一种疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料。
【背景技术】
[0002]乳胶漆是水分散性涂料，它是以合成树脂乳液为基料，填料经过研磨分散后加入各种助剂精制而成的涂料。乳胶漆具备了与传统墙面涂料不同的众多优点，如易于涂刷、干燥迅速、漆膜耐水、耐擦洗性好等。
[0003]外墙乳胶漆的主要功能是装饰和保护建筑物面，使建筑物外貌整洁美观，从而达到美化城市环境的目的，同时能起到保护建筑物外墙的作用，延长其使用寿命。另外，随着我国社会的发展，各地建筑物大量涌现，建筑物内部外部的节能减排日益成为人们关注的焦点。由于阳光的照射，建筑物内部的温度会随着时间的延长而升高，这样必然导致空调的能耗增加。同时，工厂，活动房屋等临时性建筑多采用金属屋顶，在阳光照射下，温度升高很快，采用空调降温的效果不佳，采用一种高效的隔热涂料来降低建筑物表面的温度是一种切实可行的方法。但是现有的乳胶漆隔热性并不能够满足需要，且在长时间使用的过程中，耐候性不是很好，容易发生掉皮、龟裂的现象。
【发明内容】
[0004]基于【背景技术】存在的技术问题，本发明提出了一种疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料，其耐水性、耐候性、隔热性和耐玷污性好，能满足外墙涂料的要求。
[0005]本发明提出的一种疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料，其原料按重量份包括以下组分:有机硅改性丙烯酸酯乳液100份、水溶性醇酸树脂10-25份、疏水性二氧化硅气凝胶10-25份、颜填料10-25份、丙二醇3-10份、正辛醇5_12份、乙烯基三甲氧基硅烷3-8份、纤维素纳米晶5-10份、羧甲基纤维素钠1-5份、成膜助剂5-15份、消泡剂2_5份、六偏磷酸钠0.5-1.5份、苯并三氮唑1-3份、磷酸三丁酯1-2份、磷酸三苯酯0.5-1.2份、去离子水50-70份；
[0006]其中，所述颜填料按重量份由5-20份沉淀硫酸钡、10-20份膨胀珍珠岩、2_10份硅藻土、10-25份滑石粉、2-12份钛酸钾晶须、1-8份空心玻璃微珠和2_10份金红石型钛白粉混合均匀而成。
[0007]在具体实施例中，本发明提出的一种疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料，其原料中，有机硅改性丙烯酸酯乳液的重量份为100份；水溶性醇酸树脂的重量份可以为10、12、13、15、16、18、19、19.3、21、23、24、24.5、25份;疏水性二氧化硅气凝胶的重量份可以为 10、12、13、15、16、18、19、19.3、21、23、23.4,24,24.6、25 份；颜填料的重量份可以为 10、12、13、15、16、18、19、19.3、21、23、23.6,24,24.5、25 份；丙二醇的重量份可以为 3、4、5、6、6.3、7、8、9、9.3、10 份;正辛醇的重量份可以为 5、6、7、8、9、9.3、10、10.3、11、11.6、12份；乙烯基三甲氧基硅烷的重量份可以为3、4、5、6、6.3、7、7.5、8份；纤维素纳米晶的重量份可以为5、6、7、8、9、9.5,10份；羧甲基纤维素钠的重量份可以为1、1.2,1.8、2、2.3,2.8、3,3.4,3.8、4、4.6、5 份；成膜助剂的重量份可以为 5、6、7、8、9、9.3,10,10.3、11、11.6、12、12.3、13、13.5、14、14.6、15 份;消泡剂的重量份可以为 2、2.3,2.8、3、3.4,3.8、4、4.6、5 份；六偏磷酸钠的重量份可以为0.5、0.6、0.8、1、1.2、1.3、1.35、1.4、1.5份；苯并三氮唑的重量份可以为1、1.2、1.8、2、2.1、2.6、2.8、2.9、3份；磷酸三丁酯的重量份可以为1、1.2、1.5、1.8、2份；磷酸三苯酯的重量份可以为0.5、0.6、0.8、0.9、1、1.1,1.16、1.2份；去离子水的重量份可以为 50、52、53、56、56.8、58、59、59.3、62、64、67、68、68.6、69、69.3、70 份。
[0008]优选地，其原料中，有机硅改性丙烯酸酯乳液、水溶性醇酸树脂的重量比为100:17-22。
[0009]优选地，其原料按重量份包括以下组分:有机硅改性丙烯酸酯乳液100份、水溶性醇酸树脂18-20份、疏水性二氧化硅气凝胶17-20份、颜填料17-20份、丙二醇6_8份、正辛醇8-10份、乙烯基三甲氧基硅烷6-7份、纤维素纳米晶7-9份、羧甲基纤维素钠2.8-3.5份、成膜助剂8-12份、消泡剂3-4.5份、六偏磷酸钠0.8-1.2份、苯并三氮唑1.8-2.2份、磷酸三丁酯1.5-1.8份、磷酸三苯酯0.8-1.1份、去离子水60-65份。
[0010]优选地，其原料按重量份包括以下组分:有机硅改性丙烯酸酯乳液100份、水溶性醇酸树脂19份、疏水性二氧化硅气凝胶18份、颜填料20份、丙二醇7份、正辛醇9份、乙烯基三甲氧基硅烷6.5份、纤维素纳米晶8.2份、羧甲基纤维素钠3份、成膜助剂10份、消泡剂3.6份、六偏磷酸钠I份、苯并三氮唑2.1份、磷酸三丁酯1.6份、磷酸三苯酯I份、去离子水63份。
[0011]优选地，所述颜填料按重量份由13-16份沉淀硫酸钡、14-17份膨胀珍珠岩、5_8份硅藻土、18-21份滑石粉、6-10份钛酸钾晶须、5-7份空心玻璃微珠和7-9份金红石型钛白粉混合均匀而成。
[0012]优选地，所述颜填料按重量份由14份沉淀硫酸钡、16份膨胀珍珠岩、7份硅藻土、20份滑石粉、8份钛酸钾晶须、6.5份空心玻璃微珠和8份金红石型钛白粉混合均匀而成。
[0013]优选地，所述疏水性二氧化硅气凝胶按照以下工艺进行制备:按摩尔份将I份正硅酸乙酯、4-8份无水乙醇、12-18份去离子水和0.01-0.05份催化剂混合均匀，然后加入3-10份氨水搅拌均匀后加入0.1-0.5份玻璃纤维和0.3-0.8份二氧化锆，搅拌5_10h后形成凝胶；将凝胶浸入无水乙醇中老化3-4d，然后加入1-1.5份改性剂进行表面改性3-4d，用正己烷洗涤至中性后加入马弗炉中，在400-550°C下热处理80-120min，降温后得到疏水性二氧化娃气凝胶。
[0014]优选地，所述疏水性二氧化硅气凝胶按照以下工艺进行制备:按摩尔份将I份正硅酸乙酯、6份无水乙醇、15份去离子水和0.04份催化剂混合均匀，然后加入7份氨水搅拌均匀后加入0.3份玻璃纤维和0.5份二氧化锆，搅拌Sh后形成凝胶；将凝胶浸入无水乙醇中老化3d，然后加入1.2份改性剂进行表面改性3d，用正己烷洗涤至中性后加入马弗炉中，在500°C下热处理lOOmin，降温后得到疏水性二氧化硅气凝胶；在疏水性二氧化硅气凝胶的制备过程中，加入了玻璃纤维和二氧化锆对其改性，改善了二氧化硅气凝胶的强度、韧性、抗紫外线性和耐候性，同时选择了改性剂作为疏水剂，使在凝胶表面的羟基被疏水基团取代，使二氧化硅气凝胶由亲水变为疏水；之后进行煅烧，通过调节煅烧的工艺参数，在维持凝胶结构的情况下，除去未反应的杂质，将其加入涂料中，改善了涂料的隔热性、耐水性和强度。
[0015]优选地，所述催化剂为盐酸、硝酸中的一种或者两种的混合物。
[0016]优选地，所述改性剂为三甲基氯硅烷、二甲基二氯硅烷、甲基三乙氧基硅烷、3，3，3-三氟丙基甲基二甲氧基硅烷、六甲基二硅氮烷、六甲基二硅氧烷中的一种或者多种的混合物。
[0017]优选地，所述成膜助剂为醇酯十二、乙二醇单丁醚、三乙二醇单丁醚、二丙二醇单丁醚、丙二醇苯醚中的一种或者多种的混合物。
[0018]本发明所述疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料可以按照常规的乳液涂料制备工艺制备而成。
[0019]丙烯酸乳液是一种粘结性强、成膜性好的高分子材料，但是其耐热性、耐寒性和耐溶剂性不是很理想，且具有回黏性，涂膜存在耐热性、耐沾污性能差的缺陷，限制了其在外墙涂料和其他苛刻条件下的应用；有机硅具有高度的柔韧性、耐高温性、耐低温性、耐化学品性和耐紫外光性，且有机硅表面能低，涂层不易积尘，具有耐沾污的优点；本发明中选择了有机硅改性丙烯酸酯乳液作为主要的成膜物质，其结合了丙烯酸乳液和有机硅的性质，赋予涂膜优异的耐高低温性、耐水性、耐沾污性和耐候性；醇酸树脂具有优异的光泽和韧性，且附着力强，并具有良好的耐磨性、耐候性等，本发明选择了水溶性醇酸树脂作为辅助成膜物质，与有机硅改性丙烯酸酯乳液进行配合，进一步改善了涂膜的耐候性和附着力，提高了乳胶漆的装饰性；疏水性二氧化硅气凝胶的表面有大量的疏水基团，阻止了水渗入凝胶内部而导致其破裂，保持了凝胶结构性能的完整性，将其加入到体系中，因其表面羟基数量明显减少，从而抑制了物理吸附水和化学吸附水的存在，从而提高了涂膜的耐水性，同时与颜填料中的沉淀硫酸钡、膨胀珍珠岩、硅藻土、滑石粉、钛酸钾晶须、空心玻璃微珠和金红石型钛白粉具有协同作用，提高了涂膜的隔热性、强度和耐腐蚀性，同时滑石粉能维持疏水性二氧化硅气凝胶的完整性，提高了其机械强度和疏水性；丙二醇、正辛醇加入体系中，具有助溶的作用，与乙烯基三甲氧基硅烷配合后改善了体系中各原料的相容性，同时提高了涂料的抗冻融性；磷酸三丁酯、磷酸三苯酯配合加入体系中，提高了涂料的韧性，同时赋予涂料一定的阻燃性，另外，其还具有消泡的作用，减少了消泡剂的用量。
[0020]对本发明所述疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料进行性能检测，其涂膜外观平整、无硬块、手感好、光泽度好；耐洗刷性试验:5000次通过，涂膜无破损；耐人工老化性试验:2000小时涂膜不起泡、不剥落、无裂纹；耐水性:140h涂膜无破损:耐碱性:120h涂膜无破损。
【具体实施方式】
[0021]下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
[0022]实施例1
[0023]本发明提出的一种疏水性二氧化硅气凝胶改性丙烯酸酯乳液涂料，其原料按重量份包括以下组分:有机硅改性丙烯酸酯乳液100份、水溶性醇酸树脂10份、疏水性二氧化硅气凝胶25份、颜填料10份、丙二醇10份、正辛醇5份、乙烯基三甲氧基硅烷8份、纤维素纳米晶5份、羧甲基纤维素钠5份、醇酯十二 5份、消泡剂5份、六偏磷酸钠0.5份、苯并三氮唑3份、磷酸三丁酯I份、磷酸三苯酯1.2份、去离子水50份；
[0024]其中，所述颜填料按重量份由20份沉淀硫酸钡、10份膨胀珍珠岩、10份硅藻土、10份滑石粉、12份钛酸钾晶须、I份空心玻璃微珠和10份金红石型钛白粉混合均匀而成。
[0025]实施例2