一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆及其制备方法与流程

1.本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆及其制备方法。


背景技术：

2.目前，针对工程工期短而没有养护的腻子层所配套使用的底漆，往往由于底漆渗透性差及无法快速加固等原因而导致腻子层附着力差。而市面上销售的水性底漆成膜物质基本上为树脂乳液，其涂膜性能与成膜助剂的挥发有直接关系，成膜助剂未完全挥发时(≥7天)，涂膜处于柔软状态，强度不足，达不到加固腻子层的作用，腻子层易被拉起破坏。
3.为了能适应工程施工要求，现有技术中通常采用熔融法和水热法生产硅酸钾水溶液，由于硅酸钾溶于水时会产生水解反应生成二硅酸钾、多硅酸钾和氢氧化钾，为了保证硅酸钾溶液的稳定性，生产时需加入过量的氢氧化钾量来提高水溶液中氢氧根离子的浓度，从而抑制水解反应。而氢氧化钾为强碱，且添加量随硅酸钾含量上升而升高，溶液的ph值和离子浓度很高，很难有乳液能在强碱和高离子浓度环境中保持稳定，故市售硅酸钾溶液的质量浓度一般为20-30％。硅酸钾溶液种类繁多，按模数分有2.0、2.4、2.85、3.0、4.0等模数(硅酸钾的模数是二氧化硅(sio2)与氧化钾(k2o)的摩尔数比值)，高模数硅酸钾虽然在成膜性、耐水、耐碱等方面更好，但随着模数的增加，其水溶性更低，稳定性变差，同时渗透性、附着变差，透水性变高。低模数的硅酸钾溶液的耐水性、耐碱性也较差。现有技术中用于加固腻子层的底漆虽然含硅酸钾，但是底漆的存储的稳定性差，用来加固腻子层时，附着力、耐水性、耐碱性往往难以达到要求。
4.因此，亟需提供一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆，且进一步具有良好的耐水性、耐碱性。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆及其制备方法，所述复合底漆具有良好的稳定性，用来加固腻子层时，具有良好的附着力、耐水性、耐碱性。
6.本发明的发明构思为：本发明的复合底漆中采用低模数(模数≤2.4)的硅酸钾与苯丙乳液复合，且所述硅酸钾在复合底漆中的质量分数大于4.4％，且小于6.0％，优选4.8-5.6％，这种低模数的硅酸钾可快速渗入到腻子层中与水泥腻子孔隙中的可溶性钙镁离子反应形成不可溶的硅酸钙和硅酸镁，将水泥腻子的孔隙封闭并硬化形成一个整体，并与苯丙乳液一起将腻子层封闭，有效提高附着力，耐水性，同时，这种复合底漆的储存稳定性也得到的提高。进一步的，在所述复合底漆中引入水性膨润土，这种流变性极强的水性膨润土在水中溶解后形成网状结构，将原互不相容的无机硅酸钾和有机聚合物牢牢的桥联在一起形成一个整体，从而起到防止粉料沉降和稳定体系的作用。
7.本发明的第一方面提供一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆。
8.具体的，一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆，包括硅酸钾、苯丙乳液、水；所述硅酸钾的模数≤2.4，按质量分数计，所述硅酸钾的质量分数大于4.4％，且小于6.0％。
9.优选的，所述硅酸钾的质量分数为4.8-5.6％。若硅酸钾以硅酸钾溶液的形式加入，则硅酸钾溶液在复合底漆中的含量为12-14％，硅酸钾溶液中，硅酸钾的质量分数为38-40％，优选40％。
10.优选的，在所述复合底漆中，所述苯丙乳液的质量分数为36-39％，优选37-38％。
11.优选的，所述复合底漆还包括水性膨润土。
12.优选的，在所述复合底漆中，所述水性膨润土的质量分数为0.15-0.3％，优选0.2-0.3％。
13.优选的，所述复合底漆还包括助剂。
14.优选的，所述助剂包括分散剂、消泡剂、润湿剂、成膜助剂、防霉剂、颜填料、增稠剂、防冻剂中的至少一种。
15.优选的，所述分散剂为硅酸盐分散剂，例如sps。具有分散稳定的作用。
16.优选的，所述消泡剂型号为cf-246。
17.优选的，所述润湿剂为pe6200润湿剂。
18.优选的，所述成膜助剂为醇酯十二成膜助剂。
19.优选的，所述防霉剂选自纳米氧化锌、纳米氧化银中的至少一种。
20.优选的，所述颜填料包括钛白粉、重质碳酸钙。
21.优选的，所述增稠剂包括聚氨酯类增稠剂和/或纤维素，聚氨酯类增稠剂的型号为rm-8w，纤维素为250hbr纤维素。
22.优选的，所述防冻剂为丙二醇。
23.优选的，所述复合底漆，按质量分数计，包括硅酸钾4.8-5.6％、苯丙乳液36-39％、水10-30％、助剂20-40％。
24.优选的，所述复合底漆，按质量分数计，包括硅酸钾4.8-5.6％、苯丙乳液37-38％、水15-25％、助剂25-35％。
25.优选的，所述复合底漆，按质量分数计，包括硅酸钾4.8-5.6％、苯丙乳液37-38％、水15-30％、分散剂1.4-1.65％、消泡剂0.4-0.6％、润湿剂0.1-0.3％、成膜助剂1.4-1.5％、防霉剂0.2-0.3％、颜填料25.5-27.5％、增稠剂0.38-0.42％、防冻剂1-1.2％。
26.优选的，所述复合底漆，按质量分数计，包括硅酸钾4.8-5.6％、苯丙乳液37-38％、水15-30％、分散剂1.4-1.65％、消泡剂0.4-0.6％、润湿剂0.1-0.3％、成膜助剂1.4-1.5％、防霉剂0.2-0.3％、颜填料25.5-27.5％、增稠剂0.38-0.42％、防冻剂1-1.2％、水性膨润土0.15-0.3％。
27.优选的，所述复合底漆，按质量分数计，包括硅酸钾4.8-5.6％、rs959w苯丙乳液37-38％、水15-30％、sps分散剂1.4-1.65％、cf-246消泡剂0.4-0.6％、pe6200润湿剂0.1-0.3％、醇酯十二成膜助剂1.4-1.5％、防霉剂0.2-0.3％、颜填料25.5-27.5％(r996钛白粉5.5％、jf-700重质碳酸钙20-22％)、增稠剂(rm-8w增稠剂0.1-0.12％、250hbr纤维素0.28-0.3％)0.38-0.42％、防冻剂1-1.2％。
28.优选的，所述复合底漆，按质量分数计，包括硅酸钾4.8-5.6％、rs959w苯丙乳液
37-38％、水15-30％、sps分散剂1.4-1.65％、cf-246消泡剂0.4-0.6％、pe6200润湿剂0.1-0.3％、醇酯十二成膜助剂1.4-1.5％、防霉剂0.2-0.3％、颜填料25.5-27.5％(r996钛白粉5.5％、jf-700重质碳酸钙20-22％)、增稠剂(rm-8w增稠剂0.1-0.12％、250hbr纤维素0.28-0.3％)0.38-0.42％、防冻剂1-1.2％、dl-398水性膨润土0.15-0.3％。
29.本发明的第二方面提供上述高储存稳定性、高附着水性的复合底漆的制备方法。
30.一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆的制备方法，包括以下步骤：
31.将各原料组分混合，制得所述复合底漆。
32.具体的，一种高储存稳定性、高附着水性的复合底漆的制备方法，包括以下步骤：
33.将各原料组分混合，制得所述复合底漆，且所述硅酸钾以硅酸钾溶液的形式与其他组分混合。
34.优选的，所述硅酸钾溶液的制备过程为：在590-610克20-25℃的水中加10克sps硅酸盐分散剂，搅拌均匀后，将380-400克硅酸钾固体在800-1000rpm的搅拌速度下进行分散10-15分钟至完全溶解。
35.所述硅酸钾溶液为常温预溶型的水性硅酸钾溶液。
36.优选的，所述硅酸钾溶液中，硅酸钾的质量分数为38-40％，优选40％。
37.优选的，所述硅酸钾以硅酸钾溶液的形式与其他组分混合，则硅酸钾溶液的加入量为12-14％。
38.本发明的第三方面提供上述高储存稳定性、高附着水性的复合底漆的应用。
39.一种涂层，由上述高储存稳定性、高附着水性的复合底漆形成。
40.上述高储存稳定性、高附着水性的复合底漆在墙面中的应用。
41.优选的，在外墙中的应用。
42.相对于现有技术，本发明的有益效果如下：
43.(1)本发明的复合底漆中采用低模数(模数≤2.4)的硅酸钾与苯丙乳液复合，且所述硅酸钾在复合底漆中的质量分数大于4.4％，且小于6.0％，优选4.8-5.6％，这种低模数的硅酸钾可快速渗入到腻子层中与水泥腻子孔隙中的可溶性钙镁离子反应形成不可溶的硅酸钙和硅酸镁，将水泥腻子的孔隙封闭并硬化形成一个整体，并与苯丙乳液一起将腻子层封闭，有效提高附着力，耐水性，同时，这种复合底漆的储存稳定性也得到的提高。
44.(2)在所述底漆中引入水性膨润土，这种流变性极强的水性膨润土在水中溶解后形成网状结构，将原互不相容的无机硅酸钾和有机聚合物牢牢的桥联在一起形成一个整体，从而起到防止粉料沉降和稳定体系的作用。
附图说明
45.图1为本发明实施例6、实施例7制备的复合底漆涂覆过程中的流平性效果图。
具体实施方式
46.为了让本领域技术人员更加清楚明白本发明所述技术方案，现列举以下实施例进行说明。需要指出的是，以下实施例对本发明要求的保护范围不构成限制作用。
47.以下实施例中所用的原料、试剂或装置如无特殊说明，均可从常规商业途径得到，或者可以通过现有已知方法得到。
48.以下实施例中的硅酸钾以硅酸钾溶液形式加入复合底漆中，硅酸钾通过直接购买获得，硅酸钾溶液的制备过程为：在590克25℃的水中加10克sps硅酸盐分散剂，搅拌均匀后，将400克硅酸钾固体在1000rpm的搅拌速度下进行分散15分钟至完全溶解。硅酸钾溶液中，硅酸钾的质量浓度为40％。其中硅酸钾的模数根据需要可进行调节。对比例中的硅酸钾溶液直接购买得到。
49.实施例：复合底漆的制备
50.实施例1-3、对比例1-3的复合底漆组分如表1所示。
51.表1
52.53.[0054][0055]
上述实施例1-3、对比例1-3的复合底漆的制备方法，包括以下步骤：
[0056]
pe6200润湿剂、sps分散剂、0.3％的cf-246消泡剂、250hbr纤维素投入21％的水中分散15分钟至无颗粒；将r996钛白粉、jf-700重质碳酸钙、纳米氧化锌防霉剂投入并将转速调到1200rpm分散20分钟；然后加入剩余组分，搅拌分散均匀，制得复合底漆。
[0057]
测试上述实施例1-3、对比例1-3的复合底漆的存储稳定性，结果如表2所示。
[0058]
表2
[0059][0060][0061]
从表2可以看出，对比例1-3制得的复合底漆90天后的粘度过大，已经无法施工。实施例1-3制得的复合底漆90天后的粘度相对初始粘度增加不大，可正常施工。
[0062]
实施例1-3使用的硅酸钾溶液为常温预溶型的水性硅酸钾溶液，对比例1-3采用市售非常温预溶型硅酸钾溶液(市售非常温预溶型硅酸钾溶液是采用熔融法和水热法生产的硅酸钾水溶液)，本发明实施例1-3使用的硅酸钾溶液为常温预溶型的水性硅酸钾溶液稳定
性好。
[0063]
实施例：复合底漆的制备
[0064]
实施例4-5、对比例4-6的复合底漆组分如表3所示。
[0065]
表3
[0066]
[0067][0068]
实施例4-5、对比例4-6的复合底漆的制备方法参照实施例1。
[0069]
测试实施例4-5、对比例4-6的复合底漆的初始粘度、7天后粘度、比重、ph值、细度，将复合底漆涂覆在含灰水泥的腻子上，测试形成的膜层的8h抗拉起性、附着力、透水性、抗泛盐碱性，结果如表4所示。
[0070]
表4
[0071][0072]
从表4可以看出，实施例4-5采用低模数的硅酸钾溶液制得的复合底漆性能好，各项指标都满足jg/t 210-2018底漆标准i型要求。对比例4制得的复合底漆透水性能不达标，对比例5制得的复合底漆透水性能不达标，且容易被美纹纸拉起。对比例6采用模数为3.0的硅酸钾溶液制得的复合底漆透水性能不达标。
[0073]
复合底漆涂覆在腻子面上固化时，加固时的反应主要是k2sio3+ca
2+
＝casio3↓
+2k
+
、k2sio3+mg
2+
＝mgsio3↓
+2k
+
，对比例4-6的结果说明，当模数达到2.85以上时，反应速度没有改善，反应量也没有增加，同时由于硅酸钾模数升高后，分子变大且表面张力变大，防水渗透性降低，成膜后的二氧化硅膜透气性远大于其附着力的加强效果，高模数的硅酸钾加入对复合底漆起到的加固作用和封闭作用不平衡，故本发明优选低模数即模数≤2.4且浓度为40％的常温预溶型的硅酸钾溶液。
[0074]
实施例：复合底漆的制备
[0075]
实施例6-9、对比例7-10的复合底漆组分如表5所示。
[0076]
表5
[0077]
[0078][0079]
实施例6-9、对比例7-10的复合底漆的制备方法参照实施例1。
[0080]
测试实施例6-9、对比例7-10的复合底漆的初始粘度、30天后粘度、90天后粘度、比重、ph值、细度、低温稳定性(依据gb/t9268-2008 a法进行测试)，将复合底漆涂覆在含灰水泥的腻子上，测试形成的膜层的8h抗拉起性、附着力(依据gb/t9266进行测试)、透水性(依据jg/t210-2018附录a进行测试)、抗返盐碱(依据jg/t210-2018进行测试)、耐水性(依据gb/t1733-1993甲法进行测试)、耐碱性(依据gb/t9265进行测试)、施工性(依据jg/t210-2018进行测试)、30天后分水率，结果如表6所示。
[0081]
表6
[0082]
[0083][0084][0085]
从表6的实施例6-9、对比例7结果可以看出，2.4模数硅酸钾溶液(硅酸钾质量浓度为40％)加量在11-14％时，透水性≤0.3ml，但11％的加量时，硅酸钾量不足快速加固腻子层，8小时后撕美纹纸时导致膜层或涂层被破坏拉起。
[0086]
实施例7相对实施例6，添加了dl-398水性膨润土，实施例7制得的复合底漆在涂覆
时的流平性更好，结果如图1所示。
[0087]
图1为本发明实施例6、实施例7制备的复合底漆涂覆过程中的流平性效果图，图1中的(a)为实施例6制备的复合底漆涂覆过程中的流平性效果图，图1中的(b)实施例7制备的复合底漆涂覆过程中的流平性效果图。从图1可以看出实施例7制得的复合底漆在涂覆时的流平性更好，表明实施例7制得的复合底漆的储存稳定性优于实施例6制得的复合底漆的储存稳定性。
[0088]
实施例8和实施例9表明dl-398水性膨润土的添加量加大有助于改善复合底漆的储存稳定性，粘度稳定明显提高，但添加量为0.3％时，复合底漆开罐有轻微豆腐化倾向，使用前需搅拌才能恢复流动性，故dl-398水性膨润土用量不宜高于0.3％。
[0089]
对比例9和对比例10表明2.0模数的硅酸钾在本发明的复合底漆体系中的性能与2.4模数的硅酸钾无明显差异。