本发明涉及一种涂料，尤其涉及一种苯丙纯丙成膜纳米水性涂料。
背景技术：
随着现有可利用能源的消耗，节能材料引起了人类的广泛关注，特别是研究人员的重视。隔热涂料是近年来发展起来的一种新型节能材料，它通过有效地反射太阳光的能量，降低物体表面对太阳辐射能量的吸收，从而起到隔热保温的效果。隔热涂料，作为一种功能性涂料，它具有降低物体的表面温度,阻止热传导,改善工作环境,提高安全性等特点。随着深入的研究表明其光催化降解甲醛方面得到发展。水性涂料，它是以乳液等为黏合剂，加入成膜助剂、增稠剂、分散剂、消泡剂、颜填料等多种材料，再经搅拌、研磨、调制而成的一种涂料。它以水为分散介质，无毒无味，不污染环境，是一种绿色环保涂料。普通外墙乳胶漆的耐水性、耐侯性不足，特别是受雨水、污水影响较大，极大地损害了建筑物的美观。采用硅丙乳液，还能够达到疏水效果，将研制的疏水剂加入到乳胶漆中,能进一步降低漆膜的表面能与加大表面粗糙度提高其表面疏水性，防止水分渗透，增强乳胶漆的耐沾污性；水性疏水隔热功能涂料，它集齐了水性涂料、疏水涂料和隔热涂料三种涂料的优点，具备良好的疏水隔热性能，且解决环境污染、浪费能源的问题，是一种绿色环保涂料。随着节能减排、环境保护问题的日益突出，水性涂料，特别的水性多功能涂料，在未来涂料的发展中将是一大热点。
技术实现要素：
本发明的目的是为了改善水性纳米涂料的储存稳定性和耐玷污性，设计了一种采用苯丙纯丙成膜的水性纳米涂料。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种苯丙纯丙成膜纳米水性涂料的制备原料包括：纳米si02；纳米ti02；731分散剂(分析纯)；六偏磷酸钠(分析纯)；羧甲基纤维素(工业级)；硅酸钠(分析纯)；硅烷偶联剂ygo-1204(分析纯)；乙二醇(分析纯)；纯丙乳液；苯丙乳液；去离子水(自制)；水性消泡增稠剂(自制)；ph调节剂等。
一种苯丙纯丙成膜纳米水性涂料的制备步骤为：将称量好的731分散剂加热后溶于64g去离子水中，加入2.5g成膜助剂丙二醇后将两者混合均匀；加入滑石粉43g,钛白粉21g和轻质碳酸钙42g并在搅拌机下高速搅拌30min，此过程为制浆；将苯丙乳液和纯丙浮液160g(苯丙:纯丙=2:1)与成膜助剂醇混合，高速搅拌机下搅拌30min，此过程为制料；将制浆和制料部分混合，在高速搅拌机下搅拌至少3h后研磨至所需细度；在搅拌过程中根据涂料的性能情况适当加入各种助剂(分散剂十二烷基硫酸钠、消泡剂dc-6_sad、增稠剂wt-10_sa、流平剂等)。静置24h后进行性能检测。
一种苯丙纯丙成膜纳米水性涂料的检测步骤为：在两个装有100m1的去离子水的烧杯中分别加入1g的纳米si02和ti02，高速(2000r/min)搅拌30min后，分别加入不同量的硅烷偶联剂ygo-1204后静置10个小时，研究其用量对纳米si02和ti02水悬浮液稳定性的影响。加入分散剂预分散的前提下，再加入1ml硅烷偶联剂，研究硅烷偶联剂与分散剂的相容性。分别将纳米si02和ti02浓度(质量百分数)调到0.5、1、1.5、2、2.5%时，对水悬浮液做沉降实验，以2000r/min搅拌1h并静置10个小时后，分别记录其沉淀层厚度，研究纳米si02和ti02浓度对其水悬浮液稳定性的影响。将纳米级si02水悬浮液ph值分别调到2、5.5、7.8和10，纳米ti02水悬浮液ph值分别调到2、5、7、8和10，然后做沉降实验并以2000r/min搅拌1h静置10个小时后，记录沉淀层厚度，研究ph值对纳米si02和ti02水悬浮液稳定性的影响。在分散剂、改性剂、纳米材料用量和ph值等因素影响趋势确定的条件下，在100ml的去离子水中加入最佳用量的纳米材料和分散剂，高速(2000r/min)搅拌30min后，再加入偶联剂，调节ph值后再搅拌2h得到纳米材料的水悬浮液。最后通过正交试验综合考虑各因素的影响关系和最佳用量。用日本电子生产的场发射扫描电镜(fetem)jeol6700f对纳米材料分散和改性效果进行评价。
本发明的有益效果是：
以苯丙和纯丙混合乳液(苯丙:纯丙=2:1)作为成膜物质、醇酯-12为成膜助剂，配制了性能优异的水性涂料，确定了水性涂料的配方和制备工艺过程。对水性纳米涂料的研制做了初步探索，将预分散的纳米粒子浆料在配漆阶段加入到普通的水性涂料中分散，添加各种涂料助剂，用共混法制备了水性纳米涂料，确定了水性纳米涂料的配方和制备工艺。用场发射扫描电子显微镜(fesem)和扫描电子显微镜((sem)观察了两类涂料的表面形貌，通过对比分析表明:采用共混法制备的水性纳米涂料涂层细致、均匀，获得了含有均匀分布纳米晶粒的涂层。最后对所配制的水性涂料和水性纳米涂料的性能进行了测试，测试及研究结果表明:纳米材料的引入，使得水性纳米涂料的贮存稳定性和耐沾污性能得到明显的改善，其中水性纳米si02涂料耐沾污性提高了近51.40%.另外水性纳米涂料的涂膜干燥时间大大缩短，附着力、耐水性和耐碱性等优于普通水性涂料。
具体实施方式
实施案例1：
从sem形貌分析可以看出，水性涂料的表面坑凹不平，而水性纳米涂料的表面则较平整。这是因为当纳米材料分散到涂料体系中时，巨大的比表面积使纳米颗粒与树脂之间接触面积显著增加，由于纳米颗粒径细小，能深入涂层，与涂层的物质紧密结合，使其牢牢结合成一体，因而涂层表面致密，附着力强，不起皮，不剥落，抗老化性增强。在纳米涂料的fesem形貌可以明显看到未分散的纳米si02直接加入到水性涂料中时，在涂料涂层中产生严重的团聚现象；而将分散和改性后的纳米si02加入到水性涂料中时，纳米si02己均匀分散在涂料涂层中，且没有明显的团聚现象发生。
实施案例2：
涂料的贮存稳定性是指涂料在密闭容器中，放置自然环境或加速条件下贮存后，测定所产生的粘度变化，涂料中颜料沉降，涂料重新混合以适于使用的难易程度以及其它按产品规定所需检测的性能变化。测试时将涂料装入密闭容器中，称量后放入恒温干燥箱中，在50士2℃加速条件下贮存30d(相当于自然环境条件下贮存0.5-1年)后，取室温静置24h后测量结皮、腐蚀及腐蚀味、沉降程度、涂膜颗粒、胶块或刷痕、粘度变化等指标。具体实验方法按国家标准gb6753.3-86执行。结果可以看出，加入改性的纳米材料的水性涂料的贮存稳定性明显高于普通水性涂料。改性的纳米材料的加入无疑起着至关重要的作用，纳米材料可以很好地渗进涂料的毛细孔和表面缺陷中形成交联网络，增加了交联密度，有效的阻止了涂料中填料及其它易沉降物质的沉淀或分层。分散剂是能够提高涂料分散体系稳定性的界面活性物质。添加在涂料中的分散剂(如六偏磷酸钠和731分散剂)能吸附在颜料粒子表面，构成吸附层，产生电荷斥力或空间位阻，防止分散的颜料粒子再度形成有害的絮凝。所用的分散剂是能对无机颜(填)料产生明显的润湿分散作用，并在填料的微细颗粒表面形成电性吸附层，使涂料分散体系处于稳定的悬浮状态和良好的贮存稳定性，防止了乳液中的表面活性剂分子为填料微细颗粒吸附而破坏有效的提高了涂料的贮存稳定性。
实施案例3：
涂膜的耐沾污性也就是涂料沾附污染的能力，可分为两种类型:附着性污染和吸入性污染。附着性污染是指污染物仅仅物理吸附在涂膜的表面，可以通过擦洗、风吹等机械方法清除；而吸入性污染是由于涂膜结构不密实，在附着性污染的基础上污物就会在毛细管力的作用下，以空气中的水蒸气为介质，进入到涂膜内，这样造成的涂膜污染不易去除，一般所指的涂膜沾污通常是这两种类型同时存在。涂料的耐沾污性测试，是采用粉煤灰作污染源，将粉煤灰涂刷在涂层样板上，用一箱水(容积1.5l，高度2m)在1min内流完冲洗涂层样板，通过用白度测定仪测定反射系数，然后用计算沾污率的方法来反映涂层耐沾污性的好坏。加入改性纳米材料的涂料，涂膜的反射系数下降，耐沾污性能得到明显改善。其中纳米si02涂料耐沾污性提高了近51.40%，而水性纳米ti02涂料耐沾污性提高了43.20%从整个实验过程来看，水性纳米涂料的耐沾污性能得到提高，主要是因为：污染物大多是亲油疏水的，增加涂膜的疏水性和致密性，降低涂膜的表面张力，也就减小了涂膜表面和污染物之间的粘合力，提高了涂膜的耐沾污性。涂料配制过程中的一些分散剂(如六偏磷酸钠或731分散剂)都具有非常低的表面能，掺入涂料中能够显著降低涂膜的表面张力，并可以赋予涂膜一定的斥水性，同时使涂膜的表面更为致密。因而，当污染物沾附于涂膜时，涂膜产生斥水性能，因而防止了污染物的沾染和随着水分向涂膜中的渗吸。在纳米颗粒改性阶段中加入的硅烷偶联剂，在水中水解生成具有硅氧键的官能团，离解能大、对光热较稳定。偶联剂本身表面能较低，并具有超强的自洁耐沾污功能，在涂料固化过程中还可形成了硅氧交联键，增加了涂膜的交联密度，并具有优异的硬度和疏水性，从而使涂膜的耐沾污性增强。纳米材料经改性后加入涂料中，纳米颗粒的界面状况得到了改善，与聚合物基体相溶性的增加，提高了与涂料基体的界面的结合性能，纳米颗粒填充了涂膜敞开的孔隙，降低涂膜的孔隙率，减少了积尘沾污。纳米颗粒表面的经基和基质表面的经基反应生成牢固的化学键，提高涂层与基质间的附着力。纳米颗粒自身的自我清洁净化作用也是一个因素。