一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆及其制备方法与流程

本发明属于外墙乳胶漆制造领域，具体涉及一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆及其制备方法。
背景技术：
：近年来，随着国内建筑业的发展，各种建筑的大量兴建和住宅装饰装修的兴起，我国的建筑装修材料正步入发展的黄金时期，人们对美化建筑物要求的日益增强，涂料作为重要的建筑装饰材料得到了突飞猛进的发展，需求量不断提高。现在市场上使用的涂料分为有机溶剂型涂料和水性涂料（即乳胶漆），乳胶漆是以丙烯酸酯共聚乳液为代表的一大类合成树脂乳液涂料，乳胶漆是水分散性涂料，通常为乳白色，聚合物颗粒直径一般在50-1000nm，固体含量在30%-70%，典型分子量在500000-1000000，相对于有机溶剂型涂料具有环保、施工方便、涂膜干燥快、透气性好、耐水性好的特点，但是由于乳胶漆以水分蒸发干燥成膜，因此其耐候性、耐沾污性、耐擦洗性等相对较差，而对于乳胶漆的改进，有的虽然提高其耐磨性但是其耐玷污性、耐擦洗性仍然不理想，如中国发明专利“耐磨乳胶漆”（公开号105400322A）；有的虽然提高了其耐磨性、抗玷污性，但是其耐磨性、抗玷污性仍有欠缺，并且耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐候性仍不理想，如中国发明专利“外墙乳胶漆”（公开号102086331A）。因此对于现有的乳胶漆中存在的耐磨性、耐沾污性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐候性差等问题需要作出进一步改善和提高。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐磨性、耐沾污性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐候性强的含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆及其制备方法。基于上述目的，本发明采取如下技术方案：一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆，由以下重量份数的原料组成：去离子水10-25份，成膜乳液30-60份，钛白粉20-30份，纳米钻石烯3-8份，润湿分散剂0.5-2份，消泡剂0.1-0.5份，防霉剂0.1-1份，防冻剂1-3份，成膜助剂1-3份，增稠剂0.5-1.5份，流平剂0.1-0.4份，pH调节剂0.1-0.3份。进一步的，所述纳米钻石烯由以下方法制得：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为28-32KHz，碱液浓度为10%-12%的NaOH溶液，碱洗温度为50-60℃，旋转搅拌，搅拌速度为25-30rpm，清洗28-32min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，搅拌速度为25-30rpm，搅拌时间为25-30min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液浓度为25%-30%的硫酸溶液，碱洗液温度为50-60℃，旋转搅拌，搅拌速度为20-25rpm，搅拌20-30min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30-45KHz，旋转搅拌，搅拌速度为20-25rpm，搅拌8-10min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；e.烘干：将d.超声波水洗后的纳米钻石稀以3℃/min的速率逐步升温到180-200℃，保温3h后随炉温冷却，然后密封储存待用。进一步的，所述的纳米钻石烯粒度配比为50nm︰100nm︰250nm=(1-2)︰(2-3)︰(4-5)。进一步的，所述的成膜乳液由硅丙乳液和苯丙乳液按1:1配比混合制成。进一步的，所述的钛白粉为金红石型钛白粉。进一步的，所述的润湿分散剂为六偏磷酸钠；所述的消泡剂为水溶性硅油类消泡剂。进一步的，所述的防霉剂由苯并咪唑类防霉剂和异唑类防霉剂1:1混合制成；所述的防冻剂为丙二醇。进一步的，所述的成膜助剂为十二醇酯；所述的增稠剂由碱溶胀型增稠剂和聚氨酯型增稠剂按照1:1比例混合制成。进一步的，所述的流平剂由丙烯酸类流平剂和有机硅类流平剂按照1:1混合制成；所述的pH调节剂为氨水。进一步的，所述的含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆的制备方法，由以下步骤组成：1）颜填料的分散配制：取原料中去离子水的34%，润湿分散剂的50%，加入到容器内，搅拌分散2-3min，在1000-1500rpm速度下边搅拌边加入纳米钻石烯，最后将容器放入超声波分散机中，在30KHz的频率下分散20-30min，制得中间产物A；2）将原料中50%的去离子水、50%的润湿分散剂、50%的消泡剂和增稠剂加入到高速分散罐内，在100-200rpm的速度下搅拌5-10min，使其充分溶解分散，然后加入中间产物A，搅拌3-5min，最后边搅拌边加入钛白粉，并逐步加大搅拌速率，在1200-1500rpm的转速下分散30-40min，过滤，制得中间产物B；3）助剂的配制：将原料中剩余16%的去离子水、50%的消泡剂与增稠剂、防冻剂、防霉剂、成膜助剂和流平剂加入到容器内，充分搅拌混合均匀，制得中间产物C；4）乳胶漆的配制：将成膜乳液加入到调漆罐中，在100-200rpm的速度下，边搅拌边加入中间产物B，加入完毕后搅拌10-15min，然后缓慢加入中间产物C，继续搅拌10min，用pH调节剂调节pH值至8-9，继续搅拌15-20min，至各组分混合均匀，即制得。本发明添加纳米钻石稀，使经过活化处理后的纳米钻石稀与有机基体更加有效地结合，在保留传统漆膜的优良性能基础上进一步提升漆膜的强度、硬度和耐腐蚀等性能；由于纳米钻石烯导热率高，可以延缓漆膜的老化，使其具有很好的耐候性；本发明使用适量的纳米钻石稀与其他成分复配，使其具有很好的耐沾污性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐人工气候老化性，相对于传统的乳胶漆综合性能更强；本发明使用的原料绿色环保，储运安全，价格便宜；使用本发明时，施工方便，具有良好的遮盖力，漆膜平整，色泽饱满，装饰效果极佳。附图说明图1为漆膜耐沾污性与纳米钻石烯含量的关系示意图。图2为漆膜耐洗刷性与纳米钻石烯含量的关系示意图。图3为漆膜耐水性与纳米钻石烯含量的关系示意图。图4为漆膜耐碱性与纳米钻石烯含量的关系示意图。图5为漆膜耐人工气候老化性与纳米钻石烯含量的关系示意图。具体实施方式下面结合实施例对本发明进行详细说明。实施例1一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆，由以下重量份数原料组成：去离子水25份，成膜乳液30份，钛白粉26份，纳米钻石烯8份，润湿分散剂2份，消泡剂0.5份，防霉剂0.3份，防冻剂3份，成膜助剂3份，增稠剂1.5份，流平剂0.4份，pH调节剂0.3份。上述纳米钻石烯，具体制备方法如下：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为28KHz，碱液浓度为10%的NaOH溶液，碱洗温度控制在50℃，旋转搅拌，搅拌速度为25rpm，清洗28min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，搅拌速度为25rpm，搅拌时间为25min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液浓度为25%的硫酸溶液，酸洗温度为50℃，旋转搅拌，搅拌速度为20rpm，搅拌20min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，旋转搅拌，搅拌速度为20rpm，搅拌8min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；e.烘干：将d.超声波水洗后的纳米钻石稀以3℃/min的速率逐步升温到180-200℃，保温3h后随炉温冷却，然后密封储存待用；上述含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆的制备方法，由以下步骤组成：1）颜填料的分散配制：取原料中去离子水的34%，润湿分散剂的50%，加入到容器内，搅拌分散2min，在1000rpm速度下边搅拌边加入以上烘干后的纳米钻石烯，最后将容器放入超声波分散机中，在30KHz的频率下分散20min，制得中间产物A；2）将原料中50%的去离子水、50%润湿分散剂、50%的消泡剂和增稠剂加入到高速分散罐内，在100rpm的速度下搅拌5min，使其充分溶解分散，然后加入中间产物A，搅拌3min，最后边搅拌边加入钛白粉，并逐步加大搅拌速率，在1200rpm的转速下分散30min，过滤，制得中间产物B；3）助剂的配制：将原料中剩余16%的去离子水、50%的消泡剂与增稠剂、防冻剂、防霉剂、成膜助剂和流平剂加入到容器内，充分搅拌混合均匀，制得中间产物C；4）乳胶漆的配制：将成膜乳液加入到调漆罐中，在100rpm的速度下，边搅拌边加入中间产物B，加入完毕后搅拌10min，然后缓慢加入中间产物C，继续搅拌10min，用pH调节剂调节pH值至8，继续搅拌拌15min，至各组分混合均匀，即制得。实施例2一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆，由以下重量份数原料组成：去离子水10份，成膜乳液60份，钛白粉20份，纳米钻石烯3份，润湿分散剂1.5，消泡剂0.1份，防霉剂0.1份，防冻剂2，成膜助剂2，增稠剂1.1，平剂0.1份，PH调节剂0.1份。上述纳米钻石烯，具体制备方法如下：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，碱液浓度为11%的NaOH溶液，碱洗温度在55℃，旋转搅拌，搅拌速度为27rpm，清洗时间控制在30min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，搅拌速度为27rpm，搅拌时间为27min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液浓度为27%的硫酸溶液，酸洗温度控制在55℃，旋转搅拌，搅拌速度为23rpm，搅拌25min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，旋转搅拌，搅拌速度为20rpm，搅拌8min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；e.烘干：将d.超声波水洗后的纳米钻石稀以3℃/min的速率逐步升温到180-200℃，保温3h后随炉温冷却，然后密封储存待用。上述含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆的制备方法，由以下步骤组成：1）颜填料的分散配制：取原料中去离子水的34%，润湿分散剂的50%，加入到容器内，搅拌分散2min，在1000rpm速度下边搅拌边加入以上烘干后的纳米钻石烯，最后将容器放入超声波分散机中，在30KHz的频率下分散20min，制得中间产物A；2）将原料中50%的去离子水、50%润湿分散剂、50%的消泡剂和增稠剂加入到高速分散罐内，在100rpm的速度下搅拌5min，使其充分溶解分散，然后加入中间产物A，搅拌3min，最后边搅拌边加入钛白粉，并逐步加大搅拌速率，在1200rpm的转速下分散30min，过滤，制得中间产物B；3）助剂的配制：将原料中剩余16%的去离子水、50%的消泡剂与增稠剂、防冻剂、防霉剂、成膜助剂和流平剂加入到容器内，充分搅拌混合均匀，制得中间产物C；4）乳胶漆的配制：将成膜乳液加入到调漆罐中，在100rpm的速度下，边搅拌边加入中间产物B，加入完毕后搅拌10min，然后缓慢加入中间产物C，继续搅拌10min，用pH调节剂调节pH值至8，继续搅拌拌15min，至各组分混合均匀，即制得。实施例2一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆，由以下重量份数原料组成：去离子水10份，成膜乳液60份，钛白粉20份，纳米钻石烯3份，润湿分散剂1.5，消泡剂0.1份，防霉剂0.1份，防冻剂2，成膜助剂2，增稠剂1.1，平剂0.1份，PH调节剂0.1份。上述纳米钻石烯，具体制备方法如下：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，碱液浓度为11%的NaOH溶液，碱洗温度在55℃，旋转搅拌，搅拌速度为27rpm，清洗时间控制在30min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，搅拌速度为27rpm，搅拌时间为27min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液浓度为27%的硫酸溶液，酸洗温度控制在55℃，旋转搅拌，搅拌速度为23rpm，搅拌25min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为37KHz，旋转搅拌，搅拌速度为22rpm，搅拌9min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；e.烘干：将d.超声波水洗后的纳米钻石稀以3℃/min的速率逐步升温到190℃，保温3h后随炉温冷却，然后密封储存待用。上述含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆的制备方法，由以下步骤组成：1）颜填料的分散配制：取原料中去离子水的34%，润湿分散剂的50%，加入到容器内，搅拌分散2.5min，在1500rpm速度下边搅拌边加入以上烘干后的纳米钻石烯，最后将容器放入超声波分散机中，在30KHz的频率下分散25min，制得中间产物A；2）将原料中50%的去离子水、50%润湿分散剂、50%的消泡剂和增稠剂加入到高速分散罐内，在150rpm的速度下搅拌7min，使其充分溶解分散，然后加入中间产物A，搅拌4min，最后边搅拌边加入钛白粉，并逐步加大搅拌速率，在1350rpm的转速下分散35min，过滤，制得中间产物B；3）助剂的配制：将原料中剩余16%的去离子水、50%的消泡剂与增稠剂、防冻剂、防霉剂、成膜助剂和流平剂加入到容器内，充分搅拌混合均匀，制得中间产物C；4）乳胶漆的配制：将成膜乳液加入到调漆罐中，在150rpm的速度下，边搅拌边加入中间产物B，加入完毕后搅拌12min，然后缓慢加入中间产物C，继续搅拌10min，用pH调节剂调节PH值至8.5，继续搅拌拌17min，至各组分混合均匀，即制得。实施例3一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆，由以下重量份数原料组成：去离子水20份，成膜乳液40份，钛白粉30份，纳米钻石烯5.3份，润湿分散剂0.5份，消泡剂0.3份，防霉剂1份，防冻剂1份，成膜助剂1份，增稠剂0.5份，流平剂0.2份，pH调节剂0.2份。上述纳米钻石烯由以下方法制得：a.超声波碱洗：将纳米钻石烯放入装有碱液的超声波清洗机中，超声波频率为32KHz，碱液浓度为12%的NaOH溶液，碱液温度为60℃，旋转搅拌，搅拌速度为30rpm，清洗32min；b.超声波水洗：将碱洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为30KHz，搅拌速度为30rpm，搅拌时间为30min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7；c.酸洗活化：将经过清洗后的纳米钻石稀加入酸洗液中，所述的酸洗液浓度为30%的硫酸溶液，酸洗温度为60℃，旋转搅拌，搅拌速度为25rpm，搅拌30min；d.超声波水洗：将酸洗后的纳米钻石稀放入装有去离子水的超声波清洗机中，超声波频率为45KHz，旋转搅拌，搅拌速度为25rpm，搅拌10min，取上层清液测量pH值，反复清洗直至pH=7。e.烘干：将d.超声波水洗后的纳米钻石稀以3℃/min的速率逐步升温到200℃，保温3h后随炉温冷却，然后密封储存待用。所述的含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆的制备方法，由以下步骤组成：1）颜填料的分散配制：取原料中去离子水的34%，润湿分散剂的50%，加入到容器内，搅拌分散3min，在1250rpm速度下边搅拌边加入纳米钻石烯，最后将容器放入超声波分散机中，在30KHz的频率下分散30min，制得中间产物A；2）将原料中50%的去离子水、50%润湿分散剂、50%的消泡剂和增稠剂加入到高速分散罐内，在200rpm的速度下搅拌10min，使其充分溶解分散，然后加入中间产物A，搅拌5min，最后边搅拌边加入钛白粉，并逐步加大搅拌速率，在1500rpm的转速下分散40min，过滤，制得中间产物B；3）助剂的配制：将原料中剩余16%的去离子水、50%的消泡剂与增稠剂、防冻剂、防霉剂、成膜助剂和流平剂加入到容器内，充分搅拌混合均匀，制得中间产物C；4）乳胶漆的配制：将成膜乳液加入到调漆罐中，在200rpm的速度下，边搅拌边加入中间产物B，加入完毕后搅拌10-15min，然后缓慢加入中间产物C，继续搅拌10min，用pH调节剂调节pH值至9，继续搅拌拌20min，至各组分混合均匀，即制得。试验例1：本发明对于纳米钻石稀作出以下用量试验，使用以下重量份数的原料：成膜乳液50份，钛白粉23份，润湿分散剂1份，消泡剂0.3份，防霉剂0.2份，防冻剂2份，成膜助剂2份，pH调节剂0.2份，增稠剂1份，流平剂0.3份，纳米钻石烯为变量0-10份，剩余为去离子水制成；使用本发明的方法制得的纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆。对纳米钻石稀不同用量时，分别对乳胶漆的耐玷污性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐人工气候老化性作出以下试验：如图1所示，按照GB/T9780-2013进行试验，分别检测不同纳米钻石稀含量时乳胶漆的耐玷污性，经过试验可知，外墙涂料涂层的反射系数下降率越大，则耐玷污性越差，并且在纳米钻石稀的用量在3-8份时相对耐玷污性最强。如图2所示，按照GB/T9755-2014附录C的规定进行，分别检测不同纳米钻石烯含量时乳胶漆的耐洗刷性，经过试验可知，纳米钻石稀的添加量在3-8份时，耐刷洗的次数较高，耐刷洗性强。如图3所示，按照GB/T1733-1993中甲法规定进行，分别检测不同纳米钻石烯含量时乳胶漆的耐水性，经过试验可知，纳米钻石稀的添加量在3-8份时，耐水性时间最长，耐水性强。如图4所示，按照按GB/T9265的规定进行，分别检测不同纳米钻石烯含量时乳胶漆的耐碱性，经过试验可知，纳米钻石稀的添加量在3-8份时，耐碱性时间越长，耐碱性越强。如图5所示，按GB/T1865-2009中循环A的规定进行，分别检测不同纳米钻石烯含量时乳胶漆的耐人工气候老化性，经过试验可知，纳米钻石稀的添加量在3-8份时，耐人工气候老化性时间长，其耐人工气候老化性强。由上可知，在添加活化后的纳米钻石稀可以与有机基本进行有效地结合，提高漆膜的强度、硬度和耐耐腐蚀等性能，在纳米钻石稀的添加量为3-8份时，其耐玷污性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性、耐人工气候老化性等综合性能均很强，但是加入的纳米钻石稀过多时，会超过颜料体积浓度（PVC）极限，则有机聚合物基体就不会填满颜料和填料颗粒堆积的空间，漆膜中会出现孔隙，这些孔隙会严重降低漆膜的机械性能，同时对灰尘有很好的吸附性，漆膜不断容易脏，而且不容易擦洗。试验例2：使用本发明的实施例3中的配方及其制备方法制作的一种含纳米钻石烯的新型外墙乳胶漆，按照GB/T9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》中的4.3关于面漆的要求进行检测，结果如下表1所示：表1本发明乳胶漆的性能检测结果项目优等品指标本品检测结果容器中状态无硬块、搅拌后呈均匀状态无硬块、搅拌后呈均匀状态施工性刷涂二道无障碍刷涂二道无障碍低温稳定性不变质不变质涂膜外观正常正常干燥时间（表干）/h≤2≤2对比率（白色和浅色）≥0.930.95耐沾污性（白色和浅色）/%≤158耐洗刷性/次200010000耐碱性/h4885耐水性/h96165涂层耐温变性（3次循环）无异常无异常透水性/ml0.60.5耐人工气候老化性/h6001400粉化/级11变色（白色和浅色）/级22如上表所示，本发明的基本性能都高于国家要求，在耐洗刷性、耐碱性、耐水性、耐老化性都大大高于现有的乳胶漆，品质优异，质量上乘。当前第1页1 2 3