本发明涉及一种涂料，尤其是涉及一种纳米高耐候多彩环保涂料及其制备方法。
背景技术：
使用天然花岗石材作为建筑内外立面装饰材料正逐步被淘汰，由于天然石材的开采困乏、开采对自然环境的破坏和对环境的污染、石材源矿的天然色差以及钢挂石材的安全性差等因素，以涂料形式取代天然花岗石材的花色效果由然而生。
水性多彩涂料是近年来运用于建筑内外墙装饰涂料领域的热点产品，装饰效果突出，产品通过一次性喷涂于乳胶色漆或石英彩砂漆表面，干燥后可同时呈现多种色彩花纹，形象效果逼真，有类似于花岗岩石般的外观装饰效果。相比天然花岗石材，具有很大的价格优势，可节省装饰成本，同时该涂料层薄质轻，施工工艺简单，安全性及环保性和天然干挂石材相比都大大提高，非常适合应用于高档建筑物如写字楼、宾馆酒店、住家、医院以及别墅等内外立面的装饰，有助于提升建筑物形象与档次。
现有涂料中的氟碳、硅丙体系多彩涂料，大多以苯丙乳液改性后做为水性外墙多彩涂料，这些涂料仅注重外观效果以及工程造价，而忽略涂料整体耐候性能与抗自然因素影响，外立面涂饰层漆膜性能差，有些涂料使用后很快就出现墙面泛碱现象，墙面漆膜容易开裂、退色、最终影响到建筑结构性的破坏，带来房屋渗水潮湿，存在安全隐患。产品经自然环境的冲击，漆膜沾污变色严重，水性氟碳由于成膜基理原因，无法真正达到油性氟碳的高接触角(>150°)，虽然水性氟碳具有较高的耐用性(抗粉化)，但由于无法达到高的接触角，在自然环境中亲水性及亲油性污渍很容易附着于漆膜表面，导致涂饰层随时间推移而老化变色。市面上达到耐候性能氟含量的水性氟碳乳液，由于氟元素的低表面张力，与水的接触角大(>100°)，尽管有疏水性但不及油性氟碳乳液(接触角大>100°)的疏水性佳，因此耐污性也比油性氟碳差。
技术实现要素：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种耐污强大、使用寿命长的纳米高耐候多彩环保涂料及其制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种纳米高耐候多彩环保涂料，由颜料组份、分散介质和清漆组成，
所述的颜料组份包括以下组份及重量份含量：RO水25-45，纤维素0.7-2.0，乳液20-50，分散剂0.1-0.3，颜填料5-10，纳米耐老化剂0.5-1.0，消泡剂0.1-0.3，纳米耐沾污剂0.5-2.0，成膜助剂1-2，防冻剂0.8-1.5，无机保护胶溶液5-15，PH调节剂0.2-0.4，杀菌剂0.2-0.4，第一增稠剂1-5；
所述的分散介质包括以下组份及重量份含量：RO水30-80，成膜助剂0.3-0.8，流变剂0.2-0.5，乳液5-10，有机保护胶溶液10-20，消泡剂0.1-0.3，无机保护胶溶液10-50，偶联剂0.5-1.0；
所述的清漆包括以下组份及重量份含量：RO水5-50，乳液50-90，PH调节剂0.1-0.3，杀菌剂0.1-0.3，消泡剂0.1-0.2，成膜助剂0.6-2，防冻剂0.8-1.5，第二增稠剂0.3-1。
所述的纤维素为羫乙基纤维素醚，所述的分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂，所述的防冻剂为丙二醇，所述的成膜助剂为十二碳醇酯。
所述的纳米耐老化剂为纳米级TiO2浆体，所述的纳米耐沾污剂为纳米级羫基硅交联助剂或氟碳表面活性剂，如纳米级改性气相二氧化硅，3-三聚环氧六氟丙烷丙基(2-亚硫酸)乙基二甲基铵或8-3-9氟碳-碳氢双季铵。
所述的无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液，所述的有机保护胶溶液为有机纤维素醚类化合物，选自羟乙基纤维素、羧甲基纤维素或聚阴离子纤维素的一种或多种混合物。
所述的流变剂为二氧化硅，所述的偶联剂为钛酸酯偶联剂，所述的PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，所述的杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物。
所述的颜填料为锻烧高领土、重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉的一种或多种混合物。
所述的乳液为水性弹性纯丙烯酸酯聚合乳液、水性无机复合丙烯酸聚合物乳液、有机硅水性丙烯酸系树脂或水性聚氨酯树脂的一种或多种混合物。
所述的消泡剂为改性聚硅氧烷或有机硅改性矿物油的一种或两种混合物。
所述的第一增稠剂为羟丙基三甲基氯化铵，所述的第二增稠剂为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂或缔合型聚氨酯增稠剂的一种或两种混合物。
所述的纳米高耐候多彩环保涂料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)制备颜料组份
按配方备料，在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、颜填料、消泡剂和纳米耐老化剂，控制搅拌速率为900-1200rp，分散20-40min，再依序加入纳米耐沾污剂、成膜助剂、防冻剂、乳液、无机保护胶溶液、PH调节剂、杀菌剂和第一增稠剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，搅拌5-15min，即得颜料组份；
(2)制备分散介质
按配方备料，在RO水中依次加入流变剂和成膜助剂，控制搅拌速率为1000-1200rpm，搅拌5-15min；再依次加入乳液、有机保护胶溶液、消泡剂、无机保护胶溶液和偶联剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，搅拌5-15min，即得分散介质；
(3)制备清漆
按配方备料，在RO水中加入乳液，搅拌速度控制为500-800rpm，依序加入PH调节剂、杀菌剂、消泡剂、防冻剂及成膜助剂，最后加入第二增稠剂，搅拌速度控制为900-1200rpm，搅拌5-15min即得清漆；
(4)制备纳米高耐候多彩环保涂料
将步骤(1)制得的颜料组份加入到步骤(2)制得的分散介质中，分散介质对颜料进行包覆，然后造粒、静置4-8h，最后加入步骤(3)制得的清漆，搅拌均匀即得纳米高耐候多彩环保涂料。
与现有技术相比，本发明在涂料制备过程中通过添加纳米耐沾污剂，在涂膜成膜过程中，纳米耐沾污剂中的纳米高分子羫基硅或氟碳链起到绞链点作用，将线型的有机类化合物铰链成网状结构，提高多彩涂料涂膜表面强度，通过这种交联网状结构，达到降低多彩涂料涂膜的孔隙尺寸，提高涂膜平整度，并通过降低涂膜静电荷，减少大气中有机灰尘的吸附，使涂膜具备良好的自洁性，提高了涂料的奈沾污性能，进而达到高耐候目的；
本发明又通过加入纳米抗老化助剂，提高水性多彩涂料的抗老化性能。涂膜过程的失光、褪色、变色等老化现象主要由紫外线的长期破坏作用引起，纳米级TiO2具有光催化紫外吸收作用，纳米微粒由于尺寸小到几纳米或几十纳米而表现出奇异的小尺寸效应和表面界面效应，光学性能与常规的粗颗粒材料不同，纳米级TiO2对中波UVB(280-320nm)反射率为85％，对短波UVC(200-280nm)反射率在70-80％，具备极强的紫外吸收能力，对波长400nm以下的紫外线吸收率高达70％以上，将纳米级TiO2运用到水性多彩涂料中，能对涂料形成屏蔽作用，达到抗紫外老化和热老化的目的。
本发明通过添加纳米耐沾污剂，提高涂层耐沾污特性，从而辅助涂层耐候性能的提升与效能；通过添加纳米耐老化剂，屏蔽紫外线对于涂膜的破坏，提高涂料产品使用的耐候性，产品的使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1与对比例1
按表1，表2配料，实施例1与对比例1的分散介质和清漆采用相同的配方，纤维素为羫乙基纤维素醚，分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂，防冻剂为丙二醇，成膜助剂为十二碳醇酯，纳米耐老化剂为纳米级TiO2浆体，纳米耐沾污剂为纳米级改性气相二氧化硅，无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液，有机护胶溶液为羟乙基纤维素，流变剂为二氧化硅，偶联剂为钛酸酯偶联剂，PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物，颜填料为锻烧高领土、重钙、云母粉、滑石粉或金红石型钛白粉的一种或多种混合物；乳液为水性弹性纯丙烯酸酯聚合乳液(Tg：＜0℃)和有机硅水性丙烯酸系树脂(Tg：12℃)按7：3比例的混合液；消泡剂为改性聚硅氧烷；第一增稠剂为羟丙基三甲基氯化铵，第二增稠剂为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂。
表1实施例1与对比例1分散介质与清漆配方
表2实施例1与对比例1颜料组份
具体采用以下步骤制备：
(1)制备颜料组份
在RO水中加入纤维素，分散10-20min，依序加入分散剂、颜填料、消泡剂和纳米耐老化剂，控制搅拌速率为900-1200rp，分散20-40min，再依序加入纳米耐沾污剂、成膜助剂、防冻剂、乳液、无机保护胶溶液、PH调节剂、杀菌剂和第一增稠剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，搅拌5-15min，即得颜料组份；
(2)制备分散介质
在RO水中依次加入流变剂和成膜助剂，控制搅拌速率为1000-1200rpm，搅拌5-15min；再依次加入乳液、有机保护胶溶液、消泡剂、无机保护胶溶液和偶联剂，控制搅拌速率为800-1000rpm，搅拌5-15min，即得分散介质；
(3)制备清漆
在RO水中加入乳液，搅拌速度控制为500-800rpm，依序加入PH调节剂、杀菌剂、消泡剂、防冻剂及成膜助剂，最后加入第二增稠剂，搅拌速度控制为900-1200rpm，搅拌5-15min即得清漆；
(4)制备纳米高耐候多彩环保涂料
将步骤(1)制得的颜料组份加入到步骤(2)制得的分散介质中，分散介质对颜料进行包覆，然后造粒、静置4-8h，最后加入步骤(3)制得的清漆，搅拌均匀即得纳米高耐候多彩环保涂料。
按照标准制成漆膜，进行耐沾污性及耐人工老化对比测试，结果如表3所示。
表3测试结果
由表3可知，添加纳米耐沾污剂及纳米耐老化剂后，耐沾污性能明显提高，耐沾污性能由原本无添加纳米耐沾污剂时的27％提升到15％、耐老化性都得到很大的提高。
实施例2-4
实施例2-4制备方法与实施例1相同，具体配方如表4-6所示。
表4实施例2-4颜料组份配方
表5实施例2-4分散介质配方
表6实施例2-4清漆配方
上述，纤维素为羫乙基纤维素醚，分散剂为疏水共聚物钠盐分散剂，防冻剂为丙二醇，成膜助剂为十二碳醇酯，纳米耐老化剂为纳米级TiO2浆体，纳米耐沾污剂为氟碳表面活性剂，采用3-三聚环氧六氟丙烷丙基(2-亚硫酸)乙基二甲基铵或8-3-9氟碳-碳氢双季铵，无机保护胶溶液为硅酸镁锂水溶液，有机保护胶溶液羧甲基纤维素，流变剂为二氧化硅，偶联剂为钛酸酯偶联剂，PH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，杀菌剂为不含有机挥发物的氮硫杂环类化合物，颜填料为锻烧高领土、滑石粉或金红石型钛白粉；乳液为水性弹性纯丙烯酸酯聚合乳液或水性无机复合丙烯酸聚合物乳液；消泡剂为改性聚硅氧烷；第一增稠剂为羟丙基三甲基氯化铵，第二增稠剂为缔合型聚氨酯增稠剂。