一种磷石膏基内墙乳胶漆及其制备方法和应用与流程

本发明涉及建筑涂料，特别是涉及一种磷石膏基内墙乳胶漆及其制备方法和应用。

背景技术：

1、磷石膏是湿法磷酸生产过程中排放的大宗工业副产物，每生产1吨磷酸约产生4-5吨磷石膏。大量磷石膏的堆存不仅占用宝贵的土地资源，其含有的可溶磷、可溶氟及有机质等杂质在雨水淋溶作用下会释放，对土壤和水体环境造成影响。

2、目前，磷石膏的综合利用途径主要包括水泥缓凝剂、石膏砌块、路基填料等领域。此外，在涂料领域，已有将磷石膏作为填料用于内墙涂料的公开报道。然而，现有技术中仍存在以下不足：（1）磷石膏与有机成膜树脂之间的相容性较差。磷石膏填料具有较强的亲水性，而内墙乳胶漆中常用的成膜树脂多为有机聚合物，二者界面性质差异显著，导致填料在涂料体系中难以均匀分散，容易发生团聚和沉降，影响涂料的贮存稳定性和施工流畅性。（2）磷石膏中残留的可溶磷、可溶氟等杂质在涂料成膜后可能缓慢析出，对涂膜的长期耐久性和装饰效果产生不利影响。（3）现有技术中磷石膏填料的添加量普遍较低，对磷石膏的消纳能力有限。

3、因此，探索磷石膏在内墙涂料领域更为有效的利用途径具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中磷石膏基内墙乳胶漆存在的填料与树脂相容性差、磷石膏利用率低、涂膜综合性能有待提升的问题，提供一种磷石膏基内墙乳胶漆及其制备方法和应用。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种磷石膏基内墙乳胶漆，包括以下质量份数的组分：

3、改性磷石膏填料25-45份、苯丙乳液30-50份、钛白粉10-20份、煅烧高岭土3-10份、成膜助剂0.5-2份、分散剂0.3-1份、润湿剂0.1-0.5份、消泡剂0.2-0.6份、增稠剂0.3-1.2份、ph调节剂0.05-0.2份、防腐防霉剂0.1-0.4份、水15-30份；

4、所述改性磷石膏填料的制备方法包括以下步骤：

5、（1）将磷石膏依次进行煅烧处理和球磨处理，得到石膏粉体；

6、（2）将石膏粉体加热至40-60℃，加入钛酸酯偶联剂进行第一混合，然后加入硅烷偶联剂进行第二混合，最后加入硬脂酸进行第三混合，得到改性磷石膏填料。

7、在一些可选的实施方式中，步骤（1）中，所述煅烧处理的升温速率为5-10℃/min，目标温度为600-800℃，保温时间为60-120min；煅烧处理结束后，自然冷却至室温，再进行球磨处理；所述球磨处理的转速为300-500r/min，时间为1-3h。

8、在一些可选的实施方式中，步骤（2）中，所述石膏粉体、钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和硬脂酸的质量比为100：（1.5-3）：（0.5-1.5）：（0.5-1）；所述第一混合、第二混合、第三混合的搅拌转速分别为200-400r/min；所述第一混合的时间为10-20min，所述第二混合的时间为10-20min，所述第三混合的时间为5-10min。

9、在一些可选的实施方式中，所述成膜助剂包括2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯、丙二醇苯醚中的至少一种；所述分散剂为聚羧酸钠盐分散剂；所述润湿剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚中的至少一种。

10、在一些可选的实施方式中，所述消泡剂包括矿物油消泡剂、聚醚改性有机硅消泡剂中的至少一种；所述增稠剂包括羟乙基纤维素、碱溶胀型丙烯酸增稠剂、聚氨酯缔合型增稠剂中的至少一种。

11、在一些可选的实施方式中，所述ph调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇；所述防腐防霉剂为异噻唑啉酮类化合物。

12、本发明还提供了一种磷石膏基内墙乳胶漆的制备方法，包括以下步骤：

13、s1.将水、分散剂、润湿剂、第一部分消泡剂、ph调节剂、钛白粉、煅烧高岭土和改性磷石膏填料混合，得到颜料浆料；

14、s2.将颜料浆料、苯丙乳液、成膜助剂、剩余消泡剂、防腐防霉剂和增稠剂混合，得到所述的磷石膏基内墙乳胶漆。

15、在一些可选的实施方式中，s2中，混合结束后，用80-120目筛网过滤出料，得到磷石膏基内墙乳胶漆。

16、在一些可选的实施方式中，s1中第一部分消泡剂与s2中剩余消泡剂的质量比为（0.5-1.5）：（0.5-1.5）。

17、在一些可选的实施方式中，s1中，所述混合包括：按配比称取水，加入分散罐中，在200-400r/min的搅拌转速下依次加入分散剂、润湿剂、第一部分消泡剂、ph调节剂，搅拌5-10min至混合均匀；然后，在200-400r/min的搅拌转速下缓慢加入钛白粉、煅烧高岭土和改性磷石膏填料，加料完毕后提高转速至800-1200r/min，高速分散20-40min，得到均匀的颜料浆料；将颜料浆料转入砂磨机中，研磨至细度≤50μm。

18、在一些可选的实施方式中，s2中，所述混合包括：将研磨后的颜料浆料转入调漆罐中，在300-500r/min的搅拌转速下，加入苯丙乳液，搅拌10-15min；然后，依次加入成膜助剂、剩余消泡剂和防腐防霉剂，继续搅拌10-15min；最后缓慢加入增稠剂，继续搅拌15-20min。

19、本发明还提供了所述的磷石膏基内墙乳胶漆在建筑内墙装饰中的应用。

20、本发明中改性磷石膏填料的制备流程示意图，如图1所示。

21、本发明通过“高温煅烧-球磨细化-复合改性”的三步法对磷石膏进行深度处理，实现了磷石膏填料性能的系统性提升，其技术原理如下：

22、（1）煅烧处理

23、磷石膏原料中含有可溶磷、可溶氟、有机物以及铁镁氧化物等杂质。在600-800℃的高温煅烧条件下，磷石膏中的二水硫酸钙首先脱水转化为半水硫酸钙，进而转化为化学性质稳定且不溶于水的ⅱ型无水硫酸钙。在该温度区间内，有机物被充分氧化分解，可溶磷转化为难溶性的焦磷酸钙盐，可溶氟转化为难溶性的氟化钙或氟磷酸钙，从而使杂质的活性得到有效钝化。此外，煅烧过程还能使磷石膏颗粒表面产生微裂纹和活性位点，有利于后续偶联剂在其表面的化学键合。

24、（2）复合改性

25、钛酸酯偶联剂的分子结构中含有烷氧基，其可与磷石膏表面的活性羟基发生化学键合，在磷石膏表面形成有机包覆层；硅烷偶联剂同样通过其烷氧基与磷石膏表面的活性羟基发生缩合反应，进一步增加磷石膏表面的有机基团密度；硬脂酸的长链烷基则通过物理吸附和化学键合的方式在磷石膏表面形成疏水层。三种改性剂按照“先化学键合锚固、再有机基团扩充、最后疏水层包覆”的协同顺序进行作用，使磷石膏填料表面由亲水性转变为疏水性，从而显著提高了其与苯丙乳液之间的界面相容性和在乳胶漆体系中的分散稳定性。

26、（3）填料协同增强

27、改性磷石膏填料与煅烧高岭土在乳胶漆体系中形成填料级配结构。改性磷石膏具有较高的硬度和刚性，可提高涂膜的耐磨性和抗划伤性；煅烧高岭土为片状结构，可改善涂膜的致密性和遮盖力。两者的协同作用使涂膜的耐擦洗性能得到显著提升。

28、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

29、（1）本发明通过钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和硬脂酸对磷石膏进行复合改性，使改性磷石膏填料与苯丙乳液之间的界面相容性得到显著改善，从而允许在内墙乳胶漆中添加25-45质量份的改性磷石膏填料，实现了磷石膏在内墙乳胶漆中的高掺量利用。

30、（2）改性磷石膏填料具有较高的硬度和刚性，煅烧高岭土为片状结构，二者在乳胶漆体系中形成填料级配结构，发挥协同增强作用，使涂膜的耐擦洗性能得到有效提升。

31、（3）本发明通过钛酸酯偶联剂、硅烷偶联剂和硬脂酸对磷石膏进行复合改性处理，使磷石膏填料表面由亲水性转变为疏水性，改善了填料与苯丙乳液之间的界面相容性，进而使涂膜与基底之间的结合力得到增强。

32、（4）本发明大量利用了工业副产磷石膏，减少了天然矿物填料的开采。同时，磷石膏经过600-800℃的高温煅烧处理后，其中的可溶磷、可溶氟等杂质的活性得到钝化，降低了其在涂料使用过程中缓慢析出的风险。

33、（5）本发明乳胶漆的容器中状态、施工性、涂膜外观、干燥时间、对比率、耐碱性等各项性能指标均表现良好，能够满足建筑内墙装饰领域的使用要求。