一種外牆塗料及其製備方法
2023-05-08 14:36:11
專利名稱：一種外牆塗料及其製備方法
技術領域：
本發明涉及建築材料領域，具體涉及一種外牆塗料及其製備方法。
背景技術：
近年來，水性化、環保化、多功能化和高性能化已經成為建築外牆塗料發展的趨 勢。隨著人們生活水平的提高，外牆塗料的防水、防黴、防蟲等功能也逐漸為民眾所了解和 接受，從而對塗料的裝飾效果提出了更高的要求。目前，我國採用的外牆塗料主要以丙烯酸乳液為基料。水性丙烯酸塗料具有成本 適中、耐候性優良、可調整性好，無有機溶劑釋放等優點，是近年來發展十分迅速的一類塗 料產品。但目前國內市場上投放的丙烯酸塗料存在光澤低、附著力差、不耐水洗等缺點，且 高溫易返粘、低溫易脆裂，導致塗料容易開裂、剝落，雨水等容易滲入牆面、腐蝕牆體。這不 但影響建築物的裝飾美觀，而且將降低建築物的使用壽命。
發明內容
本發明的首要目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供-洗的、高附著力的、多功能的外牆塗料。本發明的另一目的在於提供上述外牆塗料的製備方法。本發明的目的通過下述技術方案實現—種外牆塗料，由以下質量百分比的成分所製備得到
4中高耐侯性的、耐刷具網絡互穿結構的矽丙乳液10 -30%
丙烯酸酯類乳液10 --40%
疏水改性的無機納米粒子1 15%
顏填料10 --40%
分散劑0. 3
消泡劑0. 1 0. 2%
防腐劑0. 1 0. 3%流平劑0.3 0.6%增稠劑1 2%餘量為去離子水。所述丙烯酸酯類乳液為純丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、矽丙乳液中的一種。所述顏填料為金紅石型鈦白粉、碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉和高嶺土中的一種或一種 以上的混合物。所述分散劑為六偏磷酸鈉、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、焦磷酸鈉、脂 肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、BYK161、BYK163、BYK164、BYK167、BYK300、BYK170、 EFKA64、EFKA66、5040、A1160 或者 Z6040。所述消泡劑為脂肪酸酯、長鏈醇、有機磷酸酯、脂肪酸醯胺、十八烷基異氰酸酯、
4BYK065、BYK141、BYK019、BYK052、BYK057、BYK058、TP-39、德謙 2700、德謙 3100、德謙 3500、 EFKA 2020 或者 EFKA2550。所述防腐劑為2-甲基-4-異噻唑啉-3-酮、5-氯_2_甲基_4_異噻唑啉_3_酮、 n-水楊醯苯胺、對甲苯磺醯胺、五氯苯酚、苯基-8-汞氧基喹啉、乙酸苯汞或者氯化鋅。所述流平劑為純丙烯酸酯、改性聚丙烯酸酯、丙烯酸鹼溶樹脂、聚醚改性有機 矽、反應性有機矽、聚酯改性有機矽、微粉化蠟乳液、BYK333、BYK323、BYK306、BYK307、 EFKA3031、EFKA 3033、EFKA3239、RM2020 或者 EFKA3777。所述增稠劑為羧甲基纖維素、甲基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、聚 丙烯酸鹽、膨潤土或者氣相二氧化矽。所述具網絡互穿結構的矽丙乳液，由以下方法製備得到(1)首先將20 25重量份乙烯基有機矽單體、5 6重量份丙烯酸(酯)單體、 0. 2 0. 3重量份自交聯單體、0. 1 0. 3重量份乳化劑和10 13重量份去離子水混合， 進行預乳化反應，得到預乳化液；(2)將0. 1 0. 3重量份緩衝劑、0. 2 0. 45重量份乳化劑溶解於40 45重量 份去離子水中，升溫至65°C，加入步驟(1)預乳化液質量的15%，繼續升溫至80°C，並滴入 步驟(1)剩餘的預乳化液和0. 3 0. 45重量份引發劑，控制預乳化液和引發劑在1. 5小時 內滴完，並保溫反應1.5小時；(3)將12重量份有機矽單體、15 18重量份丙烯酸(酯)單體、0. 5 0. 6重量 份自交聯單體、0. 15 0. 2重量份乳化劑和10 14重量份去離子水混合，進行預乳化反 應，得到預乳化液；(4)將步驟(3)得到的預乳化液滴入步驟(2)的反應體系中，同時滴入0. 3重量份 引發劑，控制滴加時間在1. 5小時，保溫反應2. 5小時，出料，即獲得具網絡互穿結構的矽丙 乳液。所述的乙烯基有機矽單體為C5 C18烯基烷氧基矽烷中的一種；優選乙烯基三乙 氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷中的一種。所述的丙烯酸(酯)單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、 甲基丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸中 的一種或一種以上的混合物。所述的自交聯單體為丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺中的一種。所述的乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷劑苯磺酸鈉、聚氧乙烯-4-酚基醚硫酸 銨鹽脂肪、乙氧基化烷基酚硫酸銨、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧 乙烯醚、壬基酚乙氧基化物烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯中的一種或一種以上的混合物。所述的緩衝劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸鉀、硫酸氫鉀、醋酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸 二氫鉀中的一種。所述的弓|發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種。所述有機矽單體為氯丙基三甲氧基矽烷、巰丙基三甲氧基矽烷、氨丙 基三乙氧基矽烷中的一種。所述疏水改性的無機納米粒子，由以下方法製備得到(1)取2 4重量份無機納米粒子加入到30 45重量份無水乙醇中，超聲分散
520分鐘，得到納米粒子分散液，將其在50 60°C水浴加熱；(2)取1 3. 5重量份矽烷偶聯劑與20重量份無水乙醇混合，得到矽烷偶聯劑混 合液，將其滴入到步驟(1)的納米粒子分散液中，控制滴加時間為2小時；滴加完畢後，將水 浴溫度提高到70 80°C，繼續反應24小時，出料，即得疏水改性的無機納米粒子。所述無機納米粒子為納米Si02、納米Ti02中的一種。所述矽烷偶聯劑，其結構式為Y(CH2)nSiX3，其中X為可水解的氯基、甲氧基、乙氧 基、甲氧基乙氧基、乙醯氧基；Y為乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙烯醯氧基、巰基或脲基；n = 0 3。上述外牆塗料的製備方法，包括以下步驟(1)把水、1 15%疏水改性的納米粒子、0. 3 1 %分散劑混合，以550 700rpm 剪切30 60分鐘；(2)依次加入10 40%顏填料、0. 1 0. 3%防腐劑、0. 5 0. 8%增稠劑和0. 06% 消泡劑，以500 600rpm剪切，至填料粒度小於40微米；(3)再依次加入10 30%具網絡互穿結構的矽丙乳液、10 40%丙烯酸酯類乳 液、0. 04 0. 14%消泡劑、0. 3 0. 6%流平劑，以250 300rpm攪拌分散60分鐘；(4)將反應體系的pH值調到8 9，再加入0. 45 1. 5%增稠劑調節粘度，分散均 勻，過濾，包裝，即得成品；所述百分比為佔外牆塗料總質量的百分比。基料和顏填料是影響塗料耐刷洗、耐侯性的重要因素。本發明外牆塗料以光、熱穩 定性優良的網絡互穿結構矽丙乳液為基料，又引入疏水性能、耐侯性優良的無機納米粒子， 並對助劑等進行優化選擇，製備出具有高耐侯性、耐刷洗、附著力強，使用壽命長的外牆塗 料。互穿網絡聚合物的網狀結構是兩種或兩種以上的共混聚合物，分子鏈相互貫穿， 聚合物分子鏈以化學鍵的方式交鏈而形成的網絡結構。在合成方法上，可以加入有交聯劑 的單體合成種子聚合物，然後再用加有交聯劑的單體對種子乳液進行溶脹引發反應，從而 生成互穿網絡聚合物。本發明相對於現有技術具有如下的優點及效果(1)本發明外牆塗料的製備工藝簡便、對設備要求不高，易於大規模推廣應用。(2)本發明的外牆塗料具有高耐侯性、耐刷洗性、附著力強，使用壽命長。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限於此。實施例一外牆塗料配方組成
權利要求
一種外牆塗料，由以下質量百分比的成分所製備得到具網絡互穿結構的矽丙乳液10～30％丙烯酸酯類乳液 10～40％疏水改性的無機納米粒子 1～15％顏填料 10～40％分散劑 0.3～1％消泡劑 0.1～0.2％防腐劑 0.1～0.3％流平劑 0.3～0.6％增稠劑 1～2％餘量為去離子水；所述具網絡互穿結構的矽丙乳液，由以下方法製備得到(1)首先將20～25重量份乙烯基有機矽單體、5～6重量份丙烯酸(酯)單體、0.2～0.3重量份自交聯單體、0.1～0.3重量份乳化劑和10～13重量份去離子水混合，進行預乳化反應，得到預乳化液；(2)將0.1～0.3重量份緩衝劑、0.2～0.45重量份乳化劑溶解於40～45重量份去離子水中，升溫至65℃，加入步驟(1)預乳化液質量的15％，繼續升溫至80℃，並滴入步驟(1)剩餘的預乳化液和0.3～0.45重量份引發劑，控制預乳化液和引發劑在1.5小時內滴完，並保溫反應1.5小時；(3)將12重量份有機矽單體、15～18重量份丙烯酸(酯)單體、0.5～0.6重量份自交聯單體、0.15～0.2重量份乳化劑和10～14重量份去離子水混合，進行預乳化反應，得到預乳化液；(4)將步驟(3)得到的預乳化液滴入步驟(2)的反應體系中，同時滴入0.3重量份引發劑，控制滴加時間在1.5小時，保溫反應2.5小時，出料，即獲得具網絡互穿結構的矽丙乳液；所述疏水改性的無機納米粒子，由以下方法製備得到(1)取2～4重量份無機納米粒子加入到30～45重量份無水乙醇中，超聲分散20分鐘，得到納米粒子分散液，將其在50～60℃水浴加熱；(2)取1～3.5重量份矽烷偶聯劑與20重量份無水乙醇混合，得到矽烷偶聯劑混合液，將其滴入到步驟(1)的納米粒子分散液中，控制滴加時間為2小時；滴加完畢後，將水浴溫度提高到70～80℃，繼續反應24小時，出料，即得疏水改性的無機納米粒子。
2.根據權利要求1所述的一種外牆塗料，其特徵在於所述丙烯酸酯類乳液為純丙乳液、苯丙乳液、醋丙乳液、矽丙乳液中的一種；所述顏填料為金紅石型鈦白粉、碳酸鈣、硫酸鋇、滑石粉和高嶺土中的一種或一種以上 的混合物。
3.根據權利要求1所述的一種外牆塗料，其特徵在於所述的乙烯基有機矽單體為 C5 C18烯基烷氧基矽烷中的一種。
4.根據權利要求1所述的一種外牆塗料，其特徵在於所述的乙烯基有機矽單體為乙烯基三乙氧基矽烷、乙烯基三氯矽烷中的一種。
5.根據權利要求1所述的一種外牆塗料，其特徵在於所述的丙烯酸(酯)單體為甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基 丙烯酸異丁酯、甲基丙烯酸異辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸中的一 種或一種以上的混合物；所述的自交聯單體為丙烯醯胺、N-羥甲基丙烯醯胺中的一種。
6.根據權利要求1所述的一種外牆塗料，其特徵在於所述的乳化劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷劑苯磺酸鈉、聚氧乙烯-4-酚基醚硫酸銨鹽 脂肪、乙氧基化烷基酚硫酸銨、壬基酚聚氧乙烯醚、辛基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯 醚、壬基酚乙氧基化物烯丙氧基壬基酚聚氧乙烯中的一種或一種以上的混合物；所述的緩衝劑為碳酸氫鈉、碳酸鈉、磷酸鉀、硫酸氫鉀、醋酸鈉、磷酸氫二鈉、磷酸二氫 鉀中的一種。
7.根據權利要求1所述的一種外牆塗料，其特徵在於所述的弓I發劑為過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉中的一種；所述有機矽單體為氯丙基三甲氧基矽烷、巰丙基三甲氧基矽烷、氨丙基三 乙氧基矽烷中的一種。
8.根據權利要求1所述的一種外牆塗料，其特徵在於所述無機納米粒子為納米Si02、納米Ti02中的一種；所述矽烷偶聯劑，其結構式為Y (CH2)nSiX3，其中X為氯基、甲氧基、乙氧基、甲氧基乙氧 基、乙醯氧基；Y為乙烯基、氨基、環氧基、甲基丙烯醯氧基、巰基或脲基；n = 0 3。
9.權利要求1所述外牆塗料的製備方法，其特徵在於包括以下步驟(1)把水、1 15%疏水改性的納米粒子、0.3 分散劑混合，以550 700rpm剪切 30 60分鐘；(2)依次加入10 40%顏填料、0.1 0. 3%防腐劑、0. 5 0. 8%增稠劑和0. 06%消 泡劑，以500 600rpm剪切，至填料粒度小於40微米；(3)再依次加入10 30%具網絡互穿結構的矽丙乳液、10 40%丙烯酸酯類乳液、 0. 04 0. 14%消泡劑、0. 3 0. 6%流平劑，以250 300rpm攪拌分散60分鐘；(4)將反應體系的pH值調到8 9，再加入0.45 1. 5%增稠劑調節粘度，分散均勻， 過濾，包裝，即得成品；所述百分比為佔外牆塗料總質量的百分比。
全文摘要
本發明公開了一種高耐侯性的、耐刷洗的、高附著力的、多功能的外牆塗料及其製備方法。本發明的外牆塗料由10～30％具網絡互穿結構的矽丙乳液、10～40％丙烯酸酯類乳液、1～15％疏水改性的無機納米粒子、10～40％顏填料、0.3～1％分散劑、0.1～0.2％消泡劑、0.1～0.3％防腐劑、0.3～0.6％流平劑、1～2％增稠劑和餘量的去離子水所製備得到。本發明的外牆塗料具有高耐侯性、耐刷洗性、附著力強，使用壽命長；其製備工藝簡便、對設備要求不高，易於大規模推廣應用。本發明的外牆塗料克服了現有外牆塗料耐刷洗性差、耐老化性能差等缺陷。
文檔編號C09D7/12GK101974273SQ201010503268
公開日2011年2月16日 申請日期2010年10月9日 優先權日2010年10月9日
發明者蔣星亮 申請人:廣州市楓源化工有限公司