一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆及其製備方法與流程

2023-10-17 19:29:49

本發明屬於外牆乳膠漆製造領域，具體涉及一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆及其製備方法。
背景技術：
：近年來，隨著國內建築業的發展，各種建築的大量興建和住宅裝飾裝修的興起，我國的建築裝修材料正步入發展的黃金時期，人們對美化建築物要求的日益增強，塗料作為重要的建築裝飾材料得到了突飛猛進的發展，需求量不斷提高。現在市場上使用的塗料分為有機溶劑型塗料和水性塗料（即乳膠漆），乳膠漆是以丙烯酸酯共聚乳液為代表的一大類合成樹脂乳液塗料，乳膠漆是水分散性塗料，通常為乳白色，聚合物顆粒直徑一般在50-1000nm，固體含量在30%-70%，典型分子量在500000-1000000，相對於有機溶劑型塗料具有環保、施工方便、塗膜乾燥快、透氣性好、耐水性好的特點，但是由於乳膠漆以水分蒸發乾燥成膜，因此其耐候性、耐沾汙性、耐擦洗性等相對較差，而對於乳膠漆的改進，有的雖然提高其耐磨性但是其耐玷汙性、耐擦洗性仍然不理想，如中國發明專利「耐磨乳膠漆」（公開號105400322A）；有的雖然提高了其耐磨性、抗玷汙性，但是其耐磨性、抗玷汙性仍有欠缺，並且耐洗刷性、耐水性、耐鹼性、耐候性仍不理想，如中國發明專利「外牆乳膠漆」（公開號102086331A）。因此對於現有的乳膠漆中存在的耐磨性、耐沾汙性、耐洗刷性、耐水性、耐鹼性、耐候性差等問題需要作出進一步改善和提高。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明的目的在於提供一種耐磨性、耐沾汙性、耐洗刷性、耐水性、耐鹼性、耐候性強的含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆及其製備方法。基於上述目的，本發明採取如下技術方案：一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆，由以下重量份數的原料組成：去離子水10-25份，成膜乳液30-60份，鈦白粉20-30份，納米鑽石烯3-8份，潤溼分散劑0.5-2份，消泡劑0.1-0.5份，防黴劑0.1-1份，防凍劑1-3份，成膜助劑1-3份，增稠劑0.5-1.5份，流平劑0.1-0.4份，pH調節劑0.1-0.3份。進一步的，所述納米鑽石烯由以下方法製得：a.超聲波鹼洗：將納米鑽石烯放入裝有鹼液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為28-32KHz，鹼液濃度為10%-12%的NaOH溶液，鹼洗溫度為50-60℃，旋轉攪拌，攪拌速度為25-30rpm，清洗28-32min；b.超聲波水洗：將鹼洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，攪拌速度為25-30rpm，攪拌時間為25-30min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；c.酸洗活化：將經過清洗後的納米鑽石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液濃度為25%-30%的硫酸溶液，鹼洗液溫度為50-60℃，旋轉攪拌，攪拌速度為20-25rpm，攪拌20-30min；d.超聲波水洗：將酸洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30-45KHz，旋轉攪拌，攪拌速度為20-25rpm，攪拌8-10min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；e.烘乾：將d.超聲波水洗後的納米鑽石稀以3℃/min的速率逐步升溫到180-200℃，保溫3h後隨爐溫冷卻，然後密封儲存待用。進一步的，所述的納米鑽石烯粒度配比為50nm︰100nm︰250nm=(1-2)︰(2-3)︰(4-5)。進一步的，所述的成膜乳液由矽丙乳液和苯丙乳液按1:1配比混合製成。進一步的，所述的鈦白粉為金紅石型鈦白粉。進一步的，所述的潤溼分散劑為六偏磷酸鈉；所述的消泡劑為水溶性矽油類消泡劑。進一步的，所述的防黴劑由苯並咪唑類防黴劑和異唑類防黴劑1:1混合製成；所述的防凍劑為丙二醇。進一步的，所述的成膜助劑為十二醇酯；所述的增稠劑由鹼溶脹型增稠劑和聚氨酯型增稠劑按照1:1比例混合製成。進一步的，所述的流平劑由丙烯酸類流平劑和有機矽類流平劑按照1:1混合製成；所述的pH調節劑為氨水。進一步的，所述的含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆的製備方法，由以下步驟組成：1）顏填料的分散配製：取原料中去離子水的34%，潤溼分散劑的50%，加入到容器內，攪拌分散2-3min，在1000-1500rpm速度下邊攪拌邊加入納米鑽石烯，最後將容器放入超聲波分散機中，在30KHz的頻率下分散20-30min，製得中間產物A；2）將原料中50%的去離子水、50%的潤溼分散劑、50%的消泡劑和增稠劑加入到高速分散罐內，在100-200rpm的速度下攪拌5-10min，使其充分溶解分散，然後加入中間產物A，攪拌3-5min，最後邊攪拌邊加入鈦白粉，並逐步加大攪拌速率，在1200-1500rpm的轉速下分散30-40min，過濾，製得中間產物B；3）助劑的配製：將原料中剩餘16%的去離子水、50%的消泡劑與增稠劑、防凍劑、防黴劑、成膜助劑和流平劑加入到容器內，充分攪拌混合均勻，製得中間產物C；4）乳膠漆的配製：將成膜乳液加入到調漆罐中，在100-200rpm的速度下，邊攪拌邊加入中間產物B，加入完畢後攪拌10-15min，然後緩慢加入中間產物C，繼續攪拌10min，用pH調節劑調節pH值至8-9，繼續攪拌15-20min，至各組分混合均勻，即製得。本發明添加納米鑽石稀，使經過活化處理後的納米鑽石稀與有機基體更加有效地結合，在保留傳統漆膜的優良性能基礎上進一步提升漆膜的強度、硬度和耐腐蝕等性能；由於納米鑽石烯導熱率高，可以延緩漆膜的老化，使其具有很好的耐候性；本發明使用適量的納米鑽石稀與其他成分復配，使其具有很好的耐沾汙性、耐洗刷性、耐水性、耐鹼性、耐人工氣候老化性，相對於傳統的乳膠漆綜合性能更強；本發明使用的原料綠色環保，儲運安全，價格便宜；使用本發明時，施工方便，具有良好的遮蓋力，漆膜平整，色澤飽滿，裝飾效果極佳。附圖說明圖1為漆膜耐沾汙性與納米鑽石烯含量的關係示意圖。圖2為漆膜耐洗刷性與納米鑽石烯含量的關係示意圖。圖3為漆膜耐水性與納米鑽石烯含量的關係示意圖。圖4為漆膜耐鹼性與納米鑽石烯含量的關係示意圖。圖5為漆膜耐人工氣候老化性與納米鑽石烯含量的關係示意圖。具體實施方式下面結合實施例對本發明進行詳細說明。實施例1一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆，由以下重量份數原料組成：去離子水25份，成膜乳液30份，鈦白粉26份，納米鑽石烯8份，潤溼分散劑2份，消泡劑0.5份，防黴劑0.3份，防凍劑3份，成膜助劑3份，增稠劑1.5份，流平劑0.4份，pH調節劑0.3份。上述納米鑽石烯，具體製備方法如下：a.超聲波鹼洗：將納米鑽石烯放入裝有鹼液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為28KHz，鹼液濃度為10%的NaOH溶液，鹼洗溫度控制在50℃，旋轉攪拌，攪拌速度為25rpm，清洗28min；b.超聲波水洗：將鹼洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，攪拌速度為25rpm，攪拌時間為25min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；c.酸洗活化：將經過清洗後的納米鑽石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液濃度為25%的硫酸溶液，酸洗溫度為50℃，旋轉攪拌，攪拌速度為20rpm，攪拌20min；d.超聲波水洗：將酸洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，旋轉攪拌，攪拌速度為20rpm，攪拌8min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；e.烘乾：將d.超聲波水洗後的納米鑽石稀以3℃/min的速率逐步升溫到180-200℃，保溫3h後隨爐溫冷卻，然後密封儲存待用；上述含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆的製備方法，由以下步驟組成：1）顏填料的分散配製：取原料中去離子水的34%，潤溼分散劑的50%，加入到容器內，攪拌分散2min，在1000rpm速度下邊攪拌邊加入以上烘乾後的納米鑽石烯，最後將容器放入超聲波分散機中，在30KHz的頻率下分散20min，製得中間產物A；2）將原料中50%的去離子水、50%潤溼分散劑、50%的消泡劑和增稠劑加入到高速分散罐內，在100rpm的速度下攪拌5min，使其充分溶解分散，然後加入中間產物A，攪拌3min，最後邊攪拌邊加入鈦白粉，並逐步加大攪拌速率，在1200rpm的轉速下分散30min，過濾，製得中間產物B；3）助劑的配製：將原料中剩餘16%的去離子水、50%的消泡劑與增稠劑、防凍劑、防黴劑、成膜助劑和流平劑加入到容器內，充分攪拌混合均勻，製得中間產物C；4）乳膠漆的配製：將成膜乳液加入到調漆罐中，在100rpm的速度下，邊攪拌邊加入中間產物B，加入完畢後攪拌10min，然後緩慢加入中間產物C，繼續攪拌10min，用pH調節劑調節pH值至8，繼續攪拌拌15min，至各組分混合均勻，即製得。實施例2一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆，由以下重量份數原料組成：去離子水10份，成膜乳液60份，鈦白粉20份，納米鑽石烯3份，潤溼分散劑1.5，消泡劑0.1份，防黴劑0.1份，防凍劑2，成膜助劑2，增稠劑1.1，平劑0.1份，PH調節劑0.1份。上述納米鑽石烯，具體製備方法如下：a.超聲波鹼洗：將納米鑽石烯放入裝有鹼液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，鹼液濃度為11%的NaOH溶液，鹼洗溫度在55℃，旋轉攪拌，攪拌速度為27rpm，清洗時間控制在30min；b.超聲波水洗：將鹼洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，攪拌速度為27rpm，攪拌時間為27min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；c.酸洗活化：將經過清洗後的納米鑽石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液濃度為27%的硫酸溶液，酸洗溫度控制在55℃，旋轉攪拌，攪拌速度為23rpm，攪拌25min；d.超聲波水洗：將酸洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，旋轉攪拌，攪拌速度為20rpm，攪拌8min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；e.烘乾：將d.超聲波水洗後的納米鑽石稀以3℃/min的速率逐步升溫到180-200℃，保溫3h後隨爐溫冷卻，然後密封儲存待用。上述含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆的製備方法，由以下步驟組成：1）顏填料的分散配製：取原料中去離子水的34%，潤溼分散劑的50%，加入到容器內，攪拌分散2min，在1000rpm速度下邊攪拌邊加入以上烘乾後的納米鑽石烯，最後將容器放入超聲波分散機中，在30KHz的頻率下分散20min，製得中間產物A；2）將原料中50%的去離子水、50%潤溼分散劑、50%的消泡劑和增稠劑加入到高速分散罐內，在100rpm的速度下攪拌5min，使其充分溶解分散，然後加入中間產物A，攪拌3min，最後邊攪拌邊加入鈦白粉，並逐步加大攪拌速率，在1200rpm的轉速下分散30min，過濾，製得中間產物B；3）助劑的配製：將原料中剩餘16%的去離子水、50%的消泡劑與增稠劑、防凍劑、防黴劑、成膜助劑和流平劑加入到容器內，充分攪拌混合均勻，製得中間產物C；4）乳膠漆的配製：將成膜乳液加入到調漆罐中，在100rpm的速度下，邊攪拌邊加入中間產物B，加入完畢後攪拌10min，然後緩慢加入中間產物C，繼續攪拌10min，用pH調節劑調節pH值至8，繼續攪拌拌15min，至各組分混合均勻，即製得。實施例2一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆，由以下重量份數原料組成：去離子水10份，成膜乳液60份，鈦白粉20份，納米鑽石烯3份，潤溼分散劑1.5，消泡劑0.1份，防黴劑0.1份，防凍劑2，成膜助劑2，增稠劑1.1，平劑0.1份，PH調節劑0.1份。上述納米鑽石烯，具體製備方法如下：a.超聲波鹼洗：將納米鑽石烯放入裝有鹼液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，鹼液濃度為11%的NaOH溶液，鹼洗溫度在55℃，旋轉攪拌，攪拌速度為27rpm，清洗時間控制在30min；b.超聲波水洗：將鹼洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，攪拌速度為27rpm，攪拌時間為27min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；c.酸洗活化：將經過清洗後的納米鑽石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液濃度為27%的硫酸溶液，酸洗溫度控制在55℃，旋轉攪拌，攪拌速度為23rpm，攪拌25min；d.超聲波水洗：將酸洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為37KHz，旋轉攪拌，攪拌速度為22rpm，攪拌9min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；e.烘乾：將d.超聲波水洗後的納米鑽石稀以3℃/min的速率逐步升溫到190℃，保溫3h後隨爐溫冷卻，然後密封儲存待用。上述含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆的製備方法，由以下步驟組成：1）顏填料的分散配製：取原料中去離子水的34%，潤溼分散劑的50%，加入到容器內，攪拌分散2.5min，在1500rpm速度下邊攪拌邊加入以上烘乾後的納米鑽石烯，最後將容器放入超聲波分散機中，在30KHz的頻率下分散25min，製得中間產物A；2）將原料中50%的去離子水、50%潤溼分散劑、50%的消泡劑和增稠劑加入到高速分散罐內，在150rpm的速度下攪拌7min，使其充分溶解分散，然後加入中間產物A，攪拌4min，最後邊攪拌邊加入鈦白粉，並逐步加大攪拌速率，在1350rpm的轉速下分散35min，過濾，製得中間產物B；3）助劑的配製：將原料中剩餘16%的去離子水、50%的消泡劑與增稠劑、防凍劑、防黴劑、成膜助劑和流平劑加入到容器內，充分攪拌混合均勻，製得中間產物C；4）乳膠漆的配製：將成膜乳液加入到調漆罐中，在150rpm的速度下，邊攪拌邊加入中間產物B，加入完畢後攪拌12min，然後緩慢加入中間產物C，繼續攪拌10min，用pH調節劑調節PH值至8.5，繼續攪拌拌17min，至各組分混合均勻，即製得。實施例3一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆，由以下重量份數原料組成：去離子水20份，成膜乳液40份，鈦白粉30份，納米鑽石烯5.3份，潤溼分散劑0.5份，消泡劑0.3份，防黴劑1份，防凍劑1份，成膜助劑1份，增稠劑0.5份，流平劑0.2份，pH調節劑0.2份。上述納米鑽石烯由以下方法製得：a.超聲波鹼洗：將納米鑽石烯放入裝有鹼液的超聲波清洗機中，超聲波頻率為32KHz，鹼液濃度為12%的NaOH溶液，鹼液溫度為60℃，旋轉攪拌，攪拌速度為30rpm，清洗32min；b.超聲波水洗：將鹼洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為30KHz，攪拌速度為30rpm，攪拌時間為30min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7；c.酸洗活化：將經過清洗後的納米鑽石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液濃度為30%的硫酸溶液，酸洗溫度為60℃，旋轉攪拌，攪拌速度為25rpm，攪拌30min；d.超聲波水洗：將酸洗後的納米鑽石稀放入裝有去離子水的超聲波清洗機中，超聲波頻率為45KHz，旋轉攪拌，攪拌速度為25rpm，攪拌10min，取上層清液測量pH值，反覆清洗直至pH=7。e.烘乾：將d.超聲波水洗後的納米鑽石稀以3℃/min的速率逐步升溫到200℃，保溫3h後隨爐溫冷卻，然後密封儲存待用。所述的含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆的製備方法，由以下步驟組成：1）顏填料的分散配製：取原料中去離子水的34%，潤溼分散劑的50%，加入到容器內，攪拌分散3min，在1250rpm速度下邊攪拌邊加入納米鑽石烯，最後將容器放入超聲波分散機中，在30KHz的頻率下分散30min，製得中間產物A；2）將原料中50%的去離子水、50%潤溼分散劑、50%的消泡劑和增稠劑加入到高速分散罐內，在200rpm的速度下攪拌10min，使其充分溶解分散，然後加入中間產物A，攪拌5min，最後邊攪拌邊加入鈦白粉，並逐步加大攪拌速率，在1500rpm的轉速下分散40min，過濾，製得中間產物B；3）助劑的配製：將原料中剩餘16%的去離子水、50%的消泡劑與增稠劑、防凍劑、防黴劑、成膜助劑和流平劑加入到容器內，充分攪拌混合均勻，製得中間產物C；4）乳膠漆的配製：將成膜乳液加入到調漆罐中，在200rpm的速度下，邊攪拌邊加入中間產物B，加入完畢後攪拌10-15min，然後緩慢加入中間產物C，繼續攪拌10min，用pH調節劑調節pH值至9，繼續攪拌拌20min，至各組分混合均勻，即製得。試驗例1：本發明對於納米鑽石稀作出以下用量試驗，使用以下重量份數的原料：成膜乳液50份，鈦白粉23份，潤溼分散劑1份，消泡劑0.3份，防黴劑0.2份，防凍劑2份，成膜助劑2份，pH調節劑0.2份，增稠劑1份，流平劑0.3份，納米鑽石烯為變量0-10份，剩餘為去離子水製成；使用本發明的方法製得的納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆。對納米鑽石稀不同用量時，分別對乳膠漆的耐玷汙性、耐洗刷性、耐水性、耐鹼性、耐人工氣候老化性作出以下試驗：如圖1所示，按照GB/T9780-2013進行試驗，分別檢測不同納米鑽石稀含量時乳膠漆的耐玷汙性，經過試驗可知，外牆塗料塗層的反射係數下降率越大，則耐玷汙性越差，並且在納米鑽石稀的用量在3-8份時相對耐玷汙性最強。如圖2所示，按照GB/T9755-2014附錄C的規定進行，分別檢測不同納米鑽石烯含量時乳膠漆的耐洗刷性，經過試驗可知，納米鑽石稀的添加量在3-8份時，耐刷洗的次數較高，耐刷洗性強。如圖3所示，按照GB/T1733-1993中甲法規定進行，分別檢測不同納米鑽石烯含量時乳膠漆的耐水性，經過試驗可知，納米鑽石稀的添加量在3-8份時，耐水性時間最長，耐水性強。如圖4所示，按照按GB/T9265的規定進行，分別檢測不同納米鑽石烯含量時乳膠漆的耐鹼性，經過試驗可知，納米鑽石稀的添加量在3-8份時，耐鹼性時間越長，耐鹼性越強。如圖5所示，按GB/T1865-2009中循環A的規定進行，分別檢測不同納米鑽石烯含量時乳膠漆的耐人工氣候老化性，經過試驗可知，納米鑽石稀的添加量在3-8份時，耐人工氣候老化性時間長，其耐人工氣候老化性強。由上可知，在添加活化後的納米鑽石稀可以與有機基本進行有效地結合，提高漆膜的強度、硬度和耐耐腐蝕等性能，在納米鑽石稀的添加量為3-8份時，其耐玷汙性、耐洗刷性、耐水性、耐鹼性、耐人工氣候老化性等綜合性能均很強，但是加入的納米鑽石稀過多時，會超過顏料體積濃度（PVC）極限，則有機聚合物基體就不會填滿顏料和填料顆粒堆積的空間，漆膜中會出現孔隙，這些孔隙會嚴重降低漆膜的機械性能，同時對灰塵有很好的吸附性，漆膜不斷容易髒，而且不容易擦洗。試驗例2：使用本發明的實施例3中的配方及其製備方法製作的一種含納米鑽石烯的新型外牆乳膠漆，按照GB/T9755-2014《合成樹脂乳液外牆塗料》中的4.3關於面漆的要求進行檢測，結果如下表1所示：表1本發明乳膠漆的性能檢測結果項目優等品指標本品檢測結果容器中狀態無硬塊、攪拌後呈均勻狀態無硬塊、攪拌後呈均勻狀態施工性刷塗二道無障礙刷塗二道無障礙低溫穩定性不變質不變質塗膜外觀正常正常乾燥時間（表幹）/h≤2≤2對比率（白色和淺色）≥0.930.95耐沾汙性（白色和淺色）/%≤158耐洗刷性/次200010000耐鹼性/h4885耐水性/h96165塗層耐溫變性（3次循環）無異常無異常透水性/ml0.60.5耐人工氣候老化性/h6001400粉化/級11變色（白色和淺色）/級22如上表所示，本發明的基本性能都高於國家要求，在耐洗刷性、耐鹼性、耐水性、耐老化性都大大高於現有的乳膠漆，品質優異，質量上乘。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp