本發(fā)明涉及到涂料領域，特別是涉及到水性涂料及其制備方法。

背景技術：

天然石英粉體具有優(yōu)異的物理特性：硬度高，其耐磨性在已發(fā)現的材料中首屈一指，可作為耐磨材料使用。另外，天然石英粉體化學穩(wěn)定性好，常用強酸和強堿腐蝕性對其無任何影響，且耐溫性好，可達1500℃以上，是很好的耐火材料。天然石英粉體電絕緣性優(yōu)異，是優(yōu)秀的絕緣材料，被廣泛應用于電子和電工領域。天然石英粉體潔凈度高，去污能力強，不易被污染，即便污染也很容易去除污物，所以石英粉體也被廣泛應用到污水處理中。天然石英粉體透光性好，有其他材料無法比翼的外觀裝飾效果，廣泛用于裝飾材料中。

盡管天然石英粉體理化特性優(yōu)異，且地球中分布廣泛，材料廉價而易得，但石英粉體在水或有機溶劑中極易團聚結塊，無法真正實現涂料化，石英粉體在涂料領域的廣泛使用受到極大限制。

因此，現有技術還有待改進。

技術實現要素：

本發(fā)明的主要目的為提供一種水性涂料，旨在解決現有石英粉體不能高含量的應用于涂料材料中的技術問題。

本發(fā)明提出一種水性涂料，包括：分散劑、石英粉體、第一助劑、成膜劑以及水形成的混合體；

上述水性涂料中石英粉體的質量百分含量范圍為40％-75％；上述分散劑的用量占比上述石英粉體質量的百分含量范圍為0.1％-0.5％；上述成膜劑的質量百分含量為上述石英粉體質量的5％-25％；上述第一助劑的用量占比上述混合體質量的百分含量范圍為0.1％-1％；余量為水。

優(yōu)選地，上述成膜劑包括：水溶性或水乳性有機交聯材料；上述有機交聯材料，包括：苯乙烯-丙烯酸酯，丙烯酸酯，聚氨酯和氨基酸酯中的一種或幾種。

優(yōu)選地，上述分散劑的分子量大于兩萬；上述分散劑中含有若干個活性基團，上述活性基團包括：氨基，羧基或羥基中的一種或幾種。

優(yōu)選地，上述第一助劑，包括：流平劑，潤濕劑中的一種或幾種。

優(yōu)選地，上述石英粉體的粒度范圍為：d99＜45μm。

優(yōu)選地，上述水性涂料，還包括：第二助劑，包括消泡劑，增稠劑中的一種或幾種；上述第二助劑的用量為第二助劑質量占比上述混合體質量的百分含量，其范圍為0.1％-1％。

本發(fā)明還提供了一種水性涂料的制備方法，包括：

將第一指定用量的分散劑溶解在水中，形成第一分散液；上述第一指定用量為分散劑質量占比石英粉體質量的百分含量，其范圍為0.1％-0.5％；

將第二指定用量的第一助劑分散在上述第一分散液中，形成第二分散液；上述第二指定用量為第一助劑質量占比上述預配水性涂料質量的百分含量，其范圍為0.1％-1％；

將第三指定用量的指定粒度范圍的石英粉體加入到上述第二分散液中，并在指定分散設備中分散均勻，形成混合分散體；上述第三指定用量為石英粉體質量占比水性涂料的質量的百分含量，其范圍為40％-75％；

將第四指定用量的成膜劑加入到上述混合分散體中，混合均勻后，形成水性涂料；上述第四指定用量為成膜劑質量占比上述石英粉體質量的質量百分含量，其范圍為5％-25％；余量為水。

優(yōu)選地，上述將第四指定用量的成膜劑加入到上述混合分散體中，混合均勻后，形成水性涂料的步驟之后，包括：

將第五指定用量的第二助劑加入到上述水性涂料中混合均勻；上述第五指定用量為第二助劑質量占比上述水性涂料質量的百分含量，其范圍為0.1％-1％。

優(yōu)選地，上述成膜劑包括：水溶性或水乳性有機交聯材料；上述有機交聯材料，包括：苯乙烯-丙烯酸酯，丙烯酸酯，聚氨酯和氨基酸酯中的一種或幾種；

上述分散劑的分子量大于兩萬；上述分散劑中含有若干個活性基團，上述活性基團包括：氨基，羧基或羥基中的一種或幾種。

優(yōu)選地，上述指定粒度范圍為：d99＜45μm；上述指定分散設備，包括：球磨機，砂磨機或高速分散機。

本發(fā)明有益技術效果：本發(fā)明中的高含量天然石英粉體的水性涂料，通過石英粉體的表面處理技術和分散技術，有效解決了納米、微米尺寸的石英粉體在水介質中的穩(wěn)定分散的技術問題，開創(chuàng)性地實現了高含量石英粉體的水性涂料化，使石英粉體在涂料領域的廣泛應用成為現實。本發(fā)明涉及一種以高含量天然石英粉體的水性涂料，固化后的涂層具有高耐磨性、耐化學腐蝕性和耐高溫性，可取代現有的內外墻涂料，也可取代環(huán)氧地坪涂料，還可作為金屬，木材，塑膠，玻璃的表面保護材料使用。本發(fā)明的高含量天然石英粉體的水性涂料，有害物的含量均符合國家規(guī)定的環(huán)保標準，具有高環(huán)保性，在涂料領域具有明顯的優(yōu)勢。

附圖說明

圖1本發(fā)明一實施例中水性涂料的制備方法流程示意圖。

本發(fā)明目的的實現、功能特點及優(yōu)點將結合實施例，參照附圖做進一步說明。

具體實施方式

應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明實施例提出一種水性涂料，包括：分散劑、石英粉體、第一助劑、成膜劑以及水形成的混合體；

上述水性涂料中石英粉體的質量百分含量范圍為40％-75％；上述分散劑的用量占比上述石英粉體質量的百分含量范圍為0.1％-0.5％；上述成膜劑的質量百分含量為上述石英粉體質量的5％-25％；上述第一助劑的用量占比上述混合體質量的百分含量范圍為0.1％-1％；余量為水。

本發(fā)明實施例中對石英粉體在水中的分散和穩(wěn)定懸浮問題進行開創(chuàng)性技術設計，同時使用物理力和化學力的技術理論，解決了高含量石英粉體在水中的分散和穩(wěn)定懸浮的問題。上述物理力是指將石英粉體顆粒破碎到小于一定尺寸，以增加石英粉體在水中的浮力；上述化學力是指使用合適的分散劑有效地包裹在粉體表面，上述分散劑與水有很好的結合力，以保持石英顆粒的穩(wěn)定懸浮。本發(fā)明實施例中的高含量天然石英粉體的水性涂料，通過石英粉體的表面處理技術和分散技術，有效解決了納米、微米尺寸的石英粉體體在水介質中的穩(wěn)定分散的技術問題，開創(chuàng)性地實現了高含量石英粉體的水性涂料化，使石英粉體在涂料領域的廣泛應用成為現實。

進一步地，上述成膜劑包括：水溶性或水乳性有機交聯材料；上述有機交聯材料，包括：苯乙烯-丙烯酸酯，丙烯酸酯，聚氨酯和氨基酸酯中的一種或幾種。

上述成膜劑能夠對涂料中的聚合物粒子產生溶解和溶脹作用，使粒子在較低溫度下也能夠隨水分的揮發(fā)產生塑性流動和彈性變形而聚結成膜，但在成膜以后較短時間內又能揮發(fā)逸出，而不影響涂膜的玻璃化轉變溫度。本發(fā)明實施例中的成膜劑是分子量數百的溶解力極強的高沸點有機化合物，多為醇類、醇酯類、醇醚類、酸酯類化合物，成膜劑除有溶解作用外，還會對聚合物粒子起短暫的增塑作用，能促進涂料粒子的塑性流動和彈性變形，改善其聚結性，可在廣泛的施工溫度范圍內成膜。本發(fā)明實施例中的水性涂料優(yōu)先選用的成膜劑為水溶性或水乳性有機交聯材料，與水有較好的結合力，促進水性涂料的成膜效果。本發(fā)明實施例中根據上述水性涂料用于不同材料表面，而選擇不同的有機交聯材料，比如用于水泥表面使用苯乙烯-丙烯酸酯和/或丙烯酸酯；用于金屬表面時使用丙烯酸酯和/或氨基酸酯；用于塑料表面時使用丙烯酸酯；用于木材表面時使用苯乙烯-丙烯酸酯，丙烯酸酯，聚氨酯和氨基酸酯中的一種或幾種均可。所以本發(fā)明實施例的水性有機涂料應用范圍廣泛，具有較好的應用價值和市場價值。

進一步地，上述分散劑的分子量大于兩萬；上述分散劑中含有若干個活性基團，上述活性基團包括：氨基，羧基或羥基中的一種或幾種。

本發(fā)明實施例中的分散劑的分子量大于兩萬，且分散劑中含有多個活性基團，上述活性基團包括：氨基，羧基或羥基中的一種或幾種，本發(fā)明實施例優(yōu)選分散劑為氨基官能團硅烷。分散劑的分子結構中有足夠數量的氨基，羧基或羥基或兩種或三者兼?zhèn)涞幕钚曰鶊F，且該活性基團能在石英表面產生化學結合力而非簡單的物理吸附。上述分散劑有效地包裹在石英粉體體表面。由于上述分散劑與水有很好的結合力，使得被分散劑包裹的石英粉體體顆粒可以在水中穩(wěn)定懸浮，有效時間可長達一年，為本發(fā)明實施例中的高含量石英粉體在水中穩(wěn)定懸浮提供有效的化學力。

進一步地，上述第一助劑，包括：流平劑，潤濕劑中的一種或幾種。

流平劑能促使涂料在干燥成膜過程中形成一個平整、光滑、均勻的涂膜，能有效降低涂飾液表面張力，提高其流平性和均勻性。流平劑在改善涂料液滲透性的同時，能減少刷涂時產生斑點和斑痕的可能性，使成膜均勻、自然。本發(fā)明實施例的流平劑主要是表面活性劑，有機溶劑等，在溶劑型涂飾劑中可用高沸點的異佛爾酮、二丙酮醇、芳香烴或丁基纖維素等；在水基型涂飾劑中則用有機硅類、氟碳化合物類、聚丙烯酸或羧甲基纖維素等。本發(fā)明實施例中優(yōu)選聚丙烯酸作為流平劑。

潤濕劑屬于表面活性劑，都由親水基及親油基組成。當與固體表面接觸時，親油基附著于固體表面，親水基向外伸向液體中，使液體在固體表面形成連續(xù)相。本發(fā)明實施例的潤濕劑包括：磺化油、肥皂、大豆卵磷脂、硫醇類、酰肼類和硫醇縮醛類等。本發(fā)明實施例中優(yōu)選硫醇縮醛類。

進一步地，上述石英粉體的粒度范圍為：d99＜45μm。

上述石英粉體顆粒經過325目篩后使用，粒度范圍為d99＜45μm，以增加石英粉體在水中的接觸面積，增加石英粉體在水中的浮力；同時改善分散劑對石英粉體的表面處理面積以及表面處理效果，進一步增大被分散劑包裹的石英粉體顆?？梢栽谒蟹€(wěn)定懸浮效果，增加高含量石英粉體的水性涂料的有效存儲、使用時間。本發(fā)明實施例的水性涂料在容器中可存放一年以上，容器中表面無清水，底部無沉淀和結塊，即便有部分不均勻，只需用棒狀物手工攪拌30秒以內即可使用。

進一步地，上述水性涂料，還包括：第二助劑，包括消泡劑，增稠劑中的一種或幾種；上述第二助劑的用量為第二助劑質量占比上述混合體質量的百分含量，其范圍為0.1％-1％。

消泡劑可降低表面張力，抑制泡沫產生或消除已產生泡沫，本發(fā)明實施例的消泡劑包括：乳化硅油、高碳醇脂肪酸酯復合物、聚氧乙烯聚氧丙烯季戊四醇醚、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、聚氧丙烯甘油醚、聚氧丙烯聚氧乙烯甘油醚和聚二甲基硅氧烷等。本發(fā)明實施例中優(yōu)選聚二甲基硅氧烷。

增稠劑可以使涂料增稠，防止施工中出現流掛現象，而且能賦予涂料優(yōu)異的機械性能和貯存穩(wěn)定性。本發(fā)明實施例中的增稠劑包括：無機增稠劑、纖維素類、聚丙烯酸酯和締合型聚氨酯增稠劑。其中，聚丙烯酸酯增稠劑包括兩種：一種是水溶性的聚丙烯酸鹽；另一種是丙烯酸、甲基丙烯酸的均聚物或共聚物乳液增稠劑。本發(fā)明實施例中優(yōu)選聚丙烯酸酯。

參照圖1，本發(fā)明實施例還提供了一種水性涂料的制備方法，包括：

s1：將第一指定用量的分散劑溶解在水中，形成第一分散液；上述第一指定用量為分散劑質量占比石英粉體質量的百分含量，其范圍為0.1％-0.5％；

s2：將第二指定用量的第一助劑分散在上述第一分散液中，形成第二分散液；上述第二指定用量為第一助劑質量占比上述預配水性涂料質量的百分含量，其范圍為0.1％-1％；

s3：將第三指定用量的指定粒度范圍的石英粉體加入到上述第二分散液中，并在指定分散設備中分散均勻，形成混合分散體；上述第三指定用量為石英粉體質量占比水性涂料的質量的百分含量，其范圍為40％-75％；

s4：將第四指定用量的成膜劑加入到上述混合分散體中，混合均勻后，形成水性涂料；上述第四指定用量為成膜劑質量占比上述石英粉體質量的質量百分含量，其范圍為5％-25％；余量為水。

本發(fā)明實施例現將分散劑分散于介質水中形成第一分散液，然后將第一助劑分散在上述第一分散液中，第一助劑可促進分散，使分散劑分散更均勻，同時促進繼后加入的石英粉體均勻分散。分散劑質量占比石英粉體質量的百分含量，其范圍為0.1％-0.5％，以免有機分散劑影響涂料整體的特性。上述第一助劑，包括：流平劑，潤濕劑等。最后加入成膜劑使上述水性涂料可以涂覆成膜，使上述水性涂料具有實際的實用性。本發(fā)明實施例通過選擇合適的分散劑，有效地包裹在石英粉體表面，以保持石英粉體顆粒在水介質中均勻穩(wěn)定懸浮，開創(chuàng)性地實現了高含量石英粉體的水性涂料化。

進一步地，上述將第四指定用量的成膜劑加入到上述混合分散體中，混合均勻后，形成水性涂料的步驟之后，包括：

s5、將第五指定用量的第二助劑加入到上述水性涂料中混合均勻；上述第五指定用量為第二助劑質量占比上述水性涂料質量的百分含量，其范圍為0.1％-1％。

第二助劑包括消泡劑，增稠劑等，進一步增強上述水性涂料的使用性能以及貯存穩(wěn)定性。

進一步地，上述成膜劑包括：水溶性或水乳性有機交聯材料；上述有機交聯材料，包括：苯乙烯-丙烯酸酯，丙烯酸酯，聚氨酯和氨基酸酯中的一種或幾種；

上述分散劑的分子量大于兩萬；上述分散劑中含有若干個活性基團，上述活性基團包括：氨基，羧基或羥基中的一種或幾種。

本發(fā)明實施例中的水性涂料選用的成膜劑為水溶性或水乳性有機交聯材料，與水有較好的結合力，促進水性涂料的成膜效果。針對上述水性涂料應用領域的不同可在制備水性涂料時優(yōu)化選擇，在苯乙烯-丙烯酸酯，丙烯酸酯，聚氨酯和氨基酸酯中選用一種或幾種。

選擇合適的分散劑對石英粉體顆粒表面進行改性，并通過分散劑與水介質以及成膜劑等其他助劑的相互作用，形成支撐石英粉體顆粒穩(wěn)定懸浮的化學構成體，使高含量石英粉體均勻分散在水介質中，為高含量石英粉體水性涂料的應用奠定基礎。

進一步地，上述指定粒度范圍為：d99＜45μm；上述指定分散設備，包括：球磨機、砂磨機或高速分散機。

使用球磨機，砂磨機或高速分散機分散經過325目篩的石英粉體，促進分散效果，以及分散劑對石英粉體表面進行改性的效果。

本發(fā)明實施例中通過以下具體實例，進一步具體說明本發(fā)明實施例中所涉及的高含量石英粉體水性涂料的應用情況。

實例一：按質量份數先稱取37份水，加入0.11份氨基官能團硅烷分散劑，總質量為1份的流平劑、潤濕劑等助劑，分散均勻后形成混合體，再取已過325目篩的石英粉體55份加入到上述混合體，通過砂磨機分散20分鐘，然后加入5.5份苯乙烯-丙烯酸酯乳液和總質量為1份的消泡劑、增稠劑等助劑，制成內外水泥墻用的水性涂料，符合gb/t9756-2014的執(zhí)行標準。

實例二：按質量份數先稱取20份水，加入0.2份氨基官能團硅烷分散劑，總質量為1份的流平劑、潤濕劑等助劑，分散均勻后形成混合體，再取已過325目篩的石英粉體100份加入到上述混合體，通過砂磨機分散20分鐘，然后加入15份苯乙烯-丙烯酸酯乳液和總質量為1份的消泡劑、增稠劑等助劑，制成內外水泥墻用的水性涂料，符合gb/t9756-2014的執(zhí)行標準，為優(yōu)選配方。

實例三：按質量份數先稱取21份水，加入0.26份氨基官能團硅烷分散劑，總質量為0.5份的流平劑、潤濕劑等助劑，分散均勻后形成混合體，再取已過325目篩的石英粉體65份加入到上述混合體，通過高速分散機分散20分鐘，然后加入13份氨基酸酯乳液和總質量為0.5份的消泡劑、增稠劑等助劑，制成金屬表面用的水性涂料。

實例四：按質量份數先稱取56份水，加入0.04份氨基官能團硅烷分散劑，總質量為0.1份的流平劑、潤濕劑等助劑，分散均勻后形成混合體，再取已過325目篩的石英粉體40份加入到上述混合體，通過球磨機分散30分鐘，然后加入25份丙烯酸酯乳液和總質量為0.1份的消泡劑、增稠劑等助劑，制成塑膠表面用的水性涂料。

實例五：按質量份數先稱取5份水，加入0.375份氨基官能團硅烷分散劑，總質量為1份的流平劑、潤濕劑等助劑，分散均勻后形成混合體，再取已過325目篩的石英粉體75份加入到上述混合體，通過球磨機分散30分鐘，然后加入2份丙烯酸酯乳液和總質量為0.1份的消泡劑、增稠劑等助劑，制成木材表面用的水性涂料。

上述實施例中通過調配水性涂料的配比以及選擇對應的有機交聯材料，使得本發(fā)明實施例中的水性涂料可涂覆于不同材質的表面，且均可達到相應領域的涂覆執(zhí)行標準。

本發(fā)明實施例中的高含量天然石英粉體的水性涂料，通過石英粉體的表面處理技術和分散技術，有效解決了石英粉體納米、微米尺寸的在水介質中的穩(wěn)定分散的技術問題，開創(chuàng)性地實現了高含量石英粉體的水性涂料化，使石英粉體在涂料領域的廣泛應用成為現實。本發(fā)明實施例涉及一種以高含量天然石英粉體的水性涂料，固化后的涂層具有高耐磨性、耐化學腐蝕性和耐高溫性，可取代現有的內外墻涂料，也可取代環(huán)氧地坪涂料，還可作為金屬，木材，塑膠，玻璃的表面保護材料使用。本發(fā)明實施例的高含量天然石英粉體的水性涂料，有害物的含量均符合國家規(guī)定的環(huán)保標準，具有高環(huán)保性，在涂料領域具有明顯的優(yōu)勢。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。