一种内墙干粉乳胶涂料及其制备方法.pdf

本发明涉及一种环保型内墙干粉乳胶涂料及其制备方法。它的组成(重量)为可再分散聚合物乳胶粉10-40％、钛白粉10-40％、重质碳酸钙10-40％、煅烧高岭土5-20％、滑石粉5-10％、纤维素醚0.1-0.5％、固体消泡剂0.2-0.6％、多功能助剂0.2-1.0％、着色颜料0.01-10％。本发明形成的内墙干粉乳胶涂料加2-3倍的水兑稀后，可薄涂施工，干膜厚度为20μm-200μm；可调色；储存稳定，运输方便；其VOC不能检出(真正的零VOC)，涂膜性能满足内墙乳胶涂料国家标准的技术要求，产品综合性能达到同类产品的国际先进水平。

1、  一种内墙干粉乳胶涂料，其特征在于其重量百分比组成如下：
聚合物乳胶粉       10—40％
钛白粉             10—40％
重质碳酸钙         10—40％
煅烧高岭土         5—20％
滑石粉             5—10％
纤维素醚           0.1—0.5％
固体消泡剂         0.2—0.6％
助剂               0.2—1.0％
着色颜料           0.01—10％；
所述聚合物乳胶粉是一种玻璃化温度为—10℃～5℃的聚合物粉末。

2、  根据权利要求1所述的涂料，其特征在于所述纤维素醚采用甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中的一种或一种以上混合物。

3、  根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于所述助剂为阴离子聚氨酯。

4、  根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于所述聚合物乳胶粉是一种含有自交联官能团的丙烯酸树脂，由丙烯酸或丙烯酸酯单体和甲基丙烯酸(酯)单体共聚而成。

5、  权利要求1—4之一所述内墙干粉乳胶涂料的制备方法，其特征在于将所述配方粉料倒入清水中搅拌至混合均匀，粉料和清水的重量比为1：2—3，静置10—12分钟，再次搅拌2—3分钟。

一种内墙干粉乳胶涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑涂料的制备，更具体地说，涉及一种环保型内墙干粉乳胶涂料及其制备方法。
背景技术
随着人们生活水平的提高和环保意识的增强，水性涂料的用量大幅度上升。特别是在建筑领域，水性涂料(主要是乳胶涂料)已经占据了建筑涂料80％以上的市场。
但是，建筑乳胶涂料中的挥发性有机化合物(Volatile Organic Compound，简写为VOC)对人体和环境的危害仍然是急待解决的问题。5年前我国国家标准规定建筑乳胶涂料中VOC≦250克/每升涂料(约1600克)，现在的规定是VOC≦100克/每升涂料，美国近年来推出“零VOC涂料”，规定VOC≦5克/每升涂料。现在通用的乳胶漆(建筑涂料)是由四个组分的物质组成：①成膜物质——高分子乳液，如水性聚丙烯酸酯等；②颜填料——钛白粉、碳酸钙粉、颜料等；③水；④助剂——成膜助剂、消泡剂、增稠剂、流平剂、防腐剂、防冻剂等约10种化学物质。这四个组分中，成膜物资和颜填料统称为固体份，是构成涂料所必不可少的。水是涂料生产和施工(使用)时所需要的，水约占建筑涂料总重量的50％。涂料施工到墙壁上以后，水挥发到空气中，便完成了它的作用，只剩下涂料的固体份(成膜聚合物和颜填料)。助剂是建筑涂料(乳胶漆)生产、贮存和施工(使用)时所必需的。乳胶涂料中的VOC主要来源于助剂，其大多是半挥发性物质，挥发速度慢，对居室和环境有长期慢性的作用，有的毒性可能比易挥发有机物的毒性更大。
针对这种情况，人们认为，若将现有乳胶涂料的成膜物资(高分子乳液)干燥成粉状后与颜填料混合，混合物用水溶解后若具有现有乳胶涂料同样的性能，则VOC的问题便彻底解决了，而且可省去涂料中的多种助剂，节省资源和成本。因此，干粉涂料应运而生。早期的干粉涂料主要是以腻子及其类似物形式出现的，因此很多时候人们所说的干粉涂料实际上是干粉腻子，如20世纪90年代进入我国市场的加拿大的托肯矿物找平胶泥、澳大利亚的卓能公司的腻子粉等。随着可再分散聚合物胶粉和颜填料的种类增加，干粉涂料的专利也越来越多。总的说来，这些干粉涂料主要以无机粉料如石膏、熟石灰、碳酸钙、氧化钙、高岭土、滑石粉、水泥等为主要原材料，加入少量的有机结合物乳胶粉、纤维素醚等混合而成，例如专利CN 1322078C涉及的无机干粉质感涂料，CN 1876733A涉及的多功能粉末建筑涂料，CN1887989A涉及的环保型干粉涂料，CN100351328C涉及的多功能干粉涂料，CN1380367A涉及的钢化干粉涂料，CN1376742A涉及的新型刚玉干粉涂料，CN1229824A涉及的干粉瓷涂料，CN1194045C涉及的聚合物水泥基干粉涂料，CN1147530A涉及的建筑粉末涂料——干粉瓷，CN1065668A涉及的建筑业用干粉涂料，等等。但是，这些干粉涂料都未能推广，主要原因是施工方式大多需要厚膜涂装，且涂膜性能也不能跟乳胶涂料相比。
目前，从国内外现实情况看，市场上的干粉涂料需要厚膜涂装，产品比较单一，同质化的产品多，且主要应用于临时建筑工程领域及其他对涂膜性能要求不高的场合。性能与传统内墙乳胶涂料相当的、可调色且可薄涂的、真正零VOC内墙干粉乳胶涂料的制备方法在国内外尚未见报道。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的缺点，提供一种环保型内墙干粉乳胶涂料及其制备方法，其以干粉形式生产、包装和运输，在施工之前加水搅拌均匀，然后按刷涂、辊涂或喷涂的形式进行施工，形成的涂膜具有良好的耐水性、耐碱性、耐候性、耐洗刷性、抗污性等特性，与传统乳胶涂料的性能相当，且不含VOC(零VOC)和重金属等危害环境和人体健康的组分。
本发明的目的还在于提供所述内墙干粉乳胶涂料的制备方法。
本发明的内墙干粉乳胶涂料的重量百分比组成如下：
聚合物乳胶粉  10—40％
钛白粉        10—40％
重质碳酸钙    10—40％
煅烧高岭土    5—20％
滑石粉        5—10％
纤维素醚      0.1—0.5％
固体消泡剂    0.2—0.6％
助剂          0.2—1.0％
着色颜料      0.01—10％；
所述纤维素醚采用甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素中一种或一种以上混合物。
所述助剂为阴离子聚氨酯。
上述配方中的聚合物乳胶粉是一种玻璃化温度为—10℃～5℃的高分子量聚合物粉末，其可以是由多种丙烯酸(酯)单体和甲基丙烯酸(酯)单体共聚而成的丙烯酸聚合物，也可以是酸乙烯/乙烯共聚物共聚物、乙烯/醋酸乙烯/乙烯酯/乙烯三元共聚物粉料、月桂酸乙烯酯/氯乙烯三元共聚物胶粉等；可采用市售的产品，例如国民淀粉化学有限公司的Elotex聚合物粉末，瓦克公司的VINNAPAS聚合物乳胶粉等，其作用是将钛白粉、重质碳酸钙、煅烧高岭土、滑石粉等填料有效地粘合起来，在干燥后形成具有一定强度和弹性的涂膜。本发明优先采用含有自交联官能团的丙烯酸聚合物乳胶粉。可分散聚合物的用量直接关系到干粉乳胶涂料的性能，乳胶粉用量越多，涂料的PVC(颜料体积浓度)越小，涂膜中的基料对颜料粒子的湿润和包覆越充分，因而提高了涂料的许多性能，如耐刷洗性能、耐玷污性能等，但过高又会影响硬度及增加成本，其用量过低会影响涂膜的强度和耐水性，其用量范围为10～40％。
钛白粉是建筑填料中常用的最理想的白色颜料，它对可见光具有很高的反射能力和很低的吸收能力，并且有很好的明亮度。钛白粉分为金红石型和锐钛型两种晶型，但金红石型钛白粉与锐钛型钛白粉相比，具有更好的遮盖力、耐候性和较低的吸油量，但后者具有较低的价格，而且类墙对涂膜耐候性的要求不高。所以，本发明制备的干粉内墙涂料采用锐钛型钛白粉。根据干粉涂料深色或浅色等颜色的不同，钛白粉的最佳用量选择为10—40％。
重质碳酸钙是应用广泛的、价廉的填料，起填充作用，其还能增进涂料的流平性能，其量最好占干粉乳胶涂料总量的10～40％。
高岭土主要成分为高岭石，分子式为Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O，其耐水性、耐酸性、耐碱性好，化学稳定性较佳，并且能改进悬浮性，防止颜料沉降，提高钛白粉在涂料中的遮盖力；能提高乳胶涂料粘度，提高乳胶涂料的增稠稳定性，但是其吸水性大，耐碱性差，对构成斥水性的涂膜也不太适应。高岭土的加入量一般为配方总量的5～20％。
滑石粉主要成分3MgO·4SiO₂·H₂O，是羟基络合物。由于滑石粉中和氧结合的镁原子在两个片状二氧化硅之间，形成层状结构，相邻层之间依靠弱的范德华力结合在一起，当有剪切力作用时，层间容易分离，有滑腻感，故能提高流平性，改善漆的涂刷性，并能防止漆中颜料沉淀结块。滑石粉还能吸收膜的伸缩应力，免于发生裂缝和空隙，从而增强膜的强度，提高耐洗性。然而，滑石粉易粉化，需要其它成分与其配合。本发明选择其最佳用量为5—10％。
纤维素醚是一种有效的增稠剂和流变助剂，其增稠机理为大纤维素分子进入分散介质水相中，增加水相粘度，这种水相粘度的增加来自纤维素分子强烈的水合作用以及分子间的缠绕；同时由于其保水性、成膜性，可以通过改变其加入量来调节涂膜干燥速度，改善成膜性。可采用甲基纤维素、羧甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、淀粉醚等其中一种或一种以上混合物，其加入会会显著增加乳胶涂料粘度，但如果用量过大会降低干粉涂料的防水性能，其最佳用量为0.1～0.5％。
固体消泡剂的作用是抑制干粉乳胶涂料兑水过程中的泡沫及消除成膜过程出现的气泡。含有消泡剂的干混料可较快地被润湿并且更均匀，由于消除了泡沫，该助剂避免了过度的收缩、多孔等应用过程中的涂膜缺陷。其最佳用量范围为0.2—0.6％。
助剂是一种高分子量的疏水改性的阴离子型聚氨酯粉末，其作用相当于传统水性乳胶涂料中的分散剂、润湿剂和成膜助剂。其不仅能够改善涂料流平性，增加涂膜光泽，提高涂膜遮盖力，提高颜填料分散效率，而且在成膜过程中，此多功能助剂在干粉乳胶涂料成膜时还能先迁移到涂膜的表面，阻止水分过快的蒸发，从而起到了增塑剂的作用，有利于完整涂膜的形成和涂膜性能的提高。但其用量要适当，过少达不到帮助分散和延缓水分蒸发的目的，过多会阻碍涂膜的干燥，最佳用量为0.2～1.0％。
除了白色颜料之外的着色颜料是配置有色干粉乳胶涂料不可缺少的。颜料赋予涂膜美丽的颜色，同时也提高涂料的遮盖力和耐候性等。由于本发明的干粉涂料在兑水施工不采用高速分散机分散，因而一般的颜料难以完全分散均匀。本发明主要选用易于分散的无机颜料，其粒径比普通颜料小，吸油量大，遮盖力和着色力都强。易分散颜料主要是易分散的氧化铁系列颜料，如氧化铁红、氧化铁黄等。根据客户的要求加入不同种类和用量的有色颜料，一般在0.01—10.0％范围内。
本发明涉及的内墙干粉乳胶涂料的制备方法包括下述步骤：按照干粉乳胶涂料的用量比例准确称取各种原材料，并将其投入到干粉混合机中混合40min，待物料充分混合，然后采用120目的震动筛除去较大的颗粒，最后称重包装，即得产品。
本发明的内墙干粉乳胶涂料的施工方法包括：
(1)内墙表面预处理。施工前应先检查墙体的牢固和平整情况。墙体必须干净、平整、坚固、结实、无油脂、灰尘、水份、霉点。批灰墙面必须干净，待墙体含水率小于10％、PH值小于10时方可涂刷；
(2)所述内墙干粉乳胶涂料的制备方法，其特征在于将所述配方粉料倒入清水中搅拌至混合均匀，粉料和清水的重量比为1：2—3，静置10—12分钟，再次搅拌2—3分钟。
(3)该涂料可滚涂、喷涂、刷涂施工，但宜在5℃以上温度使用。
(4)与水混合好的干粉乳胶涂料最好在7天内用完，且施工前要搅拌均匀。剩余涂料必须用一层干净的塑料薄膜盖好后再盖紧罐盖，放在阴凉干爽处。
(5)贮存温度0—35℃。存期为一年，超期符合标准仍可使用。
本发明制备内墙干粉乳胶涂料的机理是：本发明在充分研究涂料配伍学的基础上，以非牛顿流体的流变学、混合物的复配学、试验的正交方法等为基础，选用具有软核硬壳的结构特性的成膜聚合物乳胶粒子，使得成膜聚合物能够以粉末状态稳定储存，而且在高玻璃化温度下制得的乳胶涂料在水的增塑作用下就具有良好的成膜性能；选择纤维素酶和多功能助剂，不仅能够改善干粉乳胶涂料兑水后的流变性能，增加涂膜光泽，提高涂膜遮盖力，提高颜填料分散效率，而且在成膜过程中，多功能助剂在干粉乳胶涂料成膜时还能先迁移到涂膜的表面，阻止水分过快的蒸发，从而起到了增塑剂的作用，有利于完整涂膜的形成和涂膜性能的提高；将不同特性的填料引入到一个体系中，在筛选得到的具有适度水溶型、良好的抗酸碱性、合适的可再分散性及强粘结力的聚合物的作用下，得到了性能可满足多方面要求的内墙干粉乳胶涂料，其涂膜具有优良的耐碱性、耐水性和耐洗擦性能。由于本发明制备的是一种干粉乳胶涂料，因而其是真正的零VOC乳胶涂料，是绿色化学工业品，同时省去了传统乳胶涂料中的10来种化学物质——助剂，节省了大量资源；干粉乳胶涂料是固体粉末，可象水泥一样用纸袋包装(大量使用时可散装)，省去了现在液体乳胶漆的金属桶或塑料桶包装；便于运输和保存，不变质。
本发明形成的最终产品是环境友好型的内墙干粉乳胶涂料，其储存稳定，运输方便，涂膜性能满足内墙乳胶涂料国家标准(GB/T 9756-2001)的技术要求，产品综合性能达到同类产品的国际先进水平。主要性能如表1所示。
表1 干粉内墙乳胶涂料的主要性能