[发明专利]纳米碳酸钙涂料及生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂料及生产工艺，特别涉及纳米碳酸钙涂料及生产工艺。

背景技术

近年来随着纳米技术的兴起，将纳米碳酸钙应用于涂料中以期改善涂料性能是涂料界关注的热门话题之一。现在世界上只有英国、日本少数国家在涂料中大量的使用纳米碳酸钙，而且对技术控制相当严格。国内还没有哪个厂家以纳米碳酸钙为主要原材料生产涂料，而针对纳米碳酸钙在涂料中应用也还是在实验室研究阶段。

21世纪纳米碳酸钙在我国的生产有很大发展。尤其是国内众多万吨级的纳米碳酸钙生产线的建成，更是迫切需要寻找包括涂料在内的一系列领域中应用。纳米碳酸钙涂料由于成膜基料、颜填料及助剂等分子中存在着诸多的活性点，这些活性点会与纳米粒子表面的活性点之间发生强烈的相互作用，从而形成致密而稳定的涂层，使涂膜的物理化学性能显著提高。纳米碳酸钙是一种无毒、无刺激、无气味的白色软质填料，在涂料工业中，其易于与各类聚合物相容，热稳定性好，是最常用的原料之一，在成膜物中起着骨架作用。纳米碳酸钙是晶体粒径为纳米级的多晶体材料，具有小尺寸与高浓度晶界两个重要特征，通常大晶体的连续能带分裂成接近分子轨道的能级，产生了小尺寸的量子隧道效应，同时由于其高浓度晶界及界面原子受力不均衡性增加产生了界面效应，这两种效应导致材料在力学性能、磁性能、光学性能、电性能及热力学特征发生突变。

然而纳米碳酸钙直接应用于涂料中，存在以下缺陷：颗粒表面能高，处于热力学不稳定状态，极易团聚；碳酸钙表面亲水疏油，极性很高，在有机介质中难以分散，与基料的结合力差，易形成界面缺陷，导致涂膜性能下降。

针对这些问题，材料上选择立方体晶型的纳米碳酸钙，用分散剂预处理纳米碳酸钙，以糊浆状态加入到涂料生产中，在与其他粉料和助剂充分混合后，过砂磨机进行研磨，使其充分分散并保持状态。经过该方法生产的水性涂料在储存2年后，没有发生团聚，开罐效果和施工性能没有发生变化。另外经测试，随纳米碳酸钙的添加量变化，涂料的耐洗刷性大幅度提高，当添加量达到30％时，耐洗刷次数可超过10000次。

目前，生产涂料所用的重要原材料是钛白粉，它也是影响涂料质量和成本的重要因素。钛白粉的资源少，成本较高。添加纳米碳酸钙后可以在不降低涂料性能的条件下大幅度减少钛白粉的用量，在一些品种的涂料中还可以完全替代钛白粉。纳米碳酸钙的市场价格为3000-5000元/吨，而且在国内分布广泛，储量丰富。而生产涂料用的钛白粉(金红石型)价格在20000-40000元/吨。

发明内容

本发明的目的是为了解决纳米碳酸钙在现有涂料工业化生产中难以使用的问题而提供的一种纳米碳酸钙涂料及生产工艺。

本发明所述的纳米碳酸钙涂料是由软水、润湿剂、分散剂、防腐剂、防冻剂、PH值调节剂、成膜助剂、消泡剂、纳米碳酸钙、精细重钙、重钙、滑石粉、高岭土、纤维素、乳液、流平剂和增稠剂组成，其中软水要达到饮用水的标准，润湿剂为CA-100非离子型表面活性剂或KX-PE100通用润湿剂，分散剂为聚羧酸钠盐，防腐剂为含氮的有机环状化合物，防冻剂为丙二醇，PH值调节剂为氨水或碱性调节剂，成膜助剂为醇脂十二，消泡剂为二氧化硅类消泡剂，精细重钙为D95-D97，重钙为400目左右的重钙，纤维素为羟乙基纤维素，乳液为水溶性树脂乳液，流平剂为聚氨酯改性聚醚类增稠流平剂，增稠剂为丙烯酸类碱增稠型增稠剂。

10000重量份的纳米碳酸钙涂料中各种材料的重量份为：软水2700-3500份、润湿剂10份、分散剂15-40份、防腐剂15-30份、防冻剂60-90份、PH值调节剂10-30份、成膜助剂60-100份、消泡剂30-70、纳米碳酸钙1200-3500份、精细重钙0-700份、重钙0-1500份、滑石粉550-1100份、高岭土800-1250份、纤维素20-40份、乳液1000-1800份、流平剂20-50份和增稠剂60-90份。

纳米碳酸钙涂料的生产工艺包括如下步骤：

(1)、预制纳米碳酸钙浆料，预制方法为：取1-2份的分散剂，溶于100份水中后，再投入100-150份纳米碳酸钙，制成固含量为50-60％的纳米碳酸钙预制浆液；

(2)、将润湿剂、分散剂、防腐剂、防冻剂、PH值调节剂、成膜助剂、消泡剂依次投入水中(水的用量为：总水量-预制纳米碳酸钙浆料的含水量)，在5-35℃温度下用直径300mm分散盘以每分钟1000-1800转的速度在分散罐中进行高速分散5-10分钟，制成助剂的水溶液；