專利名稱：建筑無機(jī)涂料的化纖骨架材料的高度分散方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑無機(jī)涂料的化學(xué)纖維骨架材料的高度分散方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用；特別是一種水性、無機(jī)、粉末、功能性涂料的化學(xué)纖維骨架材料的高度分散的方法。
背景技術(shù)：
建筑涂料是涂料中的一個重要類別。在我國，一般用于建筑物內(nèi)墻、外墻、頂棚、地面和衛(wèi)生間等涂覆的涂料，稱為建筑涂料。無機(jī)系列建筑涂料主要有無機(jī)高分子材料，包括水溶性硅酸鹽(堿金屬硅酸鹽)系、硅溶膠系和無機(jī)聚合物系等。目前應(yīng)用最多的還是堿金屬硅酸鹽系的硅酸鉀、硅酸鈉和硅溶膠等無機(jī)涂料。傳統(tǒng)的無機(jī)系涂料有水泥-石灰-砂、 石灰-粘土-砂等按一定配比攪拌而成的混合物。固體分散技術(shù)最早在1961年由kkiguchi等提出。它是以尿素為載體材料用熔融法制備磺胺噻唑固體分散體，使難溶性藥物組分在載體中成為分散狀態(tài)，口服后吸收及排泄均比口服磺胺噻唑明顯加快。1963年Levy等用該技術(shù)制得了分子分散的固體分散體， 溶出速率明顯提高且更易吸收。然而，將固體分散技術(shù)用于涂料領(lǐng)域目前還鮮見文獻(xiàn)報導(dǎo)。近年來隨著人們對居住環(huán)境和舒適健康生活要求的提高，極大程度地刺激了建筑內(nèi)外墻涂料的發(fā)展，特別是人們對集環(huán)保、低碳、健康、耐用于一體的功能性涂料的迫切需求，水性、無機(jī)、粉末(功能性) 涂料成為建筑涂料發(fā)展的必然趨勢。這種涂料的關(guān)鍵技術(shù)之一，必需將骨架材料均勻分散在功能性粉狀涂料固體介質(zhì)中，否則將在涂覆涂料時造成各涂層的強(qiáng)度差別很大而龜裂、 剝落。通常用于建筑無機(jī)涂料中的骨架材料是木質(zhì)纖維，在建筑無機(jī)涂料中起抗裂作用。隨著建筑無機(jī)涂料的長期應(yīng)用，木質(zhì)纖維不僅吸附空氣中水分而腐爛，而且成為霉菌的培養(yǎng)基易使涂層表面出現(xiàn)霉斑，既縮短建筑涂料的壽命，又影響建筑涂料的的美觀；更重要的是木質(zhì)纖維由于腐爛，在建筑涂料中無法起抗裂作用，導(dǎo)致建筑無機(jī)涂料掉粉、龜裂、剝落，直接影響無機(jī)涂料的使用效果。以化學(xué)纖維為骨架材料，可克服上述木質(zhì)纖維為骨架材料的無機(jī)涂料所產(chǎn)生的缺陷，從而極大程度發(fā)揮無機(jī)功能性涂料的應(yīng)有功能。與已經(jīng)廣泛采用的藥用分散技術(shù)不同，無機(jī)功能性涂料用的分散技術(shù)是將骨架材料(即片狀短纖維)用機(jī)械分散成單根絲狀短纖維，再按一定配比與粉狀原料混合，從而分散到粉狀涂料固體介質(zhì)中；其被分散物并非脂溶性、水溶性藥物，而是水不溶性的、纖維狀的骨架材料；其分散方式并非藥物常用的液態(tài)-固態(tài)分散，而是固態(tài)-固態(tài)分散方式；其分散后的狀態(tài)并非藥物常見的片狀、粒狀、膠囊狀，而是均勻的單根絲狀短纖維；其分散所起的作用并非藥物常賦予的能被人體吸收、分解和有效利用，而是能保持原有的結(jié)構(gòu)而起骨架、抗裂和功能作用。由此可見，這種將水不溶性的、纖維狀的骨架材料均勻分散于粉狀涂料固體介質(zhì)中的方法，既不同于藥用分散技術(shù)，又與引用交聯(lián)劑或固化劑將線型樹脂轉(zhuǎn)化為體型縮合物或高聚物起骨架、抗裂和功能作用的有機(jī)涂料完全不同，屬于固體分散的新技術(shù)。功能性粉狀建筑涂料主要包括防水涂料和保溫隔熱涂料，屬于水分散系功能性涂料。例如專利號為ZL200510129955. 8的中國發(fā)明專利公開的一種內(nèi)墻涂料組合物，其構(gòu)成如下一種內(nèi)墻涂料組合物，該組合物按重量比主要由以下組分(按重量百分比)組成白炭黑8 11%、石灰14 18%、水泥31 36%、石英砂11 14%、滌綸0. 10 0. 20%, 重鈣3 6%、膨潤土 2 5%、凹凸棒2 5%、納米二氧化鈦0. 1 0. 3%、納米氧化銀 0. 1 0.3%、電氣石1 2%、保濕劑4 6%、粘合劑0.6 1.0%、消泡劑0.5 1.0%、 腐植酸0. 1 0. 7%、硅藻土 5 7%、鈦白粉2 3%。這種內(nèi)墻涂料組合物能與水按一定比例配合直接使用，專用于內(nèi)墻涂覆。功能性粉狀建筑涂料的原材料中以化學(xué)纖維(如，滌綸纖維、丙綸纖維等)為骨架材料，其分散效果尚不能令人滿意，造成施工時再好的涂料也不能達(dá)到其預(yù)期的環(huán)保、低碳、健康的使用要求，主要原因是其化學(xué)纖維骨架材料存在以下分散技術(shù)缺陷首先是由于化學(xué)纖維屬于水難溶性固體絲狀物，其以單根絲狀短纖維固體形式在固體粉末介質(zhì)中分散均勻性很差，所以難以提高化學(xué)纖維組分在粉狀功能性涂料中的分散均勻性和可利用度，如上述ZL200510129955. 8號專利的內(nèi)墻涂料組合物，其滌綸組分的重量比僅為0. 10 0. 20%，測定該內(nèi)墻涂料組合物中的滌綸含量，其變異系數(shù)(亦稱相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，RSD)大于10%，由此表明將0. 10 0. 20%滌淪通過固體-固體方式混合均勻分散到99. 9 99. 8%的固體粉末介質(zhì)中是非常困難的，因而制約了化學(xué)纖維組分在粉狀功能性涂料中可利用度和骨架作用；第二是在現(xiàn)有的化學(xué)纖維骨架材料經(jīng)機(jī)械分散成單根絲狀短纖維，再與涂料的其它固體組分復(fù)配、過篩、混合成為分散狀態(tài)的粉狀產(chǎn)品過程中，由于骨架材料在固體粉末介質(zhì)中的分散均勻性差，使涂料的性能差異性大，從而大大增加了粉狀功能性涂料的生產(chǎn)難度；第三是由于很難消除化學(xué)纖維骨架材料在粉狀功能性涂料中的不均勻性，在涂料的刷涂、滾涂或噴涂施工作業(yè)時，不僅涂層中化學(xué)纖維分布差異性很大，甚至堵塞噴嘴，既增加了施工難度，又影響涂層表面的美觀，更嚴(yán)重的是削弱化學(xué)纖維在涂層中的骨架作用及其可利用度，其后果將導(dǎo)致涂層龜裂、剝落。目前人們試圖通過在納米粉體的漿料中添加分散劑來克服骨架材料分散不均勻的問題，但是由于納米分散技術(shù)僅適合液體或膏狀涂料的制備，在生產(chǎn)過程中需要對加入的溶液精確選定酸堿性，以確保不同的固體組分處于等電點，使分散體穩(wěn)定存在而不會發(fā)生聚沉，且使分散劑很好地吸附在多種納米粉體的表面，形成吸附層，通過電斥力和空間位阻作用來實現(xiàn)對納米粉體的分散。由于納米粒子具有很高的表面能，在基料里分散比較困難，必須對其表面改性，提高與聚合物的相容性和自組裝性能，才能獲得較好的分散。因此它的制備技術(shù)過程過于復(fù)雜，要求極高。此外，與化學(xué)纖維骨架材料相比，納米涂料所用的骨架材料必須是納米粉體，且是水溶性或脂溶性的，這種納米粉體的骨架材料在形態(tài)上發(fā)生了根本改變，因而在無機(jī)涂料的涂層中不能起到骨架作用，使涂層的強(qiáng)度低，甚至出現(xiàn)龜裂、剝落等質(zhì)量問題，從而大大限制了涂料的應(yīng)用。由此可見，基于現(xiàn)有的固體分散技術(shù)，難以實現(xiàn)期望的骨架材料高度分散在功能性涂料中的技術(shù)效果，影響了功能性涂料發(fā)揮出其應(yīng)有的環(huán)保性能和裝飾效果，急需開發(fā)一種水性、無機(jī)、粉狀功能性涂料的化學(xué)纖維骨架材料的高度分散技術(shù)，以便解決骨架材料分散不均勻的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述各種缺陷，提供一種涂料的化學(xué)纖維骨架材料的高度分散方法，尤其適用于涂覆水性、無機(jī)、粉狀功能性涂料的使用。
一種建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，包括以下步驟(1)、往容器中以1 40 60重量配比加入化學(xué)纖維和有機(jī)溶劑，在室溫下攪拌使化學(xué)纖維溶解成均勻的脂溶性溶液；O)、將步驟1形成的脂溶性溶液全部噴灑于與化學(xué)纖維1 400 600重量配比的粉狀建筑涂料中，室溫下攪拌、混勻，然后加熱，使有機(jī)溶劑蒸發(fā)，化學(xué)纖維均勻析出而分散于粉狀原料中，再冷卻至室溫，經(jīng)攪拌、混勻，即得粉狀功能性涂料。本發(fā)明的涂料用的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法的原理是，先以有機(jī)溶劑為載體溶劑，將化學(xué)纖維均勻溶解在載體溶劑中處理為脂溶性溶液，后者全部噴灑于粉狀原料中，室溫下攪拌、混勻，然后，加熱至高于有機(jī)溶劑沸點2-5 (°C )，隨著有機(jī)溶劑的蒸發(fā)化學(xué)纖維均勻析出而分散于粉狀原料中，即得化學(xué)纖維骨架材料高度分散的水性、無機(jī)、粉狀功能性內(nèi)墻涂料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是纖維分散均勻，所得粉狀功能性涂料性能得到改善。
具體實施例方式一種建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，包括以下步驟(1)、往容器中以1 40 60重量配比加入化學(xué)纖維和有機(jī)溶劑，在室溫下攪拌使化學(xué)纖維溶解成均勻的脂溶性溶液；O)、將步驟1形成的脂溶性溶液全部噴灑于與化學(xué)纖維1 400 600重量配比的粉狀建筑涂料中，室溫下攪拌、混勻，然后加熱，使有機(jī)溶劑蒸發(fā)，化學(xué)纖維均勻析出而分散于粉狀原料中，再冷卻至室溫，經(jīng)攪拌、混勻，即得粉狀功能性涂料。步驟(2)所述的加熱溫度是高于有機(jī)溶劑沸點2-5 (°C )。步驟( 所述的有機(jī)溶劑蒸發(fā)所得的蒸汽經(jīng)冷凝、收集、循環(huán)使用。所述的有機(jī)溶劑是丙酮(沸點56.5°C )、乙酸乙酯(沸點77°C)，丁酮(沸點 79.6°C)，四氫呋喃(沸點66°C)、四氯化碳(沸點76. 8°C)溶劑中的一種。所述的化學(xué)纖維是滌綸纖維、丙綸纖維中的一種。所述的化學(xué)纖維與有機(jī)溶劑的重量配比優(yōu)選為1 50。所述的建筑涂料的粉狀原料采用ZL200510U9955. 8專利公開的內(nèi)墻涂料組合物中除了化學(xué)纖維外的組分。粉狀功能性涂料，依照上述建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法制得。粉狀功能性涂料的應(yīng)用，所述的粉狀功能性涂料與水以1 1 1.5重量配比混合、攪拌均勻，可獲得施工膏狀涂料。所述的粉狀功能性涂料與水的重量配比優(yōu)選為1 1.2。所述的施工膏狀涂料與功能性內(nèi)墻涂料都不含載體溶劑，其區(qū)別在于膏狀涂料經(jīng)涂覆內(nèi)墻可自發(fā)產(chǎn)生負(fù)氧離子和凈化甲醛等VOC功能，實現(xiàn)預(yù)期的環(huán)保、低碳、健康的功能。分別采用本發(fā)明粉狀功能性涂料作為試驗品；非本發(fā)明專利技術(shù)粉狀功能性涂料作為對照品(對照品短纖維固體加入同樣粉狀原料中，經(jīng)固態(tài)-固態(tài)攪拌、混合而成)。分別取樣進(jìn)行如下實驗測定涂料中滌綸纖維含量(表1)，結(jié)果表明，試驗品中滌綸纖維的含量逼近真值(滌綸纖維添加量)，測定值的相對誤差(Er，%) ；同時，試驗品比對照品中滌綸纖維含量測定值的的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD(%)小得多，且試驗品RSD(%) <5，進(jìn)一步說明應(yīng)用本發(fā)明專利技術(shù)生產(chǎn)的粉狀功能性涂料中滌綸纖維分散均勻。不僅能夠顯著提高骨架材料的分散度、化學(xué)纖維的骨架作用和可利用度，而且能使涂覆簡單易行，同時能提高涂料的強(qiáng)度和保證涂料涂層的裝飾效果(表2)。表1滌綸纖維分散度的比較(分別從2噸的試驗品和對照品中取樣20公斤，然后用“四分法”縮分至2公斤，再用“四分法”取1公斤試驗品和對照品供試。稱取IOg (士 0. Img) 試驗品和對照品，依次用65目(即220 μ m)的分樣篩篩分，稱量篩上物(滌綸纖維)的重量，重復(fù)10次，計算測定值的RSD%。同時，以真值[即取樣量平均值X滌綸纖維添加量 (0. 20%)]計算測定值的Er%。
權(quán)利要求
1.一種建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，其特征在于，包括以下步驟(1)、往容器中以1 40 60重量配比加入化學(xué)纖維和有機(jī)溶劑，在室溫下攪拌使化學(xué)纖維溶解成均勻的脂溶性溶液；O)、將步驟1形成的脂溶性溶液全部噴灑于與化學(xué)纖維1 400 600重量配比的粉狀建筑涂料中，室溫下攪拌、混勻，然后加熱，使有機(jī)溶劑蒸發(fā)，化學(xué)纖維均勻析出而分散于粉狀原料中，再冷卻至室溫，經(jīng)攪拌、混勻，即得粉狀功能性涂料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，其特征在于， 步驟( 所述的加熱溫度是高于有機(jī)溶劑沸點2-5 (°C )。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，其特征在于， 步驟( 所述的有機(jī)溶劑蒸發(fā)所得的蒸汽經(jīng)冷凝、收集、循環(huán)使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，其特征在于， 所述的有機(jī)溶劑是丙酮、乙酸乙酯，丁酮，四氫呋喃、四氯化碳中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，其特征在于， 所述的化學(xué)纖維是滌綸纖維、丙綸纖維中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，其特征在于， 步驟(1)所述的化學(xué)纖維與有機(jī)溶劑的重量配比優(yōu)選為1 50。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，其特征在于， 所述的建筑涂料的粉狀原料采用ZL200510U9955. 8專利公開的內(nèi)墻涂料組合物中除了化學(xué)纖維外的組分。
8.粉狀功能性涂料，其特征在于，依照權(quán)利要求1 7所述建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法制得。
9.權(quán)利要求8所述粉狀功能性涂料的應(yīng)用，其特征在于，所述的粉狀功能性涂料與水以1 1 1.5重量配比混合、攪拌均勻，可獲得施工膏狀涂料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的粉狀功能性涂料的應(yīng)用，其特征在于，所述的粉狀功能性涂料與水的重量配比優(yōu)選為1 1.2。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑無機(jī)涂料的化學(xué)纖維骨架材料的高度分散方法及其產(chǎn)品和應(yīng)用。一種建筑涂料的化學(xué)纖維骨架材料高度分散方法，包括以下步驟(1)、往容器中以1∶40～60重量配比加入化學(xué)纖維和有機(jī)溶劑，在室溫下攪拌使化學(xué)纖維溶解成均勻的脂溶性溶液；(2)、將步驟1形成的脂溶性溶液全部噴灑于與化學(xué)纖維1∶400～600重量配比的粉狀建筑涂料中，室溫下攪拌、混勻，然后加熱，使有機(jī)溶劑蒸發(fā)，化學(xué)纖維均勻析出而分散于粉狀原料中，再冷卻至室溫，經(jīng)攪拌、混勻，即得粉狀功能性涂料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是所得粉狀功能性涂料不僅能夠顯著提高骨架材料的分散度、化學(xué)纖維的骨架作用和可利用度，同時能保證涂料涂層強(qiáng)度和裝飾效果。
文檔編號B28C5/08GK102528928SQ20111030702
公開日2012年7月4日 申請日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者劉佳銘, 葉飛, 朱文明, 楊天隆 申請人:劉佳銘, 葉飛, 福建裕和皓月生物工程材料有限公司