采用再生建筑微粉制备高耐洗刷水性涂料的方法

摘要

本发明涉及一种采用再生建筑微粉制备高耐洗刷水性涂料的方法，包括以下步骤：(1)按重量份数称取再生建筑微粉400‑600份、乳液200‑300份，第一功能助剂3‑8份和去离子水100‑200份，充分混合，再放入球磨设备中球磨，得到水性涂料浆液A；(2)再取去离子水50‑150份，第二功能助剂22‑32份，充分混合，得到水性涂料浆液B；(3)最后，将水性涂料浆液A与水性涂料浆液B混合调漆，过筛，所得筛下物即为目的产物。与现有技术相比，本发明制备工艺简单，生产成本低，对生态环境影响小，不仅解决了建筑废物占地面积大，消纳困难的难题，同时资源化产品具有较高的附加值，以及更广泛的应用前景，符合可持续发展的国家政策，具有重要的理论和现实意义。

说明书

技术领域

本发明属于建筑废弃物再生利用技术领域，涉及一种将再生建筑微粉用于制备高耐洗刷水性涂料的资源化处理方法。

背景技术

在建筑涂料领域的水性涂料是一种以水为分散剂，合成树脂和颜填料为基料，外加不同助剂，在粉磨和高速搅拌等条件下生产的环保水性涂料。与传统涂料相比，其具有VOC低、成本低和风险小等特点。随着使用过程的增长，水性涂料涂层的表面会受到各种油污、粉尘的玷污，因此在出厂时要求水性涂料产品具有一定的耐洗刷性能，从而保证涂层在经过表面洗刷后仍能具有一定的美观及耐用性。水性涂料的耐洗刷性能受到乳液种类、颜填料、助剂及成膜条件的影响，且以乳液和颜填料为主。在水性涂料配方设计中，乳液或成膜助剂的增加可以有效的增加涂层耐洗刷性能，但同时会大大增加水性涂料产品的成本。因此，需要添加合适的颜填料来增强水性涂料产品的耐洗刷性能。利用传统的填料制备的产品，如重质碳酸钙、轻质碳酸钙、硅灰石粉、绢云母粉等，虽然符合产品的出厂要求，但其耐洗刷性能并不突出。耐洗刷性能的显著增加则需要添加一些特殊物质，如金红石型钛白粉，但同时也会造成其产品成本增加的问题。因此，需要寻找一种成本较低的添加物来增强其耐洗刷性。

另一方面，我国每年都会产生超过2亿t的建筑废物，且数量仍在逐年上升。建筑废物是指建筑物或构筑物在新建、改建、扩建、拆除和装修过程中产生的各类废料。建筑废物的资源化多以经过破碎、筛分后，作为再生骨料进行资源化利用，而粉质废物则作为再生微粉使用。这些再生微粉的原料——废混凝土、废砖和废陶瓷均由硅酸盐类物质所组成，其中水泥、砖和陶瓷的制备过程中，均经过高温烧制的过程，因此其制备的再生粉末具有较高的强度和硬度。但是与天然矿物相比，再生骨料和微粉的活性大大降低，导致其只能作为部分原料使用，或用于某些低等级的产品开发，而难以作为高性能产品进行利用。因而其市场利用率很低，大量再生骨料和微粉无法得到有效利用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种采用再生建筑微粉制备高耐洗刷水性涂料的方法，以提高建筑废弃物再利用的附加值。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提供了一种采用再生建筑微粉制备高耐洗刷水性涂料的方法，包括以下步骤：

(1)按重量份数称取再生建筑微粉400-600份、乳液200-300份，第一功能助剂3-8份和去离子水100-200份，充分混合，再放入球磨设备中球磨，得到水性涂料浆液A；

(2)再取去离子水50-150份，第二功能助剂22-32份，充分混合，得到水性涂料浆液B；

(3)最后，将步骤(1)所得水性涂料浆液A与步骤(2)所得水性涂料浆液B混合调漆，过筛，所得筛下物即为目的产物。

进一步的，步骤(1)中所述的再生建筑微粉通过以下方法制成：取建筑废弃物破碎，过80目筛，即得到。

更进一步的，所述的建筑废弃物取自拆除的建筑物或构筑物，其选自混凝土、砖或陶瓷中的一种或几种的组合。

更进一步的，所述的建筑废弃物的成分组成为：按重量百分数计，其包括SiO₂>2O₃>2O₃>

进一步的，步骤(1)中，球磨工艺为在400-500rpm转速下球磨200-300min。

进一步的，步骤(1)中所述的第一功能助剂包括分散剂、消泡剂和增稠剂。

进一步的，步骤(2)中所述的第二功能助剂包括分散剂、消泡剂、成膜助剂、pH调节剂、防腐剂、增稠剂、防沉剂和防霉剂。

进一步的，本发明所制备的高耐洗刷水性涂料性能如下表1所示。

表1

再生建筑微粉中的SiO₂，其硬度相较于传统的填料(滑石粉、云母粉等，莫氏硬度1～3)较高，再生建筑微粉的莫氏硬度可达2～5，因此原料本身就具有良好的耐洗刷潜能。为了充分释放再生建筑微粉的耐洗刷潜能，在加工过程中，传统的工艺中填料与乳液为简单的混合过程，而本发明通过共球磨可使再生微粉中的SiO₂在分散剂及高速球磨作用下，与乳液进行充分活化接触，提高再生微粉与乳液之间的有效结合，再生微粉“接枝”在乳液分子上，因此其形成的涂膜更加密实，耐洗刷性能得到进一步的提高。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)本发明中再生建筑微粉基高耐洗刷水性涂料具有制备工艺简单，生产成本低，对生态环境影响小等特点。

(2)本发明中再生建筑微粉基高耐洗刷水性涂料与传统耐洗刷水性涂料相比，不仅保证了产品具有良好的耐洗刷性能，同时可消纳大量的建筑废物，实现建筑废物资源化利用。

(3)本发明通过对建筑废物资源化得到再生建筑微粉基高耐洗刷水性涂料，与传统建筑废物资源化产品再生骨料相比，具有更高的附加值和更为广泛的应用前景。

(4)本发明中制备的耐洗刷水性涂料与传统制备工艺相比，填料与乳液并不是简单的混合搅拌，而是共球磨，进而可提高其接触效果，形成的涂膜更加密实，耐洗刷性能得到进一步的提高。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

以下各实施例中所用的混凝土材料、砖块材料和陶瓷材料等建筑废物的化学成分组成参见下表2所示。

表2

名称SiO₂Al₂O₃CaOFe₂O₃其他成分含量/％30～7016～482～331～6≤2

实施例1

(1)选取一定质量的混凝土材料进行破碎；

(2)将步骤(1)中破碎后基体材料过80目筛；

(3)取步骤(2)中的筛下混凝土粉体重量500份，取苯丙乳液重量250份，阴离子型分散剂2份，有机硅消泡剂1.5份，羟乙基纤维素0.3份，去离子水150份，充分搅拌混合后，放入球磨设备中450rpm球磨200min，进一步加工得到水性涂料浆料；

(4)去离子水50份，醇酯十二7份，丙二醇13份，羟乙基纤维素1份，非离子表面活性剂2份，缔合型聚氨酯增稠剂1份，邻苯基苯酚防霉剂1份，AMP-95pH调节剂1.7份，200rpm搅拌10min，得到水性涂料浆液。

(5)取步骤(3)中浆料和步骤(4)中浆液，200rpm搅拌8min，过400目筛，筛下物即为成品环保水性涂料。

实施例2

(1)选取一定质量的混凝土材料和砖体材料进行破碎；

(2)将步骤(1)中破碎后基体材料过80目筛；

(3)取步骤(2)中的筛下混凝土粉体重量250份，砖粉体重量180份，取苯丙乳液重量220份，聚丙烯酸盐分散剂1.5份，有机硅消泡剂1.5份，羟乙基纤维素0.1份，去离子水140份，充分搅拌混合后，放入球磨设备中400rpm球磨240min，进一步加工得到水性涂料浆料；

(4)去离子水50份，醇酯十二6份，乙二醇12份，羟乙基纤维素3.1份，阴离子型表面活性剂1.8份，过硫酸铵防霉剂0.5份，AMP-95pH调节剂2份，200rpm搅拌10min，得到水性涂料浆液。

(5)取步骤(3)中浆料和步骤(4)中浆液，200rpm搅拌8min，过400目筛，筛下物即为成品环保水性涂料。

实施例3

(1)选取一定质量的砖块材料和陶瓷材料进行破碎；

(2)将步骤(1)中破碎后基体材料过80目筛；

(3)取步骤(2)中的筛下砖粉体重量280份，陶瓷粉体重量200份，取纯丙乳液重量200份，阴离子型分散剂1.5份，聚醚改性硅消泡剂1.5份，去离子水140份，充分搅拌混合后，放入球磨设备中450rpm球磨280min，进一步加工得到水性涂料浆料；

(4)去离子水58份，醇酯十二8份，丙二醇15份，羟乙基纤维素0.6份，非离子表面活性剂1.8份，有机硅消泡剂0.5份，聚丙烯酸酯增稠剂2.5份，邻苯基苯酚防霉剂0.8份，AMP-95pH调节剂1.4份，200rpm搅拌10min，得到水性涂料浆液。

(5)取步骤(3)中浆料和步骤(4)中浆液，200rpm搅拌15min，过400目筛，筛下物即为成品环保水性涂料。

实施例4

(1)选取一定质量的陶瓷材料进行破碎；

(2)将步骤(1)中破碎后基体材料过80目筛；

(3)取步骤(2)中的筛下陶瓷粉体重量400份，取苯丙乳液重量200份，聚丙烯酰胺分散剂1.5份，聚硅氧烷剂1.5份，羟乙基纤维素0.5份，去离子水140份，充分搅拌混合后，放入球磨设备中500rpm球磨300min，进一步加工得到水性涂料浆料；

(4)去离子水50份，醇酯十二6份，丙二醇11份，羟乙基纤维素1份，非离子表面活性剂1.8份，缔合型聚氨酯增稠剂1.1份，金属氧化物防霉剂1.4份，AMP-95pH调节剂2.1份，200rpm搅拌10min，得到水性涂料浆液。

(5)取步骤(3)中浆料和步骤(4)中浆液，200rpm搅拌8min，过400目筛，筛下物即为成品环保水性涂料。

以上各实施例所得成品涂料的性能参见下表3。

表3各实施例涂料性能

对比例1

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将本实施例中混凝土粉体改为滑石粉250份，高岭土100份，云母粉150份。

对比例2

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了将本实施例中混凝土粉体改为滑石粉200份，高岭土150份，云母粉150份。

对比例3

与实施例2相比，绝大部分都相同，除了将本实施例中混凝土粉体和砖粉体改为硅灰石粉100份，滑石粉200份，高岭土130份。

对比例4

与实施例2相比，绝大部分都相同，除了将本实施例中混凝土粉体和砖粉体改为重质碳酸钙200份，滑石粉150份，云母粉80份。

对比例5

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例步骤(3)中省去了球磨步骤，改为同等转速剪切搅拌。

对比例6

与实施例2相比，绝大部分都相同，除了本实施例步骤(3)中省去了球磨步骤，改为同等转速剪切搅拌。

表4各实施例涂料性能

对比例1-4中所得涂料的耐洗刷次数虽然大于300次，但是远远小于再生建筑微粉水性涂料的耐洗刷次数，因此利用再生建筑微粉制备的水性涂料，在耐洗刷性能方面具有显著的优势。对比例5-6中所得涂料由于制备过程中不是共球磨，因此再生建筑微粉与乳液之间结合效果欠佳，其耐人工气候老化性无法满足要求，且耐洗刷次数也大大降低。

实施例5

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中混凝土粉体改为600份。

实施例6

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中混凝土粉体改为400份。

实施例7

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中苯丙乳液改为200份。

实施例8

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中苯丙乳液改为300份。

实施例9

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中步骤(3)中阴离子型分散剂改为3.5份，有机硅消泡剂改为3.5份，羟乙基纤维素改为1份

实施例10

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中步骤(3)中第二功能助剂的添加量改为醇酯十二4份，丙二醇12份，羟乙基纤维素0.3份，非离子表面活性剂1.8份，缔合型聚氨酯增稠剂0.5份，邻苯基苯酚防霉剂1.3份，AMP-95pH调节剂2.1份。

实施例11

与实施例1相比，绝大部分都相同，除了本实施例中步骤(3)中第二功能助剂的添加量改为醇酯十二8份，丙二醇16份，羟乙基纤维素0.6份，非离子表面活性剂2.2份，缔合型聚氨酯增稠剂0.6份，邻苯基苯酚防霉剂2.6份，AMP-95pH调节剂2份。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。