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CN105907294B - 水性无机涂料的制备方法及用水性无机涂料制备无机涂层的方法 - Google Patents

水性无机涂料的制备方法及用水性无机涂料制备无机涂层的方法 Download PDF

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CN105907294B CN201610231063.7A CN201610231063A CN105907294B CN 105907294 B CN105907294 B CN 105907294B CN 201610231063 A CN201610231063 A CN 201610231063A CN 105907294 B CN105907294 B CN 105907294B
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Abstract

本发明涉及一种水性无机涂料的制备方法及用水性无机涂料制备无机涂层的方法，其特征在于制备步骤为：先将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到硅酸盐硅溶胶溶液；又将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸性催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液；最后将上述硅酸盐硅溶胶溶液与上述有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂并搅拌均匀制备得到一种水性无机涂料；又在无机涂料中加入适量水，得到固含量在10%‑30%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。其提高了涂层的强度及韧性，具有良好的疏水、防水及防霉效果等优点。

Description

水性无机涂料的制备方法及用水性无机涂料制备无机涂层的 方法
技术领域
本发明涉及一种水性无机涂料的制备方法及用水性无机涂料制备无机
涂层的方法。
背景技术
相对于当前正在广泛应用的有机物为主的建筑涂料（乳胶漆等）来讲，其具有如下优点：1、石化作用：无机涂料可与矿物基质的石化作用，形成一种防水及防酸的硅酸岩石，从而像天然的石头一样；2、不燃性：无机涂料具有无机物之特性，其抗温性能特别好，不但在1200℃的高温下不会燃烧，而且还阻燃；3、透气性：无机涂料具有防水性及高度之呼吸力，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无菌及苔藓滋生：无菌及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，及其透气性（类似人体皮肤水不能进而汗水可以排出来）能使建筑物保持干燥；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：无机涂料具有无机物之本质，它不含有任何有机化学原料或溶剂，在生产和应用期间，无臭、无过敏之特性，对环境生态有利；8适合所有矿物性建筑材料：无机涂料对所有矿物性建筑材料均能相容，而不是像传统的正在广泛使用的有机涂料一样，必须完全依赖防碱底漆，以防止墙上之碱侵袭，即便如此，传统的有机涂料经过一段时间后，一旦底漆被墙上之碱破坏，仍会造成粉化，然后起气泡、剥落，而无机涂料却不存在这种问题。
当前的无机涂料按主要粘结剂种类可分为两类，一是以水玻璃（碱金属硅酸盐）为主要粘结剂，加入颜料、填料及助剂配制而成；二是以硅溶胶为主要粘结剂，加入适量的合成树脂乳液、颜料、填料及助剂配制而成。
近年来，也有人将两者进行结合，如专利CN 103725051 A， CN 1609146A等，将硅酸钾与二氧化硅或者硅溶胶进行结合，从而制备成复合型的无机涂料。这种涂料具有良好的力学性能，但是很难实现透明效果。
当前建筑涂料市场，一般是在涂料表面采用有机透明的罩光漆进行罩光，一方面提高美观效果，另外也可以提高涂料的耐水性。
相对来讲，市场还没有这种透明的无机涂料，因为透明无机涂料相对透明有机涂料讲，其耐久性和耐候性、防水性等各种性能都有明显的提升。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种水性无机涂料的制备方法及用水性无机涂料制备无机涂层的方法，提高了涂层的强度及韧性，具有良好的疏水、防水及防霉效果，该无机涂料可作为无机粘接剂，制备真石漆类的外墙涂料，还可作为透明罩光漆，对外墙涂料进行保护。
为了达到上述目的，本发明的水性无机涂料的制备方法是这样实现的，其特征在于制备步骤如下：
第一步，先将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到硅酸盐硅溶胶溶液，其中金属硅酸盐与硅溶胶之间的质量比为1：0.1-0.5；
第二步，将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液，其中三甲基硅烷混合物与水、无机酸三者之间的质量比为：1：0.002-0.4：0.001-0.2；
第三步，将第一步中的硅酸盐硅溶胶溶液与第二步中的有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，采用砂磨机搅拌均匀，制备得到一种水性无机涂料，其中所述硅酸盐硅溶胶溶液、有机硅预聚体溶液、成膜助剂、流平剂、消泡剂之间的质量比为1：5 - 20：0.05 - 0.1：0.01 - 0.1：0.01 - 0.05。
在本技术方案中，所述的金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的一种或几种混合物，其中硅酸钾是金属硅酸盐。
在本技术方案中，所述的硅溶胶是二氧化硅分散液，二氧化硅分散液的浓度为20%- 50%及粒径为5 - 50纳米。
在本技术方案中，所述的三甲氧基硅烷混合物为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合物，在混合物中甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷混合比例是：1：1 - 2：0 - 0.2：0 - 0.2。
在本技术方案中，所述的无机酸是浓度为10%的盐酸或浓度为5%的硫酸中的一种。
在本技术方案中，所述的成膜助剂为乙二醇、丙二醇、己二醇、丙二醇丁醚、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯中的一种或几种混合物。
在本技术方案中，所述的流平剂为有机硅类、丙烯酸酯类流平剂中的一种或几种混合物。
在本技术方案中，所述的消泡剂为有机硅类消泡剂，优选的消泡剂为HE-241 消泡剂、SQ701 消泡剂、SQ821 消泡剂或 SQ901 消泡剂中的一种或几种混合物。
为了达到上述目的，本发明的用水性无机涂料制备无机涂层的方法是这样实现的，其特征在于在所述无机涂料中加入适量水，得到固含量在10%-30%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。
本发明与现有技术相比的优点为：提高了涂层的强度及韧性，具有良好的疏水、防水及防霉效果，该无机涂料，可作为无机粘接剂，制备真石漆类的外墙涂料，还可作为透明罩光漆，对外墙涂料进行保护。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。
实施例一
其是一种水性无机涂料的制备方法，制备步骤如下:
第一步，将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到一种硅酸盐硅溶胶溶液，其中金属硅酸盐与硅溶胶之间的质量比为1：0.1；
第二步，将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液，其中三甲基硅烷混合物与水，无机酸三者之间的质量比为：1：0.002：0.001；
第三步，将第一步中的硅酸盐硅溶胶溶液与第二步中的有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，采用砂磨机搅拌均匀，从而制备得到所需的水性无机涂料，其中硅酸盐硅溶胶溶液、有机硅预聚体溶液、成膜助剂、流平剂及消泡剂之间的质量比为1：5：0.05：0.01：0.01；
在本实施例中，所述的金属硅酸盐为硅酸钠；所述的硅溶胶是浓度为20%及粒径为5纳米的二氧化硅分散液；所述的三甲氧基硅烷混合物为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合物，该类化合物的混合比例是：1：1：0：0.2；所述的无机酸为浓度为10%的盐酸；所述的成膜助剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯；所述的流平剂为有机硅类流平剂；所述的消泡剂为HE-241消泡剂。
用水性无机涂料制备无机涂层的方法为：在所述无机涂料中加入适量水，得到固含量在15%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。
实施例二
其是一种水性无机涂料的制备方法，制备步骤如下:
第一步，先将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到一种硅酸盐硅溶胶溶液，其中金属硅酸盐与硅溶胶之间的质量比为1： 0.5；
第二步，将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液，其中三甲基硅烷混合物与水，无机酸三者之间的质量比为：1：0.4：0.2；
第三步，将上述第一步中的硅酸盐硅溶胶溶液与第二步中的有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，采用砂磨机搅拌均匀，从而制备得到所需的水性无机涂料，其中硅酸盐硅溶胶溶液、有机硅预聚体溶液、成膜助剂、流平剂及消泡剂之间的质量比为1： 20：0.1：0.1：0.05。
在本实施例中，所述的金属硅酸盐为硅酸钠；所述的硅溶胶是浓度为50%及粒径为50纳米的二氧化硅分散液；所述的三甲氧基硅烷混合物为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合物，该类化合物的混合比例是：1：2：0.2：0.2；所述的无机酸为浓度5%的硫酸；所述的成膜助剂为丙二醇丁醚；所述的流平剂为丙烯酸酯类流平剂；所述的消泡剂SQ821 消泡剂。
在本实施例中，用水性无机涂料制备无机涂层的方法为：在所述无机涂料中加入适量水，得到固含量在12%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。
实施例三
其是一种水性无机涂料的制备方法，制备步骤如下：
第一步，先将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到一种硅酸盐硅溶胶溶液，其中金属硅酸盐与硅溶胶之间的质量比为1：0.15；
第二步，将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液，其中三甲基硅烷混合物与水，无机酸三者之间的质量比为：1：0.2：0.005；
第三步，将第一步中的硅酸盐硅溶胶溶液与第二步中的有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，采用砂磨机搅拌均匀，从而制备得到一种水性无机涂料，其中硅酸盐硅溶胶溶液、有机硅预聚体溶液、成膜助剂、流平剂及消泡剂之间的质量比为1：10：0.08：0.08：0.02。
在本实施例中，所述的金属硅酸盐为硅酸锂；所述的硅溶胶是浓度为30%及粒径为10纳米的二氧化硅分散液；所述的三甲氧基硅烷混合物为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合物，该类化合物的混合比例是：1：1.5：0.02：0.02；所述的无机酸为浓度为10%的盐酸；所述的成膜助剂为己二醇；所述的流平剂为有机硅类流平剂；所述的消泡剂为SQ821 消泡剂。
在本实施例中，用水性无机涂料制备无机涂层的方法为：在所述无机涂料中加入适量水，得到固含量在15%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。
实施例四
其是一种水性无机涂料的制备方法，制备步骤如下：
第一步，将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到一种硅酸盐硅溶胶溶液，其中金属硅酸盐与硅溶胶之间的质量比为1：0.3；
第二步，将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液，其中三甲基硅烷混合物与水，无机酸三者之间的质量比为：1：0.02：0.05；
第三步，将上述第一步中的硅酸盐硅溶胶溶液与第二步中的有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，采用砂磨机搅拌均匀，从而制备得到一种水性无机涂料吗，其中硅酸盐硅溶胶溶液、有机硅预聚体溶液、成膜助剂、流平剂及消泡剂之间的质量比为1：10：0.08：0.08：0.03。
在本实施例中，所述的金属硅酸盐为硅酸钾；所述的硅溶胶是浓度为30%及粒径为20纳米的二氧化硅分散液；所述的三甲氧基硅烷混合物为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合物，该类化合物的混合比例是：1：1.5：0.2：0 .05；所述的无机酸为浓度为5%的硫酸；所述的成膜助剂为丙二醇；所述的流平剂为有机硅类流平剂；所述的消泡剂为SQ701 消泡剂。
在本实施例中，用水性无机涂料制备无机涂层的方法为：在所述无机涂料中加入适量水，得到固含量在10%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。
实施例五
其是一种水性无机涂料的制备方法，制备步骤如下：
第一步将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到一种硅酸盐硅溶胶溶液，其中金属硅酸盐与硅溶胶之间的质量比为1：0.3；
第二步，将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液，其中三甲基硅烷混合物与水，无机酸三者之间的质量比为：1：0.1：0.06；
第三步，将上述第一步中的硅酸盐硅溶胶溶液与第二步中的有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，采用砂磨机搅拌均匀，从而制备得到一种水性无机涂料；其中所述硅酸盐硅溶胶溶液、有机硅预聚体溶液、成膜助剂、流平剂及消泡剂之间的质量比为1：12：0.06：0.02：0.02。
在本实施例中，所述的金属硅酸盐为硅酸钾；所述的硅溶胶是浓度为30%、粒径为15纳米的二氧化硅分散液；所述的三甲氧基硅烷混合物为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合物，该类化合物的混合比例是：1：1.2：0.2：0.15；所述的无机酸为浓度为10%的盐酸；所述的成膜助剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯中；所述的流平剂为有机硅类流平剂；所述的消泡剂为SQ701 消泡剂。
在本实施例中，用水性无机涂料制备无机涂层的方法为：在所述无机涂料中加入适量水，得到固含量在10%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。
以上对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种水性无机涂料的制备方法，其特征在于制备步骤如下：
第一步，先将金属硅酸盐分散在硅溶胶中得到硅酸盐硅溶胶溶液，其中金属硅酸盐与硅溶胶之间的质量比为1：0.1-0.5；
第二步，将三甲氧基硅烷混合物加入水中，搅拌均匀后，再加入无机酸催化剂，继续搅拌均匀得到有机硅预聚体溶液，其中三甲基硅烷混合物、水及无机酸三者之间的质量比为：1：0.002-0.4：0.001-0.2；
第三步，将第一步中的硅酸盐硅溶胶溶液与第二步中的有机硅预聚体溶液进行混合后，再加入成膜助剂、流平剂及消泡剂，采用砂磨机搅拌均匀，制备得到一种水性无机涂料，其中所述硅酸盐硅溶胶溶液、有机硅预聚体溶液、成膜助剂、流平剂及消泡剂之间的质量比为1：5 - 20：0.05 - 0.1：0.01 - 0.1：0.01 - 0.05。
2.根据权利要求1所述的水性无机涂料的制备方法，其特征在于所述的金属硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂中的一种或几种混合物。
3.根据权利要求1所述的水性无机涂料的制备方法，其特征在于所述的硅溶胶是二氧化硅分散液，二氧化硅分散液的浓度为20% - 50%及粒径为5 - 50纳米。
4.根据权利要求1所述的水性无机涂料的制备方法，其特征在于所述的三甲氧基硅烷混合物为甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合物，在混合物中甲基三甲氧基硅烷、乙基三甲氧基硅烷、丁基三甲氧基硅烷、苯基三甲氧基硅烷的混合比例是：1：1 - 2：0 - 0.2：0 - 0.2。
5.根据权利要求1所述的水性无机涂料的制备方法，其特征在于所述的无机酸是浓度为10%的盐酸或浓度为5%的硫酸中的一种。
6.根据权利要求1所述的水性无机涂料的制备方法，其特征在于所述的成膜助剂为乙二醇、丙二醇、己二醇、丙二醇丁醚、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯中的一种或几种混合物。
7.根据权利要求1所述的水性无机涂料的制备方法，其特征在于所述的流平剂为有机硅类、丙烯酸酯类流平剂中的一种或几种混合物。
8.根据权利要求1所述的水性无机涂料的制备方法，其特征在于所述的消泡剂为有机硅类消泡剂。
9.一种根据权利要求1中水性无机涂料制备无机透明涂层的方法，其特征在于在所述水性无机涂料中加入适量水，得到固含量在10%-30%的无机涂料的稀释液，将稀释液刷涂或者喷涂在基材表面，自然干燥即可得到无机透明涂层。
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