专利名称：水泥涂料的制作方法
技术领域：
本发明总体涉及水泥涂料。更具体地，本发明涉及水基水泥涂料；还涉及配制所述水基水泥涂料的方法。
根据本发明，提供一种水基水泥涂料，该涂料包含水泥颗粒和水作为其组分，水泥颗粒是未固化的水泥颗粒，该涂料还包含胶体大小的聚合物材料颗粒组分，所述聚合物材料能在水中形成稳定胶体，所述涂料为所述组分的均匀掺混物，水泥颗粒为涂料的5-40质量％，胶体大小的颗粒占涂料的0.25-10质量％。
本发明涂料的一个特征是，所述涂料能由涂料的组分配制成稳定的掺混物，因为该掺混物在没有空气存在时具有延长的储存寿命。这种稳定性不仅意味着该掺混物在没有空气存在时具有延长的储存寿命，而且密封在涂料罐中时没有或很少有涂料快速分解为其组成的组分的趋势，并且在使用之前通过搅拌进行混合后，该掺混物不再需要混合至少60分钟。这种延长的储存寿命意味着在没有空气存在下(例如，包含在密封涂料罐中时)，涂料可使用几个月或更长时间，使用前不需要搅拌就能提供可接受的均匀性。
未固化的水泥颗粒可以进行固化，即在本文中，通过与水接触能够整体固化和硬化成块，并且是容易得到的普通波特兰(Portland)水泥颗粒，可以是白色或灰色波特兰水泥，取决于预期的涂料颜色以及涂料中使用的颜料。未固化的波特兰水泥的普通粒度都适合于本发明；水泥颗粒占涂料的10-30质量％，较好为12-18质量％。
胶体大小的聚合物颗粒的粒度在1-100纳米范围内，如上面所示，这种聚合物颗粒能够在水中形成稳定的胶体悬浮液。合适的胶体大小的颗粒可以是纤维形，可以被拉长，其长度通常至少为其最大横向尺寸的几倍。胶体大小的颗粒可以是选自以下聚合物材料的颗粒羧甲基-纤维素钠、羟乙基-纤维素、羧甲基-纤维素、聚乙烯醇以及它们的混合物。胶体大小的聚合物颗粒优选是羧甲基-纤维素钠。聚合物颗粒占涂料质量的1-6％，较好占1.5-3％。
在本发明的一个特定实施方式中，水泥颗粒可以是普通的波特兰水泥颗粒，水泥颗粒占涂料的10-30质量％，而胶体大小的颗粒占涂料的1-6质量％。在更优选的实施方式中，水泥颗粒和胶体大小的颗粒分别为12-18质量％和1.5-3质量％。如上面所示，水泥颗粒可以是灰色波特兰水泥颗粒，或者，水泥颗粒可以是白色波特兰水泥颗粒。
不希望受理论的束缚，申请人认为，胶体大小的颗粒的作用是它在涂料掺混物中粘结到水泥颗粒的表面，从而在水泥颗粒上形成充分连续的涂层，来保护水泥颗粒不与掺混物中的水接触，并阻止或防止掺混物中的水泥早熟或发生所谓罐中固化。预期聚合物颗粒的比例太低将导致水泥的早熟或罐内固化，而该比例太高会在施涂到基材上形成涂布的层时对涂料最初的耐水性有不利影响，并且会对基材上该层中的水泥固化产生不利影响。因此需要通过常规试验根据水泥比例来确定涂料中聚合物颗粒的可接受的或最佳的比例。
如上面所示，颗粒可以是纤维形状，即可以是类似于纤维的形状，使颗粒确实为纤维形状；在特别优选的实施方式中，聚合物材料是羧甲基纤维素钠。
涂料可包含粒状弹性体。特别是，所述弹性体在涂布于基材上形成部分涂布层时，能够因暴露于大气而固化，从而使涂料层具有早期或短期膜强度、所需的弹性和光泽、耐久性和易施涂性。还要求弹性体固化时能提供阻止水渗透通过该涂层至基材的阻力，该阻力至少保持到涂料中的水泥达到充分固化的阶段，由此在长期的基础上代替该弹性体给涂料层提供这些性能。合适的弹性体选自以下弹性材料胶乳、合成橡胶、苯乙烯、丁二烯以及它们的混合物，其中优选胶乳。当弹性体是一种胶乳时，占涂料质量的5-60％，较好为20-50％。胶乳的平均粒度在0.08-1微米范围内，较好为0.1-0.7微米，所有颗粒通常都在这一粒度范围内。对水泥和胶体大小的聚合物颗粒，也可以采用常规试验来得到涂料掺混物中弹性体颗粒的可接受或最佳的比例和粒度。申请人已成功使用了丙烯酸胶乳和苯乙烯-丙烯酸胶乳。
因此，涂料可包含未固化的粒状弹性体作为组成组分，该弹性体能够在暴露于大气时固化。弹性体特别可以是形成涂料质量的5-60％的胶乳，其平均粒度在0.08-1微米范围内；对于优选的涂料，胶乳可占涂料质量的20-50％，涂料的粒度在0.1-0.7微米范围内。
任选地，涂料包含增稠剂。所述增稠剂可以是市场可购得的任何合适的增稠剂，可以适当比例或生产商推荐的比例使用，使涂料掺混物达到所需增稠程度。
申请人发现，一般的羟烷基-纤维素适合于这一目的，例如羟乙基-纤维素、甲基羟乙基-纤维素、乙基羟乙基-纤维素、甲基羟丙基-纤维素等。增稠剂可按要求影响涂料的渗透性能，能抑制掺混物的组分在罐中相互分离，抑制罐中固体的沉降，一般能提供优良的稳定性和延长储存寿命。优选的涂料包含0.1-0.6质量％羟烷基-纤维素增稠剂。
此外，涂料任选包含合适的颜料，为涂料提供所需的颜色和/或不透明度。虽然颜料的用量比例可以在宽范围内变化，发现颜料的合适比例为1-15质量％。优选无机颜料如氧化物，特别是金属氧化物，因为它们能与涂料中的水泥相容，颜料通常的比例为涂料的2-10质量％，较好为3-5质量％，颜料的平均粒度为0.05-100微米，优选1-20微米，全部颜料颗粒都在这一粒度范围之内。因此，涂料可包含1-15质量％的颜料；特别是颜料可以是颗粒无机颜料，占涂料的2-10质量％，其平均粒度在0.05-100微米范围内。
涂料可包含任选的组分，即一种或多种合适的罐中生物杀灭剂、一种或多种干膜杀真菌剂和/或除藻剂、一种或多种消泡剂和一种或多种分散剂。市场可购得的产品可用于上述目的，并可以按照生产商指定的常规比例使用。
申请人已经成功使用选自下面的罐内生物杀灭剂作为释放甲醛的生物杀灭剂甲基-异噻唑啉酮、氯甲基-异噻唑啉酮、苄基-异噻唑啉酮以及它们合适的混合物。在本发明的涂料中，申请人使用了0.1-0.3质量％的所述甲醛释放剂，与0.05-1质量％，较好0.5-1质量％的干膜杀真菌剂和/或除藻剂，以及0.05-0.5质量％，较好0.1-0.4质量％的消泡剂和0.05-0.5质量％的分散剂，一起来阻止微生物对罐中胶体大小的聚合物颗粒的攻击。
对于水泥、聚合物材料和弹性体，基于技术和经济方面的考虑，为达到最佳或至少可以接受的结果，可采用常规试验来选择涂料中各种所述的任选组分及比例。通常，确定了所有组分的比例后，涂料中这些组分之外的部分由水构成。
为配制涂料掺混物，将胶体大小的聚合物颗粒分散在水中，形成颗粒的胶体悬浮液，然后将水泥混入该胶体悬浮液中，随后任选加入粒状弹性体。在所用的水泥、任意颜料、增稠剂和/或分散剂与其它组分掺混之前，将弹性体加入胶体悬浮液之后，可以方便地将所用的任何罐内生物杀灭剂、杀真菌剂/除藻剂和/或消泡剂与水或胶体悬浮液掺混。特别是，颜料、增稠剂和/或分散剂可分散(溶解和/或悬浮)于水后，将这些组分加入其它组分的掺混物中。
本发明因此可扩展到配制如上所述的水基水泥涂料的方法，该方法包括下面的步骤将胶体大小的聚合物颗粒悬浮于水中，形成胶体悬浮液；将水泥颗粒与该胶体悬浮液掺混，形成水、水泥和胶体大小的聚合物颗粒的掺混物。
该方法包括在将水泥颗粒与悬浮液掺混之前，将弹性体颗粒与水混合，形成胶体悬浮液的步骤。
所述其它各种任选组分可以和水、聚合物颗粒、水泥颗粒和弹性体颗粒按照任意所需的次序或方便的次序进行混合。
参照下面的操作实施例，通过非限制性的示例性实例说明本发明实施例1在最初的试验中，在160升水中混合12千克胶体大小的纤维素纤维、5千克罐内生物杀灭剂、5千克消泡剂和10升丙烯酸胶乳(按商标“REV 6115”从Revertex Chemicals(Proprietary)Limited of 200 Lansdowne Road，Jacobs，Durban，Republic of South Africa购得)，制备包含182千克(178升)胶体悬浮液的批料。所述纤维素纤维是按商标“NORILOSE 6064”从Protea Chemicals Limited of 1Berrange Road，Wadeville，Gauteng，Republic of South Africa购得的；所述生物杀灭剂是按商标“ROCIMA 623N”从(ACIMA)Servochem(Proprietary)Limitedof 8 Struwig Street，Jet Park，Republic of South Africa购得的；所述消泡剂是按商标“DEFOAMER-AF306”从Servochem购得的。
在上述178升胶体悬浮液中加入100千克普通的白色波特兰水泥(从Lafarge South Africa(Proprietary)Limited of Century Club Estates，21 WoodlandsDrive，Woodmead，Gauteng，Republic of South Africa购得)，获得约270千克的水泥和胶体悬浮液的掺混物。
在该含水泥的掺混物中再加入230升“REV 6115”丙烯酸胶乳，形成本发明的水基水泥涂料。
最后，在该涂料中加入其它任选组分，即100升水，在水中混合了30千克粒度在1-20微米范围内的二氧化钛颜料，与1.6千克羟乙基-纤维素(按商标“CELLOSIZE QP52000”从Dow/Servochem购得)和0.2千克分散剂(按商标“OROTAN N4000”从Rohm and Haas/Servochem购得)，形成颜料悬浮液。该悬浮液构成了涂料批料，其质量为617-631千克，体积为570-580升。
为形成胶体悬浮液，在中等速度搅拌下，将生物杀灭剂、消泡剂和纤维素纤维缓慢加入水中，添加完毕，持续搅拌10分钟。停止搅拌，使该悬浮液消化1小时，之后，中速搅拌下在5分钟内加入丙烯酸胶乳。
为获得含水泥的掺混物，在中速搅拌下，将水泥缓慢加入胶体悬浮液中进行混合，之后，再持续搅拌10分钟，获得糊料，使之消化过夜。
消化过夜后，通过中速搅拌，在该糊料中缓慢加入剩余的丙烯酸胶乳，添加完毕，持续搅拌15分钟，获得涂料。
颜料悬浮液的制备方法是，在中速搅拌下将增稠剂缓慢加入水中，之后持续搅拌10分钟。在中速搅拌下，在15-25分钟内，将颜料混入含增稠剂的水中。
最后，通过中速搅拌，在5分钟内，将该颜料悬浮液加入上述涂料，使该颜料着色。
实施例2在下一试验中，重复实施例1，不同之处是，“REV 6115”胶乳被同样量但以商标“PRIMAL SF-016”购自Servochem的胶乳替代；白色波特兰水泥被同样量的普通灰色波特兰水泥(也从Lafarge South Africa(Proprietary)Limited获得)替代。省去二氧化钛颜料，批料质量和体积分别减少到587-601千克和500-510升。
实施例3在下面另一个试验中，重复实施例1，不同之处是，白色波特兰水泥被同样量的普通灰色波特兰水泥(来自同一供应商)替代；二氧化钛颜料被同样量、同样粒度的红色氧化亚铁颜料替代。
实施例4在下面又一个试验中，重复实施例1，不同之处是，掺混到160升水中的“NORILOSE 6064”纤维素纤维的量从12千克增加到18千克；“REV 6115”胶乳被同样量的“PRIMAL SF-016”胶乳替代。
由实施例1说明的本发明的最初的试验显示与有同样组成但省略了胶体大小的纤维素纤维的对照例相比，其罐内储存寿命明显延长，并且肯定能够以单个包装的形式预备水基水泥涂料，这种水基水泥涂料在涂料听或涂料罐中的储存寿命可达到几个月或更长。这种涂料可用于涂布基材，特别是水泥类基材，达到防水和着色的目的。
在实施例2-4中进行的试验所提供的涂料达到了实施例1的结果，因为这些实施例包含了实施例1能提供的优点，并具有(实施例2和3)，或肯定能够具有(实施例4)所述长的储存寿命。所述涂料在罐打开后不必频繁搅拌也能够使用，并由于其丙烯酸胶乳的含量而能够迅速固化，然而由于其水泥含量而需要长时间持续固化。水泥组分还与含水泥基材中的水泥粘结，所述基材是通常预期将施涂所述涂料的基材，在基材上施涂所述涂料后，所述水泥固化并粘结。
权利要求
1.一种水基水泥涂料，该涂料包含水泥颗粒和水作为组成组分，其特征在于，水泥颗粒是未固化的水泥颗粒，所述涂料还包含胶体大小的聚合物材料颗粒组分，该聚合物材料能在水中形成稳定的胶体，涂料为所述组分的均匀掺混物形式，水泥颗粒占涂料的5-40质量％，胶体大小的颗粒占涂料的0.25-10质量％。
2.如权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述水泥颗粒是普通的波特兰水泥颗粒，该水泥颗粒占涂料的10-30质量％，胶体大小的颗粒占涂料的1-6质量％。
3.如权利要求2所述的涂料，其特征在于，所述水泥颗粒占涂料的12-18质量％，胶体大小的颗粒占涂料的1.5-3质量％。
4.如权利要求1-3中任一项所述的涂料，其特征在于，所述水泥颗粒是灰色波特兰水泥颗粒。
5.如权利要求1-3中任一项所述的涂料，其特征在于，所述水泥颗粒是白色波特兰水泥颗粒。
6.如前述权利要求中任一项所述的涂料，其特征在于，所述胶体大小的颗粒为纤维形状。
7.如前述权利要求中任一项所述的涂料，其特征在于，所述聚合物材料是羧甲基纤维素钠。
8.如权利要求1-7中任一项所述的涂料，其特征在于，所述涂料包含未固化的粒状弹性体作为其组成组分，所述弹性体能在暴露于大气中时固化。
9.如权利要求8所述的涂料，其特征在于，所述弹性体是一种胶乳，该胶乳占涂料的5-60质量％，其平均粒度在0.08-1微米范围内。
10.如权利要求9所述的涂料，其特征在于，所述胶乳占涂料的20-50质量％，胶乳的平均粒度在0.1-0.7微米范围内。
11.如前述权利要求中任一项所述的涂料，其特征在于，所述涂料包含0.1-0.6质量％的羟烷基纤维素增稠剂。
12.如前述权利要求中任一项所述的涂料，其特征在于，所述涂料包含1-15质量％的颜料。
13.如权利要求12所述的涂料，其特征在于，所述颜料是粒状无机颜料，所述颜料占涂料的2-10质量％，其平均粒度在0.05-100微米范围内。
14.一种配制如前述权利要求中任一项所述的水基水泥涂料的方法，其特征在于，该方法包括下面的步骤将胶体大小的聚合物颗粒悬浮于水中，形成胶体悬浮液；将水泥颗粒与该胶体悬浮液掺混，形成水、水泥和胶体大小的聚合物颗粒的掺混物。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法包括将弹性体颗粒与水混合，形成胶体悬浮液，之后将水泥颗粒与该悬浮液混合的步骤。
全文摘要
本发明提供一种水基涂料和配制该涂料的方法。该涂料包含水泥和水作为其组成组分。水泥颗粒是未固化的水泥颗粒，该涂料还包含胶体大小的聚合物材料颗粒组分，该聚合物材料能在水中形成稳定的胶体。涂料为所述组分的均匀掺混物形式，水泥颗粒占涂料的5－40质量％，胶体大小的颗粒占涂料的0.25－10质量％。涂料的配制方法包括下面的步骤将胶体大小的聚合物颗粒悬浮于水中，形成胶体悬浮液；将水泥颗粒与该胶体悬浮液掺混，形成水、水泥和胶体大小的聚合物颗粒的掺混物。
文档编号C09D1/08GK1930101SQ200580007300
公开日2007年3月14日 申请日期2005年1月19日 优先权日2004年1月30日
发明者R·J·布莱特, P·格林 申请人:威特菲尔兹投资第191(控股)有限公司