一种环保无机耐水抗裂防火腻子及其制备方法与流程

1.本发明属于建筑材料技术领域，具体涉及一种环保无机耐水抗裂防火腻子及其制备方法。


背景技术：

2.在现代建筑装修和装饰工程中，墙体涂覆腻子是必不可少的基础工艺之一。一般情况下，混凝土墙体的涂装前处理工艺主要包括采用腻子对墙面找平、缝隙填充等。目前，腻子粉的使用主要存在以下问题：
3.(1)污染问题：腻子组分中含有建筑胶和防霉剂甲醛，界面剂或底漆的使用同样引入甲醛和挥发性有机化合物(voc)，进而导致室内空气污染，而甲醛和voc会持续释放数月至数十年，严重危害人身健康；(2)开裂、剥落问题：腻子粉大多数是以水泥和乳胶粉为粘结剂，厚涂时容易开裂、剥落，限制了一次施工厚度，为解决此类问题，公开号cn 211921398u使用网格布层提高腻子层的抗裂性能，但造成施工工艺繁琐，增加施工成本；(3)防火等级低：腻子中含有的有机成分如建筑胶、纤维素类增稠保水剂的使用决定了其燃烧性能等级不高(b1级)，在火灾时容易热分解并释放出有毒有害烟气，严重威胁人员生命安全。公开号为cn 114276710 a的专利公开了一种阻燃型腻子粉及其制备方法，该方法所制备得到的腻子粉的燃烧性能等级也只达到a级。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种环保无机耐水抗裂防火腻子及其制备方法，该制备工艺简单，成本低，生产过程安全环保；所制备得到的腻子可大大降低甲醛和voc的排放，改善室内空气，提高燃烧等级，同时还能防止开裂和剥落。
5.为实现上述目的，本发明提供了一种环保无机耐水抗裂防火腻子，由30～50份的a组分和15～55份的b组分制成；
6.所述a组分包括以下重量份的原料：液体硅酸盐35～50份、碱性纳米二氧化硅溶胶2～9份、水5～35份；
7.所述b组分包括以下重量份的原料：功能性填料5～30份、阻燃剂10～20份、体质填料10～60份、固化剂3～10份。
8.优选的，所述液体硅酸盐为硅酸钠、硅酸钾中的一种或两种，所述硅酸钠和硅酸钾的模数为2.5～4.0。
9.优选的，所述碱性纳米二氧化硅溶胶为sc-101纳米硅溶胶、sc-201纳米硅溶胶中的一种或两种。
10.优选的，所述功能性填料为硅酸铝纤维，其平均长度为75～250μm。
11.优选的，所述阻燃剂为氢氧化铝和氢氧化镁中的一种或两种；所述氢氧化铝和氢氧化镁的平均粒径为20～50μm。
12.优选的，所述体质填料为滑石粉、重质碳酸钙、轻质碳酸钙和白云母粉中的一种或
多种；所述体质填料的平均粒径为15～45μm。
13.优选的，所述固化剂为磷酸盐，磷酸盐为三聚磷酸铝、磷酸锌、磷酸镁和磷酸铝锌中的一种或多种；所述磷酸盐的平均粒径为2～20μm。
14.为实现发明目的，本发明还提供上述环保无机耐水抗裂防火腻子的制备方法，包括以下步骤：
15.1)a组分的制备：按比例称取液体硅酸盐放入搅拌分散机中，在搅拌条件下，先后将水和碱性纳米二氧化硅溶胶缓慢加入液体硅酸盐中，继续搅拌均匀后，即得碱性纳米二氧化硅溶胶改性硅酸盐溶液；
16.2)b组分的制备：按比例称取功能性填料、体质填料、阻燃剂和固化剂放入研磨分散机中，经过研磨分散得到b组分粉体；
17.3)按比例将步骤1)制备得到的a组分放入搅拌桶中，在搅拌条件下将步骤2)制备得到的b组分缓慢加入到a组分中，继续搅拌均匀后即得到环保耐水抗裂防火腻子。
18.优选的，步骤1)中，所述搅拌分散机的转速为200～800rpm，时间为10min～20min；步骤2)中，研磨分散机的转速为1000～1500rpm，时间为20～30min。
19.本发明中，碱性硅酸盐中的-oh羟基与混凝土墙面的-oh羟基通过化学反应形成牢固的化学键合。碱性纳米二氧化硅溶胶与硅酸盐相容性好，其表面大量-oh羟基与硅酸盐中的si-oh基形成稳定的化学结合，纳米二氧化硅溶胶的小颗粒可渗透到混凝土墙体内部，因“锚固作用”进一步增强了腻子与墙体的结合力，同时硅溶胶颗粒与混凝土中的氢氧化钙反应形成硅酸钙，强化了墙体/腻子层界面。
20.本发明中不同长度的纤维状硅酸铝在腻子层中加固了腻子，完全解决了腻子层的开裂问题。
21.本发明中硅酸盐涂层虽然能够自固化，但其耐水性较差，在本发明中采用磷酸盐作为固化剂促进腻子的干燥固化成膜，显著提高了腻子层的耐水性能。
22.本发明中硅溶胶的另一个作用是提高了硅酸盐溶液的模数，有利于提高腻子的耐水性能。
23.本发明中滑石粉、碳酸钙和白云母粉等体质填料的应用降低了腻子的成本。
24.本发明中氢氧化铝和氢氧化镁阻燃剂在高温下吸收热量并释放水汽，从而提高了腻子层的防火性能。
25.本发明中水提高了腻子的存储稳定性。
26.与现有技术相比，本发明具有以下优点：
27.本发明使用的原材料为无机硅酸盐、碱性纳米二氧化硅溶胶和矿物填料，不使用有机成膜物和助剂，从根本上解决了腻子粉释放甲醛和voc的问题，环保性能优异。组分中的碱性纳米二氧化硅溶胶改性硅酸盐溶液作为腻子成膜物，配以功能性填料和体质填料，在保证腻子环保性和施工工艺的基础上，通过各组分的成分配比和优化，体质填料的使用降低了涂料的成本。本发明腻子各组分相互配合，协同作用，使得该腻子综合性能优异。本发明制备工艺简单，成本低，生产过程安全环保，所制备得到的腻子综合性能优异，具有广阔的应用价值和市场前景。
附图说明
28.图1为本发明实施例2中在无石棉纤维水泥平板表面刮涂环保耐水抗裂防火腻子层在常温自来水中浸泡168h后宏观形貌；
29.图2为本发明实施例3中在混凝土墙体材料表面厚涂环保耐水抗裂防火腻子层宏观形貌，其中，(a)是墙体裂缝；(b)是环保耐水抗裂防火腻子修补裂缝后自然暴露6个月；(c)是在无石棉纤维水泥平板表面刮涂8mm腻子层，自然放置6个月；
30.图中，1、厚度为8mm的腻子层，2、无石棉纤维水泥平板；
31.图3为本发明实施例4中在碳钢板表面刮涂环保耐水抗裂腻子层经高温高速火焰烧蚀5min后的腻子层宏观形貌；
32.图4为本发明对比例5和实施例5中刮涂环保耐水抗裂防火腻子层的粘结强度对比。
具体实施方式
33.以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
34.以下实施例中使用到的sc-101碱性纳米二氧化硅溶胶和sc-201碱性纳米二氧化硅溶胶均为市购，其生产厂家为山东银丰纳米新材料有限公司。
35.实施例1
36.一种环保无机耐水抗裂防火腻子的制备方法，包括以下步骤：
37.1)a组分的制备：按质量份数计，称取50份模数为3.5的硅酸钠溶液放入搅拌分散机中，设置搅拌分散机的转速为350rpm，再称取7份sc-101碱性纳米二氧化硅溶胶和35份水，在搅拌条件下，先后将水和碱性纳米二氧化硅溶胶缓慢加入搅拌分散机中并继续搅拌15min，即得到碱性纳米二氧化硅溶胶改性硅酸盐溶液；
38.2)b组分的制备：称取10份平均长度为200μm的硅酸铝纤维、12份平均长度为120μm的硅酸铝纤维、5份平均粒径为10μm的三聚磷酸铝、15份平均粒径为50μm的氢氧化铝、5份平均粒径为20μm的氢氧化镁、30份平均粒径为45μm的滑石粉、25份平均粒径为30μm的重质碳酸钙放入研磨分散机中，调整研磨分散机的转速为1000rpm，继续研磨30min后取出，即得到b组分；
39.3)称取50份上述步骤1)制备得到的a组分放入搅拌桶中，再称取50份上述步骤2)制备得到的b组分，在搅拌条件下将b组分缓慢加入a组分中，继续搅拌均匀后即得到环保耐水抗裂防火腻子。
40.腻子粉的应用：采用刮涂的方式将上述方法制备得到的腻子涂覆在混凝土墙体表面，干燥1天后即获得环保耐水抗裂防火腻子层。
41.本实施例中，环保耐水抗裂防火腻子层的环保性能参数如下：
42.在门窗关闭的情况下，将环保耐水抗裂防火腻子批刮在建筑面积为120m2的室内混凝土墙壁，关闭门窗24h后，用wp6930s彩屏智能型空气质量检测仪测试房间内空气质量，刮涂腻子前后室内空气中未检测到甲醛和voc。说明本实施例的腻子不会造成室内空气污染，具有优异的环保性能。
43.本实施例中腻子的综合性能指标如表1所示。
44.表1实施例1、2和对比例1、2腻子主要性能指标
[0045][0046][0047]
对比例1
[0048]
本对比例是将市售的快涂宝清味防碱腻子批刮在新建120m2室内墙壁，在相同条件下，用wp6930s彩屏智能型空气质量检测仪测试房间内空气质量，甲醛和tvoc的含量分别为0.04mg/m3和0.12mg/m3，并且有轻微的刺鼻气味，市售的快涂宝清味防碱腻子的综合性能指标如表1所示。
[0049]
实施例2
[0050]
一种环保无机耐水抗裂防火腻子的制备方法，包括以下步骤：
[0051]
1)a组分的制备：按质量份数计，称取10份模数为4.0的硅酸钾溶液、25份模数为2.5的硅酸钠溶液放入搅拌分散机中，设置搅拌分散机的转速为600rpm，再称取3份sc-201碱性纳米二氧化硅溶胶和20份水，在搅拌条件下，先后将水和碱性纳米二氧化硅溶胶缓慢加入搅拌分散机中并继续搅拌10min，即得到碱性纳米二氧化硅溶胶改性硅酸盐溶液；
[0052]
2)b组分的制备：称取20份平均长度为245μm的硅酸铝纤维、5份平均长度为100μm的硅酸铝纤维、5份平均长度为75μm的硅酸铝纤维、8份平均粒径为10μm的磷酸锌、1份平均粒径为20μm的磷酸铝锌、15份平均粒径为30μm的氢氧化铝、3份平均粒径为50μm的氢氧化镁、5份平均粒径为15μm的滑石粉、5份平均粒径为25μm的轻质碳酸钙、7份平均粒径为50μm的白云母粉放入研磨分散机中，调整研磨分散机的转速为1500rpm，继续研磨20min后取出，即得到b组分；
[0053]
3)称取40份上述步骤1)制备得到的a组分放入搅拌桶中，再称取27份上述步骤2)制备得到的b组分，在搅拌条件下将b组分缓慢加入a组分中，继续搅拌均匀后即得到环保耐水抗裂防火腻子。
[0054]
腻子粉的应用：采用刮涂的方式将上述方法制备得到的腻子涂覆在无石棉纤维水泥平板表面，干燥1天后即获得环保耐水抗裂防火腻子层。
[0055]
本实施例中，环保耐水抗裂防火腻子层的耐水性能参数如下：
[0056]
按gb/t 1733-1993《漆膜耐水性测定法》中的甲法：浸水试验法将涂覆上述腻子层的试板在(23
±
2)℃的去离子水中浸泡168h后，腻子层无变色、起泡、起皱、脱落和掉粉等现象，如图1所示，表明腻子具有优异的耐水性能。
[0057]
本实施例中腻子的综合性能指标如表1所示。
[0058]
对比例2
[0059]
本对比例采用与实施例1相同的制备工艺，区别仅在于：未添加磷酸盐类固化剂。涂覆该腻子层的无石棉纤维水泥平板经过24h浸泡后，腻子层即出现软化、掉粉、起泡现象，其综合性能指标如表1所示。
[0060]
实施例3
[0061]
一种环保无机耐水抗裂防火腻子的制备方法，包括以下步骤：
[0062]
1)a组分的制备：按质量份数计，称取40份模数为3.0的硅酸钾溶液放入搅拌分散机中，设置搅拌分散机的转速为800rpm，再称取1份sc-101、1份sc-201碱性纳米二氧化硅溶胶和20份水，在搅拌条件下，先后将水和碱性纳米二氧化硅溶胶缓慢加入搅拌分散机中并继续搅拌10min，即得到碱性纳米二氧化硅溶胶改性硅酸盐溶液；
[0063]
2)b组分的制备：称取15份平均长度为200μm的硅酸铝纤维、6份平均长度为120μm的硅酸铝纤维、3份平均长度为80μm的硅酸铝纤维、5份平均粒径为20μm的磷酸镁、18份平均粒径为30μm的氢氧化铝、3份平均粒径为35μm的滑石粉、5份平均粒径为30μm的轻质碳酸钙、6份平均粒径为20μm的重质碳酸钙、10份平均粒径为40μm的白云母粉放入研磨分散机中，调整研磨分散机的转速为1250rpm，继续研磨30min后取出，即得到b组分；
[0064]
3)称取30份上述步骤1)制备得到的a组分放入搅拌桶中，再称取15份上述步骤2)制备得到的b组分，在搅拌条件下将b组分缓慢加入a组分中，继续搅拌均匀后即得到环保耐水抗裂防火腻子。
[0065]
腻子粉的应用：采用刮涂的方式将上述方法制备得到的腻子涂覆在无石棉纤维水泥平板表面，干燥1天后即获得环保耐水抗裂防火腻子层。
[0066]
本实施例中，环保耐水抗裂防火腻子层的抗裂性能参数如下：
[0067]
在墙体裂缝处图2(a)和(b)刮涂环保耐水抗裂防火腻子，经室内自然暴露6个月后，腻子层未出现开裂现象，如图2(c)所示；在无石棉纤维水泥平板表面刮涂8mm厚腻子层，在室内自然放置6个月后，腻子层未出现开裂现象，表明腻子具有优异的抗开裂性能。
[0068]
本实施例中腻子的综合性能指标如表2所示。
[0069]
对比例3
[0070]
本对比例采用与实施例3相同的制备工艺，区别仅在于：采用等量平均粒径为10μm硅酸铝粉代替平均长度为200μm和平均长度为120μm的硅酸铝纤维制备腻子。在无石棉纤维水泥平板表面刮涂1mm厚腻子层，在室内自然环境放置2天后即出现开裂现象，其综合性能指标如表2所示。
[0071]
实施例4
[0072]
一种环保无机耐水抗裂防火腻子的制备方法，包括以下步骤：
[0073]
1)a组分的制备：按质量份数计，称取30份模数为3.5的硅酸钾溶液、20份模数为2.8的硅酸钠溶液放入搅拌分散机中，设置搅拌分散机的转速为200rpm，再称取5份sc-101碱性纳米二氧化硅溶胶和5份水，在搅拌条件下，先后将水和碱性纳米二氧化硅溶胶缓慢加入搅拌分散机中并继续搅拌20min，即得到碱性纳米二氧化硅溶胶改性硅酸盐溶液；
[0074]
2)b组分的制备：称取10份平均长度为200μm的硅酸铝纤维、15份平均长度为120μm的硅酸铝纤维、2份平均长度为90μm的硅酸铝纤维、6份平均粒径为2μm的磷酸锌、1份平均粒径为10μm的磷酸镁、16份平均粒径为20μm的氢氧化铝、28份平均粒径为30μm的轻质碳酸钙放入研磨分散机中，调整研磨分散机的转速为1100rpm，继续研磨26min后取出，即得到b组分；
[0075]
3)称取40份上述步骤1)制备得到的a组分放入搅拌桶中，再称取30份上述步骤2)制备得到的b组分，在搅拌条件下将b组分缓慢加入a组分中，继续搅拌均匀后即得到环保耐水抗裂防火腻子。
[0076]
腻子粉的应用：采用刮涂的方式将上述方法制备得到的腻子涂覆在混凝土墙体表面，干燥1天后即获得环保耐水抗裂防火腻子层。
[0077]
本实施例中，环保耐水抗裂防火腻子层的燃烧性能参数如下：
[0078]
在碳钢板表面涂覆的腻子层经过高温高速火焰烧蚀后，腻子层不燃烧、不产生烟气，如图3所示，表明腻子具有优异的防火性能(a1级)和安全性。
[0079]
本实施例制备的腻子的主要性能指标如表2所示。
[0080]
表2实施例3、4和对比例3、4腻子主要性能指标
[0081][0082][0083]
对比例4
[0084]
本对比例采用与实施例4相同的制备工艺，区别仅在于：采用等量市售苯丙乳液代替sc-101碱性纳米二氧化硅溶胶对硅酸钾或硅酸钠溶液进行改性，在碳钢板表面刮涂腻子层，干燥固化后采用高温高速火焰烧蚀，腻子层受高温火焰作用而产生少量的烟气，其综合性能指标如表2所示。
[0085]
实施例5
[0086]
一种环保无机耐水抗裂防火腻子的制备方法，包括以下步骤：
[0087]
1)a组分的制备：按质量份数计，称取45份模数为3.5的硅酸钠溶液放入搅拌分散机中，设置搅拌分散机的转速为300rpm，再称取9份sc-101碱性纳米二氧化硅溶胶和20份水，在搅拌条件下，先后将水和碱性纳米二氧化硅溶胶缓慢加入搅拌分散机中并继续搅拌18min，即得到碱性纳米二氧化硅溶胶改性硅酸盐溶液；
[0088]
2)b组分的制备：称取12份平均长度为250μm的硅酸铝纤维、8份平均长度为150μm的硅酸铝纤维、5份平均长度为80μm的硅酸铝纤维、5份平均粒径为5μm的三聚磷酸铝、3份平均粒径为30μm的氢氧化铝、8份平均粒径为25μm的氢氧化镁、45份平均粒径为30μm的重质碳酸钙、10份平均粒径为45μm的轻质碳酸钙放入研磨分散机中，调整研磨分散机的转速为1500rpm，继续研磨25min后取出，即得到b组分；
[0089]
3)称取30份上述步骤1)制备得到的a组分放入搅拌桶中，再称取55份上述步骤2)制备得到的b组分，在搅拌条件下将b组分缓慢加入a组分中，继续搅拌均匀后即得到环保耐水抗裂防火腻子。
[0090]
腻子粉的应用：采用刮涂的方式将上述方法制备得到的腻子涂覆在砂浆块表面，干燥1天后即获得环保耐水抗裂防火腻子层。
[0091]
本实施例中，环保耐水抗裂防火腻子层的粘结性能参数如下：
[0092]
按jg/t 24-2018《合成树脂乳液砂壁状建筑涂料》测试腻子层的粘结强度，在砂浆块表面刮涂腻子层的粘接强度为2.1mpa，浸水168h后的粘结强度为1.9mpa，如图4所示。说明本实施例的腻子具有优异的粘结强度。
[0093]
本实施例制备的腻子的主要性能指标如表3所示。
[0094]
表3实施例5和对比例5腻子主要性能指标
[0095][0096]
对比例5
[0097]
本对比例采用与实施例4相同的制备工艺，区别仅在于：未采用纳米二氧化硅溶胶对硅酸钠溶液进行改性，腻子层与砂浆块的粘结强度为0.9mpa，浸水48h后粘结强度为0.6mpa。
[0098]
实施例结果表明，通过该工艺得到的腻子具有环保、耐水、抗裂和防火功能，易于控制，适合工业化生产。