一种硅酸盐外墙涂料及其制备方法

文献发布时间：2023-06-19 18:37:28

技术领域

本申请涉及外墙涂料领域，更具体地说，它涉及一种硅酸盐外墙涂料及其制备方法。

背景技术

硅酸盐涂料是一种指以硅酸盐和硅溶胶作为粘结剂，加入各种颜填料、助剂配制而成的无机涂料，具有良好的耐候性及优异的环保性能，顺应了建筑涂料朝着低VOC、功能化、高性能化发展的行业趋势。

涂料保水性是指涂料本身保持其游离水分不逸出的能力,其过程与涂料的失水相反。涂料保水性高低反映涂布后涂料中游离水分向原纸内渗入及胶粘剂向表面迁移的能力。保水性好,涂料中的水分不易向原纸内渗入,同时胶粘剂不易向表面迁移,有利于颜料粒子问及涂层与原纸间的结合。保水性是涂料的一项重要的基本性能。如果涂料保水效果不好将会造成涂布机粘辊、输料管道受堵、车速提不起等故障以及成纸有刮痕、强度差等纸病,影响涂布纸的生产质量。

在申请号为CN202110802105.9的中国发明专利申请文件中公开了一种高耐水硅酸盐涂料及其制备方法，该涂料由成膜物质改性硅酸钾树脂、耐高温颜料、填料、助剂、水组成；该发明中涂料的制备方法：首先通过将水性环氧树脂、硅烷偶联剂、异丙酮、氧化镁、硅酸钾、硅溶胶、去离子水按照特定配比和步骤制备成改性硅酸钾树脂，然后将颜填料进行特定的处理，再将制备好的改性硅酸钾树脂、疏水剂、处理过的耐高温颜料以及金属氧化物，进行分散、研磨，最后加入助剂和水搅拌，制成高耐水硅酸盐涂料；其施工便捷、涂装VOC排放低，具备高附着力、高耐水性能。

针对上述中的相关技术，发明人认为，得到的硅酸盐涂料虽然能够很轻易的具有较好的耐水性能，但很难兼顾优异的保水性能，尤其在较为干燥的环境中，硅酸盐涂料使用后形成的涂膜易粉化开裂，因此，目前亟需提出一种方案以解决上述技术问题。

发明内容

为了使硅酸盐外墙涂料兼顾优异的耐水性和保水性，本申请提供一种硅酸盐外墙涂料及其制备方法。

第一方面，本申请提供一种硅酸盐外墙涂料，采用如下的技术方案：

一种硅酸盐外墙涂料，以下重量份的原料：

硅酸盐溶液40-60份；

填料20-30份；

成膜助剂1-2份；

消泡剂0.1-0.3份；

分散剂0.5-0.9份；

流平剂0.3-0.6份；

增稠剂0.5-1.5份；

水50-70份；

水玻璃5-10份；

苯丙乳液3-5份；

偏高岭土4-8份。

通过采用上述技术方案，水玻璃有良好的粘结能力,硬化时析出的硅酸凝胶,有堵塞毛细孔隙而防止水渗透的作用；苯丙乳液作为辅助成膜物，能够填充在硅氧键网状结构的间隙中，屏蔽残存的羟基，可减少涂膜对水的敏感程度，并维持涂料混合体系整体的稳定；偏高岭土含有大量无定型的非晶态氧化硅和氧化铝，能够在碱激发的作用下,形成地聚合物胶凝材料,并构成特殊的网络结构,使涂料涂层整体具有优异的结构致密性。同时，本申请人发现，将水玻璃、苯丙乳液和偏高岭土混合使用，其相互之间能够起到优异的复配增效作用，尤其在硅酸盐外墙涂料体系中，既能够提高涂层表面的致密性，起到优异的耐水性，还能够使涂层兼顾优异的保水性能，在较为干燥的环境中应用所形成的涂膜不易粉化开裂，进而使硅酸盐外墙涂料整体具有优异的品质。

优选的，所述硅酸盐外墙涂料的原料中还加入有重量份数为3-8份的功能助剂，功能助剂包含以下原料：竹纤维和玻璃微珠，且竹纤维和玻璃微珠的重量比为(0.3-0.7):1。

通过采用上述技术方案，玻璃微珠在硅酸盐外墙涂料成膜过程中能够排列紧密，形成低孔隙率，使涂层表面形成对潮气及致腐蚀离子有阻挡作用的保护膜，起到很好的防护作用，且耐水性优异；竹纤维的稳定性优异，受外界环境变化的影响较小，兼顾一定的保水能力，可防止涂层向外泌水；而将竹纤维和玻璃微珠混合作为功能助剂使用时，其相互之间能够配合，在硅酸盐外墙涂料的混合体系中，形成互穿网络，进而提高硅酸盐外墙涂料的耐水性和保水性能。

优选的，所述竹纤维和玻璃微珠的重量比为0.5:1。

通过采用上述技术方案，上述比例的竹纤维和玻璃微珠所组成的功能助剂，能够在应用过程中发挥出最佳的功效作用，对涂膜微小孔隙的影响最为明显，最大程度上保证了所形成涂膜的稳定性，并使硅酸盐外墙涂料兼顾优异的耐水性和保水性。

优选的，所述竹纤维的长度为20-30μm，玻璃微珠的粒径为50-100μm。

通过采用上述技术方案，上述规格的竹纤维和玻璃微珠在各组分原料中具有良好的分散性和填充性，进而能够形成均匀稳定的互穿网络，以保证硅酸盐外墙涂料具有优异的耐水性和保水性。

优选的，所述水玻璃进行改性处理，具体包括如下步骤：

将水玻璃、氟硅酸镁、氟化钙按质量比为1:(0.1-0.2):(0.05-0.15)进行混合，在70-90℃下反应50-80h，后降温至45-55℃，加入0.1-0.2倍量的甲基硅酸钾，搅拌分散均匀，即可得到改性硅溶胶。

通过采用上述技术方案，对水玻璃进行改性处理，氟硅酸镁、氟化钙的使用，能够使憎水基团取代一部分钠水玻璃分子两端的钠离子，使自身的耐水性大大提高，而甲基硅酸钾的使用，其具有疏水作用的甲基硅酸根阴离子与低水化能的钠离子能够起到协同增效的作用，并辅以憎水基团稳定发挥作用，进而使得到的改性硅溶胶，在应用后发挥出优异的耐水性能，且使硅酸盐外墙涂料涂层的保水作用有一定提升。

优选的，所述填料包含以下重量百分比的原料：

硅灰石30-40％；

硫酸钙晶须15-25％；

海泡石40-50％。

通过采用上述技术方案，硅灰石具有优异的填充性和分散性，能够降低涂层的孔隙率；硫酸钙晶须具有良好的相容性和平滑性，有利于提高涂料的附着力；海泡石具有良好的表面物理-化学性能和较强的吸附能力，对涂层强度起到补足作用；而将硅灰石、硫酸钙晶须和海泡石按特定不利组成填料应用于硅酸盐外墙涂料中时，其能够与水玻璃、苯丙乳液、偏高岭土的复配体系更好的结合，以保证得到的硅酸盐外墙涂料具有优异的耐水性和保水性。

优选的，所述填料包含以下重量百分比的原料：

硅灰石30％；

硫酸钙晶须20％

海泡石50％。

通过采用上述技术方案，上述比例的硅灰石、硫酸钙晶须和海泡石在应用过程中，与水玻璃、苯丙乳液、偏高岭土所形成复配体系的结合性最为优异，得到的硅酸盐外墙涂料品质最佳。

优选的，所述水玻璃中的二氧化硅含量为30-50％，粒径为20-30nm。

通过采用上述技术方案，上述规格的水玻璃，能够维持自身良好的粘度体系，能够在应用过程中充分配合苯丙乳液、偏高岭土发挥作用，保证硅酸盐外墙涂料成膜的致密性，且形成的二氧化硅网状结构越紧密，以使得到的硅酸盐外墙涂料具有优异的耐水性和保水性。

第二方面，本申请提供一种硅酸盐外墙涂料的制备方法，采用如下的技术方案：一种硅酸盐外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)按配比准备包含硅酸盐溶液、填料、成膜助剂、消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂、水、水玻璃、苯丙乳液和偏高岭土的原料；

(2)将步骤(1)中的硅酸盐溶液、苯丙乳液搅拌混合均匀后，加入填料、水玻璃、偏高岭土，继续搅拌混合后得到的A料；将、成膜助剂、消泡剂、分散剂、流平剂、增稠剂和水搅拌混合均匀后，得到B料；

(3)将步骤(2)中的A料和B料进行混合均匀，经研磨后得到硅酸盐外墙涂料。

通过采用上述技术方案，本申请硅酸盐外墙涂料的制备步骤较少，工艺简单，便于大规模生产。同时，通过分步对原料进行混合，可较好的减少硅酸盐外墙涂料气泡的产生，并使各组分原料充分混合作用，进而能够保证防水隔热外墙涂料整体的品质，并在应用后发挥出优异的耐水性和保水性。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、将水玻璃、苯丙乳液和偏高岭土混合应用于硅酸盐外墙涂料中，其相互之间能够起到优异的复配增效作用，既能够提高涂层的耐水性，还能够使涂层兼顾优异的保水性能，在较为干燥的环境中应用所形成的涂膜不易粉化开裂，进而使硅酸盐外墙涂料整体具有优异的品质；

2、将竹纤维和玻璃微珠混合作为功能助剂使用时，其相互之间能够配合，在硅酸盐外墙涂料的混合体系中，形成互穿网络，进而提高硅酸盐外墙涂料的耐水性和保水性能；3、对水玻璃进行改性处理，使憎水基团取代一部分钠水玻璃分子两端的钠离子，并利用具有疏水作用的甲基硅酸根阴离子与低水化能的钠离子能够起到协同增效的作用，使硅酸盐外墙涂料涂层的保水性能和耐水性能均得到提升。

具体实施方式

以下结合和实施例对本申请作进一步详细说明。

本申请的各实施例中所用的原料，除特殊说明之外，其他均为市售：

苯丙乳液购自青州贝特化工集团有限公司的诺贝特HN-167T型；

偏高岭土购自河北捷贵矿产品有限公司，规格1200目。

原料和/或中间体的制备例

制备例1