机硅改性苯丙乳液能提高涂料的耐候性和稳定性，钛白粉的熔点达1800℃，光泽度高，着色力、遮盖力、耐久性良好，且易分散，高岭土和滑石粉的熔点均在1500℃以上，可提高涂层热弹性和抗龟裂性，湿润分散剂采用磺基琥珀酸二异辛脂钠(ot—75)，消泡剂采用nxz消泡剂，稳定剂采用羧甲基纤维素钠(cmc—na)，ph调节剂采用2—氨基—2—甲基—1—丙醇(amp
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95)，流平剂采用有机硅丙烯酸酯流平剂(203)，ot—75能降低物质表面张力，增强渗透性，具有很强的润湿能力，能使涂料各组分融合为均一稳定体系，同时选用nxz消泡剂添加到涂料中不仅展现出良好的初期消泡性，而且在长期储存后仍表现出良好的消泡性，在使用时添加量少，不会影响涂膜的着色性及其他性能，cmc
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na呈白色纤维状或颗粒状粉末，无嗅，无味，有吸湿性，能使涂料的固体份均匀地分布于溶剂中，使涂料保持稳定，长期不分层，amp
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95能够调节涂料的ph，使涂料保持稳定，能改进涂料的性能，稳定涂料体系的黏度，同时还具有湿润、分散作用，流平剂分子结构中含有si—o键，与涂料中的各种乳液及助剂相容性良好，能提高涂料的平滑性，消除刷痕，使涂料成膜平坦，按照上述方法制得的涂料，对所制得的涂料进行性能检测：
46.表一为涂料理化性能的检测结果
[0047][0048]
由表1可以看出，该涂料的物理化学性能达到了设计要求，符合相关标准要求；
[0049]
表二为涂料中有害物质含量检测结果
[0050][0051]
由表2可以看出，该涂料中的有害物质含量都符合标准要求，并远远低于标准要求限值，环保性能优异；
[0052]
表3为涂料燃烧性能检测结果
[0053][0054]
由表3可以看出，防火型建筑水性无机涂料的燃烧性能达到gb8624
‑
2006中a2级，即为不燃材料制品，防火性能良好。
[0055]
尽管已经示出和描述了本发明专利的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明专利的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明专利的范围由所附权利要求及其等同物限定。