專利名稱：一種無機陶瓷涂料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種建筑涂料，尤其是涉及一種用于建筑物墻體或裝飾板的無機陶瓷涂料。
現(xiàn)有技術(shù)無機建筑涂料的開發(fā)與應(yīng)用始于20世紀70年代初期石油危機出現(xiàn)后，市場上需求一種更加經(jīng)濟耐用的涂料。當時，日本首先成功研究開發(fā)了以硅酸鹽無機高分子為成膜物質(zhì)的涂料，德國的BASF、Wacker、Bayer和Keimfarben等公司，也先后研制出了以特制液態(tài)硅酸鉀為主要成膜物質(zhì)的新型無機涂料。此后，美國在無機涂料、無機～有機復(fù)合涂料方面也有了較快發(fā)展。到20世紀80年代初以來，我國也有這類涂料研究成功的報道，主要是以硅酸鈉、硅酸鉀為基料的無機涂料，和硅溶膠—苯丙樹脂為基料的無機涂料。
以堿金屬硅酸鹽為基料的無機涂料，涂膜的物化性能，包括保光性、保色性、耐黃變性、耐熱性、耐凍性和耐凍融循環(huán)性等都較好，尤其長期置于大氣環(huán)境中幾乎不黃變。同時，此類涂料的耐化學(xué)及耐腐蝕性能，包括、耐石油制品性、耐溶劑性、耐家用化學(xué)品性和耐化工氣體性等。但由于堿金屬硅酸鹽類易溶于水，此類無機涂料用于建筑物外墻的最大問題就是涂膜耐水性不佳，時間長易風(fēng)化、開裂。CN85107532描述一種烘烤固化硅酸鈉無機涂層，進行離子交換，以降低涂層中Na+離子含量達到防止風(fēng)化及開裂，提高耐水性的方法。但該方法加工涂層方法困難，需要2涂2烘，底涂層無機涂料穩(wěn)定性不佳，超過5小時即返粗、膠化。
硅溶膠—苯丙樹脂為基料的無機涂料，盡管不存在耐水性不佳的問題，但是由于體系中改性組分苯丙樹脂的添加，使其耐候性不佳，易黃變，硬度、耐化學(xué)及耐腐蝕性能大為降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種耐水性優(yōu)異、在高濕度環(huán)境或水中不軟化的、耐酸堿和化學(xué)腐蝕的、高硬度的無機陶瓷涂料。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種無機陶瓷涂料，它含有的重量組分及配比為水性硅溶膠34～56％，氧化鋁或水合氧化鋁26～46％，水溶性醇胺1～7％，氧化鈣或氫氧化鈣2～13％，其余為水。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題還可進一步通過如下技術(shù)方案加以解決水溶性醇胺為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺；顏料為鈦白，氧化鐵黃，鈦鎳黃，鍶黃，鉻黃，鐵紅，鉬鉻紅，鎘紅，鐵藍，鈷藍，鉻綠，鐵黑，碳黑，鈷紫，鋅粉，鋁粉，云母珠光顏料。
由于堿金屬硅酸鹽為基料的無機涂料中存在堿金屬離子，成膜以后再碰到水，又會溶于水，所以必須除去堿金屬離子后才能獲得穩(wěn)定的涂膜。本發(fā)明選用硅溶膠作為無機陶瓷涂料的基料，由于堿金屬離子含量極低，可以避免涂料成膜后耐水性的問題。
由于純硅溶膠為基料的涂料容易開裂(樹脂含水量高，成膜過程體積變化大)，現(xiàn)在市售硅溶膠類無機涂料都是要用有機樹脂改性，最為常見的就是苯丙樹脂來改性。本發(fā)明選用的硅溶膠的固含量高，SiO2含量大于40％，顆粒度為10～30nm。如果粒徑超過30nm或小于10nm，硅溶膠本身以及陶瓷涂料的儲存穩(wěn)定性差，一般一個月左右就會膠化。如果SiO2含量小40％，涂料成膜以后容易產(chǎn)生裂紋。
為了減少涂料成膜過程中體積的變化，本發(fā)明選用了在成膜過程中能與硅溶膠反應(yīng)、又能盡量減少體積變化的材料—氧化鋁或水合氧化鋁(如法國Pechiney公司的產(chǎn)品薄水鋁石)。在本發(fā)明的涂料固化成膜時，涂膜的收縮可以通過片狀氧化鋁或片狀水合氧化鋁的使用，減少裂紋生成的可能。因為在片狀氧化鋁或片狀水合氧化鋁以及硅溶膠表面都是羥基-OH，它們可以相互反應(yīng)而生成Al～O～Si鍵，同時逐漸釋放出水，從而減慢了水的揮發(fā)。同時，片狀的結(jié)構(gòu)使整個體系成膜時，減小因此而產(chǎn)生的體積變化，減少裂紋的出現(xiàn)。作為氧化鋁或水合氧化鋁，可以是各種片狀晶態(tài)的氧化物，如α-氧化鋁，β-氧化鋁，γ-氧化鋁，δ-氧化鋁和ε-氧化鋁等；也可以是片狀的氧化鋁水合物，如片狀的薄水鋁石，勃姆石和硬水鋁石。片狀氧化鋁或片狀水合氧化鋁表面積較大，可以與SiO2發(fā)生充分的反應(yīng)，SiO2與片狀A(yù)l2O3之間的結(jié)合點會較多，同時會減少很多的涂層空隙。片狀氧化鋁顆粒大小5～50μm，最好小于30μm。
本發(fā)明固化時，硅溶膠的表面電荷失去平衡，逐漸生成溶膠，進行縮聚反應(yīng)，最后生成三維的固化結(jié)構(gòu)。具有催化形成這種三維結(jié)構(gòu)、最終獲得良好的硬度和耐水性的是氧化鈣或氫氧化鈣。一旦少量氧化鈣或氫氧化鈣放入水性硅溶膠中，二氧化硅的縮聚反應(yīng)就會馬上發(fā)生，所以這種材料無法直接加入水性硅溶膠而制成為涂料。本發(fā)明通過實驗，發(fā)現(xiàn)特定的化學(xué)物質(zhì)可以控制氧化鈣或氫氧化鈣對于硅溶膠和氧化鋁或水合氧化鋁縮聚反應(yīng)的速度。我們發(fā)現(xiàn)，水溶性醇胺可以獲得良好的效果。對于水溶性醇胺的這種性能，我們認為，在水溶性醇胺加入硅溶膠后，可以與活性的硅溶膠表面羥基(-OH)絡(luò)合，阻止其與氧化鋁反應(yīng)。所以，在成膜固化反應(yīng)中，氧化鈣或氫氧化鈣必須等到水溶性醇胺揮發(fā)以后，才能催化氧化鋁與硅羥基(Si-OH)反應(yīng)，進行縮聚，最后固化成膜。
本發(fā)明選用不同顏色的顏料，可以使建筑物或裝飾板達到良好的裝飾效果，滿足不同客戶的個性化要求。
本發(fā)明選用高分子量聚氨酯分散劑，主要用于分散和穩(wěn)定顏料，使涂膜在保存期間分散均勻，不團聚。本發(fā)明中可以選用的高分子量聚氨酯分散劑可以采用Afka公司EFKA 4560高分子量聚氨酯分散劑。本發(fā)明中的水是分散介質(zhì)。
本發(fā)明由于采用上述技術(shù)方案，可以使多種建筑基材(如陶瓷、玻璃、混凝土、硅鈣板等)具有良好的附著力的涂層，且得到的涂層具有優(yōu)異的堅硬性，耐水性，耐沾污性，耐酸堿性，不燃燒，應(yīng)用方便，可以廣泛應(yīng)用于建筑外墻和裝飾板。
具體實施例方式見表1

表1
按表1配置涂料后，采用噴涂的方式在100×150mm硅酸鈣平板制作涂膜，室溫固化24小時。實施例1～3的涂層性能檢測結(jié)果如下見表2

表2表2中的“耐墨跡污染”是指先在試驗板上滴上三滴碳素墨水，干燥24h后，用含0.5％洗滌劑的水洗滌，看墨跡殘余量。
本發(fā)明對于各種基材都有良好的附著力，如陶瓷、玻璃、混凝土、硅鈣板、有富鋅涂層的基材。
本發(fā)明的固化可以在室溫進行，如室溫20℃、24～48小時，或低溫烘烤，50～70℃，2～4小時。本發(fā)明可以采用通常的方法涂裝，如空氣噴涂、無氣噴涂、輥涂、刷涂、淋涂等。
本發(fā)明的配制方法如下在裝有硅溶膠的金屬容器內(nèi)，以1000-3000轉(zhuǎn)/分攪拌速度下，先將水溶性醇胺加入到硅溶膠中，分散5分鐘，然后將氧化鋁或水合氧化鋁、氧化鈣或氫氧化鈣、顏料、高分子量聚氨酯分散劑、水加入其中，繼續(xù)高速分散15分鐘即可得到單組分的無機陶瓷涂料。
權(quán)利要求
1.一種無機陶瓷涂料，其特征是它含有的重量組分及配比為硅溶膠27～62％，氧化鋁或水合氧化鋁20～37％，水溶性醇胺1～7％，氧化鈣或氫氧化鈣2～13％，顏料5～16％，高分子量聚氨酯分散劑0.5～2％，其余為水。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種無機陶瓷涂料，其特征是水溶性醇胺為一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、異丙醇胺。
3.根據(jù)權(quán)力要求1所述的一種無機陶瓷涂料，其特征是顏料為鈦白，氧化鐵黃，鈦鎳黃，鍶黃，鉻黃，鐵紅，鉬鉻紅，鎘紅，鐵藍，鈷藍，鉻綠，鐵黑，碳黑，鈷紫，鋅粉，鋁粉，云母珠光顏料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種建筑涂料，尤其是涉及一種用于建筑物墻體或裝飾板的無機陶瓷涂料。它含有的重量組分及配比為水性硅溶膠34～56％，氧化鋁或水合氧化鋁26～46％，水溶性醇胺1～7％，氧化鈣或氫氧化鈣2～13％，其余為水。本發(fā)明可以使多種建筑基材(如陶瓷、玻璃、混凝土、硅鈣板等)具有良好的附著力的涂層，且得到的涂層具有優(yōu)異的堅硬性，耐水性，耐沾污性，耐酸堿性，不燃燒，應(yīng)用方便，可以廣泛應(yīng)用于建筑外墻和裝飾板。
文檔編號C09D1/00GK1840585SQ200510024778
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月30日
發(fā)明者劉謙, 任瑜 申請人:上海衡峰氟碳材料有限公司