无机环保骨浆造型漆及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种建筑装饰材料及其制备方法，特别是一种装饰用纹路漆及其制备方法。


背景技术：

2.在现代建筑内外墙面的装饰材料中，产生艺术效果的纹路漆越来越受到人们的喜爱，骨浆造型成了产生装饰效果的主流，现有技术的骨浆造型漆的填料大多为重钙矿物质粉体，其粉体形态单一，堆积密实，导致存在有以下缺点：1.喷涂过厚易开裂，后期施工完成后因下雨会对墙体浸泡，雨水通过裂缝渗入墙体，轻者对骨浆造型漆进行破坏，重者房屋结构漏水影响使用年限，且开裂后造型不圆润，饱满，易藏灰，易脱落的问题，对墙体美观及防水带来危害，在干燥过程中会出现干燥速度不一样的情况，既表干里不干的现象，导致骨浆造型漆开裂。2.骨浆造型漆的矿物粉体含量高，质量含量达到60％，造成矿物资源开采过度，破坏生态环境。3.骨浆造型漆的原材料价格过高，导致生产成本过高。4.喷涂造型易流挂或出喷涂枪不流畅，致使凸点过多，整体效果不理想。5.常规骨浆造型漆挥发性有机化合物voc释放量大，对环境造成污染，严重影响人体身心健康。


技术实现要素：

3.本发明的目的是提供一种无机环保骨浆造型漆及其制备方法，要解决的技术问题是提高骨浆造型漆涂覆后的美感观赏性，环保，并降低成本。
4.本发明采用以下技术方案：一种无机环保骨浆造型漆，包含以下质量份数的组分：水150～250份，有机无机复合乳液120～180份，羟乙基纤维素1～3份，分散稳定剂3～5份，风积沙60～120#100～200份，土壤白化流沙60～120#423～562份。
5.本发明的无机环保骨浆造型漆，包含以下质量份数的组分：增稠剂1～3份。
6.本发明的水采用去离子水。
7.本发明的无机环保骨浆造型漆，由以下质量份数的组分组成：去离子水150kg，有机无机复合乳液180kg，羟乙基纤维素1kg，分散稳定剂5kg，风积沙60～120#100kg，土壤白化流沙80～120#562kg，聚氨酯增稠剂2kg。
8.本发明的无机环保骨浆造型漆，由以下质量份数的组分组成：去离子水200kg，有机无机复合乳液150kg，羟乙基纤维素2kg，分散稳定剂4kg，风积沙60～120#150kg，土壤白化流沙80～120#491kg，聚氨酯增稠剂3kg。
9.本发明的无机环保骨浆造型漆，由以下质量份数的组分组成：去离子水250kg，有机无机复合乳液120kg，羟乙基纤维素3kg，分散稳定剂3kg，风积沙60～120#200kg，土壤白化流沙80～120#423kg，聚氨酯增稠剂1kg。
10.一种无机环保骨浆造型漆的制备方法，包括以下步骤：
11.步骤一、浆料体系预混合
12.室温下，水150～250份，在转速300～600rpm分散搅拌状态下，以每秒钟0.1份的速
度加入羟乙基纤维素1～3份，分散10min，加入分散稳定剂3～5份，分散5min，得到预混合浆料体系；
13.步骤二、添加成膜物质
14.在600rpm转速下，向预混合浆料体系中加入有机无机复合乳液120～180份，调整转速在800～1000rpm下，分散搅拌5min至均匀，得到成膜浆料体系；
15.步骤三、添加颜填料
16.在转速为300～600rpm的搅拌状态下，向成膜浆料体系中以每秒钟1份的速度加入风积沙60～120#100～200份，调整转速到800rpm，搅拌分散15min，再以每秒钟1份的速度添加土壤白化流沙80～120#423～562份，转速调整到1000rpm，搅拌15min，得到无机环保骨浆造型漆。
17.本发明的方法在无机环保骨浆造型漆中添加增稠剂1～3份，搅拌10min。
18.本发明的方法无机环保骨浆造型漆的粘度在38000～42000cps
19.本发明的方法无机环保骨浆造型漆的ph值不低于11。
20.本发明与现有技术相比，采用风积沙和土壤白化流沙，有机无机复合乳液，不仅来源广，无需加工开采，成本低，合理利用资源，保护生态环境，有效防止骨浆造型漆开裂、透水的不足，风积沙为颗粒结构，可实现造型立点，喷涂或辊涂造型自然，voc趋近零排放。
具体实施方式
21.下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。本发明的无机环保骨浆造型漆，由以下质量份数的组分组成：水150～250份，有机无机复合乳液120～180份，羟乙基纤维素1～3份，分散稳定剂3～5份，增稠剂1～3份，风积沙60～120#100～200份，土壤白化流沙423～562份。
22.本发明的无机环保骨浆造型漆的制备方法，包括以下步骤：
23.步骤一、浆料体系预混合
24.室温(20℃)下，在分散容器中加入水150～250份，在转速300～600rpm分散搅拌状态下，缓慢以每秒钟0.1份的速度加入羟乙基纤维素1～3份，分散10min至均匀，加入分散稳定剂3～5份，分散5min，至羟乙基纤维素无颗粒、无抱团、呈透明胶状，得到预混合浆料体系。预混合浆料体系的ph值在8～9。
25.本步骤制备分散均匀的预混合浆料体系，溶解羟乙基纤维素，分散液的ph值在8～9，溶解羟乙基纤维素，为制作无机环保骨浆造型漆提供碱性环境，透明胶状物为粘稠状态，对分散和排列的风积沙和土壤白化流沙形成三维网格结构稳定，后期施工成造型状态后，更易使风积沙和土壤白化流沙错层结构排列，保持干燥速度的一致性，防止开裂从而达到预期效果。
26.步骤二、添加成膜物质
27.在600rpm转速下，向分散容器的预混合浆料体系中加入有机无机复合乳液120～180份，调整转速在800～1000rpm下，分散搅拌5min至均匀，得到成膜浆料体系。
28.添加成膜物质有机无机复合乳液，有机无机复合乳液与墙体基面上结合，与空气中二氧化碳发生一系列化学反应，即有机无机复合乳液的硅酸钾与施工界面反应生成的氢氧化钾会与空气中二氧化碳反应，硅酸钾与二氧化硅的聚合反应，硅酸钾与空气中的二氧
化碳反应，硅酸钾与碳酸钙的反应，最终形成无机耐水立体网状涂层，可以解决因骨浆造型漆喷涂过厚带来的易开裂问题，且片状结构的白化流沙还具有错层交接作用，有效防止骨浆造型造型漆开裂和透水，风积沙为颗粒结构，可起到造型立点的作用。
29.步骤三、添加颜填料
30.在转速为300～600rpm的搅拌状态下，向成膜浆料体系中以每秒钟1份的速度加入风积沙100～200份，加入完成后调整转速到800rpm，搅拌分散15min至均匀状态，再以每秒钟1份的速度添加土壤白化流沙423～562份，转速调整到1000rpm，搅拌15min，得到浆料体系。
31.风积沙为沙漠天然风蚀沙，起填料及造型凸起作用，具有资源再利用，降低成本的技术效果，粒径为60～120#。土壤白化流沙为含泥土量不超过20％的流沙，片状结构的白化流沙还具有错层交接作用，有效防止骨浆造型后开裂，透水。
32.步骤四、粘度的调配
33.在浆料体系中添加增稠剂1～3份，搅拌10min，得到无机环保骨浆造型漆，无机环保骨浆造型漆的粘度在38000～42000cps，ph值不低于11。
34.添加增稠剂对前期施工起固定流变作用。
35.本发明的无机环保骨浆造型漆的强碱性即ph值不低于11，可以抑制微生物的生成，具有天然防霉菌的性能。无机环保骨浆造型漆在墙体成膜后化学反应生成高硬度的立体网状结构，故具有良好的抗划伤性能，致密、多色、防结露、能与水泥墙体结合成一体。
36.在本发明的无机环保骨浆造型漆及其制备方法中，
37.水用于分散风积沙、土壤白化流沙。在实施例中，水采用去离子水。
38.有机无机复合乳液具有有机无机复合乳液成膜物质,增强和改善无机环保骨浆造型漆的附着力和耐水性的作用。有机无机复合乳液以无机盐硅酸钾为核心，还含有高分子聚合物丙烯酸酯，使得有机无机成分分布均匀，通过活性可控方式设计丙烯酸酯的分子链结构，使得核部分硅酸钾和壳部分乳液分子链之间通过化学键结合，达到更高的锚定效果，无机有机成分相互作用，达到更好的稳定性。有机无机复合乳液粒径之间双电层和水化层的多结构层保护，使得机无机复合乳液适用性强，具有优异的热储稳定性，冻融稳定性，再者机无机复合乳液具有极低的挥发性有机化合物voc，即使在强碱下近无voc排放，达到了环保性能要求。
39.有机无机复合乳液外观为乳白色带蓝光液体，ph值为12，质量固含量为30％，粒子直径为0.1～0.2μm。在实施例中，有机无机复合乳液采用佛山市顺德区巴德富实业有限公司的rs-837-1有机无机复合乳液。
40.羟乙基纤维素给分散步骤提供粘稠的环境，分散和排列风积沙和土壤白化流沙，形成三维网格结构，使得无机环保骨浆造型漆更稳定，装饰施工形成造型状态后，更易使风积沙和土壤白化流沙错层排列，既能保持干燥速度的一致性，防止开裂从而达到预期效果。加入羟乙基纤维素，通过羟乙基纤维素基团的亲水性和三维网格结构，给整个无机环保骨浆造型漆提供良好的良好的增稠、悬浮、分散、乳化、粘合、成膜、保护水分和提供保护胶体，使得无机环保骨浆造型漆形成网格结构，增加稳定性，提升粘度及触变性。
41.羟乙基纤维素的摩尔取代度为1.8～2.0，粘度范围1500～2500cps。在实施例中，羟乙基纤维素为厦门亚跨龙科技有限公司的型号为250hbr的羟乙基纤维素。
42.分散稳定剂用于稳定风积沙和土壤白化沙。润湿分散稳定风积沙和土壤白化沙在碱性体系中的稳定性，防止游离电子出现于无机硅酸钾反应，破坏整个无机环保骨浆造型漆系统稳定。
43.分散稳定剂为胺类衍生物，固体成分45％、ph7.5、25℃60rpm粘度450mpa.s、离子性：阴离子,为缓和的表面活性剂。在实施例中，分散稳定剂采用北京澳汉化工有限公司的lopon827分散稳定剂。
44.增稠剂不仅可以使无机环保骨浆造型漆增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予无机环保骨浆造型漆优异的机械性能和贮存稳定性。
45.增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂、质量固含量20.8～21.8％、比重1.04公斤/升，布氏粘度0～99999厘泊，化学类型为非离子。在实施例中，增稠剂采用美国陶氏罗门哈斯亚乐顺的acrysol rm-8w聚氨酯增稠剂
46.风积沙为沙漠天然风蚀沙，具有错层交接作用，有效防止骨浆造型开裂，透水，粒径为60～120#，起填料和造型凸起作用，具有资源再利用，降成本的效果。
47.土壤白化流沙含泥土质量不超过20％的流沙，起填料作用，具有资源再利用，降成本的效果，片状结构的土壤白化流沙还具有错层交接作用，有效防止骨浆造型开裂，透水，粒径为80～120#。
48.风积沙、土壤白化流沙主要成分为caco、casio3、sio2。有机无机复合乳液与墙体基面上结合空气中二氧化碳发生一系列化学反应，即硅酸钾k2sio3与施工界面反应生成的氢氧化钾koh会与空气中二氧化碳co2反应，硅酸钾k2sio3与二氧化硅sio2的聚合反应，硅酸钾k2sio3与空气中的二氧化碳co2反应，硅酸钾k2sio3与caco的反应等，最终形成无机耐水立体网状涂层，其化学反应式如下：
49.k2o.nsio2 ca(oh)2→
cao.sio2 (n-1)sio2 2koh
50.2koh co2→
k2co3 h2o
51.k2o.nsio2 msio2→
k2o.(m n)sio252.2k2o.nsio2 co2→
k2o.(2n-1)sio2 k2co3 sio253.k2o.nsio2 co2
→
nsio2 k2co3[0054][0055]
风积沙为沙漠天然风蚀沙，在实施例中，风积沙60～120#采用粒径为60～120#目的新疆塔克拉玛干沙漠沙。
[0056]
土壤白化流沙为含泥土质量不超过20％的流沙，粒径为80～120#目，在实施例中，土壤白化流沙采用河南开封地区土壤沙80～120#。
[0057]
实施例1～3的组分和质量含量见表1。
[0058]
实施例1
[0059]
步骤一、浆料体系预混合
[0060]
在分散容器中加入去离子水150kg，开启搅拌，在转速600rpm分散搅拌状态下，以每秒钟0.1kg的速度加入羟乙基纤维素1kg，分散10min，加入分散稳定剂5kg，分散5min至羟乙基纤维素无颗粒、无抱团、呈透明胶状，得到预混合浆料体系。
[0061]
步骤二、添加成膜物质
[0062]
在600rpm转速下，在预混合浆料体系中加入有机无机复合乳液180kg，调整转速在900rpm下，分散搅拌5min至均匀状态，得到成膜浆料体系。
[0063]
步骤三、添加颜填料
[0064]
调整转速到500rpm，向成膜浆料体系以每秒钟1kg的速度加入风积沙60～120#100kg，加入完成后调整转速到800rpm，分散15min至均匀状态，再以每秒钟1kg的速度加入土壤白化流沙80～120#562kg，转速调到1000rpm，搅拌15min，得到浆料体系。
[0065]
步骤四、粘度的调配
[0066]
在浆料体系中加入聚氨酯增稠剂2kg，搅拌10min，得到无机环保骨浆造型漆。无机环保骨浆造型漆粘度在38000～42000cps。
[0067]
实施例2
[0068]
步骤一、浆料体系预混合
[0069]
在分散容器中加入去离子水200kg，开启搅拌，在转速600rpm分散搅拌状态下，以每秒钟0.1kg的速度加入羟乙基纤维素2kg，分散10min，加入分散稳定剂4kg，分散5min至羟乙基纤维素无颗粒、无抱团、呈透明胶状，得到预混合浆料体系。
[0070]
步骤二、添加成膜物质
[0071]
在600rpm转速下，在预混合浆料体系中加有机无机复合乳液150kg，调整转速在900rpm下，分散5min至均匀状态，得到成膜浆料体系。
[0072]
步骤三、添加颜填料
[0073]
调整转速到500rpm，向成膜浆料体系以每秒钟1kg的速度加入风积沙60～120#150kg，加入完成后调整转速到800rpm，分散15min至均匀状态，再以每秒钟1份的速度加入土壤白化流沙80～120#491kg，转速调整到1000rpm，搅拌15min，得到浆料体系。
[0074]
步骤四、粘度的调配
[0075]
在浆料体系加入聚氨酯增稠剂3kg，搅拌10min，得到无机环保骨浆造型漆。无机环保骨浆造型漆粘度在38000～42000cps。
[0076]
实施例3
[0077]
步骤一、浆料体系预混合
[0078]
在分散容器中加入去离子水250kg，开启搅拌，在转速600rpm分散搅拌状态下，以每秒钟0.1kg的速度加入羟乙基纤维素3kg，分散10min，加入分散稳定剂3kg，分散5min至羟乙基纤维素无颗粒、无抱团、呈透明胶状，得到预混合浆料体系。
[0079]
步骤二、添加成膜物质
[0080]
在600rpm转速下，在预混合浆料体系中加入有机无机复合乳液120kg，调整转速在900rpm下，分散搅拌5min至均匀状态，得到成膜浆料体系。
[0081]
步骤三、添加颜填料
[0082]
调整转速到500rpm，向成膜浆料体系以每秒钟1kg的速度加入风积沙60～120#200kg，加入完成后调整转速到800rpm，分散15min至均匀状态，再以每秒钟1kg的速度加入土壤白化流沙80～120#423kg，转速调整到1000rpm，搅拌15min，得到浆料体系。
[0083]
步骤四、粘度的调配
[0084]
在浆料体系中加入聚氨酯增稠剂1kg，搅拌10min，得到无机环保骨浆造型漆。无机环保骨浆造型漆粘度在38000～42000cps。
[0085]
采用对比例1～3与实施例1～3进行对比，对比组分及比例，还有配方的用料不同，说明本发明的技术效果。
[0086]
对比例1～3的组分和质量含量见表2。
[0087]
对比例1
[0088]
步骤一、浆料体系预混合
[0089]
室温(20℃)下，在预溶缸中加入去离子水90kg，开启搅拌，在转速600rpm分散搅拌状态下，以每秒钟0.1kg的速度加入亚什兰集团的250hbr型羟乙基纤维素1.5kg，分散10min，加入瓦克化学(中国)有限公司的bs168型有机硅钾盐1kg，分散5min至羟乙基纤维素无颗粒、无抱团、呈透明胶状，得到预混合浆料体系。
[0090]
步骤二、添加助剂
[0091]
继续在600rpm搅拌状态下，在预混合浆料体系中依次加入深圳市新准能科技有限公司的rugerdt45型聚羧酸钠盐分散剂4kg，上海莱茵化工代理的lcn407型烷基聚氧乙烯醚类润湿剂1kg，比克化学的byk024型消泡剂1kg，惠州市坤洋实业有限公司的丙二醇防冻剂3kg，霍夫曼化学公司的d26型防腐剂1.5kg，霍夫曼化学公司的m3型防霉剂2.5kg，分散5min至均匀状态，得到添加助剂的预混合浆料体系。
[0092]
步骤三、添加成膜物质
[0093]
调整转速至500rpm，在添加助剂的预混合浆料体系中加入江苏日出化工生产的tbh-2179型弹性硅丙乳液100kg，分散5min至弹性硅丙乳液均匀融入其中，加入武汉欣朗科技有限公司的c-12型成膜助剂5kg，搅拌10min得到浆料；将深圳市海润化工有限公司代理的th2652增稠剂1.5kg和去离子水1.5kg在500rpm混合搅拌5min，得到混合后的增稠剂；然后在500rpm的转速下，在浆料中以每秒钟0.1kg的速度加入混合后的增稠剂，搅拌10min，得到浆料体系。
[0094]
步骤四、添加填料
[0095]
调节转速在800rpm的搅拌状态下，在浆料体系中加入广东省东源县宏硕矿业有限公的400#重钙686.5kg，河北灵寿县神龙矿业有限公司的100#砂100kg，搅拌30min，得到骨浆造型漆。
[0096]
对比例2
[0097]
步骤一、浆料体系预混合
[0098]
在预溶缸中加入去离子水100kg，开启搅拌，在转速600rpm分散搅拌状态下，以每秒钟0.1kg的速度加入羟乙基纤维素1.7kg，分散10min，加入有机硅钾盐1kg，分散5min至羟乙基纤维素无颗粒、无抱团、呈透明胶状，得到预混合浆料体系。
[0099]
步骤二、添加助剂
[0100]
继续在600rpm搅拌状态下，在预混合浆料体系中依次加入聚羧酸钠盐分散剂5kg，烷基聚氧乙烯醚类润湿剂2kg，消泡剂2kg，防冻剂4.5kg，防腐剂1.5kg，防霉剂3.5kg，分散5min至均匀状态，得到添加助剂的预混合浆料体系。
[0101]
步骤三、添加成膜物质
[0102]
调整转速至500rpm，在添加助剂的预混合浆料体系中加入弹性硅丙乳液125kg，分散5min至弹性硅丙乳液均匀融入其中，加入成膜助剂6.5kg，搅拌10min得到浆料；将增稠剂2.5kg和去离子水2.5kg在500rpm混合搅拌5min，得到混合后的增稠剂；然后在500rpm的转
速下，在浆料中以每秒钟0.1kg的速度加入混合后的增稠剂，搅拌10min，得到浆料体系。
[0103]
步骤四、添加填料
[0104]
调节转速在800rpm的搅拌状态下，在浆料体系中加入400#重钙592.3kg，100#砂150kg，搅拌30min，得到骨浆造型漆。
[0105]
对比例3
[0106]
步骤一、浆料体系预混合
[0107]
在预溶缸中加入去离子水100kg，开启搅拌，在转速600rpm分散搅拌状态下，以每秒钟0.1kg的速度加入羟乙基纤维素2kg，分散10min至羟乙基纤维素无颗粒,无抱团出现,呈透明胶状,得到预混合浆料体系。
[0108]
步骤二、添加助剂
[0109]
继续在600rpm搅拌状态下，在预混合浆料体系中依次加入烷基聚氧乙烯醚类润湿剂2kg，消泡剂2kg，防冻剂4.5kg，防腐剂1.5kg，防霉剂3.5kg，分散5min至均匀状态，得到添加助剂的预混合浆料体系。
[0110]
步骤三、添加成膜物质
[0111]
调整转速至500rpm，在添加助剂的预混合浆料体系中加入弹性硅丙乳液125kg，分散5min至弹性硅丙乳液均匀融入其中，加入成膜助剂6.5kg，搅拌10min得到浆料；将增稠剂2.5kg和去离子水2.5kg在500rpm混合搅拌5min，得到混合后的增稠剂；然后在500rpm的状态下，在浆料中以每秒钟0.1kg的速度加入混合后的增稠剂，搅拌10min，得到浆料体系。
[0112]
步骤四、添加填料
[0113]
调节转速在800rpm的搅拌状态下，在浆料体系中加入400#重钙550kg，100#砂200kg，搅拌30min，得到骨浆造型漆。
[0114]
对实施例1～3的无机环保骨浆造型漆和对比例1～3的骨浆造型漆进行测试。取实施例1～3的无机环保骨浆造型漆和对比例1～3的骨浆造型漆各1kg，喷涂在a4大小面积的水泥板材上，自然干燥1小时，观察喷涂后干燥前与干燥后的状态。测试结果见表3。
[0115]
(1)观察流挂性能，用相同的骨型喷涂枪，相同气压喷涂各500克到水泥板上，观察流挂性能。下垂或流体状为差，圆润无变化为好。
[0116]
(2)观察开裂性能，用相同的骨型喷涂枪，相同气压喷涂各500克到水泥板上，观察裂纹大小。有裂纹为差，圆润光滑为好。
[0117]
(3)预算材料成本，现有技术炸山开矿，挖矿，运矿，筛选矿，磨矿，过筛过程复杂，费用突出，破坏环境生态，浪费大量人力物力，劳民伤财。
[0118]
(4)划痕实验，按gb/t9279-2007中色漆和清漆划痕试验进行试验。
[0119]
(5)测试户外结露，将分别喷涂有实施例1～3的无机环保骨浆造型漆和对比例1～3的骨浆造型漆的样板直接放入5℃的冰箱内30分钟后取出，放入25℃，湿度70％的空气环境中，观察结露情况。表面结露为透气性差，性能不好，表面干爽为透气性好，效果良好。
[0120]
(6)测试与水泥墙体连接强度，将实施例1～3的无机环保骨浆造型漆和对比例1～3的骨浆造型漆喷涂在a4大小面积的水泥板材，用刀片剥离漆面，看漆面与墙体的连接强度。没有漆膜剥落为好，有漆膜剥落为差。
[0121]
(7)测试voc释放，按hj2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》判定，《gb/t23986-2009》色漆和清漆挥发性有机化合物(voc)含量的测定气相色谱法测试检验。
[0122]
(8)测试粘度，按ndj-1c布氏旋转粘度计测试。
[0123]
从表3可以得出，本发明采用风积沙和土壤白化流沙，使用成膜剂有机无机复合乳液。风积沙为颗粒状结构，土壤白化流沙为片状结构，有机无机复合乳液voc为零排，无需防冻剂，成膜助剂，解决骨浆造型漆喷涂过厚带来的易开裂问题，片状结构的土壤白化流沙具有错层交接作用，有效防止骨浆造型漆开裂、透水的不足，风积沙为颗粒结构，可实现造型立点(凹凸有致)的效果。风积沙和土壤白化流沙，不仅来源广，无需加工开采，节约化工原料，成本低，合理利用资源，保护生态环境，在骨浆造型漆中用较少量就可以达到具有美感观赏性的建筑美学效果。本发明的无机环保骨浆造型漆喷涂或辊涂造型自然，voc趋近零排放。
[0124]
表1实施例1～3的组分和质量含量
[0125][0126]
表2对比例1～3的组分和质量含量
[0127]
[0128][0129]
表3实施例1～3和对比例1～3的测试结果
[0130]