有机无机复合型涂料及其制备方法.pdf

本发明涉及一种有机-无机复合型涂料及其制备方法，所述有机-无机复合型涂料由以下组分和重量份数比配制而成：水、分散剂、消泡剂、钛白粉、填料、乳液、水玻璃、防冻剂、增稠剂；所述填料为重钙、重晶石、水洗土中的一种或者它们的任意组合；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物。本发明制备的有机-无机复合型涂料不仅具备优异的柔软性，而且具有耐水、耐碱及耐沾污性能。

权利要求书
1.  一种有机-无机复合型涂料，其特征在于，由以下组分和重量份数比配制而成：

所述填料为重钙、重晶石、水洗土中的一种或者它们的任意组合；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物。

2.  根据权利要求1所述的有机-无机复合型涂料，其特征在于：所述消泡剂为矿物油消泡剂或者二氧化硅改性消泡剂。

3.  根据权利要求1所述的有机-无机复合型涂料，其特征在于：所述水玻璃为水溶性硅酸钾盐。

4.  根据权利要求1所述的有机-无机复合型涂料，其特征在于：所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇。

5.  根据权利要求1所述的有机-无机复合型涂料，其特征在于：所述增稠剂为纤维素类增稠剂、碱溶胀型增稠剂、聚氨酯增稠剂中的一种或者它们的任意组合。

6.  根据权利要求5所述的有机-无机复合型涂料，其特征在于：所述纤维素类增稠剂为羟乙基纤维素或者羟丙基甲基纤维素。

7.  一种权利要求1-6中任一项所述的有机-无机复合型涂料的制备方法，其特征在于：它包括如下的步骤：
(1)、将水和增稠剂混合后，在300-600转/分钟速度下分散3-5分钟；
(2)、在300-600转/分钟速度下边分散边加入消泡剂和分散剂，然后在800-1200转/分钟速度下分散2-4分钟；
(3)、接着在800-1200转/分钟速度下边分散边加入钛白粉和填料，然后在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；
(4)、在400-600转/分钟速度下加入乳液和防冻剂，然后在400-600转/分钟速度下分散2-4分钟；
(5)、在400-600转/分钟速度下边分散边加入水玻璃，然后在800-1000转/分钟速度下分散4-6分钟至混合液体均匀。

说明书有机-无机复合型涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑用涂料，特别涉及一种有机-无机复合型涂料及其制备方法。
背景技术
有机系建筑涂料根据其所使用的分散介质不同.可分为溶剂型涂料和水性涂料(包括水溶性涂料、乳液型涂料)。其中以水为溶剂的这类涂料因其健康环保、施工方便，最为消费者普遍选用，它是以树脂材料为基料的有被称为有机水性乳液型或水溶液型涂料。例如聚醋酸乙烯乳液、聚苯乙烯丙烯酸乳液、纯聚丙烯酸乳液和氯偏乳液等。
无机系建筑涂料主要是无机高分子涂料，包括水溶性硅酸盐系(碱金属硅酸盐)、硅溶胶系和有机硅及无机聚合物系等。目前应用最多的是碱金属硅酸盐系的硅酸钾，硅酸钠和硅溶胶系无机涂料。
然而无论是有机水性乳液型涂料还是无机高分子涂料性能上都存在一定的弊端，如有机水性乳液型涂料由于它在制备工艺中使用的大量的有机累树脂材料作为基料，自然无法避免有机材料易老化、耐沾污型差、耐热性差以及易发霉变腐等缺陷；而以无机高分子材料为基料的无机型涂料却可以避免有机水性乳液涂料的性能缺陷，它具有低VOC、耐老化、防火防霉、耐高温、透气耐水性优良、耐沾污性好，但是该类涂料也存在自身成膜后发硬变脆的性能弊端。那么如何解决两类涂料性能不足，发挥各自涂料性能的优势成为亟待解决的难题。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足之处，提供一种有机-无机复合型涂料及其制备方法，本发明制备的有机-无机复合型涂料不仅具备优异的柔软性，而且具有耐水、耐碱及耐沾污性能。
本发明是这样实现的：一种有机-无机复合型涂料，由以下组分和重量份数比配制而成：


所述填料为重钙、重晶石、水洗土中的一种或者它们的任意组合；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃化温度＜3℃。
进一步优化方案为：所述分散剂为润湿分散剂，所述润湿分散剂优选为深圳市永诚达科技有限公司TB031聚丙烯酸胺。所述消泡剂为矿物油消泡剂或者二氧化硅改性消泡剂。
进一步优化方案为：所述钛白粉优选为杜邦生产的R706型钛白粉。所述水玻璃为水溶性硅酸钾盐，无毒、无味、PH＞10。所述水玻璃优选为邢台大洋化工有限公司的硅酸钾盐。
进一步优化方案为：所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇。
进一步优化方案为：所述增稠剂为纤维素类增稠剂、碱溶胀型增稠剂、聚氨酯增稠剂中的一种或者它们的任意组合。
进一步优化方案为：所述纤维素类增稠剂为羟乙基纤维素或者羟丙基甲基纤维素。所述纤维素增稠剂优选为三星化学公司生产的羟乙基纤维素、羟丙基甲基纤维素；
上述有机-无机复合型涂料的制备方法，其特征在于：它包括如下的步骤：
(1)、将水和增稠剂混合后，在300-600转/分钟速度下分散3-5分钟；
(2)、在300-600转/分钟速度下边分散边加入消泡剂和分散剂，然后在800-1200转/分钟速度下分散2-4分钟；
(3)、接着在800-1200转/分钟速度下边分散边加入钛白粉和填料，然后在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；
(4)、在400-600转/分钟速度下加入乳液和防冻剂，然后在400-600转/分钟速度下分散2-4分钟；
(5)、在400-600转/分钟速度下边分散边加入水玻璃，然后在800-1000转 /分钟速度下分散4-6分钟至混合液体均匀。
本发明制备的有机-无机复合型涂料具有如下优点：采用本发明所述的组分及配比结合制备的有机-无机复合型涂料不仅具备优异的柔软性，而且具有耐水、耐碱及耐沾污性能。
本发明有机-无机复合型涂料与现有的技术相比具有如下优点：本发明无毒无味，安全环保。所制备的复合涂料主要是将两类涂料在品种上的复合，即把水性有机聚苯乙烯丙烯酸树脂与水溶性硅酸钾盐等配制成混合液或分散液作为基料，再添加二氧化钛、重钙等颜填料而制备成涂料。这类复合涂料中一方面含有的无机水溶性硅酸钾盐，使得涂料的酸碱成份更偏向强碱性环境，pH大于10，而这种环境下细菌、霉菌无法生长存活，并且涂料中的无机材料也具有刚性大、不燃烧、耐高温、耐户外恶劣环境的老化及一定硬度的漆膜下优异耐沾污性能；另一方面所含有的有机聚合物或者树脂成份，该有机成份由于自身合成时采用了玻璃化温度较低(-20℃～-70℃)的软单体和硬单体聚合而成，软单体如丙烯酸乙酯(-22℃)、丙烯酸丁酯(-55℃)、丙烯酸异辛酯(-70℃)，硬单体如丙烯酸甲酯(8℃)、醋酸乙烯酯(22℃)、苯乙烯(80℃)、丙烯腈(97℃)、甲基丙烯酸甲酯(105℃)、丙烯酰胺(165℃)，使得有机聚合物相比无机材料具有一定的柔软性，这就可以有效改善硅酸钾盐无机材料在成膜后发硬变脆和涂膜由于硬度高、基材开裂等因素而造成的脆断开裂弊端。当涂刷在基材后包括钛白粉、填料以及乳液、水溶性硅酸加盐在内的漆膜组成，由于具备优异的有机乳液型涂料的柔软性能又兼备无机涂料耐老化、耐污染等性能，均会对基材起到高效的装饰和保护功能。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行详细的说明。
(一)具体实施方式如下：
一种有机-无机复合型涂料，由以下组分和重量份数比配制而成：


一种有机-无机复合型涂料的制备方法，它包括如下的步骤：
(1)、将水和增稠剂混合后，在300-600转/分钟速度下分散3-5分钟；
(2)、在300-600转/分钟速度下边分散边加入消泡剂和分散剂，然后在800-1200转/分钟速度下分散2-4分钟；
(3)、接着在800-1200转/分钟速度下边分散边加入钛白粉和填料，然后在1800-2200转/分钟速度下分散18-22分钟；
(4)、在400-600转/分钟速度下加入乳液和防冻剂，然后在400-600转/分钟速度下分散2-4分钟；
(5)、在400-600转/分钟速度下边分散边加入水玻璃，然后在800-1000转/分钟速度下分散4-6分钟至混合液体均匀。
上述组分中所述填料为重钙、重晶石、水洗土中的一种或者它们的任意组合，所述重钙优选为广福建材(蕉岭)精化有限公司生产的700目重质碳酸钙，所述重晶石优选为江西广源化工生产的GY-2500型超细硫酸钡；所述水洗土优选为广东惠云生产的TSP-86型水洗土；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃化温度＜3℃。所述分散剂为润湿分散剂，所述润湿分散剂优选为深圳市永诚达科技有限公司TB031聚丙烯酸胺。所述消泡剂为矿物油消泡剂或者二氧化硅改性消泡剂。所述钛白粉优选为杜邦生产的R706型钛白粉。所述水玻璃优选为邢台大洋化工有限公司的硅酸钾盐。所述防冻剂为乙二醇或者丙二醇。所述增稠剂为纤维素类增稠剂、碱溶胀型增稠剂、聚氨酯增稠剂中的一种或者它们的任意组合。所述纤维素增稠剂优选为三星化学公司生产的羟乙基纤维素或羟丙基甲基纤维素。所述每种组分也可采用同类其它型号产品。采用本发明所述的组分及配比结合制备的有机-无机复合型涂料不仅具备优异的柔软性，而且具有耐水、耐碱及耐沾污性能。
(二)实施例如下：
实施例1：一种有机-无机复合型涂料，由以下组分和重量份数比配制而成：


一种有机-无机复合型涂料的制备方法，它包括如下的步骤：
(1)、将水16份和羟乙基纤维素0.3份混合后，在500转/分钟速度下分散4分钟；
(2)、在500转/分钟速度下边分散边加入矿物油消泡剂0.3份和润湿分散剂0.2份，然后在1000转/分钟速度下分散3分钟；
(3)、接着在1000转/分钟速度下边分散边加入钛白粉15份、重钙31份、重晶石3.7份和水洗土4份，然后在2000转/分钟速度下分散20分钟；
(4)、在500转/分钟速度下加入乳液12份和防冻剂0.3份，然后在500转/分钟速度下分散3分钟；
(5)、在500转/分钟速度下边分散边加入水玻璃17份和聚氨酯增稠剂0.2份，然后在900转/分钟速度下分散5分钟至混合液体均匀。
上述组分中所述重钙为广福建材(蕉岭)精化有限公司生产的700目重质碳酸钙，所述重晶石为江西广源化工生产的GY-2500型超细硫酸钡；所述水洗土为广东惠云生产的TSP-86型水洗土；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃化温度＜3℃。所述所述润湿分散剂优选为深圳市永诚达科技有限公司TB031聚丙烯酸胺。所述消泡剂为矿物油消泡剂。所述钛白粉为杜邦生产的R706型钛白粉。所述水玻璃为邢台大洋化工有限公司的硅酸钾盐。所述防冻剂为乙二醇。所述增稠剂为纤维素类增稠剂和聚氨酯增稠剂。所述纤维素增稠剂为三星化学公司生产的羟乙基纤维素。
实施例2：一种有机-无机复合型涂料，由以下组分和重量份数比配制而成：


一种有机-无机复合型涂料的制备方法，它包括如下的步骤：
(1)、将水10份和羟乙基纤维素0.25份混合后，在300转/分钟速度下分散5分钟；
(2)、在300转/分钟速度下边分散边加入矿物油消泡剂0.5份和润湿分散剂0.5份，然后在800转/分钟速度下分散4分钟；
(3)、接着在800转/分钟速度下边分散边加入钛白粉20份、重钙26份、重晶石1份和水洗土6份，然后在1800转/分钟速度下分散22分钟；
(4)、在400转/分钟速度下加入乳液15份和防冻剂0.5份，然后在400转/分钟速度下分散4分钟；
(5)、在400转/分钟速度下边分散边加入水玻璃20份和聚氨酯增稠剂0.25份，然后在800转/分钟速度下分散6分钟至混合液体均匀。
上述组分中所述重钙为广福建材(蕉岭)精化有限公司生产的700目重质碳酸钙，所述重晶石为江西广源化工生产的GY-2500型超细硫酸钡；所述水洗土为广东惠云生产的TSP-86型水洗土；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃化温度＜3℃。所述所述润湿分散剂优选为深圳市永诚达科技有限公司TB031聚丙烯酸胺。所述消泡剂为矿物油消泡剂。所述钛白粉为杜邦生产的R706型钛白粉。所述水玻璃为邢台大洋化工有限公司的硅酸钾盐。所述防冻剂为乙二醇。所述增稠剂为纤维素类增稠剂和聚氨酯增稠剂。所述纤维素增稠剂为三星化学公司生产的羟乙基纤维素。
实施例3：一种有机-无机复合型涂料，由以下组分和重量份数比配制而成：

一种有机-无机复合型涂料的制备方法，它包括如下的步骤：
(1)、将水12.2份和羟乙基纤维素0.2份混合后，在400转/分钟速度下分散5分钟；
(2)、在400转/分钟速度下边分散边加入矿物油消泡剂0.2份和润湿分散剂0.1份，然后在1000转/分钟速度下分散4分钟；
(3)、接着在1000转/分钟速度下边分散边加入钛白粉10份、重钙36份、重晶石2份和水洗土2份，然后在1900转/分钟速度下分散22分钟；
(4)、在500转/分钟速度下加入乳液18份和防冻剂0.3份，然后在500转/分钟速度下分散4分钟；
(5)、在500转/分钟速度下边分散边加入水玻璃18份和聚氨酯增稠剂0.3份，然后在900转/分钟速度下分散6分钟至混合液体均匀。
上述组分中所述重钙为广福建材(蕉岭)精化有限公司生产的700目重质碳酸钙，所述重晶石为江西广源化工生产的GY-2500型超细硫酸钡；所述水洗土为广东惠云生产的TSP-86型水洗土；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃化温度＜3℃。所述所述润湿分散剂优选为深圳市永诚达科技有限公司TB031聚丙烯酸胺。所述消泡剂为矿物油消泡剂。所述钛白粉为杜邦生产的R706型钛白粉。所述水玻璃为邢台大洋化工有限公司的硅酸钾盐。所述防冻剂为乙二醇。所述增稠剂为纤维素类增稠剂和聚氨酯增稠剂。所述纤维素增稠剂为三星化学公司生产的羟乙基纤维素。
实施例4：一种有机-无机复合型涂料，由以下组分和重量份数比配制而成：

一种有机-无机复合型涂料的制备方法，它包括如下的步骤：
(1)、将水23份和羟乙基纤维素0.3份混合后，在600转/分钟速度下分散3分钟；
(2)、在600转/分钟速度下边分散边加入矿物油消泡剂0.4份和润湿分散剂0.4份，然后在1200转/分钟速度下分散2分钟；
(3)、接着在1200转/分钟速度下边分散边加入钛白粉13份、重钙28份、重晶石12份，然后在2200转/分钟速度下分散18分钟；
(4)、在600转/分钟速度下加入乳液10份和防冻剂0.8份，然后在600转/分钟速度下分散2分钟；
(5)、在600转/分钟速度下边分散边加入水玻璃12份，然后在1000转/分钟速度下分散4钟至混合液体均匀。
上述组分中所述重钙为广福建材(蕉岭)精化有限公司生产的700目重质碳酸钙，所述重晶石为江西广源化工生产的GY-2500型超细硫酸钡；所述水洗土为广东惠云生产的TSP-86型水洗土；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃化温度＜3℃。所述所述润湿分散剂优选为深圳市永诚达科技有限公司TB031聚丙烯酸胺。所述消泡剂为矿物油消泡剂。所述钛白粉为杜邦生产的R706型钛白粉。所述水玻璃为邢台大洋化工有限公司的硅酸钾盐。所述防冻剂为乙二醇。所述增稠剂为纤维素类增稠剂和聚氨酯增稠剂。所述纤维素增稠剂为三星化学公司生产的羟乙基纤维素。
实施例5：一种有机-无机复合型涂料，由以下组分和重量份数比配制而成：

一种有机-无机复合型涂料的制备方法，它包括如下的步骤：
(1)、将水18份和羟乙基纤维素0.1份混合后，在600转/分钟速度下分散5分钟；
(2)、在600转/分钟速度下边分散边加入矿物油消泡剂0.3份和润湿分散剂0.4份，然后在1200转/分钟速度下分散4分钟；
(3)、接着在1200转/分钟速度下边分散边加入钛白粉17份、重钙37份,然后在2200转/分钟速度下分散22分钟；
(4)、在600转/分钟速度下加入乳液11份和防冻剂1份，然后在600转/分钟速度下分散4分钟；
(5)、在600转/分钟速度下边分散边加入水玻璃15份和聚氨酯增稠剂0.1份，然后在1000转/分钟速度下分散6分钟至混合液体均匀。
上述组分中所述重钙为广福建材(蕉岭)精化有限公司生产的700目重质碳酸钙，所述重晶石为江西广源化工生产的GY-2500型超细硫酸钡；所述水洗土为广东惠云生产的TSP-86型水洗土；所述乳液为苯乙烯-丙烯酸共聚物，玻璃化温度＜3℃。所述所述润湿分散剂优选为深圳市永诚达科技有限公司TB031聚丙烯酸胺。所述消泡剂为矿物油消泡剂。所述钛白粉为杜邦生产的R706型钛白粉。所述水玻璃为邢台大洋化工有限公司的硅酸钾盐。所述防冻剂为乙二醇。所述增稠剂为纤维素类增稠剂和聚氨酯增稠剂。所述纤维素增稠剂为三星化学公司生产的羟乙基纤维素。
经过对各实施例的测试，本发明有机-无机复合型涂料的各实施例按照JG/T26-2002标准测得的各项性能指标实验数据如下表1所示：

从上表1可明显看出：各实施例均达到JG/T 26-2002的国家标准所规定的相关要求。具体试验如下：
(1)、各实施例中有机—无机复合型涂料，常温常压下容器盛放搅拌后均匀无硬块，并且辊涂施工两道均无障碍，施工漆膜常温下1H内表干，涂膜正常无开裂现象。
(2)、低温稳定性，将各实施例的涂料，用一定的容器罐盛放-5±3℃储存18H,然后常温放置6H，如此为一个循环，连续三个循环开罐涂料均无变质。
(3)、白色和浅色的对比率测试，将各实施例的涂料用100规格的线棒涂刮于聚酯膜黑白卡片之上，常温干燥24H，测试卡片黑白部位的反射率求算对比率，各实施例的实验数据表明，各实施例对比率均高于国家标准0.95。
(4)、耐水性测试的实验方法如下：耐水性测试将制备好的有机—无机复合型涂料于尺寸150mm×70mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，共制备A、B、C三块测试样板，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护21日，然后将A、B、C板浸泡于水中，168H后观察如三块样板中其中两块未出现起泡、裂纹、剥落等涂膜病态现象,评定为“无异常”。
(5)、耐碱性测试的实验方法如下：将制备好的有机—无机复合型涂料于尺寸150mm×70mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，共制备A、B、C三块测试样板，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护21日，然后将A、B、C板浸泡于饱和氢氧化钙水溶液中，168H后观察如三块样板中其中两块未出现起泡、裂纹、剥落等涂膜病态现象,评定为“无异常”。
(6)、热储存稳定性测试的实验方法如下：将各实施例的涂料，用一定的容器罐盛放50±2℃储存30d,然后取出，打开容器盖，观察各实施例无结块、絮凝、霉变现象为合格。
(7)、耐洗刷性测试的实验方法如下：耐洗刷性测试，将制备好的有机—无机复合型涂料于尺寸430mm×150mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护21日，耐洗刷机测试其耐洗刷性，各实施例的实验数据表明，各实施例耐洗刷性均能合格大于1000次。
(8)、耐沾污测试：将实施例1有机—无机复合型涂料于尺寸150mm×70mm×(4-6)mm的无石棉水泥板之上分别用直径120和80规格的线棒各涂布一道，两次涂布时间间隔不低于6h，并将制备好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护21日，共制备3块板即A、B、C。将各实施例1刷涂至A、B、C 3块板上，刷涂质量为0.7±0.1g/块，并将刷涂好的板放于温度23±2℃，湿度50±5％的环境养护2H，然后水冲洗板1分钟，此为1个循环。24H后重复上述测试，共做5次循环。5循环后测试板的反射率值，从而计算出耐沾污数值。各实施例的实验数据表明，各实施例耐沾污性均合格，耐沾污值小于20％。
下表2为有机-无机复合型涂料柔软性即常温延伸率测试数据：
项目单位实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5常温延伸率％94981108388
从上表2可以看出本发明各实施例所述有机-无机复合型涂料均具备优异的柔软性。具体试验方法如下：
各实施例有机—无机复合型涂料的延伸率涂膜的制备测试方法，将有机—无机复合型涂料在容器中充分搅拌混合均匀，倒入钢制或者塑料的涂膜模具中，用不锈钢刮板把表面刮平，并在温度23±2℃，湿度50±5％标准条件下正反面朝上各养护21天。涂膜表面应光滑平整，无明显气泡，裂纹等缺陷。最终干膜厚度为(1.0±0,2)mm。利用涂膜裁剪模具裁剪出宽度6mm样条，使用拉伸仪器测试漆膜在温度23±2℃，湿度50±5％常温延伸率性能并记录数据。拉伸速度为200mm/min。
由上述的实施例的测试结果可知：本发明制备的有机-无机复合型涂料不仅具备优异的柔软性，而且具有耐水、耐碱及耐沾污性能。
上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，凡是依据本发明原理的任何改进或替换，均应在本发明的保护范围之内。