[发明专利]一种基体材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种基体材料及其制备方法和用途。具体而言，本发明的基体材料由液态硅溶胶、针状草酸钙和结晶促进剂组成，以固含量计，所述液态硅溶胶、针状草酸钙、结晶促进剂之间的质量比为1:2~9:0.001~0.01。基于该基体材料，本发明制备出性能优异的无机建筑涂料，成功克服了现有技术中硅溶胶成膜存在裂纹、内部微孔以及不耐洗刷等问题。此外，本发明的基体材料同样适合于制备刚性防水材料、彩色饰面砂浆和人造石材料等工程材料，极具市场价值。

技术领域

本发明属于材料工程领域，涉及一种由液态硅溶胶、针状草酸钙和结晶促进剂混合而成的基体材料，其制备方法，及其在制备无机建筑涂料等材料中的用途。

背景技术

根据国家建筑工业行业标准JG/T 26-2002，无机建筑涂料按主要粘结剂种类可分为两类：一是以水玻璃（碱金属硅酸盐）为主要粘结剂，加入颜料、填料及助剂配制而成；二是以硅溶胶为主要粘结剂，加入适量的合成树脂乳液、颜料、填料及助剂配制而成。

常规用于制备无机涂料的硅酸钾及硅溶胶的主要物化指标如下表所示。

从硅酸钾与硅溶胶的组成上看，两者的主要区别在于含碱量。虽然前者也能与针状草酸钙发生钙化反应，甚至具有更低的收缩率，但由于其游离碱含量较高，对硅化反应有阻碍作用，因此对最终产物的耐水性影响较大，而伴生的泛碱现象也会影响着色的均匀性，对实际应用构成了瓶颈。而后者含碱量极低，硅化程度较高，所以耐水性及与颜料的相容性也更好。

然而，单独使用硅溶胶时，常温固化成膜往往存在裂纹、内部微孔等致命缺陷，并且不耐洗刷。同时，硅溶胶的价格偏高，一直以来其价格往往是水玻璃的数倍，也远高于同样浓度的合成乳液。因此，目前通常将硅溶胶当作助剂使用，常常需要加入有机高分子乳液来配制有机-无机复合型涂料。但加入有机高分子材料获得的涂料易老化，耐候性差。也有报道采用水溶性三聚氰胺和多元醇对硅溶胶进行改性的，但这类处理会增加制备的复杂性。

近年来，随着硅粉一步水解法生产硅溶胶工艺逐步取代传统的离子交换法生产硅溶胶工艺，硅溶胶的价格已逐步下降到低于水玻璃的水平，如今的硅溶胶已成为一种应用前景广阔的基本化工原料。因此，如果能够克服硅溶胶成膜存在裂纹、内部微孔以及不耐洗刷等问题，将能获得性能良好的无机建筑涂料。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明揭示了一种极具价值的胶凝性化学反应，其中液态硅溶胶可以和针状草酸钙（CaC₂O₄）发生气硬性反应。从机理上讲，一方面，液态硅溶胶中的无定型活性二氧化硅与针状草酸钙表面上的Ca²⁺直接反应，生成水化硅酸钙；另一方面，结晶促进剂（EDTA-2Na）分子中的-COO^-与针状草酸钙游离出的Ca²⁺键合，而Ca²⁺又与硅溶胶中的-O-Si-O-键连接，得到结晶度更高的、EDTA穿插的水化硅酸钙晶体，并包裹在针状草酸钙的表面。当放置于空气中时，体系中的水分蒸发，析出水化硅酸钙晶体，并结合草酸钙的针状结构，形成以水化硅酸钙晶体/针状草酸钙为主要成分的、不溶于水的、具有力学强度的基体材料，具有优异的抗开裂性和耐洗刷性，可以应用于多个建筑材料领域。因此，本发明的目的在于提供一种如上所述的基体材料及其制备方法和用途。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基体材料，其由液态硅溶胶、针状草酸钙和结晶促进剂组成，以固含量计，所述液态硅溶胶、针状草酸钙、结晶促进剂之间的质量比为1:2~9:0.001~0.01。

优选地，在上述基体材料中，以固含量计，所述液态硅溶胶、针状草酸钙、结晶促进剂之间的质量比为1:4~7:0.004~0.008。