一种环保型具有陶瓷釉面效果的水性内墙涂料及其制备方法与流程

本发明属于涂料，更具体地涉及一种环保型具有陶瓷釉面效果的水性内墙涂料及其制备方法。

背景技术：

1、在经济社会发展过程中，对于室内装饰材料的选择，消费者要求越来越高，不仅对于材料的外观、气味、功能性和环保性提出了新的要求。对于一些特殊环境如医院、公共空间、手术室、实验室等对墙面涂料性能要求更高的场所，具有高硬度、抗划伤、耐污渍易清洁、具有一定防火性能的墙面涂料越来越受消费者青睐。

2、cn109626868a公开了一种仿瓷涂料及柔性仿石饰面砖，包括以下份计的原材料：纳米碳化硅15～40份、碳酸钙20～35份、黄土石粉8～12份、草酸钠10～15份、羟乙基甲基纤维素0.5～2份、有机膨润土1～3份、粘结剂3～7份、纯水20至30份。该技术通过加入纳米碳化硅、碳酸钙、黄土石粉，改善了仿瓷涂料固结后的抗污特性，使得采用本仿瓷涂料制得的柔性仿石饰面砖不容易被污染物所污染影响。这里的仿瓷仿釉面效果主要来源于高硬度高耐磨的纳米碳化硅，成膜物质为普通丙烯酸酯乳液，漆膜成膜后具有一定的硬度、耐磨性和釉面效果。这一类产品的成膜物质用量较低，仅为3-7％，涂料pvc(颜料体积浓度)，耐沾污及耐污渍性能差。且纳米碳化硅成本较高，无法进行广泛应用。此外，该涂料粘度偏高，仅适合批刮施工，不适合滚涂及喷涂施工，施工效率较低。

3、cn108864831a公开了一种水性环保仿瓷涂料及其施工方法，包括水性塑胶底漆、水性丙烯酸陶瓷中涂漆及水性uv面漆，水性塑胶底漆包括水性丙烯酸改性氯化聚丙烯树脂31-59份、去离子水6-20份、钙粉2-10份、云母粉3-10份及水性助剂2-10份；水性丙烯酸陶瓷中涂漆包括有机硅改性丙烯酸乳液50-70份、陶瓷粉12-19份、二氧化钛0-3份、去离子水16-20份、色浆10-20份及水性助剂2-7份；水性uv面漆包括水性uv光固化树脂40-70份、活性稀释剂20-30份、去离子水10-25份、光引发剂3-6份及水性助剂0.2-1份。其中，水性丙烯酸陶瓷中涂漆作为仿瓷涂料系统的支撑部分，为漆膜体系提供一定的硬度支撑，水性uv面漆为含氟丙烯酸树脂或聚氨酯丙烯酸酯中的一种或二者的混合物，面漆为涂料系统提供一定的耐污渍抗污染性，整个涂料系统具有一定的仿瓷仿釉面效果。然而，这一类产品施工工艺较为复杂，需要3道施工，成本较高，且水性uv面漆较薄，作为中涂漆的罩面涂料，仅起到调节光泽和耐污渍易清洁的作用，面漆易在外力作用下被破坏。

4、cn108219666a公开了一种抗红外、抑菌、耐候性水性仿瓷涂料及其制备方法，其中，水性仿瓷涂料包括以下重量份的原料：改性聚酰亚胺树脂溶液、灰钙粉、方解石粉、钛白粉、膨润土、气凝胶隔热粒子、纳米三氧化二铝0.6-2份、水性消泡剂0.2-0.6份、碱溶胀型增稠剂0.1-0.3份、水60-100份；制备方法包括改性聚酰亚胺树脂溶液制备、混料、消泡。其中，采用将灰钙粉、方解石粉、钛白粉、膨润土、气凝胶隔热粒子、纳米三氧化二铝、一氯三氟代丁二酸、乙酰乙酸正丁酯和4-羟基苯乙胺混合均匀，得到组分a；将改性聚酰亚胺树脂溶液、碱溶胀型增稠剂混合均匀，得到组分b；将组分a与组分b混合后，升温至35-50℃，以200-400r/min搅拌20min后，加入水，继续保温搅拌30min得到混合料；冷却至室温后，加入水性消泡剂，搅拌分散均匀以表面均匀无颗粒物为准，得抗红外、抑菌、耐候性水性仿瓷涂料。然而，该水性仿瓷涂料的生产工艺复杂，且改性聚酰亚胺树脂含甲醛，不适合应用作环保内墙涂料。

5、cn105778632a公开了一种耐水净味型水性仿瓷涂料，各原料成分组分以及质量百分比如下所示：方解石粉10-20％、双飞粉10-20％、碳酸钙8-12％、白芨粉2-4％、玉米淀粉1-3％、羧甲基纤维素0.5-1.5％、酚氧树脂0.5-1.5％、戊二醛0.5-1.5％、空气净化粒子1-3％、水25-55％。该技术所提出的配方配料全面，搭配合理，原材料绿色天然环保。然而，其中采用的酚氧树脂对紫外线敏感，耐候性差，耐热性差；配方pvc较高，耐污渍性能差；生产工艺复杂，需对物料进行加热才能保证白芨粉、玉米淀粉中的胶状物质释放出来作为涂料的成膜物质，耐候性差。

6、综上，现有的仿瓷涂料由于配方组成的局限，普遍存在耐污渍性能差，成本高、生产工艺和施工过程复杂等缺陷。因此，提供一种内墙涂料，其具有优异的抗划伤性能、耐污渍、易清洁、绿色环保等优势，而且制备工艺和施工过程简单易行，是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种环保型具有陶瓷釉面效果的水性内墙涂料。所述水性内墙涂料的配方中，通过将硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液与二氧化硅纳米粒子相互交联，形成了致密的有机聚合物-无机填料三维空间结构，从而赋予所述水性内墙涂料抗划伤性能和疏水性能，并协同其他配方组分进一步提升所述水性内墙涂料的硬度、耐磨性、耐污渍性和环保性能，解决了现有的仿瓷涂料普遍存在耐污渍性能差，成本高、生产工艺和施工过程复杂等缺陷。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明提供一种环保型具有陶瓷釉面效果的水性内墙涂料，基于所述内墙涂料的总质量计，所述水性内墙涂料包括以下质量百分比的组分，

4、硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液：10.0-20.0wt％；

5、交联型纳米无机分散体：10.0-16.0wt％；

6、釉面光泽调节粉：1.0-5.0％；

7、颜填料：30.0-40.0wt％；

8、纤维素：0.3-0.5wt％；

9、疏水剂：0.5-2.0wt％；

10、有机硅助剂：0.5％-1.5％；

11、其他助剂：2.5-4.5wt％；

12、所述其他助剂包括润湿剂、分散剂、消泡剂、ph调节剂、杀菌防霉剂、成膜助剂和抗冻剂中的至少一种；以及

13、水：15.0-35.0wt％；

14、所述内墙涂料的硬度为h级，耐磨性为不大于12，以及耐污渍性为i级。

15、进一步地，所述硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液的聚合物侧链具有7-8％接枝率的硅油基团。

16、进一步地，所述硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液的重均分子量为90000-140000，分子量分布mw/mn约为2-4。

17、进一步地，所述硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液的制备方法包括：

18、步骤r1：将丙烯酸多元醇单体(ap)与单端型硅油(m)混合，通入氮气保护，预热到50-70℃后，继续升温，在0.3-1h内升温至85-105℃，使反应在此温度下进行并持续4～6小时，所述丙烯酸多元醇单体的碳双键与所述单端型硅油的碳双键发生本体聚合反应，制得硅油改性丙烯酸多元醇；

19、步骤r2：将水和乳化剂混合制得乳液相，所述乳化剂基于所述乳液相的质量百分比为1.0％-4.0％；

20、步骤r3：将步骤r1的所述硅油改性丙烯酸多元醇和脂肪酸、三羟甲基丙烷(tmp)混合，通入氮气保护，预热到50-70℃，再加入异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)，保持反应温度在80～90℃，直至异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)反应完，再加入上述乳液相进行混合，得到所述的单端型硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液。

21、进一步地，步骤r1中，所述单端型硅油为低分子量低粘度单端型硅油，所述单端型硅油的重均分子量mw为400-2000，粘度为30-100cp，固含量≥97％。

22、进一步地，步骤r1中，所述单端型硅油可选自单端丙烯酸酯硅油。

23、进一步地，步骤r1中，所述本体聚合反应为原子转移自由基聚合反应。

24、进一步地，步骤r1中，所述丙烯酸多元醇单体与所述单端型硅油摩尔比约为11～20:1。

25、进一步地，步骤r1中，所述硅油改性丙烯酸多元醇的重均分子量mw为50000-80000，分子量分布mw/mn为3.2。

26、进一步地，步骤r1中，所述丙烯酸多元醇单体可以选自聚乙二醇二丙烯酸酯，例如聚乙二醇400二丙烯酸酯水溶性单体(peg(400)da)，或选自聚乙二醇甲基丙烯酸酯。

27、进一步地，步骤r1中，将丙烯酸多元醇单体(ap)与单端型硅油(m)混合，通入氮气保护，预热到60℃后，继续升温，在0.5h内由60℃升至90℃。

28、进一步地，步骤r2中，所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠和/或脂肪醇聚氧乙烯醚。

29、进一步地，步骤r2中，反应过程中一直用二正丁胺法测定-nco的值，直至异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)反应完。

30、进一步地，步骤r3中，所述硅油改性丙烯酸多元醇和脂肪酸、三羟甲基丙烷(tmp)、异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)的质量比为(80-100):(3-6)：(5-10)：(8-10)。

31、进一步地，步骤r3中，所述脂肪酸为大豆油酸、亚麻油酸、蓖麻油酸或脱水蓖麻油酸的一种或任意几种组合。

32、进一步地，步骤r3中，反应过程中一直用二正丁胺法测定-nco的值，直至异佛尔酮二异氰酸酯(ipdi)反应完。

33、进一步地，所述交联型纳米无机分散体为乙烯基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液、二甲基二烷氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液和甲基苯基二烷氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液中的至少一种。

34、进一步地，所述二甲基二烷氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液的质量固含量为25-35％，粒径为12-30nm。

35、进一步地，所述二甲基二烷氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液的制备方法包括如下步骤：

36、步骤t1：将表面亲水型二氧化硅粒子水溶液和二甲基二烷氧基硅烷混合，得到混合溶液；

37、步骤t2：调节所述混合溶液的ph至4-6，并使调节ph后的混合溶液在催化剂作用下发生脱水缩合反应；

38、步骤t3：将发生脱水缩合反应后的溶液ph调节至7.5-9.8，得到所述二甲基二烷氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液。

39、进一步地，步骤t1中，所述表面亲水型二氧化硅粒子水溶液和所述二甲基二烷氧基硅烷的质量比为(90-110):(10-20)。

40、进一步地，所述乙烯基三甲氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液和甲基苯基二烷氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液的制备方法各自参照上述二甲基二烷氧基硅烷修饰的纳米二氧化硅水溶液进行制备。

41、进一步地，步骤t2中，所述催化剂为丙烯腈和/或异辛酸钴。

42、进一步地，所述釉面光泽调节粉为镀银片状二氧化硅粉、镀锌片状二氧化硅粉、镀铝片状二氧化硅粉中的至少一种。优选为镀银片状二氧化硅粉。

43、进一步地，所述颜填料为钛白粉、滑石粉、硫酸钙、重质碳酸钙、硫酸钡、高岭土、氧化锌、陶瓷微粉、玻璃粉、超细氧化铝和云母粉中的至少一种。优选地，所述颜填料为由钛白粉、高岭土、重质碳酸钙、陶瓷微粉、玻璃粉和超细氧化铝按质量比12-18：0-5：30-50：10-15：10-15：5-10组成的混合物。

44、进一步地，所述纤维素为羟乙基纤维素。

45、进一步地，所述疏水剂为固化后平均表面张力19.5×10-5-21.5×10n/cm的含氟和/或含硅类聚合物。优选地，所述疏水剂为聚醚改性含羟基聚二甲基硅氧烷、有机硅烷和氟碳树脂中的至少一种。

46、进一步地，所述有机硅助剂为超高分子量有机硅助剂。所述有机硅助剂的分子量为120万-200万。优选地，所述超高分子量有机硅助剂为超高分子量聚二甲基硅油水性分散体、超高分子量聚醚硅氧烷水性分散体中的至少一种，进一步优选为超高分子量聚二甲基硅油水性分散体。

47、进一步地，以所述水性内墙涂料的总重量计，所述其他助剂包括0.05-0.20wt％润湿剂、0.4-0.6wt％分散剂、0.4-0.8wt％消泡剂、0.1-0.3wt％ph调节剂、0.5-0.7wt％的杀菌防霉剂、1.5-3.5wt％成膜助剂和0.4-0.6wt％抗冻剂。

48、进一步地，所述润湿剂为不含apeo且易生物降解的醇类表面活性剂。

49、进一步地，所述分散剂为聚羧酸钠盐水性涂料分散剂。

50、进一步地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

51、进一步地，所述ph调节剂为多功能胺助剂。

52、进一步地，所述杀菌防霉剂为二溴氰基丙酰胺或异噻唑啉酮类杀菌剂。

53、进一步地，所述成膜助剂为醇酯类溶剂。

54、进一步地，所述抗冻剂为丙二醇。

55、本发明还提供一种前述环保型具有陶瓷釉面效果的水性内墙涂料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

56、步骤s1：将所述水的一部分、所述消泡剂的一部分、所述润湿剂和所述分散剂混合并在搅拌速率为400-500r/min状态下，搅拌5-10min，得到助剂预混液；

57、步骤s2：将所述助剂预混液、颜填料、釉面光泽调节粉和交联型纳米无机分散体混合并在搅拌速率为800-1000r/min状态下，搅拌5-10min，得到颜填料混液；

58、然后将所述颜填料混液、纤维素和ph调节剂混合并在搅拌速率为1200-1500r/min状态下，搅拌得到混合浆料，所述混合浆料中的颜填料的细度≤40um；

59、步骤s3：将所述混合浆料和所述硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液混合并在搅拌速率为600-800r/min状态下，搅拌得到均匀混合物料；

60、然后将所述均匀混合物料与所述杀菌防霉剂、疏水剂、有机硅助剂、成膜助剂、抗冻剂、剩余消泡剂和剩余水混合均匀，得到所述环保型具有陶瓷釉面效果的水性内墙涂料；

61、进一步地，步骤s1中的水和步骤s3中的水的质量比为4-5：1。

62、进一步地，步骤s1中的消泡剂和步骤s3中的消泡剂的质量比为1-1.5：1。

63、本发明的技术方案的有益效果如下：

64、1)本发明中，一方面，接枝丙烯酸聚氨酯共聚乳液侧链的硅油基团和交联型纳米二氧化硅中的乙烯基团在氧气作用下可引发交联反应，使得所述硅油改性丙烯酸聚氨酯共聚乳液与交联型二氧化硅纳米粒子相互交联，形成致密的有机聚合物-无机填料三维空间结构，可显著提高水性内墙涂层的硬度，耐磨性和涂层的耐久性，赋予最终水性内墙涂层优异的抗划伤性能；另一方面，配合超高分子量有机硅助剂进一步提升水性内墙涂层的硬度和耐磨性，同时，本发明的配方中，辅以颜填料(玻璃粉、陶瓷微粉、超细氧化铝等)这类具有高摩尔硬度的填料，进一步提升水性内墙涂层的抗划伤性和耐磨性。本发明的成膜物质为硅油改性丙烯酸聚氨酯乳液，耐候性佳且易清洁，具有陶瓷釉面效果。

65、2)本发明中，片状镀膜二氧化硅光泽调节粉的加入在水性内墙涂层成膜后，20°及60°角光泽呈哑光，85°角光泽呈高光，具有陶瓷釉面的效果。

66、3)本发明中，最终形成的交联的水性内墙涂层致密度高，同时配合疏水剂可降低其表面能，减少污渍在涂层上的附着。

67、4)本发明中，所用的接枝丙烯酸聚氨酯共聚乳液未主动添加有机溶剂，净味环保，在涂料生产过程中及施工过程中气味清淡，挥发性有机化合物(voc)浓度趋零，帮助人们营造一个绿色环保的居住环境，即时即住。

68、5)本发明的水性内墙涂料生产工艺简单易操作，大范围的降低了人工成本，时间成本，极适合大规模生产。本发明的施工工艺简单，可滚涂、刷涂和喷涂，极适合大面积施工。