一種防污納米外墻涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種防污納米外墻涂料及其制備方法，由以下組分組成：水10～20％，金紅石型鈦白粉15～30％，硅灰石粉0～15％，煅燒高嶺土0～5％，納米核殼復合乳液30～60％，成膜助劑1～5％，防凍劑0.5～2％，小劑量助劑2.2～5.8％。本發(fā)明優(yōu)點：1.本發(fā)明涂料中無機納米微粒代替了部分聚合物，不但能極大減少有機石油資源使用，而且能降低成本，提高涂料綜合性能。2.本發(fā)明涂料各項性能均能達到國標GB/T9755-2001優(yōu)等品的要求，尤其是耐水、耐堿性、耐污性、耐人工老化性優(yōu)異，耐洗刷次數(shù)在10000次以上。
【專利說明】一種防污納米外墻涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水性外墻涂料領(lǐng)域，具體由一種硅溶膠/丙烯酸酯納米核殼復合乳液作為主要成膜物質(zhì)，配制而成的一種防污納米外墻涂料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]硅溶膠又稱硅酸水玻璃，是一種以水為分散相的無機高分子聚偏硅酸膠體溶液，膠體粒子多以球狀單個或多個聚結(jié)，微粒直徑一般在5-30nm，多應用于精密鑄件工業(yè)中。由于硅溶膠失水后膠粒間通過羥基脫水縮合形成剛性的微孔骨架結(jié)構(gòu)，也可單獨作為無機涂料的成膜物質(zhì)，涂膜具有致密、堅硬、耐酸堿、耐熱、耐老化性好、無毒等優(yōu)點，但也存在很多缺陷，如涂膜呈剛性、柔性差、光澤不高，容易出現(xiàn)裂縫、粉化等，限制了其應用。
[0003]目前，內(nèi)外墻涂料多以水性有機聚合物乳液(苯丙、純丙、硅丙、叔丙、氟碳等)作為主要成膜物質(zhì)，有機聚合物乳液具有成膜性好、耐水性好等優(yōu)點，但也存在高溫回黏、耐污性差、硬度低、紫外老化性差等不足，各國研究者正致力于其改性研究。在涂料配制中使用硅溶膠與有機聚合物乳液拼混，可大幅度提高涂層硬度和滲透性，增強耐酸堿性、耐老化性、耐洗刷性、抗污性，克服傳統(tǒng)聚合物乳液高溫抗回粘性等，引起了人們的廣泛關(guān)注和爭相研究。專利號CN101381541B公開了 “一種納米有機硅外墻漆”，該乳液是將硅丙、苯丙、硅溶膠三者拼混，配合適當水、顏填料及助劑配制而成，涂料中硅溶膠重量百分含量為5-15%，涂膜具有抗污性好、疏水、耐堿性好、附著力強等特點。專利號CN102268208A公開了 “一種納米硅溶膠改性外墻乳膠漆及其制備方法”，該乳膠漆主要原料是由聚合物乳液與納米硅溶膠拼混而成，所得外墻乳膠漆綠色環(huán)保、附著力強，具有較好的耐沖刷性、耐粘污性和耐候性。
[0004]由于硅溶膠中納米二氧化硅粒子表面存在大量羥基及結(jié)合水，因而涂料中親水的無機組分的增多必然導致涂 膜耐水性急劇下降，涂膜在浸水后出現(xiàn)泛白、起泡等不良現(xiàn)象。加入疏水劑或使用高疏水性聚合物乳液可減緩該缺陷，但硅溶膠的添加量也不宜過高，添加量一般只能達到5-15%，對性能的改進及成本的減低有一定的限度。并且由于硅溶膠中SiO2顆粒表面存在大量羥基，靜置時羥基形成氫鍵作用，體系形成立體三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，體系粘度急劇上升，因而該類涂料在儲存過程中容易出現(xiàn)自動增稠、返粗、絮凝、甚至報廢等不良現(xiàn)象。另外，由于硅溶膠與聚合物乳液性能差異較大，在儲存及成膜過程中均容易出現(xiàn)聚并或相分離，極大影響了其性能的發(fā)揮。
[0005]本發(fā)明提供的一種納米核殼復合乳液，為自制的高硅含量硅溶膠/丙烯酸酯納米核殼復合乳液，以SiO2計，硅含量占乳液總固體份重量百分比的40-50%，復合乳膠粒粒徑為60-80nm。該乳液綜合性能優(yōu)異，且成本極低，是一種新型水性涂料的成膜物質(zhì)，在國內(nèi)專利中，尚未見有采用該乳液研制成外墻涂料的報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的提供一種防污納米外墻涂料及其制備方法，通過對配方的研究及工藝的優(yōu)化配制出穩(wěn)定性好、成本低、性能優(yōu)越的外墻涂料。
[0007]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:
[0008]1.一種防污納米外墻涂料，其特征在于，由以下組分按重量百分數(shù)組成:10~20%純水；15~30%金紅石型鈦白粉；0~15%硅灰石粉；0~5%煅燒高嶺土 ；30~60%納米核殼復合乳液；1~5%成膜助劑-醇酯-12 ;0.5~2%防凍劑-丙二醇；2.2~5.8%小劑量助劑，其包括:0.1~0.2%潤濕劑、0.2~I %分散劑、0.1~0.5%消泡劑、0.1~0.3%多功能助劑、I~2%紫外吸收劑、0.5~I %光穩(wěn)定劑、0.1~0.3%防霉劑、0.1~
0.2%殺菌劑和0.1~0.5%增稠劑，增稠劑為疏水改性堿溶脹締合型、丙稀酸類堿增稠締和型、聚氨酯類締合型中的一種或兩種；
[0009]所述納米核殼復合乳液為一種自制的高硅含量硅溶膠/丙烯酸酯納米核殼復合乳液，以SiO2計，硅含量占乳液總固體份重量百分比的40~50%，復合乳膠粒粒徑為60~80nm。
[0010]2.如權(quán)利要求1所述一種防污納米外墻涂料的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟:
[0011]步驟1:漿料配制
[0012]在分散釜中依次加入配方量的純水、潤濕劑、分散劑、防凍劑、多功能助劑、消泡劑，于300~500rpm低速下攪拌分散均勻；加入顏填料，調(diào)速至1000~1800rpm，高速攪拌30min 左右，細度 <60μπι。
[0013]步驟2:預混物配制，將成膜助劑、紫外吸收劑、光穩(wěn)定劑預先混合均勻成預混物。
[0014]步驟3:調(diào)漆
[0015]將納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，調(diào)速至600~900rpm，中速下加入步驟I所配漿料，再依次加入防凍齊?、預混物、殺菌齊?、防霉劑，逐滴加入增稠劑稀釋液，調(diào)粘度至適當值，最后加入與步驟I漿料配制中等量的消泡劑，繼續(xù)攪拌lOmin，過濾出料，得成品。
[0016]本發(fā)明的有益效果:首先，本發(fā)明以納米核殼復合乳液為涂膜主要成膜物質(zhì)，該乳液是以納米二氧化硅為核，丙烯酸酯聚合物為殼的包覆結(jié)構(gòu)，復合乳膠粒粒徑小，納米二氧化硅含量占總固體份重量比的40~50%，納米二氧化硅微?？砂l(fā)揮部分聚合物的作用，不但能極大減少有機石油資源使用，符合環(huán)保要求，而且能降低成本，性能上較混拼涂料有極大的提高。其次，本涂料具有優(yōu)異的防污功能，主要原因是納米核殼復合乳液乳膠粒粒徑極小，干膜后排列規(guī)整，成膜致密，且硬度較高，所以灰塵、油污等污物不易滲透至涂膜內(nèi)，以致雨水可沖刷除去表面污物，從而使涂層保持清潔。再次，由于納米乳液特性及二氧化硅表面少量羥基形成輕微的氫鍵作用，涂料配制過程中無需使用羥乙基纖維素，僅添加少量締合型增稠劑就能使體系黏度達到適當值，具備優(yōu)良的中、低剪切黏度，黏度儲存穩(wěn)定良好，還能起到降低成本、不降低光澤度、提高成品的耐水性及流平性的作用。
[0017]本發(fā)明的各項性能均能達到國標GB/T9755-2001優(yōu)等品的要求，尤其是耐水、耐堿性、耐污性、耐人工老化性優(yōu)異，耐洗刷次數(shù)在10000次以上。
【具體實施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0019]實施例1[0020]在分散釜中依次加入IlOg純水，Ig潤濕劑PE-100，5g分散劑5027，15g丙二醇，Ig多功能助劑AMP-95，Ig消泡劑BYK-024，于400rpm的低速下攪拌分散均勻；加入250g鈦白粉(日本石原產(chǎn)業(yè)CR-95)，調(diào)速至1500rpm，高速攪拌30min左右，細度<60μπι，備用。
[0021]稱550g納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，于600rpm的中速下加入步驟I所配漿料，攪拌IOmin ;依次加入Ig殺菌劑LX-150，Ig防霉劑SKANE M_8，48g預混物(稱30g成膜助劑cs-12，12g紫外光吸收劑TINUVTN? 1130，6g光穩(wěn)定劑TIMJVIN? 292，混合均勻);調(diào)速至800rpm，逐滴加入增稠劑稀釋液I (SN636:水=1: 5)12g，及增稠劑稀釋液II (SN612:水=1: 3)4g，最后加入Ig BYK-024，攪拌lOmin，過濾出料，得成品。(粘度KU=90、對比率=0.96)
[0022]實施例2
[0023]在分散釜中依次加入IlOg純水，1.2g潤濕劑PE-100，6g分散劑5027，12g丙二醇，Ig多功能助劑AMP-95，1.2g消泡劑BYK-024，于400rpm的低速下攪拌分散均勻；加入170g鈦白粉(日本石原產(chǎn)業(yè)CR-95)，100g硅灰石粉，30g煅燒高嶺土，調(diào)速至1500rpm，高速攪拌30min左右，細度〈60 μ m。
[0024]稱500g納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，于600rpm的中速下加入步驟I所配漿料，攪拌IOmin ;依次加入Ig殺菌劑LX-150，Ig防霉劑SKANE M_8，48g預混物(稱30g成膜助劑cs-12，12g紫外光吸收劑TINUVIN? 1130，6g光穩(wěn)定劑TINUVIN? 292，混合均勻);調(diào)速至800rpm，逐滴加入增稠劑稀釋液I (SN636:水=1: 5)12g，及增稠劑稀釋液II (SN612:水=1: 3)4g，最后加入1.2g BYK-024，攪拌lOmin，過濾出料，得成品。(粘度KU=91、對比率=0.97)
[0025]實施例3
[0026]在分散釜中依次加入IlOg純水，Ig潤濕劑PE-100，5g分散劑5027，15g丙二醇，Ig多功能助劑AMP-95，Ig消泡劑BYK-024，于400rpm的低速下攪拌分散均勻；加入250g鈦白粉(美國杜邦R902)，調(diào)速至1500rpm，高速攪拌30min左右，細度〈60 μ m，備用。
[0027]稱550g納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，于600rpm的中速下加入步驟I所配漿料，攪拌IOmin ;依次加入Ig殺菌劑LX-150，Ig防霉劑SKANE M_8，48g預混物(稱30g成膜助劑cs-12，12g紫外光吸收劑TINUVIN? 1130，6g光穩(wěn)定劑TINUVIN? 292，混合均勻)；調(diào)速至800rpm,逐滴加入增稠劑稀釋液I (Acrysol TT-935:水=1: I) 4g,及增稠劑稀釋液II (SN612:水=1: 3)4g，最后加入Ig BYK-024，攪拌lOmin，過濾出料，得成品。(粘度KU=90、對比率=0.98)
[0028]實施例4
[0029]在分散釜中依次加入IlOg純水，1.2g潤濕劑PE_100，6g分散劑5027，15g丙二醇，Ig多功能助劑AMP-95，1.2g消泡劑BYK-024，于400rpm的低速下攪拌分散均勻；加入170g鈦白粉(美國杜邦R706)，100g硅灰石粉，30g煅燒高嶺土，調(diào)速至1500rpm，高速攪拌30min左右，細度〈60 μ m，備用。
[0030]稱500g納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，于600rpm的中速下加入步驟I所配漿料，攪拌IOmin ;依次加入Ig殺菌劑LX-150，Ig防霉劑SKANE M_8，48g預混物(稱30g成膜助劑cs-12，12g紫外光吸收劑TINUVIN? 1130，6g光穩(wěn)定劑TINUVIN? 292，混合均勻);調(diào)速至800rpm，逐滴加入增稠劑稀釋液I (SN636:水=1: 5)12g，及增稠劑稀釋液II (SN612:水=1: 3)4g，最后加入1.2g BYK-024，攪拌lOmin，過濾出料，得成品。(粘度KU=91、對比率=0.97)
[0031]實施例5
[0032]在分散釜中依次加入IlOg純水，Ig潤濕劑PE_100，2g分散劑5027，4g分散劑5040，15g丙二醇，Ig多功能助劑AMP-95，1.2g消泡劑BYK-024，于400rpm的低速下攪拌分散均勻；加入170g鈦白粉(日本石原產(chǎn)業(yè)CR-95)，120g硅灰石粉，30g煅燒高嶺土，調(diào)速至1500rpm,高速攪拌30min左右，細度〈60 μ m,備用。
[0033]稱500g納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，于600rpm的中速下加入步驟I所配漿料，攪拌IOmin ;依次加入Ig殺菌劑LX-150，Ig防霉劑SKANE M_8，48g預混物(稱30g成膜助劑cs-12，12g紫外光吸收劑TINUVIN? 1130，6g光穩(wěn)定劑TINUVIN? 292，混合均勻);調(diào)速至800rpm，逐滴加入增稠劑稀釋液I (SN636:水=1: 5)12g，及增稠劑稀釋液II (SN612:水=1: 3)4g，最后加入1.2g BYK-024，攪拌lOmin，過濾出料，得成品。(粘度KU=90、對比率=0.95)
[0034]實施例6
[0035]在分散釜中依次加入IlOg純水，1.2g潤濕劑PE_100，2g分散劑5027，4g分散劑5040，15g丙二醇，Ig多功能助劑AMP-95，1.2g消泡劑BYK-024，于400rpm的低速下攪拌分散均勻；加入220g鈦白粉(美國杜邦R706)，100g硅灰石粉，30g煅燒高嶺土，調(diào)速至1500rpm,高速攪拌30min左右，細度〈60 μ m,備用。
[0036]稱450g納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，于600rpm的中速下加入步驟I所配漿料，攪拌IOmin ;依次加入Ig殺菌劑LX-150，Ig防霉劑SKANE M_8，40g預混物(稱25g成膜助劑cs-12，IOg紫外光吸收劑TINU`VIN? 1130，5g光穩(wěn)定劑TINUVIN? 292，混合均勻);調(diào)速至800rpm，逐滴加入增稠劑稀釋液(Acrysol TT-935:水=1: I )6g，最后加入1.2g BYK-024,攪拌lOmin，過濾出料，得成品。(粘度KU=91、對比率=0.96)
[0037]檢測按照GB/T9755-2001《合成樹脂乳液外墻涂料》進行，實施例1成品性能檢測結(jié)果如下表1所示。
[0038]表1.實施例1涂料成品檢測結(jié)果
[0039]
【權(quán)利要求】
1.一種防污納米外墻涂料，其特征在于，由以下組分按重量百分數(shù)組成:10~20%純水；15~30%金紅石型鈦白粉；0~15%硅灰石粉；0~5%煅燒高嶺土 ；30~60%納米核殼復合乳液；1~5%成膜助劑-醇酯-12 ；0.5~2%防凍劑-丙二醇；2.2~5.8%小劑量助劑，其包括:0.1~0.2%潤濕劑、0.2~1%分散劑、0.1~0.5%消泡劑、0.1~0.3%多功能助劑、I~2%紫外吸收劑、0.5~1%光穩(wěn)定劑、0.1~0.3%防霉劑、0.1~0.2%殺菌劑和0.1~0.5%增稠劑，增稠劑為疏水改性堿溶脹締合型、丙稀酸類堿增稠締和型、聚氨酯類締合型中的一種或兩種； 所述納米核殼復合乳液為一種自制的高硅含量硅溶膠/丙烯酸酯納米核殼復合乳液，以SiOJ+，硅含量占乳液總固體份重量百分比的40~50%，復合乳膠粒粒徑為60~80nm。
2.如權(quán)利要求1所述一種防污納米外墻涂料的制備方法，其特征在于包括以下操作步驟: 步驟1:衆(zhòng)料配制 在分散釜中依次加入配方量的純水、潤濕劑、分散劑、防凍劑、多功能助劑、消泡劑，于300~500rpm低速下攪拌分散均勻；加入顏填料,調(diào)速至1000~1800rpm,高速攪拌30min左右，細度<60 μ m ； 步驟2:預混物配制，將成膜助劑、紫外吸收劑、光穩(wěn)定劑預先混合均勻成預混物； 步驟3:調(diào)漆 將納米復合乳液加入調(diào)漆釜中，調(diào)速至600~900rpm，中速下加入步驟I所配漿料，再依次加入防凍劑、預混物、殺菌劑、防霉劑，逐滴加入增稠劑稀釋液，調(diào)粘度至適當值，最后加入與步驟I漿料配制中等量的消泡劑，繼續(xù)攪拌lOmin，過濾出料，得成品。
【文檔編號】C09D5/16GK103614042SQ201310674049
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】龐起, 巫朝劍, 童張法, 蘇濤 申請人:廣西大學