CN101812263A - 水性硅丙耐候自洁型乳胶涂料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

一种水性硅丙耐候自洁型乳液涂料，由下列原料及其重量份混配而成：190-210份水、1-3份AMP-95、6-8份PE100非离子型表面活性剂、25-35份单异丁酸酯、2-4份矿物油消泡剂、210-230份969金红石型钛白粉、85-95份填料、3-3.4份羟乙基纤维素、6.6-7份聚氨酯增稠剂、390-410份硅丙乳液、1-3份A28杀菌剂、5-7份DF19防霉剂、28-32份遮盖性乳液，储存期大于一年，涂层干燥时间≤2h，白色对比率≥0.94，耐擦洗＞5000次，耐人工老化1000h无粉化，耐沾污性4-6％，耐温度检测五次循环无异常。生产本涂料的方法经过备料、预混合、高速分散和调漆四个步骤，制成的涂料具有稳定性、流平性、防老化性、抗水性和耐候性好的优点，且施工容易，具有自清洁功能。

Description

水性硅丙耐候自洁型乳胶涂料及其生产方法

技术领域

本发明涉及一种涂料，具体是水性的丙烯酸酯类有自清洁功能的乳胶涂料及其生产方法。

背景技术

近年，我国常用的丙烯酸涂料存在耐候性差的缺陷，高温易返粘、低温易脆裂，且该涂料沾粘尘污不能自洁，泽色不耐紫外光照射，保色性欠佳。随着人们生活水平的提高，城乡建筑事业的蓬勃发展，原有的丙烯酸涂料必将逐渐退出市场，新的、性能更优的丙烯酸涂料在相继研究和开发中。CN200910111721.9公开了厦门大学的“氟硅自清洁涂料及其制备方法”专利技术，对此作了很好的尝试，对社会作出了有益的技术贡献。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，也有志于从另一个技术侧面着手，设计出一种水性硅丙耐候自洁型乳胶涂料及其生产方法。

解决上述技术问题的技术方案是：

本水性硅丙耐候自洁型乳胶涂料是由下列原料及其重量份混配而成：作为分散介质的水190-210份，作为PH调节剂的AMP-95即2-氨基-2-甲基丙醇1-3份，作为湿润分散剂的PE-100非离子型表面活性剂6-8份，作为成膜助剂的单异丁酸酯25-35份，作为消泡剂的矿物油消泡剂2-4份，作为颜料的969金红石型钛白粉210-230份，作为填料的重质碳酸钙和/或滑石粉85-95份，作为增稠剂的羟乙基纤维素3-3.4份和聚氨酯增稠剂6.6-7份，作为基料的硅丙乳液390-410份，A28杀菌剂即水性氯甲基或甲基异噻唑啉酮和溴硝基丙二醇混合体1-3份，DF19防霉剂即多菌灵和二氯苯二甲脲5-7份，遮盖性乳液28-32份；制得的涂料在容器中无硬块，搅拌后呈均匀状态，稳定性好，储存期≥一年，施工性能好，多道喷涂或刷涂无障碍，涂层干燥时间≤2h，对比率≥0.94，168小时的耐碱性试验无异常，耐擦洗次数超过5000次，耐人工老化性检测1000小时无粉化，耐沾污性4％-6％，耐温变性检测5次循环无异常。

本水性硅丙耐候自洁型乳胶涂料的生产方法是经过如下步骤：

(1)备料：备足工业用水190-210重量份(下同)，向化工商店或生产厂家求购国产的粒度1250目的重质碳酸钙和/或粒度800目的滑石粉85-95份，向美国罗门哈斯(Rohma&Hass)公司求购PE-100非离子表面活性剂6-8份，遮盖性乳液28-32份和聚氨酯增稠剂6.6-7份，向美国Anguds公司求购AMP-95化学品1-3份，向美国伊士曼公司购得单异丁酸酯25-35份，向美国的国民淀粉公司购得K26硅丙乳液390-410份，向美国赫克力士公司购得250-HBR羟乙基纤维素3-3.4份，向德国的汉高(HenKel)公司购得矿物油消泡剂2-4份，向德国舒美公司购得A28杀菌剂1-3份和DF19防霉剂5-7份，向日本杜邦(Dupont)公司购得969金红石型钛白粉210-230份。

(2)预混合：按如下的先后顺序向分散机的缸中加入190-210份水、6-8份PE-100非离子型表面活性剂、2-4份中的半量矿物油消泡剂、210-230份969金红石型钛白粉、85-95份重质碳酸钙和/或滑石粉、3-3.4份羟乙基纤维素，以(300-400)r/min的转速低速搅拌5-10min。

(3)高速分散：经步骤(2)预混合的低速搅拌5-10min后，进行转速为(1200-1500)r/min的高速搅拌20-30min，再加入聚氨酯增稠剂6.6-7份，按(900-1100)r/min的中速搅拌分散5-8min。

(4)调漆：当颜料和填料达到设计要求的分散度时，再加入1-3份AMP-95、25-35份单异丁酸酯、390-410份K26硅丙乳液、剩余的矿物油消泡剂、1-3份A28杀菌剂、5-7份DF19防霉剂，此过程在调漆缸中以(300-400)r/min转速搅拌5-10min，经检验合格后桶装即成成品，直接用于外墙涂装。

本发明的有益效果是：采用上述方法生产的本涂料高温不返粘、低温不脆裂、耐候性好，施工时不流挂、流平性好，易施工，涂料本身有自清洁功能，保持外墙面的洁净，稳定性好，储存期超过一年。

具体实施方式

下面，本发明结合实施例作进一步详述。先将生产本涂料的各原料及其重量份按八项实施例列于下表：

羟乙基纤维素	3-3.4	3.2	3.4	3	3.2	3.4	3.2	3	3
										聚氨酯增稠剂	6.6-7	6.8	7	6.6	6.6	6.6	7	6.6	7

羟乙基纤维素	3-3.4	3.2	3.4	3	3.2	3.4	3.2	3	3
										A28杀菌剂	1-3	2	3	1	2	3	2	3	1
DF19防霉剂	5-7	6	7	5	5	5	7	5	7
										遮盖性乳液	28-32	30	32	28	30	32	30	28	28

注：表中原料名称有的为简称，每项实施例中，矿物油消泡剂分前后两次加入。

实施例1(对照上表相应实施例的原料与重量份配比值)：按序将200份工业用水、7份PE-100非离子型表面活性剂、1.5份矿物油消泡剂、220份969金红石型钛白粉、45份重质碳酸钙、45份滑石粉、3.2份羟乙基纤维素先后加入到分散机的缸中，以(300-400)r/min的转速低速搅拌5-10min进行预混合，继而以(1200-1500)r/min的转速进行高转速的分散20-30min，再加入聚氨酯增稠剂6.8份，按(900-1000)r/min的转速搅拌分散5-8min，当颜料和填料的分散度达到要求时，进入调漆步骤，加入2份AMP-95、30份单异丁酸酯、400份K26硅丙乳液、1.5份矿物油消泡剂、2份A28杀菌剂、6份DF19防霉剂，在调漆缸中以(300-400)r/min的转速搅拌5-10min后经检验、桶装即成。

其余实施例2-8均按照表中对应实施例、原料及重量份配比值，与实施例1相同方法制得本涂料。

生产本涂料所购得的原料经严格而认真的筛选，现将一些主要原料的筛选情况和有关理化机理介绍如下：

1颜料：颜料是金红石型钛白粉和锐钛型纳米TiO₂搭配使用，金红石型钛白粉具有良好的耐候性能，其最佳用量为15％～20％锐钛型纳米TiO₂为白色粉体，该粉体的特殊复合结构有利于光致载流子的分离和运输，因而具有很高的光催化活性，使用寿命长。纳米粒子的用量很关键，若加量不足，则起不到预期的效应；加量过多，不仅是一种浪费，反而会起副作用，使涂料质量下降，所以其最佳用量为5％～8％。

2填料：有高岭土(SK-T-401250目)、绢云母(GA-1800目)、硅灰石(1250目)等。填料的使用不仅会降低成本，而且会赋予涂料一些特殊的性能。如高岭土的片状结构使涂料具有一定的触变性，提高涂料的储存稳定性；绢云母的片状结构对紫外线、微波、红外线具有良好的屏蔽效应，增强涂料的抗老化性、抗紫外线等耐候性指标。但填料的用量不宜过多，以保证体系的颜料体积浓度(PVC)在25％～35％为佳。

3增稠剂：增稠剂主要是羟乙基纤维素，其作用是增加水相的粘度以提高颜填料的分散效率、增加涂料的最终粘度，最佳用量为0.3％～0.4％；聚氨酯增稠剂是胶态无机矿物型增稠剂，其作用是为体系带来抗流挂性，控制粘度，分散性能好，改善涂料的流平性，最佳用量0.1％～0.2％.这两种增稠剂配合使用，可有效的调整涂料在低、中、高剪切速率下的流变行为，获得流平性好、不流挂、稳定性好、易施工的涂料。

4乳液：配方中所用聚合物乳液不同于现在市面上常用于外墙涂料的纯丙、苯丙乳液，而是一种利用化学共聚法将有不饱和键的有机硅氧烷单体和丙烯酸酯类单体共聚，在聚合物主链上引入硅氧烷的改性硅丙乳液，最佳用量是漆总量的30％～40％.

本涂料的基料是高耐候性硅丙乳液。它在干燥成膜时，硅氧烷水解、缩聚，可在聚合物分子之间以及聚合物与基材之间形成牢固交联的立体网络(-Si-O-Si-)结构，使漆膜具有很强的耐水性和附着力，而且，聚硅氧烷分子呈螺旋结构，甲基向外排列并绕Si-O链旋转，分子体积大，内聚能密度低，从而使乳液有很强的增水性和防尘性。另外，硅丙乳液中Si-O的键能远大于C-C键和C-O键，这使得硅丙乳液的耐热性、耐候性、抗氧能力增强。因此，该涂料的耐水性、抗污性、抗水性性能明显优于纯丙烯酸涂料，同时具有良好的稳定性，储存期可达一年以上。

本涂料所选用的颜料除了添加金红石型钛白粉外，还添加了具有特殊结构的纳米级锐钛型TiO₂.是由超微细无机功能材料复合而成，粒径小、比表面积大，具有很高的化学稳定性和热稳定性。将其添加到涂料中，可通过光催化反应，分解附着在涂料表面的污染物，从而起到自清洁的作用。同时，利用锐钛型钛白粉容易粉化这一现象，加入少量的纳米级锐钛型TiO₂，在紫外光照射下，一年左右发生微粉化，大约消耗(6～8)μm的漆膜厚度，使沾在墙体上的灰尘随之脱落，墙体也能长期保持清洁。其漆膜本身具有自洁功能，这对空气粉尘污染日益严重的城市环境来说十分重要。

总之，以有机硅氧烷改性的丙烯酸乳液制备的耐候自清洁外墙涂料：(1)涂层不易粉化及褪色，具有很好的耐候性、遮盖力及触变性，漆膜耐水、耐碱性以及耐擦洗性远远超过乳液型外墙涂料的国家标准；(2)与普通乳胶漆外墙涂料相比，由于硅丙乳液的粒径远小于普通乳液，使其涂料具有极佳的附着力，漆膜不易脱落，同时还可阻隔雨水和空气中二氧化碳侵入墙体，可对水泥砂浆墙壁进行长期保护；(3)具有很好的耐冻融稳定性和贮存稳定性，且漆膜本身具有自洁功能及很好的耐温变性；(4)从长远角度分析，由于硅丙外墙涂料不易脱落、褪色及粉化，其使用寿命长，可节省翻修所用的材料费和工时费；(5)涂料不仅常温贮存稳定性好、时间长，而且耐冻融和热贮存稳定性均很好，可避免涂料过期所造成的不必要的浪费。

本硅丙外墙涂料质轻，是水性无光外墙涂料，主要用于水泥砂浆、石棉板、灰膏墙等基材的外涂装。涂刷各种建筑物的外墙壁及经常处于湿热的墙壁。

Claims (2)

1.一种水性硅丙耐候自洁型乳胶涂料，其特征是由下列原料及其重量份混配而成：作为分散介质的水190-210份，作为pH调节剂的AMP-95即2-氨基-2-甲基丙醇1-3份，作为湿润分散剂的PE-100非离子型表面活性剂6-8份，作为成膜助剂的单异丁酸酯25-35份，作为消泡剂的矿物油消泡剂2-4份，作为颜料的969金红石型钛白粉210-230份，作为填料的重质碳酸钙和/或滑石粉85-95份，作为增稠剂的羟乙基纤维素3-3.4份和聚氨酯增稠剂6.6-7份，作为基料的硅丙乳液390-410份，A28杀菌剂即水性氯甲基或甲基异噻唑啉酮和溴硝基丙二醇混合体1-3份，DF19防霉剂即多菌灵和二氯苯二甲脲5-7份，遮盖性乳液28-32份；储存期≥一年，涂层干燥时间≤2h，对比率≥0.94，168小时的耐碱性试验无异常，耐擦洗次数超过5000次，耐人工老化性检测1000小时无粉化，耐沾污性4％-6％，耐温变性检测5次循环无异常。

2.如权利要求1所述的水性硅丙耐候自洁型乳胶涂料的生产方法，其特征是经过如下步骤：

(1)备料：备足工业用水190-210重量份(下同)，向化工商店或生产厂家求购国产的粒度1250目的重质碳酸钙和/或粒度800目的滑石粉85-95份，向美国罗门哈斯(Rohma&Hass)公司求购PE-100非离子表面活性剂6-8份，遮盖性乳液28-32份和聚氨酯增稠剂6.6-7份，向美国Anguds公司求购AMP-95化学品1-3份，向美国伊士曼公司购得单异丁酸酯25-35份，向美国的国民淀粉公司购得K26硅丙乳液390-410份，向美国赫克力士公司购得250-HBR羟乙基纤维素3-3.4份，向德国的汉高(HenKel)公司购得矿物油消泡剂2-4份，向德国舒美公司购得A28杀菌剂1-3份和DF19防霉剂5-7份，向日本杜邦(Dupont)公司购得969金红石型钛白粉210-230份；

(2)预混合：按如下的先后顺序向分散机的缸中加入190-210份水、6-8份PE-100非离子型表面活性剂、2-4份中的半量矿物油消泡剂、210-230份969金红石型钛白粉、85-95份重质碳酸钙和/或滑石粉、3-3.4份羟乙基纤维素，以(300-400)r/min的转速低速搅拌5-10min；

(3)高速分散：经步骤(2)预混合的低速搅拌5-10min后，进行转速为(1200-1500)r/min的高速搅拌20-30min，再加入聚氨酯增稠剂6.6-7份，按(900-1100)r/min的中速搅拌分散5-8min；

(4)调漆：当颜料和填料达到设计要求的分散度时，再加入1-3份AMP-95、25-35份单异丁酸酯、390-410份K26硅丙乳液、剩余的矿物油消泡剂、1-3份A28杀菌剂、5-7份DF19防霉剂，此过程在调漆缸中以(300-400)r/min转速搅拌5-10min，经检验合格后桶装即成成品，直接用于外墙涂装。