专利名称：乳胶外墙涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及涂料领域，特别是将预处理的纳米颜填料加入到涂料中，以吸收和反射紫外光，保护树脂免遭光分解，制成高耐侯性的乳胶外墙涂料及其制备方法。
传统的建筑乳胶涂料是将有机树脂(主要成膜物质)、颜料、填料、助剂等经分散、搅拌、混合、研磨等工艺配制而成，这种建筑乳胶涂料耐候性不理想，其主要原因是颜填料等物质对紫外线的屏蔽性能差，不能充分保护成膜物质树脂免遭光分解，破坏树脂的C-H键，使乳胶涂料的寿命缩短。
本发明的目的在于提供一种乳胶外墙涂料，在涂料中加入纳米颜填料，以吸收和反射紫外光，保护树脂免遭光分解，使乳胶涂料经久耐用。
本发明的目的还在于提供一种乳胶外墙涂料的制备方法。
本发明的乳胶外墙涂料重量组成如下颜填料 25～35％纳米粒子2.5～4％助剂A 1.6～1.9％助剂B 0.6～1.0％聚合物乳液 35～55％助剂C 3～6％水 其余颜填料是钛白粉、滑石粉、高岭土、重质碳酸钙、轻质碳酸钙等，颜料金红石型钛白粉具有良好的耐候性能，其最佳用量为19～25％；填料的使用不仅会降低成本，而且会赋予填料一些特殊的性能，如高岭土的片状结构使得涂料具有一定的触变性，从而提高涂料的储存稳定性，其中滑石粉具有防止涂料流挂及在涂膜中吸收伸缩应力、减少裂缝和孔隙的功能等，但填料的用量不宜过大，以保证体系的颜料体积浓度(PVC)在25～35％之间为最佳。
纳米粒子对紫外光有良好的屏蔽性能和反射性能，纳米粒子的尺寸一般在1～100nm(10-9米)之间，处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，纳米体系既非典型的微观体系，亦非典型的宏观体系，是一种典型的介观体系；纳米粒子另一特性是容易团聚，不亲有机相，若不对其进行预处理，纳米粒子就不可能均匀地分散在基料树脂之间，达不到减弱紫外光照的目；纳米粒子的用量很关键，如加量不足，则起不到预期的效应；但加量过多，不仅是一种浪费，反而会起副作用，使涂料产品质量下降，其最佳用量为3～4％。
助剂A是通用的消泡剂、分散剂、增稠剂、流平剂等，例如德国BYK公司的消泡剂BYK-022、BYK-024和分散剂BYK-154、法国COATEX公司的增稠剂COATEX 125P和流平剂COAPUR 3025等，其作用是使颜填料有效分散并形成一个稳定的、无气泡和无流平不良等缺陷的涂料体系。本发明优选的分散剂是一种聚吡咯烷酮类超分散剂，如广州南工化工有限公司研制的超分散剂SUPER PB-1和PB-2，其不仅能有效分散常用颜填料，还能有效地分散和稳定纳米粒子，其最佳用量为颜填料总量(包括纳米粒子)的0.2～0.3％(以干固体分计)，用量过大会影响涂膜的耐水性能。
助剂B是通用的防霉剂、杀菌剂等，例如Rohm and Haas公司的Kathon LXE和Rozone 2000、德国Henkel公司的四氯间苯二甲晴类防霉杀菌剂NopcocideN-96、德国Baye公司的二甲基苯基硫酰胺类防霉杀菌剂Preventol A4等，其作用是防止涂料储存过程中的腐化变质及涂装后涂膜的长霉。
聚合物乳液是丙烯酸、水性聚氨脂、丙烯酸有机硅、氟树脂等，其作用是形成符合要求的涂膜。
助剂C是防冻剂、助结剂、PH调节剂等，例如乙二醇和丙二醇防冻剂、美国EASTMAN公司的醇醚类TEXANOL助结剂、氨水和美国ANGUS公司的一种低分子量有机氨内酯类PH值调节剂AMP-95，其作用分别是增加涂料的冻融稳定性、帮助成膜及调节涂料的PH值以增加涂料体系的稳定性。
本发明的乳胶外墙涂料的制备方法包括——将分散剂加入水中，调节溶液PH值至7.5～9.5；——加入纳米级颜填料并搅拌，制成含1.0～9.0％重量纳米级颜填料的溶液；——加入涂料的其余组分，经分散，搅拌，混合，研磨，调色等配制出产品。
其最佳条件是——加入分散剂的量为水量的0.6～1.0％，溶液的PH为7.5～8.0；——加入纳米级颜填料并搅拌，制成含2.5～4.0％重量纳米级颜填料的溶液。
本发明的原理是外墙乳胶涂料的成膜物质(有机树脂-高分子化合物)主要是由碳氢化合物组成，而碳氢键能较小，在紫外光的照射下很容易断裂，造成外墙乳胶涂料降解(裂解)。为了提高涂料的耐候性，使用纳米级颜填料制造涂料，由于纳米粒子对紫外光有良好的屏蔽性能和反射性能，极大地减弱了外墙乳胶涂料涂料的光致裂解，大大提高外墙乳胶涂料的使用寿命。
本发明与现有技术相比的优点是
1、将纳米粒子引入到涂料配方中，并借助于分散剂和其他助剂、及适当的生产工艺，使得纳米粒子能够充分地分散成初级粒子并稳定地存在于涂料体系中；涂料不含芳香烃成分，符合环保要求。
2、纳米颜料、填料先经预处理后再加入到有机树脂(丙烯酸、水性聚氨脂、丙烯酸有机硅、氟树脂等)和助剂中，经分散、搅拌、混合、研磨等工艺配制出性能独特的外墙涂料涂料具有触变性、储存稳定性好；涂层防水、防霉，具有极佳的附着力；低温可成膜，一年四季任何气候条件下均可施工；涂层抗污染且具有自洁、呼吸功能，涂层可防止混凝土墙面碳化；涂层耐酸雨、耐风化、色彩持久；涂层耐久性13年以上。
本发明外墙乳胶涂料主要性能耐人工加速老化时间为1300～1500小时，相当于使用寿命13-15年，耐擦洗次数大于10000次，不霉变。
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1配方为(总重量以100公斤计)自来水12.3公斤，SUPER BP-1润湿分散剂0.5公斤，金红石型钛白粉(0.20μm)25公斤，纳米TiO2(60～80nm)2.5公斤，德国BYK公司的BYK-022消泡剂0.3公斤，羟乙基纤维素增稠剂0.3公斤，缔合型聚氨酯增稠剂COATEX 125P 0.5公斤，PH调节剂AMP-95 0.3公斤，杀菌剂Kathon LXE 0.4公斤，防霉剂Rozone 2000 0.2公斤，防冻剂丙二醇1公斤，助结剂TEXANOL 1.7公斤，有机硅改性丙烯酸乳液55公斤。配制工艺步骤为①首先在不锈钢分散缸中加入分散介质水，开动搅拌机，然后按配方准确称取各种物料，在搅拌情况下加入润湿分散助剂、2/3的消泡剂、增稠剂A、防冻剂、金红石型钛白粉和纳米TiO2，低速(150-500转/分)搅拌5分钟。②在高速搅拌机内高速(1000-1200转/分)分散。颜填料粒子在高速搅拌机的高剪切速率作用下，被分散成原级粒子，同时因分散机的高速剪切作用，缸内的温度上升至50℃。检查浆料的细度，在高速分散25分钟后，颜料浆的细度小于20um。调低转速，以便调漆。③调漆。将②所得的浆料转移到调漆罐中，在低速(150-500转/分)下依次加入聚合物乳液、部分消泡剂、PH调节剂、适量的增稠剂B与C、助结剂及其他助剂，调漆。根据要求可加入适量的各种颜色的色浆调色，以制得用户需要的、绚丽多彩的内墙涂料。通过此过程，得到了具有合适的粘度和良好稳定性的涂料。④采用振动筛过滤，除去杂质粒子及未达到细度的颜填料粒子。⑤包装。根据要求将涂料装在不同体积的涂料罐中，即得到本发明的纳米复合外墙乳胶涂料乳胶涂料。本产品无毒无害，无环境污染，且色彩丰富亮丽，漆面幼滑如丝，酷似溶剂型醇酸树脂漆，流平性能卓越；遮盖力强，具有高雅温馨的半光装饰效果，属绿色环保型建筑装饰材料。经检测，该涂料具有优良的耐水、耐碱性能，其涂膜耐人工加速老化时间为1560小时，相当于使用寿命15年；耐擦洗次数大于10000次；在恒温50℃的条件放置2个月(相当于仓库存放1年时间)，不分层，不结块，具有良好的储存稳定性。
实施例2某新建别墅区，为了美化环境、促进居民的身体健康，采用了本产品进行外墙涂饰。配方为(总重量以100公斤计)自来水22.2公斤，SUPER BP-1润湿分散剂0.5公斤，金红石型钛白粉(0.20μm)21公斤，纳米TiO2(60～80nm)4公斤，高岭土(1250目)5公斤，滑石粉(1000目)4公斤，BYK-024消泡剂0.4公斤，羟乙基纤维素增稠剂0.2公斤，缔合型聚氨酯增稠剂0.8公斤，PH调节剂AMP-95 0.2公斤，杀菌剂Kathon LXE 0.6公斤，防霉剂Rozone 0.3公斤，防冻剂丙二醇3.8公斤，助结剂2公斤，纯丙烯酸乳液35公斤。施工时加入10％乳胶涂料量的自来水，搅拌15分钟，使其混合均匀，即可使用。在涂刷涂料前，内墙是洁净、平整和干燥的，其上已刮抹有腻子，并已用砂纸打磨平整。采用合成硬毛刷刷涂施工。涂刷本发明制得的涂料，漆面幼滑如丝，流平性能卓越，涂刷简便，抗碱防霉性强，长久使用不褪色，耐沾污、耐擦洗等性能优越。工程完工一年后到工地进行复查，墙面仍光亮如新，涂膜耐久性能好，涂层经受日晒、雨淋、风吹、冰冻及各种化学物质的侵蚀，依然能保光保色，不剥落、不损坏，具有良好的耐碱、耐工业废气、耐紫外线、耐霉菌、耐沾污，耐擦洗等优越性能。
实施例3某区几栋楼，几乎在同一时间A栋用本新型复合外墙乳胶涂料，B栋用某厂家生产的复合外墙乳胶涂料。A栋所用乳胶涂料配方为(总重量以100公斤计)自来水16公斤，SUPER BP-1润湿分散剂0.5公斤，金红石型钛白粉(0.20μm)19公斤，纳米TiO2(60～80nm)3公斤，高岭土(1250目)6公斤，滑石粉(1000目)5公斤，碳酸钙(1250目)5公斤，消泡剂BYK-022 0.4公斤，羟丙基纤维素增稠剂0.3公斤，缔合型聚氨酯增稠剂0.4公斤，PH调节剂AMP-950.4公斤，杀菌剂Kathon LXE 0.7公斤，防霉剂Rozone 0.3公斤，防冻剂丙二醇2.4公斤，助结剂TEXANOL 1.2公斤，有机硅改性丙烯酸乳液39.4公斤。施工时加入20％乳胶涂料量的自来水，搅拌15分钟，使其混合均匀，就可使用。在涂刷涂料前，外墙经过抹平胶找平并打磨，墙面是洁净、平整和干燥的。采用合成硬毛刷刷涂施工。工程完工半年后观测，B栋外墙多处挂彩(由尘埃粘结成的线条和班点)，而A栋外墙光亮如初，看不到任何班点和挂彩线条。
权利要求
1.一种乳胶外墙涂料，其特征在于重量组成如下颜填料25～35％、纳米粒子2.5～4％、助剂A 1.6～1.9％、助剂B 0.6～1.0％、聚合物乳液35～55％、助剂C 3～6％、其余是水。
2.根据权利要求1所述的乳胶外墙涂料，其特征在于颜填料19～25％。
3.根据权利要求1所述的乳胶外墙涂料，其特征在于纳米粒子3～4％。
4.一种乳胶外墙涂料的制备方法，其特征在于包括——将分散剂加入水中，调节溶液PH值至7.5～9.5；——加入纳米级颜填料并搅拌，制成含1.0～9.0％重量纳米级颜填料的溶液；——加入涂料的其余组分，经分散，搅拌，混合，研磨，调色等配制出产品。
5.根据权利要求1所述的乳胶外墙涂料的制备方法，其特征在于——加入分散剂的量为水量的0.6～1.0％，溶液的PH为7.5～8.0；——加入纳米级颜填料并搅拌，制成含2.5～4.0％重量纳米级颜填料的溶液。
全文摘要
一种乳胶外墙涂料,由颜填料、纳米粒子、助剂A、助剂B、聚合物乳液、助剂C、水组成;其制备方法包括将分散剂加入水中,调节溶液pH值至7.5～9.5;加入纳米级颜填料并搅拌,制成含1.0～9.0%重量纳米级颜填料的溶液;加入涂料的其余组分,经分散,搅拌,混合,研磨,调色等配制出产品。本发明在涂料中加入纳米颜填料,以吸收和反射紫外光,保护树脂免遭光分解,使乳胶涂料经久耐用。
文档编号C09D5/02GK1308103SQ0110754
公开日2001年8月15日 申请日期2001年2月19日 优先权日2001年2月19日
发明者蓝仁华, 陈焕钦, 黄洪 申请人:华南理工大学