专利名称：一种多功能建筑工程涂料的制备方法
技术领域：
本发明涉及化工领域，是一种多功能建筑工程涂料的制备方法。
背景技术：
大多数建筑物外墙装饰使用建筑涂料，但表面经过风吹雨淋、日晒及夏热冬冻后，往往会出现涂料粉化、剥落及网状裂纹，普通的外墙涂料玻璃化转变温度较高，难以遏制墙体表面的微小裂纹，使用寿命短，严重影响了涂膜的装饰效果和保护功能，所以常采用弹性外墙涂料遏制墙面裂纹。要使涂料在使用环境下具有一定的弹性，必须保证乳液聚合物的玻璃化转变温度(Tg)低于环境温度，一般Tg值愈低，弹性愈好，但Tg过低的涂膜虽然延伸率高弹性好，但涂膜太软，耐污染性及抗积尘性很差，另外，随着城市的日益发展，各种污染包括噪音污染日益严重，不仅影响人的听力，而且能够导致高血压、心脏病、记忆力衰退、注意力不集中及其它精神综合征，是人类一大危害。常规的吸音材料只有在厚度达到30mm以上，低频吸音性能才能有明显改善。
发明内容
本发明的目的是提供一种高弹性、低温柔性、高抗拉强度及良好的低频吸音性能等多功能建筑工程涂料的制备方法。
本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征是先将无机氧化物纳米粒子分散在水中，制备得水分散液，再与交联弹性乳液共混制备纳米复合交联弹性乳液，将水、分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水、纳米复合交联弹性乳液混合均匀，再加入钛白粉、吸音材料，分散均匀后加入成膜助剂、增稠剂调节粘度即可，按重量百分比计上述各原料用量如下组分 重量百分比(wt％)丙二醇1-3自交联弹性乳液25-45纳米无机氧化物粒子1-5钛白粉5-15吸音材料 30-50成膜助剂 0.5-5
水10-20适量的分散剂、防腐剂、氨水、增稠剂。
适量的分散剂、防腐剂、氨水、增稠剂在上述体系中按常规用量是如下用量(wt％)分散剂0.2-1防腐剂0.05-0.5氨水 0.1-1增稠剂0.05-1。
具体制备步骤如下将纳米粒子加入20-80℃水中分散，制备均匀的纳米粒子水分散液，加入自交联弹性乳液，混合，制备得纳米复合自交联弹性乳液；将水、分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水加入分散釜中搅拌均匀，然后加入纳米复合自交联弹性乳液，混合均匀，再加入钛白粉和吸音粉体，搅拌均匀，缓慢加入成膜助剂，最后用增稠剂调节粘度即可。
本发明中，纳米无机氧化物粒子采用球磨或高速剪切0.5-2小时，再超声0.5-2小时制得水分散液。
本发明中，纳米粒子水分散液加入自交联弹性乳液后在室温五200-600转/分的剪切速度下混合0.5-2小时，得纳米复合自交联弹性乳液。
本发明中，纳米复合自交联弹性乳液与水、分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水混合时在500-1000转/分的剪切速度下搅拌混合，加入钛白粉和吸音粉体后在700-1500转/分的剪切速度下搅拌混合，时间0.5-1小时即可。
本发明中，增稠剂调节粘度至100-150KU即获得目标产物。
具体地说，本发明的多功能建筑工程涂料是由分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水、纳米粒子、自交联弹性乳液、钛白粉、吸音材料、成膜助剂、增稠剂、水组成，其中，(1)含有由至少一种交联乙烯基单体和至少一种非交联乙烯基单体制备的自交联弹性乳液，用量为总量的25-45wt％；(2)至少含有两种无机氧化物纳米粒子，用量为总量的1-5wt％；(3)至少含有两种多孔性无机吸音材料，用量为总量的30-50wt％；(4)至少含有一种常规涂料分散剂、一种常规涂料防腐剂、一种常规涂料成膜助剂、一种常规涂料增稠剂，分散剂用量为总量的0.2-1wt％，防腐剂用量为总量的0.05-0.5wt％，成膜助剂用量为总量的0.5-5wt％，增稠剂用量为总量的0.05-1wt％。
本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，是采用自制的自交联弹性乳液，即采用乳液聚合先制备种子乳液，再与乙烯基单体共聚制备自交联弹性乳液，所用乙烯基单体为丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体、烯基芳族化合物单体，再与乙烯基单体共聚时采用其中至少一种交联乙烯基单体和至少一种非交联乙烯基单体混合使用，乙烯基单体如丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟丙酯、N-羟甲基丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-2-甲基酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸正辛酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯等。
上述合成的自交联弹性乳液玻璃化转变温度在-15-0℃，乳液涂膜的拉伸强度大于4Mpa，断裂延伸率大于600％。
本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，是采用粒径10-150nm的无机氧化物纳米粒子，如纳米二氧化硅、纳米二氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化铱、纳米氧化锌、纳米氧化铁、纳米氧化钴、纳米氧化镁等的两种或两种以上混合。
本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，可以是先采用球磨分散或高速剪切分散再超声分散在20-80℃水中，再与自交联弹性乳液共混，制备纳米复合自交联弹性乳液。
本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，采用的多孔性无机吸音材料，粒径50-2000目，如硅藻土、云母粉、空心玻璃微珠、海泡石、膨胀珍珠岩，采用两种或两种以上复配使用，涂膜厚度1-4mm。
本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，采用的分散剂、防腐剂、成膜助剂、增稠剂为制备涂料常规分散剂、防腐剂、成膜助剂、增稠剂，其用量与现有技术的涂料助剂用量类同。
综上所述，本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，是先将纳米粒子加入水中，球磨分散或高速剪切分散0.5-2h，再超声0.5-2h，制备均匀的纳米粒子水分散液，加入自交联弹性乳液，在200-600转/分的剪切速度下混合0.5-2h，制备纳米复合自交联弹性乳液。将水、分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水加入分散釜中搅拌均匀，然后加入纳米复合自交联弹性乳液，在500-1000转/分的剪切速度下混合均匀，再加入钛白粉和吸音粉体，在700-1500转/分的剪切速度下搅拌0.5-1小时，缓慢加入成膜助剂，最后用增稠剂调节粘度，最终粘度在100-150KU左右。
本发明提出的一种多功能建筑工程涂料的制备方法，所制得的涂膜厚度2-3mm时，涂膜对比率≥0.90，耐洗刷性≥20000次，涂层耐温变性5次无异常，拉伸强度≥0.2Mpa，断裂延伸率≥400％，耐人工老化时间≥1500小时，无规入射吸音系数(125Hz-4000Hz)≥20％。
本发明制备的多功能建筑工程涂料可以用于各种建筑物的外墙、内墙、屋面、地面装饰。
本发明具有如下优点采用乳液聚合方法，先合成种子乳液，再加入含有交联乙烯基单体的共聚单体，合成自交联弹性乳液，乳液玻璃化转变温度在-15-0℃，由于涂料能够成膜过程中能产生一定的自交联，这样在保证涂膜具有优异的低温柔性、较好的伸长率和拉伸强度的同时，还具有较好的耐沾污性，乳液涂膜的拉伸强度大于4Mpa，断裂延伸率大于600％；本发明在合成自交联功能的弹性乳液基础上，在乳液中复合纳米粒子，利用某些纳米粒子对紫外线的吸收或屏蔽特性，替代传统的有机紫外吸收剂，避免有机紫外光吸收剂的缓慢分解、挥发、失效的缺点，耐人工老化时间≥1500小时，使涂料的使用寿命大大提高，同时复合的纳米粒子可进一步提高涂膜的拉伸强度，而断裂延伸率与纯的自交联弹性乳液涂膜相当甚至大于纯的自交联弹性乳液涂膜的延伸率；常规的吸音材料只有在厚度达到30mm以上，低频吸音性能才能有明显改善，本发明通过选择两种或两种以上粒径为50-2000nm的吸音粉体进行复配，调整涂料的颜基比，在得到具有较好弹性的同时，涂膜厚度2-3mm时，即具有良好的吸音效果，无规入射吸音系数(125Hz-4000Hz)≥20％。采用本发明制备的高性能建筑工程涂料，可同时具有良好的延伸性、耐老化性和吸音性。
图1为纳米粒子含量为3wt％的纳米复合自交联弹性乳液涂膜的投射电镜(TEM)图。
图2为纳米粒子均匀分散在聚合物乳液中的示意图。
具体实施例方式
实例1在250ml分散釜中，将5克纳米二氧化硅粒子、5克纳米二氧化钛加入40克水中，升温至50℃，高速搅拌1.5h，超声0.5h，再加入215克自交联弹性乳液，在300转/分的剪切速度下混合0.5h，制备纳米复合自交联弹性乳液240克。
在1000ml分散釜中，加入20克水、3克分散剂、10克丙二醇、1克防腐剂、2克氨水搅拌均匀，加入纳米复合自交联弹性乳液265克，在1000转/分的剪切速度下搅拌0.5h，再加入25克钛白粉，50克硅藻土、50克空心玻璃微珠、70克海泡石，在1500转/分的剪切速度下搅拌0.5小时，缓慢加入5克成膜助剂，用增稠剂调节粘度到100KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
实例2在250ml分散釜中，将5克纳米二氧化硅粒子、10克纳米氧化铝、8克纳米氧化锌加入50克水中球磨2h，超声2h，再加入151克自交联弹性乳液，在500转/分的剪切速度下混合1h，制备纳米复合自交联弹性乳液225克。
在1000ml分散釜中，加入5克分散剂、15克丙二醇、3克防腐剂、1克氨水搅拌均匀，加入自交联弹性乳液225克，在700转/分的剪切速度下搅拌1h，再加入25克钛白粉，60克海泡石、65克云母粉、100克膨胀珍珠岩，在1200转/分的剪切速度下搅拌1小时，缓慢加入5克成膜助剂，用增稠剂调节粘度到150KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
实例3在250ml分散釜中，将2克纳米氧化铁粒子、3克纳米氧化铱加入30克水中，升温至80℃，球磨1h，超声1h，再加入150克自交联弹性乳液，在200转/分的剪切速度下混合1h，制备纳米复合自交联弹性乳液185克。
在1000ml分散釜中，加入50克水、2克分散剂、6克丙二醇、0.5克防腐剂、4克氨水搅拌均匀，加入自交联弹性乳液185克，在1000转/分的剪切速度下搅拌1h，再加入60克钛白粉，90克膨胀珍珠岩、70克空心玻璃微珠、30克硅藻土，在1000转/分的剪切速度下搅拌0.5小时，缓慢加入3克成膜助剂，用增稠剂调节粘度到130KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
实例4在250ml分散釜中，将7克纳米氧化镁粒子、4克纳米氧化锌、6克纳米氧化钴加入40克水中，升温至60℃，高速搅拌2h，超声1h，再加入188克自交联弹性乳液，在500转/分的剪切速度下混合2h，制备纳米复合自交联弹性乳液245克。
在1000ml分散釜中，加入25克水、4克分散剂、7克丙二醇、0.2克防腐剂、5克氨水搅拌均匀，加入自交联弹性乳液245克，在600转/分的剪切速度下搅拌0.5h，再加入30克钛白粉，80克膨胀珍珠岩、80克空心玻璃微珠、20克云母粉，在1200转/分的剪切速度下搅拌0.5小时，缓慢加入3克成膜助剂，用增稠剂调节粘度到120KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
权利要求
1.一种多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征是先将无机氧化物纳米粒子分散在水中，制备得水分散液，再与自交联弹性乳液共混制备纳米复合自交联弹性乳液，将水、分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水、纳米复合自交联弹性乳液混合均匀，再加入钛白粉、吸音材料，分散均匀后加入成膜助剂、增稠剂调节粘度即可，按重量百分比计上述各原料用量如下组分 重量百分比wt％丙二醇 1-3自交联弹性乳液 25-45纳米无机氧化物粒子 1-5钛白粉 5-15吸音材料 30-50成膜助剂 0.5-5水 10-20适量的分散剂、防腐剂、氨水、增稠剂。具体制备步骤如下将纳米粒子加入20-80℃水中分散，制备均匀的纳米粒子水分散液，加入自交联弹性乳液，混合，制备得纳米复合自交联弹性乳液；将水、分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水加入分散釜中搅拌均匀，然后加入纳米复合自交联弹性乳液，混合均匀，再加入钛白粉和吸音粉体，搅拌均匀，缓慢加入成膜助剂，最后用增稠剂调节粘度即可。
2.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于纳米无机氧化物粒子采用球磨或高速剪切0.5-2小时，再超声0.5-2小时制得水分散液。
3.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于纳米粒子水分散液加入自交联弹性乳液后在室温下200-600转/分的剪切速度下混合0.5-2小时，得纳米复合自交联弹性乳液。
4.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于纳米复合自交联弹性乳液与水、分散剂、丙二醇、防腐剂、氨水混合时在500-1000转/分的剪切速度下搅拌混合，加入钛白粉和吸音粉体后在700-1500转/分的剪切速度下搅拌混合，时间0.5-1小时即可。
5.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于用增稠剂调节粘度至100-150KU即获得目标产物。
6.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于自交联弹性乳液是采用乳液聚合先制备种子乳液，再与乙烯基单体共聚制备获得，所用乙烯基单体为丙烯酸类单体、丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体、烯基芳族化合物单体，再与乙烯基单体共聚时采用其中至少一种交联乙烯基单体和至少一种非交联乙烯基单体混合使用。
7.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于采用的纳米无机氧化物，是两种或两种以上混合使用。
8.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于纳米无机氧化物的粒径是10-150nm。
9.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于先采用球磨或高速搅拌再超声分散在20-80℃水中，再与自交联弹性乳液共混，制备纳米复合自交联弹性乳液。
10.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制备方法，其特征在于所用吸音材料为无机多孔性材料，粒径为50-2000目，采用两种或两种以上复配使用。
11.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料的涂膜厚度为1-4mm。
12.根据权利要求1所述的多功能建筑工程涂料用于各种建筑物的外墙、内墙、屋面、地面装饰。
全文摘要
本发明涉及一种多功能建筑工程涂料的制备方法。弹性涂料是一种可随应力延伸和回缩、并在被拉伸时有合适的模量和拉伸强度的涂料，不仅具有普通涂料的保护和装饰作用，而且具有防水和遮盖裂缝的功能，利用某些纳米粒子对紫外线的吸收或屏蔽特性，采用球磨分散或高速剪切分散和超声分散与自交联弹性乳液共混制备纳米复合自交联弹性乳液，同时加入现有常用涂料助剂以提高涂膜的弹性和耐老化性能。在涂料制备过程中，采用纳米复合自交联弹性乳液和新型吸音材料，制备出具有良好吸音效果、同时具有高弹性和优异的耐老化性能的多功能建筑工程涂料。本发明制备的多功能建筑工程涂料可以用于各种建筑工程，如高速公路两旁建筑、屋面、地面等的装饰和保护。
文档编号C09D133/02GK1632012SQ200410084320
公开日2005年6月29日 申请日期2004年11月18日 优先权日2004年11月18日
发明者武利民, 顾广新, 游波, 周树学 申请人:复旦大学