一種抗裂、防脫落塗料及製備方法與流程

2023-10-06 16:30:09 2

本發明涉及塗料技術領域，具體涉及一種抗裂、防脫落塗料及製備方法。

背景技術：

內牆防水塗料在住宅、學校辦公樓等廣泛應用。目前市場上內牆防水塗料品種有：合成樹脂乳液塗料(俗稱乳膠漆)、水溶性內牆塗料，以聚乙烯醇和水玻璃為主要成膜物質，包括各種改性經濟型塗料；多彩內牆塗料，包括水包油型和水包水型兩種；此外還有纖維狀塗料，仿瓷塗料，絨面塗料等。

隨著人們生活水平的提高，房地產行業的迅速發展，人們對於裝修行業的要求也越來越高，對建材的性能要求越來越高，不但提高質量，延長使用的耐久性，牆體環保是建築物節能降耗的必要措施，已有的牆體環保材料其它性能不理想，比如南方常年雨季，房屋潮溼，容易發黴、氣泡、脫落，所以在環保的基礎上急需研製一種防黴、防脫落、防氣泡的塗層材料，滿足現代裝修的要求。近幾年，市場上出現各種各樣劣質的裝修材料，選用不當對人們的生命安全也存在隱患。目前市場上的室內裝修塗料在低溫潮溼的環境下或使用時間長時，大多易脫落，不僅影響美觀，脫落下的碎屑飄散的空氣中也會給人們的生活帶來不便。

因此，研究開發一種具有較好的防水效果，又具有較好的抗裂，防脫落的塗料具有重要意義，也符合目前市場的需求，具有較好的應用前景。

技術實現要素：

針對現有技術中的缺陷，本發明的目的是提供一種抗裂、防脫落塗料及製備方法，所述塗料不僅具有較好的防水防腐效果，還具有較好抗裂、防脫落性能。此外，所述製備方法簡單易行，具有較好的應用價值。

本發明解決技術問題採用如下技術方案：

本發明涉及一種抗裂、防脫落塗料，包括如下重量份的各原料：改性聚氨酯20~40份、改性環氧樹脂15~30份、玻璃纖維5~12份、氧化鋁8~15份、硬脂酸鈉10~15份、膏狀凹凸棒石粘土10~16份、膩子膏15~22份、硅藻土6~10份、消泡劑3~8份、填充劑15~20份、顏料5~10份，還包括適量的水；

所述改性聚氨酯為石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯20~40份、氧化石墨烯2~5份、異氟爾酮二異氰酸酯10~15份、水合肼5~10份、還包括溶劑n,n-二甲基甲醯胺適量；

製備方法包括：按照配比稱取氧化石墨烯和n,n-二甲基甲醯胺200~500ml，混合後置於超聲波中超聲分散10~20min，再加入異氟爾酮二異氰酸酯，通入氮氣保護條件下，於70~80℃反應3~7h，調節ph至9~10，再升溫至90~100℃，加入水合肼還原，反應結束後用n,n-二甲基甲醯胺洗滌，乾燥，得到功能化的石墨烯；然後將功能化的石墨烯與水性聚氨酯混合均勻，並置於超聲波中超聲20~30min，即得所述改性聚氨酯；

所述改性環氧樹脂為有機矽改性環氧樹脂，包括如下重量份的各原料：環氧樹脂15~30份、端羥基聚二甲基矽氧烷3~6份，溶劑甲苯適量；

製備方法包括：按照配比稱取環氧樹脂，溶解在甲苯中，攪拌並升溫至100~120℃，加入端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑，混合均勻，恆溫反應3~6h，反應結束後減壓蒸餾出去低分子化合物及溶劑，即得所述有機矽改性環氧樹脂；

其中，端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑的加入方法為，先將三者混合，然後再滴加至環氧樹脂溶液中。

優選地，所述改性聚氨酯30份、改性環氧樹脂20份、玻璃纖維8份、氧化鋁10份、硬脂酸鈉12份、膏狀凹凸棒石粘土15份、膩子膏20份、硅藻土8份、消泡劑5份、填充劑18份、顏料7份，還包括適量的水。

優選地，所述膏狀凹凸棒土為將天然凹凸棒石粘土進行提純、酸改性之後加水後的固液混合物。

優選地，所述填充劑為白炭黑、納米碳酸鈣、滑石粉和納米二氧化鈦中的任一種或者多種的混合物。

本發明還涉及一種製備抗裂、防脫落塗料的方法，包括如下步驟：

（1）按照配比稱取改性聚氨酯、改性環氧樹脂加入到反應釜中，加入適量水，升溫至70~80℃，攪拌20~30min，再加入玻璃纖維、氧化鋁、硬脂酸鈉，混合反應1~2h，得混合物a1；

（2）按照配比稱取膏狀凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，攪拌均勻後置於超聲波中超聲10~20min，得混合物a2；

（3）按照配比分別稱取膩子膏、硅藻土、消泡劑、填充劑，加入到混合物a2中，攪拌20~30min，再置於轉速為2000~3000轉/min的剪切機中剪切5~10min，然後向混合物中加入顏料，混合均勻，即得所述塗料。

優選地，所述步驟（1）中加入水的量為聚合物總量的5~10倍。

優選地，所述步驟（2）中膏狀凹凸棒石粘土的製備方法為：

取天然凹凸棒土進行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土質量10~20倍的水，攪拌形成懸浮泥漿，取上層懸濁液於3000~5000轉/min的離心機中離心處理5~10min，真空抽濾；將濾餅置於燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，於60~80℃攪拌回流20~30min，真空抽濾，並用蒸餾水清洗至ph為6~7，得濾餅，再將濾餅加水混合製得含水量為50~70%的膏狀凹凸棒石粘土。

優選地，所述稀鹽酸加入的體積量與凹凸棒石粘土質量之比為1ml：5g~10g。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：

（1）本發明所述的抗裂、防脫落塗料，不僅具有較好的防水防腐效果，還具有較好抗裂、防脫落性能，大大延長了塗料的使用壽命，降低了使用成本，具有較好的應用價值及前景。

（2）本發明所述的抗裂、防脫落塗料中添加有膏狀凹凸棒石粘土，具有較好的粘性和可塑性，乳化率較高，節省了乳化生產過程，降低了生產成本，有利於原料之間的乳化和粘結，使得製備得到的塗料具有較高的粘結性能、抗剝落性能和較好的防水效果。

（3）本發明所述抗裂、防脫落塗料中添加有石墨烯改性聚氨酯組分，由於石墨烯具有片層共軛結構，層層疊加形成緻密的防腐層，能夠有效抑制水對塗層的浸潤與滲透；此外，由於石墨烯優異的力學性能及化學穩定性，使得改性後的聚合物塗料具有較好的抗剝離性能、耐刮擦性能等力學性能及化學穩定性。

（4）本發明所述的塗料中添加有機矽改性環氧樹脂，不僅具有優異的力學性能，增加了塗料的抗裂、防凍性能，還具有較好的粘結性能，大大增加了塗層的防脫落性能。

（5）本發明所述抗裂、防脫落塗料的製備工藝簡單、條件溫和，製備過程物汙染物產生，安全環保，適合工業化推廣生產。

具體實施方式

下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。下列實施例中未註明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，例如sambrook等分子克隆：實驗室手冊（newyork:coldspringharborlaboratorypress,1989）中所述的條件，或按照製造廠商所建議的條件。

實施例1：

本發明優選實施例的一種抗裂、防脫落塗料及製備方法；

所述抗裂、防脫落塗料，由如下重量份數的各原料製備而成：

改性聚氨酯30份、改性環氧樹脂20份、玻璃纖維8份、氧化鋁10份、硬脂酸鈉12份、膏狀凹凸棒石粘土15份、膩子膏20份、硅藻土8份、消泡劑5份、填充劑18份、顏料7份，還包括適量的水；

所述改性聚氨酯為石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯35份、氧化石墨烯3份、異氟爾酮二異氰酸酯12份、水合肼8份、還包括溶劑n,n-二甲基甲醯胺適量；

製備方法包括：按照配比稱取氧化石墨烯和n,n-二甲基甲醯胺400ml，混合後置於超聲波中超聲分散15min，再加入異氟爾酮二異氰酸酯，通入氮氣保護條件下，於70~80℃反應5h，調節ph至9~10，再升溫至90~100℃，加入水合肼還原，反應結束後用n,n-二甲基甲醯胺洗滌，乾燥，得到功能化的石墨烯；然後將功能化的石墨烯與水性聚氨酯混合均勻，並置於超聲波中超聲25min，即得所述改性聚氨酯；

所述改性環氧樹脂為有機矽改性環氧樹脂，包括如下重量份的各原料：環氧樹脂22份、端羥基聚二甲基矽氧烷5份，溶劑甲苯適量；

製備方法包括：按照配比稱取環氧樹脂，溶解在甲苯中，攪拌並升溫至110℃，加入端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑，混合均勻，恆溫反應4h，反應結束後減壓蒸餾出去低分子化合物及溶劑，即得所述有機矽改性環氧樹脂；

其中，端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑的加入方法為，先將三者混合，然後再滴加至環氧樹脂溶液中。

所述膏狀凹凸棒土為將天然凹凸棒石粘土進行提純、酸改性之後加水後的固液混合物。

所述填充劑為納米碳酸鈣、滑石粉和納米二氧化鈦中的混合物。

本發明所述製備抗裂、防脫落塗料的方法，包括如下步驟：

（1）按照配比稱取改性聚氨酯、改性環氧樹脂加入到反應釜中，加入適量水，升溫至70~80℃，攪拌25min，再加入玻璃纖維、氧化鋁、硬脂酸鈉，混合反應2h，得混合物a1；

（2）按照配比稱取膏狀凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，攪拌均勻後置於超聲波中超聲15min，得混合物a2；

（3）按照配比分別稱取膩子膏、硅藻土、消泡劑、填充劑，加入到混合物a2中，攪拌25min，再置於轉速為3000轉/min的剪切機中剪切10min，然後向混合物中加入顏料，混合均勻，即得所述塗料。

步驟（1）中加入水的量為聚合物總量的8倍。

步驟（2）中膏狀凹凸棒石粘土的製備方法為：

取天然凹凸棒土進行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土質量18倍的水，攪拌形成懸浮泥漿，取上層懸濁液於4000轉/min的離心機中離心處理10min，真空抽濾；將濾餅置於燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，其中，稀鹽酸加入的體積量與凹凸棒石粘土質量之比為1ml：8g，然後於70℃攪拌回流25min，真空抽濾，並用蒸餾水清洗至ph為6~7，得濾餅，再將濾餅加水混合製得含水量為60%的膏狀凹凸棒石粘土。

實施例2：

本發明優選實施例的一種抗裂、防脫落塗料及製備方法；

所述抗裂、防脫落塗料，由如下重量份數的各原料製備而成：

改性聚氨酯20份、改性環氧樹脂15份、玻璃纖維5份、氧化鋁8份、硬脂酸鈉10份、膏狀凹凸棒石粘土10份、膩子膏15份、硅藻土6份、消泡劑3份、填充劑15份、顏料5份，還包括適量的水；

所述改性聚氨酯為石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯20份、氧化石墨烯2份、異氟爾酮二異氰酸酯10份、水合肼5份、還包括溶劑n,n-二甲基甲醯胺適量；

製備方法包括：按照配比稱取氧化石墨烯和n,n-二甲基甲醯胺200ml，混合後置於超聲波中超聲分散10min，再加入異氟爾酮二異氰酸酯，通入氮氣保護條件下，於70℃反應7h，調節ph至9~10，再升溫至90℃，加入水合肼還原，反應結束後用n,n-二甲基甲醯胺洗滌，乾燥，得到功能化的石墨烯；然後將功能化的石墨烯與水性聚氨酯混合均勻，並置於超聲波中超聲20min，即得所述改性聚氨酯；

所述改性環氧樹脂為有機矽改性環氧樹脂，包括如下重量份的各原料：環氧樹脂15份、端羥基聚二甲基矽氧烷3份，溶劑甲苯適量；

製備方法包括：按照配比稱取環氧樹脂，溶解在甲苯中，攪拌並升溫至100℃，加入端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑，混合均勻，恆溫反應3h，反應結束後減壓蒸餾出去低分子化合物及溶劑，即得所述有機矽改性環氧樹脂；

其中，端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑的加入方法為，先將三者混合，然後再滴加至環氧樹脂溶液中。

所述膏狀凹凸棒土為將天然凹凸棒石粘土進行提純、酸改性之後加水後的固液混合物。

所述填充劑為白炭黑、滑石粉和納米二氧化鈦中的混合物。

本發明所述製備抗裂、防脫落塗料的方法，包括如下步驟：

（1）按照配比稱取改性聚氨酯、改性環氧樹脂加入到反應釜中，加入適量水，升溫至70℃，攪拌30min，再加入玻璃纖維、氧化鋁、硬脂酸鈉，混合反應1h，得混合物a1；

（2）按照配比稱取膏狀凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，攪拌均勻後置於超聲波中超聲10min，得混合物a2；

（3）按照配比分別稱取膩子膏、硅藻土、消泡劑、填充劑，加入到混合物a2中，攪拌20min，再置於轉速為2000轉/min的剪切機中剪切10min，然後向混合物中加入顏料，混合均勻，即得所述塗料。

步驟（1）中加入水的量為聚合物總量的5倍。

步驟（2）中膏狀凹凸棒石粘土的製備方法為：

取天然凹凸棒土進行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土質量10倍的水，攪拌形成懸浮泥漿，取上層懸濁液於3000轉/min的離心機中離心處理10min，真空抽濾；將濾餅置於燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，其中，稀鹽酸加入的體積量與凹凸棒石粘土質量之比為1ml：5g，然後於60℃攪拌回流30min，真空抽濾，並用蒸餾水清洗至ph為6~7，得濾餅，再將濾餅加水混合製得含水量為50%的膏狀凹凸棒石粘土。

實施例3：

本發明優選實施例的一種抗裂、防脫落塗料及製備方法；

所述抗裂、防脫落塗料，由如下重量份數的各原料製備而成：

改性聚氨酯40份、改性環氧樹脂30份、玻璃纖維12份、氧化鋁15份、硬脂酸鈉15份、膏狀凹凸棒石粘土16份、膩子膏22份、硅藻土10份、消泡劑8份、填充劑20份、顏料10份，還包括適量的水；

所述改性聚氨酯為石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯40份、氧化石墨烯5份、異氟爾酮二異氰酸酯15份、水合肼10份、還包括溶劑n,n-二甲基甲醯胺適量；

製備方法包括：按照配比稱取氧化石墨烯和n,n-二甲基甲醯胺500ml，混合後置於超聲波中超聲分散20min，再加入異氟爾酮二異氰酸酯，通入氮氣保護條件下，於80℃反應3h，調節ph至9~10，再升溫至100℃，加入水合肼還原，反應結束後用n,n-二甲基甲醯胺洗滌，乾燥，得到功能化的石墨烯；然後將功能化的石墨烯與水性聚氨酯混合均勻，並置於超聲波中超聲30min，即得所述改性聚氨酯；

所述改性環氧樹脂為有機矽改性環氧樹脂，包括如下重量份的各原料：環氧樹脂30份、端羥基聚二甲基矽氧烷6份，溶劑甲苯適量；

製備方法包括：按照配比稱取環氧樹脂，溶解在甲苯中，攪拌並升溫至120℃，加入端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑，混合均勻，恆溫反應6h，反應結束後減壓蒸餾出去低分子化合物及溶劑，即得所述有機矽改性環氧樹脂；

其中，端羥基聚二甲基矽氧烷、偶聯劑和催化劑的加入方法為，先將三者混合，然後再滴加至環氧樹脂溶液中。

所述膏狀凹凸棒土為將天然凹凸棒石粘土進行提純、酸改性之後加水後的固液混合物。

所述填充劑為白炭黑、納米碳酸鈣、滑石粉和納米二氧化鈦中的混合物。

本發明所述製備抗裂、防脫落塗料的方法，包括如下步驟：

（1）按照配比稱取改性聚氨酯、改性環氧樹脂加入到反應釜中，加入適量水，升溫至80℃，攪拌20min，再加入玻璃纖維、氧化鋁、硬脂酸鈉，混合反應2h，得混合物a1；

（2）按照配比稱取膏狀凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，攪拌均勻後置於超聲波中超聲20min，得混合物a2；

（3）按照配比分別稱取膩子膏、硅藻土、消泡劑、填充劑，加入到混合物a2中，攪拌30min，再置於轉速為3000轉/min的剪切機中剪切5min，然後向混合物中加入顏料，混合均勻，即得所述塗料。

步驟（1）中加入水的量為聚合物總量的10倍。

步驟（2）中膏狀凹凸棒石粘土的製備方法為：

取天然凹凸棒土進行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土質量20倍的水，攪拌形成懸浮泥漿，取上層懸濁液於5000轉/min的離心機中離心處理5min，真空抽濾；將濾餅置於燒瓶中，加入2mol/l的稀鹽酸，其中，稀鹽酸加入的體積量與凹凸棒石粘土質量之比為1ml：10g，然後於80℃攪拌回流20min，真空抽濾，並用蒸餾水清洗至ph為6~7，得濾餅，再將濾餅加水混合製得含水量為70%的膏狀凹凸棒石粘土。

綜上所述，本發明所述的抗裂、防脫落塗料，不僅具有較好的防水防腐效果，還具有較好抗裂、防脫落性能，大大延長了塗料的使用壽命，降低了使用成本，具有較好的應用價值及前景。本發明所述抗裂、防脫落塗料的製備工藝簡單、條件溫和，製備過程物汙染物產生，安全環保，適合工業化推廣生產。

以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。