专利名称：一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种建筑物外墙所用的隔热保温防水材料，具体涉及一种水性纳米复合隔热保温防水涂料及其制备方法，属于建筑节能环保涂料的生产领域。
背景技术：
20世纪70年代后，世界气候变暖，地球能源日趋枯竭。建筑能耗占人类能源消耗的30% 40%，而其中绝大部分用于取暖和空调的能耗。开发隔热保温涂料具有较大的现实意义，尤其是与人类生活密切相关的建筑物外墙隔热保温涂料。建筑物外墙的防水质量也是评价建筑工程质量的一个重要指标。因此，研制具有隔热保温作用的防水保温涂料成为了新型节能材料是主要发展方向。蒙脱土是一种天然纳米片层状材料，其片层间距约为几纳米到几十纳米，但是其层间距不足于容纳几百纳米的高分子聚合物，同时蒙脱土属于亲水性矿物，而大多数的高聚合物为亲油性，所以蒙脱土和高聚合物不能达到纳米分散或根本无法进行复合。为了促使蒙脱土和高聚合物纳米分散，通常需要对蒙脱土进行表面有机化处理，利用有机阳离子去改变蒙脱土片层间的极性，降低蒙脱土片层的表面能，以增加两相间的亲和性。将有机阳离子引入到蒙脱土的层间，这一有机化过程不仅使亲水的蒙脱土层间疏水化，提高无机相与有机相之间的相容性，同时也使蒙脱土的层间距增大。利用改性后的蒙脱土和丙烯酸酯聚合可得到丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料，该材料具有良好的力学性能和气水阻隔性能。同时纳米蒙脱土经有机化处理后，片层间距增大，热量在传递或者散失过程中需要穿过层状结构，而片层间距增大必将大大减缓热量的传递速度和改变热量传递的途径，所以有机改性纳米蒙脱土可作为一种超级绝热材料，添加到涂料中，能很好地起到隔热效果。中国专利CN 1511902 A公开了一种有机化蒙脱土改性硅丙外墙涂料的制备方法，即将有机化蒙脱土插层剥离成纳米尺寸的片层，均勻地分散到用溶液聚合法制得硅丙涂料。该涂料具有超越一般硅丙涂料的综合性能。中国专利CN101914331A公开了一种蒙脱土纳米复合保温涂料，该涂料用蒙脱土作为主填料，从而起到隔热保温的效果。但上述技术制备的外墙涂料，在防水、保温隔热性、环保性、户外耐候性、附着力以及抗菌自洁功能方面，仍不尽人意。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术存在的上述问题，提供一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料，该隔热保温防水涂料以纳米复合乳液和聚合物乳液为成膜物质，导热系数低的有机改性纳米蒙脱土为填料，反光系数高的钛白粉为颜料，引入功能性纳米组分， 得到一种不仅具有良好的相容性、分散性和稳定性，而且具有良好的防水、保温隔热性、环保性、户外耐候性、附着力以及抗菌自洁功能。本发明的另一目的是提供上述隔热保温防水涂料的制备方法。为实现本发明上述目的，本发明一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料采用以下技术方案。
3
本发明一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料是由以下组分制备而成，各组分质量百分含量为
纳米复合乳液30% 35%聚合物乳液10% 15%金红石型钛白粉10% 15%有机改性纳米蒙脱土10% 15%纳米氧化物5% 10%PH调节剂0. 30% ‘ 0.35%成膜助剂0. 50% 0.65%弹性消泡剂0. 35% 0.4%润湿剂0. 20% 0. 30%分散剂0. 10% 0.15%防冻剂0. 50% 0 65%杀菌防腐剂0. 10% 0.15%水20% 25%
所述的纳米复合乳液为原位乳液聚合法制备的有机改性蒙脱土和丙烯酸酯的纳米复合乳液。纳米复合乳液的固含量为3 38. 0%，最佳为35. 0%，蒙脱土占聚合物的含量为 4. 0% 6. 0%,最佳为 5. 0%。所述的聚合物乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、醋丙乳液中的一种或任意两种以上的混合物。所述的有机改性纳米蒙脱土为三乙醇胺作为插层剂改性的钠基蒙脱土。其中纳米蒙脱土为钠基蒙皂石粘土经剥片分散、提纯改型、超细分级、有机复合而成，平均晶片厚度小于25nm，蒙脱石含量大于95%。所述的纳米氧化物为纳米氧化锌(ZnO)、纳米二氧化钛(TiO2)、纳米二氧化硅 (Si02)、纳米三氧化二铝(Al2O3)以任何比例的混合物。本发明所述的PH调节剂AMP-95。本发明所述分散剂为阴离子表面活性剂，发泡性低，能够改善涂料的流动性，具有稳定浆料粘度的优异性能，型号为5040。本发明所述润湿剂为PE100。本发明所述成膜助剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单丁酸酯。本发明所述防冻剂为乙二醇。本发明所述弹性消泡剂是一种以改性聚硅氧烷为主要成分的消泡剂，型号为 STXP-4。本发明所述杀菌防腐剂为STFM-1、华科-981中的一种或两种的任意比例混合。当然，本发明采用的分散剂、润湿剂、成膜助剂、防冻剂、消泡剂、杀菌防腐剂也可以以与上述商品代号具有相似性能的其它物质代替。本发明一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料的制备方法如下
在搅拌速度300 600r/min下，先将水、有机改性纳米蒙脱土、纳米氧化物、金红石型钛白粉、润湿剂、分散剂、一半的消泡剂混合均勻，在多功能分散机上将搅拌速度调至
44000r/min 6000r/min，搅拌2 4h，通过高速剪切将其分散均勻；然后将搅拌速度降至 300 600r/min，并将纳米复合乳液和聚合物乳液缓慢滴加，随后加入剩余的各组分，保持搅拌3 证，装罐即得涂料成品。本发明的有益效果
1.本发明制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料安全环保。本发明中不含挥发性大的有机物以及所使用的原料毒性极小，所以本发明中的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料不仅对生产人员和施工人员的身体健康没有危害，而且利于环保。2.本发明制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料具有优异的力学性能和防水性能，使用寿命长。本发明以纳米复合乳液为主要成膜物质和聚合物乳液混合作为辅助成膜物质，可显著提高水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料的力学性能和气水阻隔性，使其具有优异的力学性能和防水性能；同时能对紫外线全吸收或全反射，可有效地保护涂料基料不受紫外线侵蚀，使涂料使用寿命大幅度延长。3.本发明制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料具有良好的相容性、分散性和稳定性。本发明中用亲水性很强的三乙醇胺作为插层剂改性蒙脱土，使改性后的蒙脱土在水相具有很好的分散，同时蒙脱土具有良好增稠性能和触变性，在体系中还有稳定乳液、悬浮作用，因此本发明的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料具有良好的相容性、分散性和稳定性。4.本发明制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料隔热保温性能优异。本发明用的纳米蒙脱土经有机化处理后，片层间距增大，热量在传递或者散失过程中需要穿过层状结构，而片层间距增大必将大大减缓热量的传递速度和改变热量传递的途径，所以有机改性纳米蒙脱土可作为一种超级绝热材料，添加到涂料中，能很好地起到隔热效果；本发明金红石型钛白粉是一种折射系数高，结构稳定，耐候性优良的白色颜料。添加到涂料中能有效提高涂层的反射率，从而提高涂层隔热效果；本发明所用多种纳米氧化物组分能够把建筑物吸收的日照光线和热量以一定的波长发射到空气中，从而达到良好隔热降温效果。 本发明设计添加以上三类材料很好做到了三种隔热机理协同作用，从而使本发明制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料隔热保温性能优异。
具体实施例方式为进一步描述本发明，下面结合实施例对本发明一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料及其制备方法作更详细的描述。实施例1
总份数按照1000份，制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料包括如下组分的质量份数
纳米复合乳液350
硅丙乳液110
金红石型钛白粉120
有机改性纳米蒙脱土120
纳米氧化锌20
纳米氧化钛20纳米二氧化硅10
纳米三氧化二铝20
AMP-953.0
成膜助剂5. 0
STXP-43. 5
50402.0
PE1001.0
乙二醇5.0
STFM-I1.0
水209. 5
本实施例制备方法如下
在搅拌速度400r/min下，先将水、有机改性纳米蒙脱土、纳米氧化物、金红石型钛白粉、润湿剂、分散剂、一半的消泡剂混合均勻，在多功能分散机上将搅拌速度调至5000r/ min,搅拌池，通过高速剪切将其分散均勻；然后将搅拌速度降至400r/min，并将纳米复合乳液和聚合物乳液缓慢滴加，随后加入剩余的各组分，保持搅拌5h，装罐即得涂料成品。
实施例2
总份数按照1000份，制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料包括如下组分的质量份数
纳米复合乳液纯丙乳液金红石型钛白粉有机改性纳米蒙脱土纳米氧化锌纳米氧化钛纳米二氧化硅纳米三氧化二铝 AMP-95 成膜助剂 STXP-4 5040 PE100 乙二醇 STFM-I 华科-981 水
本实施例的制备方法如下 在搅拌速度500r/min下，先将水、有机改性纳米蒙脱土、纳米氧化物、金红石型钛白粉、润湿剂、分散剂、一半的消泡剂混合均勻，在多功能分散机上将搅拌速度调至4000r/ min，搅拌3.紐，通过高速剪切将其分散均勻；然后将搅拌速度降至300r/min，并将纳米复
310 110 100 120 20 30 30 20
3.5 6. 0
4.0 2. 5 1. 5
5.5 0. 6 0. 6 235. 8合乳液和聚合物乳液缓慢滴加，随后加入剩余的各组分，保持搅拌3. 5h，装罐即得涂料成实施例3
总份数按照1000份，制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料包括如下组分的质量份数
纳米复合乳液330
醋丙乳液60
硅丙乳液60
金红石型钛白粉150
有机改性纳米蒙脱土100
纳米氧化锌30
纳米氧化钛10
纳米二氧化硅10
纳米三氧化二铝10
AMP-953. 5
成膜助剂6. 5
STXP-43. 5
50403.0
PE1001.0
乙二醇6. 5
华科-9811.0
水215 本实施例的制备方法如下
在搅拌速度600r/min下，先将水、有机改性纳米蒙脱土、纳米氧化物、金红石型钛白粉、润湿剂、分散剂、一半的消泡剂混合均勻，在多功能分散机上将搅拌速度调至5000r/ min,搅拌4h，通过高速剪切将其分散均勻；然后将搅拌速度降至500r/min，并将纳米复合乳液和聚合物乳液缓慢滴加，随后加入剩余的各组分，保持搅拌3h，装罐即得涂料成品。实施例4
总份数按照1000份，制备的水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料包括如下组分的质量份数
纳米复合乳液300
苯丙乳液80
纯丙乳液70
金红石型钛白粉130
有机改性纳米蒙脱土130
纳米氧化锌10
纳米氧化钛10
纳米二氧化硅20
纳米三氧化二铝20AMP-953.0
成膜助剂6. O
STXP-43.0
50402.0
PElOO1.0
乙ニ醇6.0
STFM-I1. 5
水207. 5
本实施例的制备方法如下
在搅拌速度300r/min下，先将水、有机改性纳米蒙脱土、纳米氧化物、金红石型钛白 粉、润湿剂、分散剂、一半的消泡剂混合均勻，在多功能分散机上将搅拌速度调至6000r/ min,搅拌池，通过高速剪切将其分散均勻；然后将搅拌速度降至600r/min，并将纳米复合 乳液和聚合物乳液缓慢滴加，随后加入剰余的各组分，保持搅拌4h，装罐即得涂料成品。实施例5 水为200份，纳米复合乳液为307. 5份，其它与实施例4相同。实施例6 水为250份，纯丙乳液100份，有机改性纳米蒙脱土为115. 2份，其与实 施例2相同。实施例7 有机改性纳米蒙脱土 150份，金红石型钛白粉110份，其与实施例4相 同。实施例8 纳米氧化锌20份，金红石型钛白粉140份，其与实施例3相同。
权利要求
1.一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料，其特征在于是由以下组分制备而成， 各组分质量百分含量为纳米复合乳液30% 35%聚合物乳液10% 15%金红石型钛白粉10% 15%有机改性纳米蒙脱土10% 15%纳米氧化物5% 10%pH调节剂0. 30% 0. 35%成膜助剂0. 50% 0. 65%弹性消泡剂0. 35% 0. 4%润湿剂0. 20% 0. 30%分散剂0. 10% 0. 15%防冻剂0. 50% 0. 65%杀菌防腐剂0. 10% 0. 15%水20% 25%。
2.如权利要求1所述的一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料，其特征在于 所述的纳米复合乳液为原位乳液聚合法制备的有机改性蒙脱土、丙烯酸酯的纳米复合乳液，纳米复合乳液的固含量为32% 38. 0%，蒙脱土占聚合物的含量为4. 0% 6. 0% ；所述的聚合物乳液为苯丙乳液、纯丙乳液、硅丙乳液、醋丙乳液中的一种或任意两种以上的混合物；所述的有机改性纳米蒙脱土为三乙醇胺作为插层剂改性的钠基蒙脱土； 所述的纳米氧化物为纳米氧化锌(ZnO)、纳米二氧化钛(TiO2)、纳米二氧化硅(Si02)、 纳米三氧化二铝(Al2O3)以任何比例的混合物；所述的PH调节剂AMP-95，所述的分散剂为5040，所述的润湿剂为PE100，所述成膜助剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单丁酸酯，所述防冻剂为乙二醇，所述弹性消泡剂为STXP-4， 所述杀菌防腐剂为STFM-1、华科-981中的一种或两种的任意比例混合。
3.如权利要求2所述的一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料，其特征在于所述的纳米复合乳液的固含量为35. 0%，蒙脱土占聚合物的含量为为5. 0% ；所述的纳米蒙脱土为钠基蒙皂石粘土经剥片分散、提纯改型、超细分级、有机复合而成，平均晶片厚度小于 25nm,蒙脱石含量大于95%。
4.如权利要求1、2或3所述的一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料的制备方法，其特征在于在300 600r/min的低速搅拌下先将水、有机改性纳米蒙脱土、纳米氧化物、金红石型钛白粉、润湿剂、分散剂、40% 60%的消泡剂，在多功能分散机上以4000r/ min eOOOr/min的高速搅拌2 4h，通过高速剪切将其分散均勻；然后将纳米复合乳液和聚合物乳液在300 600r/min的低速搅拌下缓慢滴加，随后加入剩余的各组分保持搅拌 3 5h，装罐即得涂料成品。
全文摘要
本发明公开了一种水性蒙脱土纳米复合隔热保温防水涂料及其制备方法，各组分质量百分含量为纳米复合乳液30%～35%，聚合物乳液10%～15%，金红石型钛白粉10%～15%，有机改性纳米蒙脱土10%～15%，纳米氧化物5%～10%，pH调节剂0.30%～0.35%，成膜助剂0.50%～0.65%，弹性消泡剂0.35%～0.4%，润湿剂0.20%～0.30%，分散剂0.10%～0.15%，防冻剂0.50%～0.65%，杀菌防腐剂0.10%～0.15%，水20%～25%。不仅具有良好的相容性、分散性和稳定性，而且具有良好的防水、保温隔热性、环保性、户外耐候性、附着力以及抗菌自洁功能。
文档编号C09D133/04GK102358814SQ201110267539
公开日2012年2月22日 申请日期2011年9月10日 优先权日2011年9月10日
发明者尹万云, 张千峰, 金仁才, 陈兴顺, 陈均 申请人:中国十七冶集团有限公司