[发明专利]一种无机涂料的基体材料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机涂料，具体涉及一种采用硅溶胶的无机涂料及其制备方法和应用。

背景技术

根据国家行业标准JG/26-2002，无机建筑涂料按主要粘结剂种类可分为两类，一是以水玻璃（碱金属硅酸盐）为主要粘结剂，加入颜料、填料及助剂配制而成；二是以硅溶胶为主要粘结剂，加入适量的合成树脂乳液、颜料、填料及助剂配制而成。

常规用于制备无机涂料的硅酸钾及硅溶胶其主要物化指标如下表所示：

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从硅酸钾与硅溶胶的组成上看，两者的主要区别在含碱量。虽然前者也能与碳酸钙发生钙化反应，甚至有着更低的收缩率，但由于其游离碱含量较高，对硅化反应有阻碍作用，因此对最终产物的耐水性影响较大，而伴生的泛碱现象也会影响着色的均匀性，对实际应用构成了瓶颈。而后者含碱量极低，硅化程度较高，所以耐水性及与颜料的相容性也更好。

然而，单独使用硅溶胶时，常温固化成膜往往存在裂纹、内部微孔等致命缺陷，同时，硅溶胶的价格偏高，一直以来其价格往往是水玻璃的数倍，也远高于同样浓度的合成乳液，因此目前通常将硅溶胶当作助剂使用，常常是加入有机高分子乳液制得有机-无机复合型涂料，而加入有机高分子材料获得的涂料易老化，耐候性差。也有报道采用水溶性三聚氰胺和多元醇对硅溶胶进行改性的，但这类处理会增加制备的复杂性。

近年来，随着硅粉一步水解法生产硅溶胶工艺逐步取代传统的离子交换法生产硅溶胶工艺，硅溶胶的价格已逐步下降到低于水玻璃的水平，所以如今的硅溶胶已成为一种应用前景广阔的基本化工原料。因此，如果能够克服硅溶胶成膜存在裂纹、内部微孔等问题，将能获得性能良好的无机涂料。

发明内容

本发明的发明目的是克服现有技术中存在的上述不足，提供一种无机涂料的基体材料，以及该基体材料的应用。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种无机涂料的基体材料，所述基体材料为液态硅溶胶和碳酸钙的混合物，所述液态硅溶胶以含固量计与碳酸钙的质量比为1∶3～10。

优选的技术方案，所述液态硅溶胶以含固量计与碳酸钙的质量比为1∶5～8。

上述技术方案中，所述液态硅溶胶的含固量至少为30%，氧化钠含量小于1%，pH值小于11。

所述碳酸钙为纯度95%以上、细度200目以上的粉末。

作为上述基体材料的一种应用，本发明提供了一种无机涂料，由上述基体材料与辅配材料液配组成，所述辅配材料为无机涂料总质量的20%以下，辅配材料选自高分子聚合物、填料、颜料、涂料添加剂中的一种或多种的组合。

上述无机涂料的制备方法，包括以下步骤：

Ⅰ、按上述质量比称量液态硅溶胶、碳酸钙以及辅配材料，所述辅配材料由高分子聚合物、填料、颜料、涂料添加剂组成；

Ⅱ、将液态硅溶胶加入到调速分散釜中，搅拌并缓缓加入碳酸钙及辅配材料，添加完毕后加速搅拌至均匀，制成浆状物并密封保存。

使用时，涂布的无机涂料中的液态硅溶胶与碳酸钙发生气硬性反应，生成水化硅酸钙。其过程为，硅溶胶水溶液中的无定型活性二氧化硅与碳酸钙颗粒表面上的钙反应生成水化硅酸钙，并包裹在碳酸钙颗粒的表面，将碳酸钙颗粒通过水化硅酸钙胶联起来，当处于空气中时，体系中的水蒸发，析出水化硅酸钙晶体，并形成水化硅酸钙晶体/碳酸钙为主要成分的、不溶于水的、具有力学强度的人造石结构。由此使涂层与水泥基层具有较强的化学结合力，并使涂层不会发生开裂等问题。

上述技术方案中，所述高分子聚合物为EVA可再分散乳胶粉、丙烯酸酯类乳液及其可再分散乳胶粉、氟碳乳液、硅丙乳液、纯丙乳液、水性环氧树脂、水性聚氨酯、水性环氧酯、水性醇酸树脂之一或多种组合；所述填料为钛白粉、云母、高岭土之一或多种组合；所述颜料为有机颜料、无机颜料或由多种颜料混合成的液体色浆；所述涂料添加剂为聚丙烯酸分散剂、硅烷防水剂、PVA增稠剂、防腐剂、含钙化合物、含锌化合物之一或多种组合。含钙化合物和含锌化合物中的金属离子可与硅溶胶反应生成硅酸盐不溶解物，可促进无机涂料的硬化速度，提高无机涂料的抗裂强度。

优选的，高分子聚合物的最低成膜温度（MFT）在零度左右。

本发明同时提供上述无机涂料的基体材料在制备刚性防水材料、彩色饰面砂浆、人造石材料中的应用。

上述基体材料中加20%以下颜料，可以作为美术颜料使用，用于绘制类似油画的图画。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：