专利名称：环保型建筑内墙瓷漆涂料及其制备方法
技术领域：
本发明属于建筑材料技术领域，特别涉及到一种建筑内墙瓷漆的组成和制备方法。
内墙瓷漆涂料的组成和制备，文献报导很多。用高硬度、高光泽和高耐水性的瓷漆作为内墙涂料，不仅具有美化环境的优点，而且也有改善居住和工作生活条件的作用。在以往的文献报导中对内墙仿瓷涂料的组成成膜物和颜、填料及助剂已有过描述，其中成膜物的组成大致有如下两类(1)有机聚合物乳液，如丙烯酸均聚或共聚乳液、氯乙烯和偏二氯乙烯共聚乳液、聚醋酸乙烯乳液等，其成膜特性是靠聚合物乳胶粒子的堆积和脱水干燥而成，优点是成膜的粘结附着力大、膜层致密、耐水洗和耐腐蚀性优异。缺点是由于聚合物本身为油溶性，在干燥过程中不可避免地会在很长时间内有残余有机溶剂的挥发，对室内环境造成影响。在成膜过程中由于憎水性的聚合物与亲水性的颜、填料很难达到完全均匀的混合，因而所成膜层难以达到坚硬和光亮的效果。油溶性聚合物乳胶粒的紧密堆积使干燥后形成连续而完全致密的膜层。既阻止了空气中水分向墙面基层的渗透，同时也使墙面基层内的水分失去了向空气中散发的途径，随着室内温湿度的变化，极易在涂膜与基层墙面之间形成气孔而造成膜层的起泡、鼓皮和最终的脱落。
(2)用水溶性天然或合成聚合物，如可溶性淀粉、糊精、明胶、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺等的溶液作为成膜物。如中国专利申请号92106956、93118188、93102618等所述。这种水溶性聚合物既可以与水形成完全透明的溶液，也可与亲水性颜填料形成完全均匀的分散体而有利于光亮和坚硬膜层的形成。而这种聚合物的水溶性又使得涂层的耐水擦洗性较差，容易脱粉、掉皮。在92106956中虽然提出加入一种耐水的低分子材料加以改进，但均未对水溶性聚合物的化学结构进行改性，因而其耐水性始终是这类成膜物作涂料时的关键性难题。
作为这种瓷漆涂料的第二类重要组份是颜、填料。在已有技术中所用颜、填料品种多为惰性的无机矿粉，如滑石粉、石灰石粉、重晶石粉、硅灰石粉和膨润土等，由于填料的惰性特征，使所制备的涂料成膜强度较差。
本发明的目的在于为克服已有技术的不足之处，对上述以水溶性聚合物作为成膜物的瓷漆涂料进行改性，并且进一步对颜、填料、助剂进行选择，对制作方法进行改良，使其具有完全无毒、无放射性、硬度高、耐水性好，同时具有自动调节室内湿度作用的特点。
本发明提出一种建筑内墙瓷漆涂料，包括成膜物和颜、填料和助剂，其特征在于，所说的成膜物由水溶性聚合物基体和复合交联剂构成。
本发明所说的水溶性聚合物基体主要为天然或合成的水溶性聚合物，如聚乙烯醇、羧甲基或羟乙基纤维素的2～10％的水溶液；所说的复合交联剂包括活性羰基化合物，如甲醛、乙醛、己二醛，其中醛基对聚合物中活性羟基的用量为0.1～10％(wt)；有机羧酸衍生物，如马来酸酐、邻苯二甲酸酐、2-羟基丁二酸，其中羧基的用量为聚合物中活性羟基的1～10％(wt)和无机多价酸，如硼酸、正磷酸和硅酸，由它们所组成的具有合适比例的混酸调节体系的PH值为2～5。
本发明所说的颜、填料由传统隋性无机矿物组分和具有一定反应活性的粉体材料组成，其用量为作为成膜物的交联改性聚合物水溶液的120～180％(wt)(以产品的最终粘度为准)。所用的颜料主要为钛白粉、群青、酞青蓝等。填料包括钙、镁的碳酸盐、硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐；以及具有与水和空气中CO2有反应活性活的粉体材料包括CaSO42H2O、CaSO4.1/2H2O、CaO、MgO和Ca(OH)2等成份。
本发明所说的复合助剂包括低分子醇类化合物，如乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇，用量为聚合物重量的0.1～1％等无机酸酯类化合物，如磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二乙酯，用量为瓷漆涂料量的0.001～0.01％等；无机酸盐类，如三聚磷酸钠、六偏磷酸钠，使用时预先配成10～20％的溶液，加量为涂料重量的0.1～1.0％和有机酸盐类，如苯甲酸钠和山梨糖酸钠，用量为涂料总量的0.01～0.05％。
本发明所述内墙瓷漆的制备包括制胶、混料和研磨三个组成部分，具体步骤如下(1)制胶将选用的水溶性聚合物在一定温度和搅拌下制成一定浓度的水溶液，在适当温度，pH值和搅拌下与复合交联剂进行交联反应，在交联反应后加入复合助剂，混合均匀，制成交联耐水胶液；(2)混料将上述胶液与颜、填料在高剪切强力搅拌作用下均匀混合；(3)研磨；将已由胶液和颜、填料混合后的浆体，在超细研磨条件下，由胶体磨将涂料浆体研磨成一定细度和粘度范围的膏体。
本发明所说的制胶中的温度可为80～95℃；交联反应的pH值为2～5。所说的研磨后浆体的细度范围可为2～10μ、粘度范围可为5～10×104cps，pH值为6～8.5。
本发明具有如下特点第一，通过用具有线型长链多羟基官能团的高分子化合物作为基体由羟基的醚化和酯化反应而实现分子内和分子间的部分交联。其交联度的选择是保持聚合物在水中有适当的溶解度，同时在长链分子中引入了可以在溶液中随着水分的逐步蒸发干燥而进一步实现分子间交联和与填料及底材界面有强烈亲合力的官能团。使形成的膜层不仅坚硬、光亮，粘结力强，而且耐水擦洗性也会显著提高。
第二，本发明中对所选填料的组成进行了改进，除了已有技术采用的惰性无机矿粉外，还包括一些可与空气中的水或CO2进行化学结合的组份。这种化学结合不仅增加了涂膜的表面硬度和仿瓷特性，而且通过与环境中水分的结合和放出而具有能自动调节室内湿度的作用，在施工初期，当基层墙面内有多余的水分时可以通过与填料中的活性组份进行化学结合、或透过膜层缓慢地释放到空气中而不致造成膜层的鼓皮和脱落、在室内环境中过分干燥时又可通过填料中化学结合水的缓慢释放而加以调节。
第三，助剂的选择是本发明中关于内墙瓷漆组成的又一技术特点；助剂的作用不仅在于保证瓷漆制造过程中颜、填料在成膜物中均匀分散和贮存稳定，而且有助于所形成的涂膜具有坚硬、光亮和耐水擦洗的效果。
第四，本发明制备中所用的混合和研磨方法包括高剪切搅拌和胶体研磨，使颜填料在膏状瓷漆中的细度达到所要求的范围。这种内墙瓷漆的制备过程包括颜、填料在成膜物中的均匀分散和各种活性组份的反应交联，其程度对涂膜的性能有很大的影响，助剂的加入有利于分散和反应过程的进行，也利于产品的稳定。其中混合后的超细研磨是制备过程的关键步骤。较好的细度范围为2～10μ、粘度范围为5～10×104cps，外观为洁白细腻的膏状体，贮存稳定性在6个月以上。
这种内墙瓷漆料经刮涂、压平、赶光等施工步骤成膜后，3hr内可达表干，7～10d达到最终硬度，呈现出光亮如镜、洁白如瓷的效果。膜层的耐擦洗性达1000次以上。不失粉、不脱皮、不起泡、不裂纹，无毒、无味、耐火、阻燃，是一种特别适用于家庭、学校及各种办公场所等进行内墙装修用的理想的环保型绿色产品。
实施例1内墙瓷漆的制备包括制胶、混料和研磨三个步骤；(1)制胶将市售规格为1799的聚乙烯醇80kg溶于850kg、温度为90～95℃的热水中，在此温度范围内搅拌下，加入由1kg己二醛、1.5kg马来酸酐、0.5kg正磷酸和0.5kg硼酸组成的混合物，继续搅拌反应1.5hr，当出现细絮状变白物质时加水150kg，降温到60～70℃时用10％的氢氧化钠水溶液调节体系的PH值为7～8，继续搅拌、当温度降低到50℃时加入由10％六偏磷酸钠、2.5％乙二醇、10％苯甲酸钠和0.1％磷酸三丁酯组成的水溶液10kg，继续搅拌反应0.5hr出料，冷却到室温后为均匀透明液体，用涂4杯检测胶液粘度为130sec，剪切粘结强度为2.1Mpa。将该胶液在木板上涂成厚0.2mm的胶层，自然风干后在60～65℃烘箱中放置8hr，取出后在90℃热水中浸泡12hr后胶层不溶解、不脱落。
(2)混合取上述制备的胶液400kg加入到混合罐中，在室温搅拌下依次加入钛白粉(TiO2)20kg、群青(Na6AlSi6O20)0.5kg、滑石粉(3MgO.4SiO2.H2O)50kg、磷石膏粉(CaSO4.2H2O、CaSO4.1/2H2O)50kg、轻质碳酸钙(CaCO3)150kg、重质碳酸钙(CaCO3)300kg、灰钙粉(CaO、Ca(OH)2、CaCO3)40kg和钠基膨润土2kg搅拌均匀。
(3)研磨将混合后的浆料用胶体磨研磨至平均细度为2～5μ的膏状体。用BS粘度计7#转子在10rpm下测定膏状体的粘度为7～8×104cps。
制作试样时在石棉板上用刮刀将此瓷漆膏体刮涂两遍，第一遍厚度为0.2mm，第二遍厚度为0.1mm，至表层半干时，用刮刀沾少量胶液反复将表面压光，室温下放置7d后涂层坚硬而光亮，湿擦1000次不露底。将样板放在80～90℃热水中浸泡12hr后不掉粉、不起皮、不脱落，有很好的粘结性和交联耐水性能。
实施例2制胶、混合、研磨和施涂的方法同实例1，只是所用复合交联剂的组成改为甲醛1kg、马来酸酐1.5kg和磷酸0.5kg；相应成膜助剂的组成为10％三聚磷酸钠、2％1，2-丙二醇、1％山梨糖酸钠和0.5％邻苯二甲酸二丁酯所配成的水溶液10kg。所制成的内墙瓷漆施工性较好、涂膜坚硬而有一定韧性，耐擦洗次数达1000次以上。
权利要求
1.一种环保型建筑内墙瓷漆涂料，包括成膜物和颜、填料和助剂，其特征在于，所说的成膜物由水溶性聚合物基体和复合交联剂构成。
2.如权利要求1所述的建筑内墙瓷漆涂料，其特征在于，所说的水溶性聚合物基体由为天然或合成的水溶性聚合物的2～10％的水溶液；所说的复合交联剂包括活性羰基化合物，其中醛基对聚合物中活性羟基的用量为0.1～10％(wt)；有机羧酸衍生物，其中羧基的用量为聚合物中活性羟基的1～10％(wt)；和一种以上的无机多价酸所组成的具有合适比例的混酸调节体系，该混酸调节体系的PH值为2～5。
3.如权利要求1所述的建筑内墙瓷漆涂料，其特征在于，所说的颜、填料由传统隋性无机矿物组分和具有一定反应活性的粉体材料组成，其用量为所说的聚合物水溶液的120～180％(wt)(以产品的最终粘度为准)。
4.如权利要求1所述的建筑内墙瓷漆涂料，其特征在于，所说的复合助剂包括低分子醇类化合物，其用量为聚合物重量的0.1～1％；无机酸酯类化合物，其用量为瓷漆涂料量的0.001～0.01％；无机酸盐类，使用时预先配成10～20％的溶液，加量为涂料重量的0.1～1.0％和有机酸盐类，用量为涂料总量的0.01～0.05％。
5.如权利要求1或2所述的建筑内墙瓷漆涂料，其特征在于，所说的天然或合成的水溶性聚合物采用聚乙烯醇、羧甲基或羟乙基纤维素之一种；所说的复合交联剂中的活性羰基化合物采用甲醛、乙醛、己二醛之一种；所说的有机羧酸衍生物采用马来酸酐、邻苯二甲酸酐、2-羟基丁二酸之一种；所说的混酸调节体系由硼酸、正磷酸和硅酸混合而成。
6.如权利要求1或3所述的建筑内墙瓷漆涂料，其特征在于，所说的颜料主要由钛白粉与群青、酞青蓝之一种所组成；所说的填料由钙、镁的碳酸盐与硫酸盐、磷酸盐和硅酸盐之一种所组成，以及具有与水和空气中CO2有反应活性的粉体材料。
7.如权利要求1或4所述的建筑内墙瓷漆涂料，其特征在于，所说的复合助剂的低分子醇类化合物采用乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、丙三醇之一种；所说的无机酸酯类化合物采用磷酸三丁酯、邻苯二甲酸二丁酯、己二酸二乙酯之一种；所说的无机酸盐类采用三聚磷酸钠、六偏磷酸钠之一种；所说的有机酸盐类采用苯甲酸钠和山梨糖酸钠之一种。
8.如权利要求1所述的环保型内墙瓷漆涂料的制备方法，包括制胶、混料和研磨三个组成部分，具体步骤如下(1)制胶将选用的水溶性聚合物在一定温度和搅拌下制成一定浓度的水溶液，在适当温度，pH值和搅拌下与复合交联剂进行交联反应，在交联反应后加入复合助剂，混合均匀，制成交联耐水胶液；(2)混料将上述胶液与颜、填料在高剪切强力搅拌作用下均匀混合；(3)研磨将已由胶液和颜、填料混合后的浆体，在超细研磨条件下，由胶体磨将涂料浆体研磨成一定细度和粘度范围的膏体。
9.如权利要求8所述的内墙瓷漆涂料的制备方法，其特征在于，所说的制胶中的温度为80～95℃；交联反应的pH值为2～5。
10.如权利要求8所述的内墙瓷漆涂料的制备方法，其特征在于，所说的研磨后浆体的细度范围为2～10μ、粘度范围为5～10×104cps、pH值为6～8.5。
全文摘要
本发明属于建筑材料技术领域,本瓷漆包括成膜物和颜、填料和助剂,成膜物由水溶性聚合物基体和复合交联剂构成。制备方法包括:交联耐水涂料胶的合成、颜填料的搅拌混配和漆料的研磨。所得成品为粘度5～10×10
文档编号C09D101/04GK1245188SQ9911953
公开日2000年2月23日 申请日期1999年9月10日 优先权日1999年9月10日
发明者李永德, 胡淑珍, 张志龄 申请人:清华大学