乳膠外牆塗料及其製備方法
2023-05-30 22:45:51 1
專利名稱：乳膠外牆塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及塗料領域，特別是將預處理的納米顏填料加入到塗料中，以吸收和反射紫外光，保護樹脂免遭光分解，製成高耐侯性的乳膠外牆塗料及其製備方法。
傳統的建築乳膠塗料是將有機樹脂(主要成膜物質)、顏料、填料、助劑等經分散、攪拌、混合、研磨等工藝配製而成，這種建築乳膠塗料耐候性不理想，其主要原因是顏填料等物質對紫外線的屏蔽性能差，不能充分保護成膜物質樹脂免遭光分解，破壞樹脂的C-H鍵，使乳膠塗料的壽命縮短。
本發明的目的在於提供一種乳膠外牆塗料，在塗料中加入納米顏填料，以吸收和反射紫外光，保護樹脂免遭光分解，使乳膠塗料經久耐用。
本發明的目的還在於提供一種乳膠外牆塗料的製備方法。
本發明的乳膠外牆塗料重量組成如下顏填料 25～35％納米粒子2.5～4％助劑A 1.6～1.9％助劑B 0.6～1.0％聚合物乳液 35～55％助劑C 3～6％水 其餘顏填料是鈦白粉、滑石粉、高嶺土、重質碳酸鈣、輕質碳酸鈣等，顏料金紅石型鈦白粉具有良好的耐候性能，其最佳用量為19～25％；填料的使用不僅會降低成本，而且會賦予填料一些特殊的性能，如高嶺土的片狀結構使得塗料具有一定的觸變性，從而提高塗料的儲存穩定性，其中滑石粉具有防止塗料流掛及在塗膜中吸收伸縮應力、減少裂縫和孔隙的功能等，但填料的用量不宜過大，以保證體系的顏料體積濃度(PVC)在25～35％之間為最佳。
納米粒子對紫外光有良好的屏蔽性能和反射性能，納米粒子的尺寸一般在1～100nm(10-9米)之間，處在原子簇和宏觀物體交界的過渡區域，納米體系既非典型的微觀體系，亦非典型的宏觀體系，是一種典型的介觀體系；納米粒子另一特性是容易團聚，不親有機相，若不對其進行預處理，納米粒子就不可能均勻地分散在基料樹脂之間，達不到減弱紫外光照的目；納米粒子的用量很關鍵，如加量不足，則起不到預期的效應；但加量過多，不僅是一種浪費，反而會起副作用，使塗料產品質量下降，其最佳用量為3～4％。
助劑A是通用的消泡劑、分散劑、增稠劑、流平劑等，例如德國BYK公司的消泡劑BYK-022、BYK-024和分散劑BYK-154、法國COATEX公司的增稠劑COATEX 125P和流平劑COAPUR 3025等，其作用是使顏填料有效分散並形成一個穩定的、無氣泡和無流平不良等缺陷的塗料體系。本發明優選的分散劑是一種聚吡咯烷酮類超分散劑，如廣州南工化工有限公司研製的超分散劑SUPER PB-1和PB-2，其不僅能有效分散常用顏填料，還能有效地分散和穩定納米粒子，其最佳用量為顏填料總量(包括納米粒子)的0.2～0.3％(以幹固體分計)，用量過大會影響塗膜的耐水性能。
助劑B是通用的防黴劑、殺菌劑等，例如Rohm and Haas公司的Kathon LXE和Rozone 2000、德國Henkel公司的四氯間苯二甲晴類防黴殺菌劑NopcocideN-96、德國Baye公司的二甲基苯基硫醯胺類防黴殺菌劑Preventol A4等，其作用是防止塗料儲存過程中的腐化變質及塗裝後塗膜的長黴。
聚合物乳液是丙烯酸、水性聚氨脂、丙烯酸有機矽、氟樹脂等，其作用是形成符合要求的塗膜。
助劑C是防凍劑、助結劑、PH調節劑等，例如乙二醇和丙二醇防凍劑、美國EASTMAN公司的醇醚類TEXANOL助結劑、氨水和美國ANGUS公司的一種低分子量有機氨內酯類PH值調節劑AMP-95，其作用分別是增加塗料的凍融穩定性、幫助成膜及調節塗料的PH值以增加塗料體系的穩定性。
本發明的乳膠外牆塗料的製備方法包括——將分散劑加入水中，調節溶液PH值至7.5～9.5；——加入納米級顏填料並攪拌，製成含1.0～9.0％重量納米級顏填料的溶液；——加入塗料的其餘組分，經分散，攪拌，混合，研磨，調色等配製出產品。
其最佳條件是——加入分散劑的量為水量的0.6～1.0％，溶液的PH為7.5～8.0；——加入納米級顏填料並攪拌，製成含2.5～4.0％重量納米級顏填料的溶液。
本發明的原理是外牆乳膠塗料的成膜物質(有機樹脂-高分子化合物)主要是由碳氫化合物組成，而碳氫鍵能較小，在紫外光的照射下很容易斷裂，造成外牆乳膠塗料降解(裂解)。為了提高塗料的耐候性，使用納米級顏填料製造塗料，由於納米粒子對紫外光有良好的屏蔽性能和反射性能，極大地減弱了外牆乳膠塗料塗料的光致裂解，大大提高外牆乳膠塗料的使用壽命。
本發明與現有技術相比的優點是
1、將納米粒子引入到塗料配方中，並藉助於分散劑和其他助劑、及適當的生產工藝，使得納米粒子能夠充分地分散成初級粒子並穩定地存在於塗料體系中；塗料不含芳香烴成分，符合環保要求。
2、納米顏料、填料先經預處理後再加入到有機樹脂(丙烯酸、水性聚氨脂、丙烯酸有機矽、氟樹脂等)和助劑中，經分散、攪拌、混合、研磨等工藝配製出性能獨特的外牆塗料塗料具有觸變性、儲存穩定性好；塗層防水、防黴，具有極佳的附著力；低溫可成膜，一年四季任何氣候條件下均可施工；塗層抗汙染且具有自潔、呼吸功能，塗層可防止混凝土牆面碳化；塗層耐酸雨、耐風化、色彩持久；塗層耐久性13年以上。
本發明外牆乳膠塗料主要性能耐人工加速老化時間為1300～1500小時，相當於使用壽命13-15年，耐擦洗次數大於10000次，不黴變。
下面通過實施例對本發明作進一步說明。
實施例1配方為(總重量以100公斤計)自來水12.3公斤，SUPER BP-1潤溼分散劑0.5公斤，金紅石型鈦白粉(0.20μm)25公斤，納米TiO2(60～80nm)2.5公斤，德國BYK公司的BYK-022消泡劑0.3公斤，羥乙基纖維素增稠劑0.3公斤，締合型聚氨酯增稠劑COATEX 125P 0.5公斤，PH調節劑AMP-95 0.3公斤，殺菌劑Kathon LXE 0.4公斤，防黴劑Rozone 2000 0.2公斤，防凍劑丙二醇1公斤，助結劑TEXANOL 1.7公斤，有機矽改性丙烯酸乳液55公斤。配製工藝步驟為①首先在不鏽鋼分散缸中加入分散介質水，開動攪拌機，然後按配方準確稱取各種物料，在攪拌情況下加入潤溼分散助劑、2/3的消泡劑、增稠劑A、防凍劑、金紅石型鈦白粉和納米TiO2，低速(150-500轉/分)攪拌5分鐘。②在高速攪拌機內高速(1000-1200轉/分)分散。顏填料粒子在高速攪拌機的高剪切速率作用下，被分散成原級粒子，同時因分散機的高速剪切作用，缸內的溫度上升至50℃。檢查漿料的細度，在高速分散25分鐘後，顏料漿的細度小於20um。調低轉速，以便調漆。③調漆。將②所得的漿料轉移到調漆罐中，在低速(150-500轉/分)下依次加入聚合物乳液、部分消泡劑、PH調節劑、適量的增稠劑B與C、助結劑及其他助劑，調漆。根據要求可加入適量的各種顏色的色漿調色，以製得用戶需要的、絢麗多彩的內牆塗料。通過此過程，得到了具有合適的粘度和良好穩定性的塗料。④採用振動篩過濾，除去雜質粒子及未達到細度的顏填料粒子。⑤包裝。根據要求將塗料裝在不同體積的塗料罐中，即得到本發明的納米複合外牆乳膠塗料乳膠塗料。本產品無毒無害，無環境汙染，且色彩豐富亮麗，漆面幼滑如絲，酷似溶劑型醇酸樹脂漆，流平性能卓越；遮蓋力強，具有高雅溫馨的半光裝飾效果，屬綠色環保型建築裝飾材料。經檢測，該塗料具有優良的耐水、耐鹼性能，其塗膜耐人工加速老化時間為1560小時，相當於使用壽命15年；耐擦洗次數大於10000次；在恆溫50℃的條件放置2個月(相當於倉庫存放1年時間)，不分層，不結塊，具有良好的儲存穩定性。
實施例2某新建別墅區，為了美化環境、促進居民的身體健康，採用了本產品進行外牆塗飾。配方為(總重量以100公斤計)自來水22.2公斤，SUPER BP-1潤溼分散劑0.5公斤，金紅石型鈦白粉(0.20μm)21公斤，納米TiO2(60～80nm)4公斤，高嶺土(1250目)5公斤，滑石粉(1000目)4公斤，BYK-024消泡劑0.4公斤，羥乙基纖維素增稠劑0.2公斤，締合型聚氨酯增稠劑0.8公斤，PH調節劑AMP-95 0.2公斤，殺菌劑Kathon LXE 0.6公斤，防黴劑Rozone 0.3公斤，防凍劑丙二醇3.8公斤，助結劑2公斤，純丙烯酸乳液35公斤。施工時加入10％乳膠塗料量的自來水，攪拌15分鐘，使其混合均勻，即可使用。在塗刷塗料前，內牆是潔淨、平整和乾燥的，其上已刮抹有膩子，並已用砂紙打磨平整。採用合成硬毛刷刷塗施工。塗刷本發明製得的塗料，漆面幼滑如絲，流平性能卓越，塗刷簡便，抗鹼防黴性強，長久使用不褪色，耐沾汙、耐擦洗等性能優越。工程完工一年後到工地進行複查，牆面仍光亮如新，塗膜耐久性能好，塗層經受日曬、雨淋、風吹、冰凍及各種化學物質的侵蝕，依然能保光保色，不剝落、不損壞，具有良好的耐鹼、耐工業廢氣、耐紫外線、耐黴菌、耐沾汙，耐擦洗等優越性能。
實施例3某區幾棟樓，幾乎在同一時間A棟用本新型複合外牆乳膠塗料，B棟用某廠家生產的複合外牆乳膠塗料。A棟所用乳膠塗料配方為(總重量以100公斤計)自來水16公斤，SUPER BP-1潤溼分散劑0.5公斤，金紅石型鈦白粉(0.20μm)19公斤，納米TiO2(60～80nm)3公斤，高嶺土(1250目)6公斤，滑石粉(1000目)5公斤，碳酸鈣(1250目)5公斤，消泡劑BYK-022 0.4公斤，羥丙基纖維素增稠劑0.3公斤，締合型聚氨酯增稠劑0.4公斤，PH調節劑AMP-950.4公斤，殺菌劑Kathon LXE 0.7公斤，防黴劑Rozone 0.3公斤，防凍劑丙二醇2.4公斤，助結劑TEXANOL 1.2公斤，有機矽改性丙烯酸乳液39.4公斤。施工時加入20％乳膠塗料量的自來水，攪拌15分鐘，使其混合均勻，就可使用。在塗刷塗料前，外牆經過抹平膠找平並打磨，牆面是潔淨、平整和乾燥的。採用合成硬毛刷刷塗施工。工程完工半年後觀測，B棟外牆多處掛彩(由塵埃粘結成的線條和班點)，而A棟外牆光亮如初，看不到任何班點和掛彩線條。
權利要求
1.一種乳膠外牆塗料，其特徵在於重量組成如下顏填料25～35％、納米粒子2.5～4％、助劑A 1.6～1.9％、助劑B 0.6～1.0％、聚合物乳液35～55％、助劑C 3～6％、其餘是水。
2.根據權利要求1所述的乳膠外牆塗料，其特徵在於顏填料19～25％。
3.根據權利要求1所述的乳膠外牆塗料，其特徵在於納米粒子3～4％。
4.一種乳膠外牆塗料的製備方法，其特徵在於包括——將分散劑加入水中，調節溶液PH值至7.5～9.5；——加入納米級顏填料並攪拌，製成含1.0～9.0％重量納米級顏填料的溶液；——加入塗料的其餘組分，經分散，攪拌，混合，研磨，調色等配製出產品。
5.根據權利要求1所述的乳膠外牆塗料的製備方法，其特徵在於——加入分散劑的量為水量的0.6～1.0％，溶液的PH為7.5～8.0；——加入納米級顏填料並攪拌，製成含2.5～4.0％重量納米級顏填料的溶液。
全文摘要
一種乳膠外牆塗料,由顏填料、納米粒子、助劑A、助劑B、聚合物乳液、助劑C、水組成;其製備方法包括將分散劑加入水中,調節溶液pH值至7.5～9.5;加入納米級顏填料並攪拌,製成含1.0～9.0%重量納米級顏填料的溶液;加入塗料的其餘組分,經分散,攪拌,混合,研磨,調色等配製出產品。本發明在塗料中加入納米顏填料,以吸收和反射紫外光,保護樹脂免遭光分解,使乳膠塗料經久耐用。
文檔編號C09D5/02GK1308103SQ0110754
公開日2001年8月15日 申請日期2001年2月19日 優先權日2001年2月19日
發明者藍仁華, 陳煥欽, 黃洪 申請人:華南理工大學