專利名稱：納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂料領(lǐng)域，特別是一種用于建筑內(nèi)墻保護(hù)和裝飾的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆。
背景技術(shù)：
70年代開始，發(fā)達(dá)國家中開始出現(xiàn)刺激、乏力、頭疼、記憶力減退等“不良建筑物綜合癥”，許多數(shù)據(jù)顯示，這與建筑物涂料中的揮發(fā)性有機(jī)物(VOC)污染有關(guān)。目前，世界各國均致力研究及開發(fā)低VOC的乳膠涂料，但是，在乳膠涂料體系中，不可避免需要添加多種助劑，如聚結(jié)助劑、流平劑、防凍劑、防腐殺菌劑等均含有有機(jī)溶劑，因此如何在保證乳膠涂料質(zhì)量的情況下降低VOC含量成為一個棘手的難題。此外，為防霉殺菌，常使用含有汞、銅、錫、砷等金屬有機(jī)化合物的防霉殺菌劑，雖然具有較強(qiáng)的殺菌力，但其效力短，同時對人體也有較大的毒害。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種超低VOC含量且具有優(yōu)異的耐濕擦性以及高效、持久的防霉殺菌能力的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆的制備方法。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其組份為(按％重量計)20～50％的乙烯基聚合物乳液，0.2～0.9％的分散劑，0.1～1.2％的潤濕劑，0.2～0.8％的消泡劑，16～25％的顏料，0～24％的填料，0.3～3％的納米預(yù)分散液，0.2～3.0％的增稠劑，0.05～1.2％的PH調(diào)節(jié)劑，其余為水。
乳液是乳膠漆的成膜成份，決定著漆膜的性能。為了降低涂料的VOC，本發(fā)明選用了零VOC核殼結(jié)構(gòu)純丙乳液、苯丙乳液和叔醋乳液，在保證涂料有較好物理性能的同時有效地使VOC降到最低值。核-殼結(jié)構(gòu)乳液是指一種聚合物作為“種子”膠粒，然后加入另一種單體和引發(fā)劑，在膠乳表面進(jìn)行乳液聚合得到的乳液。這種復(fù)合乳膠分相而不分離，中間是胞核，外層是胞殼，殼外包覆著乳化層，形成層狀乳液即核-殼結(jié)構(gòu)乳液，而網(wǎng)絡(luò)相互貫穿則發(fā)生在兩相界面。本體系優(yōu)選軟核-硬殼的顆粒結(jié)構(gòu)乳液，核層聚合物提供柔軟性、粘附性和耐冷脆性，殼層聚合物提供耐磨性、耐熱性(不粘性)和耐溶劑性，每一顆粒中的軟相的最低成膜溫度(MFFT)很低，能夠在較低的環(huán)境溫度下形成連續(xù)的膜，而顆粒中的硬相則賦予漆膜出色的抗粘連能力，無需添加任何成膜助劑。優(yōu)選具有較低的最低成膜溫度(MFFT)乳液作為納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆的成膜物核殼結(jié)構(gòu)乳液可用來制備低PVC高光澤涂料；非核殼結(jié)構(gòu)乳液可用來制備高PVC平光涂料；核殼結(jié)構(gòu)乳液與非核殼結(jié)構(gòu)乳液按照一定比例混配可用來制備中PVC平光涂料。
乳膠漆中常用的白色顏料和填料較多，本涂料是環(huán)保型體系，在保證涂料性能的同時，使用了重金屬等有害物質(zhì)含量低的顏填料。顏料選用鈦白粉，填料包括重質(zhì)碳酸鈣、高嶺土、滑石粉、超細(xì)硅酸鋁等。除白色乳膠漆外，在本體系中還可添加其它顏色的色漿以調(diào)制得到各種色彩的乳膠漆。
鈦白粉即二氧化鈦(TiO2)，無毒，粉粒狀，粒徑小，白度高，著色力和遮蓋力高，主要有兩種晶型存在金紅石型和銳鈦型。本體系優(yōu)選粒徑細(xì)、易分散、遮蓋力強(qiáng)的適合于內(nèi)墻使用的如杜邦公司的金紅石型鈦白，最佳用量為16～25％。
重質(zhì)碳酸鈣白色粉末，為最常用的填料之一。其無味無臭，不易粉化，可提高漆膜的硬度和耐洗刷性能。本體系優(yōu)選800目的重質(zhì)碳酸鈣，最佳用量為0～15％。
高嶺土是一種以硅酸鋁高嶺石等粘土為主的礦物聚合體。顆粒細(xì)、潤濕分散穩(wěn)定性好，懸浮性好，因此有助于防沉。以一定比例加入，在保證遮蓋力的同時可節(jié)省部分鈦白。本體系優(yōu)選1250目的高嶺土，最佳用量為0～5％。
滑石粉主要化學(xué)成份是水合硅酸鎂，在乳膠漆中使用滑石粉可以改善易施工性，使涂料易于涂刷和有好的流平性以及增強(qiáng)涂膜的耐久性等。本體系優(yōu)選800目的滑石粉，最佳用量為0～4％。
超細(xì)硅酸鋁為一種功能性填料，純白無定型松散超細(xì)粉末，低堿性。因粒徑小，粒度分布窄，沒有沉淀分層現(xiàn)象，可使涂料的懸浮性大大提高，開罐效果良好，涂料色相純正，著色力強(qiáng)，遮蓋力提高。優(yōu)選顆粒、粒徑為0.4-0.5微米的超細(xì)硅酸鋁，其對入射光得到散射能力最大，具有最高的遮蓋力，同時粒徑越小著色力越強(qiáng)，可提高涂料的分散性及細(xì)度指標(biāo)。本體系中的最佳用量為0～3％。
本體系作為低VOC涂料，在確保產(chǎn)品性能的同時，所選用的助劑都是零VOC或者是VOC值較低的。
分散劑本體系優(yōu)選分散能力好的聚丙烯酸鹽分散劑或聚馬來酸鹽分散劑(其中鈉、鉀鹽較銨鹽有更低的VOC) 。
潤濕劑為了達(dá)到更好的分散效果，改善基料和顏料的潤濕性，促進(jìn)流動性，同時抑制泡沫的產(chǎn)生，本體系優(yōu)選多(聚)磷酸鹽潤濕劑或/和抑泡型非離子表面活性劑潤濕劑。
增稠劑增稠劑是一種流變助劑，加入后可增加涂料的粘度，同時賦予涂料優(yōu)異的機(jī)械及物理化學(xué)穩(wěn)定性，在施工時起控制流變性的作用。本體系優(yōu)選的增稠劑種類包括纖維素類增稠劑、堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑和非離子締合型聚氨酯增稠劑。纖維素類增稠劑主要增大乳膠漆的中低剪切粘度，其觸變性大，屈服值大。堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑主要提高中低剪切粘度，其屈服值較大，觸變性大。而非離子締合型聚氨酯增稠劑屈服值小，流動性好。在本體系中選取該三類增稠劑進(jìn)行復(fù)配使用，制得的涂料粘度穩(wěn)定，外觀細(xì)膩豐滿，儲存穩(wěn)定性佳，開罐效果好。
消泡劑乳膠漆中的各種助劑大多屬于表面活性劑，使體系本身存在容易起泡或者使氣泡穩(wěn)定的因素。涂料在生產(chǎn)過程中的攪拌，施工時的噴涂或者輥涂都會不同程度地增加涂料體系的自由度，幫助泡沫的產(chǎn)生。泡沫中的空氣會阻礙顏填料的分散，給干膜留下泡眼，造成表面缺陷，既有損外觀，又影響漆膜的耐水性，因此需要使用與本體系相適應(yīng)的低VOC消泡劑來解決泡沫問題。本體系優(yōu)選相容性較好的聚醚改性有機(jī)硅乳液消泡劑，其消泡性能之不足可通過抑泡型潤濕劑的協(xié)同作用加以解決。
PH調(diào)節(jié)劑優(yōu)選無揮發(fā)性的氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉等。
納米材料因其比表面積大、粒子微孔多、吸附能力強(qiáng)以及反應(yīng)活性高等特性，對增加涂料的粘稠度與提高涂層與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度等方面作用明顯。因其(納米氧化硅)顆粒尺寸小、分子狀態(tài)呈三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、表面存在大量的羥基和不飽和殘鍵，具有很高的反應(yīng)活性，與乳液復(fù)合時，一部分納米粒子可能與乳膠分子發(fā)生鍵合或接枝，另一部分也可能滲透到高分子鏈以及大顆粒材料之間的縫隙中，形成獨(dú)特的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而明顯改善涂料的懸浮穩(wěn)定性和成膜性，顯著提高涂膜的致密性、延展性、硬度和耐洗刷性等性能。將防霉殺菌劑穩(wěn)定負(fù)載于納米材料，利用納米材料的緩釋功能，可達(dá)到高效、持久的防霉殺菌功能。本體系優(yōu)選浙江明日納米材料有限公司的納米預(yù)分散液，主要組份為納米氧化硅≥20％，無機(jī)抗菌粉3～5％。
本發(fā)明所述的涂料，還可以加入0.5～3％的負(fù)離子釋放材料。負(fù)離子釋放材料由于每個單元體的正、負(fù)電荷中心無法重合，構(gòu)成永久電極，具有熱電性和壓電性。當(dāng)外界溫度或外加壓力發(fā)生微小變化時，即在其周圍形成電場及微電流。同時，由于有偶極矩的存在使負(fù)離子涂料添加劑具有優(yōu)良的遠(yuǎn)紅外功能。因負(fù)離子涂料添加劑的每個單元具有永久電極，當(dāng)空氣中的水分子或氧氣分子與其接觸時，永久電極瞬間放電，釋放出負(fù)離子(H3O2-、O2-)，可中和、包裹游離的帶正電荷的甲醛、氨、苯類等有害氣體顆粒，使其形成大粒子團(tuán)并沉降下來；負(fù)離子還能中和空氣中的氧自由基及氧化性氣體(腐敗異味)，其形成的電場可以使有機(jī)物異味分解，從而達(dá)到凈化空氣的目的。細(xì)菌大多帶正電荷，在空氣中被負(fù)離子包覆、中和或氧化還原(負(fù)離子具有較高的活性)，從而達(dá)到抗菌、殺菌(大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、霉菌等)的目的。本體系優(yōu)選的負(fù)離子釋放材料為中科院固體所泰興納米材料廠生產(chǎn)的奇冰石粉或/和北京郎諾環(huán)?？萍加邢薰旧a(chǎn)的環(huán)保功能材料負(fù)離子素。
本發(fā)明的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆的制備方法，包括如下步驟(1)納米預(yù)分散液與乳液復(fù)合慢速攪拌(200～400轉(zhuǎn)/分)下，順序加入乳液、水、納米預(yù)分散液，攪拌約1～2小時至均勻，備用；(2)預(yù)分散慢速攪拌(200～400轉(zhuǎn)/分)下，順序加入水、分散劑、潤濕劑、消泡劑、纖維素類增稠劑等，攪拌至均勻后加入負(fù)離子釋放材料、顏料及填料；(3)高速分散高速攪拌(1000～1500轉(zhuǎn)/分)30分鐘，分散溫度≤60℃，使顏填料粒子形成分散穩(wěn)定的狀態(tài)并達(dá)到所需細(xì)度；(4)調(diào)漆慢速攪拌下，加入步驟(1)的納米預(yù)分散液復(fù)合乳液，均勻后再緩慢加入消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑及增稠劑；(5)過濾。
本發(fā)明產(chǎn)品中不含汞及其化合物，不用鉛、鎘、鉻及其化合物的顏料著色，盡可能降低或減少有毒有害的揮發(fā)性有機(jī)物和重金屬離子的含量，在保證涂料有較好的物理性能同時，使VOC降到最低值。而且，利用納米技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行改性，耐濕擦性能優(yōu)異，同時將防霉殺菌劑穩(wěn)定負(fù)載于納米材料上，防霉殺菌能力高效、持久，對皮膚無刺激性。添加的負(fù)離子釋放材料具有凈化空氣、殺菌除臭等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明產(chǎn)品常規(guī)指標(biāo)達(dá)到GB/T9756-2001優(yōu)等品水平，VOC、甲醛、重金屬含量低于GB18582-2001有害物限量標(biāo)準(zhǔn)，使居室具有良好的室內(nèi)外空氣質(zhì)量，為人們生活提供所需的舒適環(huán)境。
本發(fā)明產(chǎn)品的檢測結(jié)果如下對比率(白色和淺色) 0.95耐洗刷性 ＞20000次不露底揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOC)(g/L) 1.2游離甲醛(g/kg) ＜5×10-3重 金 屬 可溶性鉛 7.48(mg/kg) 可溶性鎘 0.04可溶性鉻 0.076可溶性汞 1.89抗菌率(％) ＞99.99防霉性能 0級皮膚刺激性 無具體實(shí)施方式
實(shí)施例1制備低PVC高光澤涂料。配方為純丙乳液(核殼結(jié)構(gòu))50公斤，聚丙烯酸鈉(銨)鹽分散劑0.9公斤，多(聚)磷酸鹽潤濕劑0.1公斤，聚醚改性有機(jī)硅乳液消泡劑0.2公斤，金紅石型鈦白粉25公斤，負(fù)離子釋放材料3公斤，納米預(yù)分散液0.3公斤，增稠劑2.5公斤(包括纖維素類增稠劑0.1公斤、堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑0.6公斤和非離子締合型聚氨酯增稠劑1.8公斤)，碳酸鈉1.2公斤，水16.8公斤。
配置工藝步驟為(1)納米預(yù)分散液與乳液復(fù)合在容器中加入乳液，慢速攪拌下(200～400轉(zhuǎn)/分)，加入適量水稀釋后，滴加納米母液，滴加完后繼續(xù)攪拌約1～2小時直至均勻，備用。(2)在分散缸(帶夾套)中加入水，慢速(200～400轉(zhuǎn)/分)攪拌下，加入分散劑、潤濕劑、消泡劑、纖維素類增稠劑等，繼續(xù)攪拌至分散均勻后加入負(fù)離子釋放材料、鈦白粉，并注意隨著粘度的增大而調(diào)整轉(zhuǎn)速，投料完備后停機(jī)，升起分散盤并注意將缸壁及分散盤上附著的物料全部鏟入漿料，用水沖洗分散缸內(nèi)壁和分散盤后調(diào)整好分散機(jī)，(3)高速分散(1000～1500轉(zhuǎn)/分)30分鐘，并注意使用冷卻水以控制分散缸溫度(不超過60℃)。(4)取樣檢測，細(xì)度應(yīng)不大于45μm。慢速攪拌下，向分散缸內(nèi)的漿料中加入步驟(1)制得的納米預(yù)分散液復(fù)合乳液，攪拌10分鐘后慢慢加入消泡劑、碳酸鈉、丙烯酸乳液增稠劑和締合型聚氨酯增稠劑，繼續(xù)攪拌至均勻后停機(jī)。(5)取樣檢驗(yàn)，產(chǎn)品合格后用200目振蕩篩過濾后按規(guī)格包裝。
實(shí)施例2制備高PVC平光涂料。配方為苯丙乳液20公斤，聚丙烯酸鈉(銨)鹽分散劑0.5公斤，多(聚)磷酸鹽潤濕劑0.2公斤，聚醚改性有機(jī)硅乳液消泡劑0.4公斤，金紅石型鈦白粉18公斤，填料22公斤(包括800目的重質(zhì)碳酸鈣15公斤，1250目的高嶺土3公斤，800目的滑石粉2公斤，超細(xì)硅酸鋁2公斤)，負(fù)離子釋放材料0.5公斤，納米預(yù)分散液2公斤，增稠劑2.15公斤(包括纖維素類增稠劑0.35公斤、堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑0.4公斤和非離子締合型聚氨酯增稠劑1.4公斤)，氫氧化鈉溶液0.1公斤，水34.15公斤。
配置工藝步驟同實(shí)施例1。
實(shí)施例3制備中PVC平光涂料。配方為乳液30公斤(包括純丙乳液15公斤，苯丙乳液15公斤)聚馬來酸鹽分散劑0.45公斤，多(聚)磷酸鹽潤濕劑0.15公斤，聚醚改性有機(jī)硅乳液消泡劑0.5公斤，金紅石型鈦白粉16公斤，填料18.4公斤(包括800目的重質(zhì)碳酸鈣13公斤，1250目的高嶺土2.6公斤，800目的滑石粉1.8公斤，超細(xì)硅酸鋁1公斤)，負(fù)離子釋放材料2公斤，納米預(yù)分散液1.0公斤，增稠劑1.8公斤(包括纖維素類增稠劑0.3公斤、堿溶脹丙烯酸乳液增稠劑0.3公斤和非離子締合型聚氨酯增稠劑1.2公斤)，氫氧化鉀0.5公斤，水29.2公斤。
配置工藝步驟同實(shí)施例1。
本發(fā)明制得的產(chǎn)品密封存放于0℃以上陰涼干爽處，有效使用期為18個月。溫度低于5℃或濕度大于90％不宜施工。
施工指南施工前必須攪拌均勻；施工方法——滾涂、刷涂或無氣噴涂(可不用底漆或用配套的健康底漆)；表面處理——基材表面清潔、干燥(無油污、無裂縫、無松散物質(zhì))；干漆膜厚度——30μm(每層)；濕漆膜厚度——70μm(每層)；理論覆蓋面——14m2/L；稀釋比例——可加10～25％清水?dāng)嚢杈鶆蚝笤偈┕?；觸干時間——1h/25℃；重涂時間——3h/25℃；最低施工溫度——5℃。
權(quán)利要求
1.一種納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于含有以下組份為(按％重量計)20～50％的乙烯基聚合物乳液，0.2～0.9％的分散劑，0.1～1.2％的潤濕劑，16～25％的顏料，0～24％的填料，0.3～3％的納米預(yù)分散液，0.2～3.0％的增稠劑，0.05～1.2％的PH調(diào)節(jié)劑，余量為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于還含有0.5～3％的負(fù)離子釋放材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于所述的負(fù)離子釋放材料為奇冰石粉或負(fù)離子素的一種，或它們兩種的混合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于；所述的乙烯基聚合物乳液為苯丙乳液、純丙乳液或叔醋乳液中的一種，或?yàn)樗鼈冎袃煞N乳液的混合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于所述分散劑為聚丙烯酸鹽或聚馬來酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于所述潤濕劑為多(聚)磷酸鹽或/和抑泡型非離子表面活性劑潤濕劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于所述的增稠劑為羥乙基纖維素醚、堿溶脹型聚丙烯酸和聚氨酯締合型三元復(fù)合增稠劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于所述的PH調(diào)節(jié)劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀或碳酸鈉。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆，其特征在于所述的納米預(yù)分散液含有不低于20％的納米氧化硅和3～5％的無機(jī)抗菌劑。
10.一種納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆的制備方法，其特征在于包括如下步驟(1)納米預(yù)分散液與乳液復(fù)合慢速攪拌(200～400轉(zhuǎn)/分)下，順序加入乳液、水、納米預(yù)分散液，攪拌約1～2小時至均勻，備用；(2)預(yù)分散慢速攪拌(200～400轉(zhuǎn)/分)下，順序加入水、分散劑、潤濕劑、消泡劑、纖維素類增稠劑等，攪拌至均勻后加入顏料及填料；(3)高速分散高速攪拌(1000～1500轉(zhuǎn)/分)30分鐘，分散溫度≤60℃，使顏填料粒子形成分散穩(wěn)定的狀態(tài)并達(dá)到所需細(xì)度；(4)調(diào)漆慢速攪拌下，加入步驟(1)的納米預(yù)分散液復(fù)合乳液，均勻后再緩慢加入消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑及增稠劑；(5)過濾。
全文摘要
本發(fā)明涉及納米型健康建筑內(nèi)墻乳膠漆及其制備方法，其特征在于由乙烯基聚合物乳液、分散劑、潤濕劑、顏料、填料、納米預(yù)分散液、增稠劑、pH調(diào)節(jié)劑及水組成；其制備方法包括納米預(yù)分散液與乳液復(fù)合、預(yù)混合、高速分散、調(diào)漆、過濾。本發(fā)明在保證涂料有較好的物理性能同時，使VOC降到最低值，使居室具有良好的室內(nèi)外空氣質(zhì)量，為人們生活提供所需的舒適環(huán)境。而且，利用納米技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行改性，耐濕擦性能優(yōu)異，同時將防霉殺菌劑穩(wěn)定負(fù)載于納米材料上，防霉殺菌能力高效、持久，對皮膚無刺激性。
文檔編號C09D5/02GK1488691SQ0314004
公開日2004年4月14日 申請日期2003年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月4日
發(fā)明者卿寧, 王佛松, 歐陽玉章, 歐陽振圖, 楊澤生, 馬永梅, 卿 寧, 圖, 章 申請人:順德鴻昌化工有限公司