墙体涂料组合物的制作方法

文档序号:15625656发布日期:2018-10-09 22:54阅读:195来源:国知局

本发明涉及涂料技术领域,具体涉及一种墙体涂料组合物。



背景技术:

涂料的应用较为广泛,在中国传统名称为油漆,其主要是由高分子树脂、乳液、无机填料、外加助剂、有机溶剂或水、添加或不添加颜料等制成的粘稠液体;其在建筑物的外墙、内墙及地面等地方都有用到。目前现有市面上的建筑用涂覆涂料品质、价格参差不齐,环境因素的突变无常(寒冻、暴晒、雨水侵蚀等),导致其性能不稳定,在应用过程中,常出现有脱落、开裂等不良现象发生,耐候性能差,使用寿命短,严重影响着建筑物的外观及涂料产品的价值。

现有的一些建筑内外墙涂料产品功能性较好,具有一定保温隔音、节能降噪的效果,然而关于这些涂料产品具备电磁波吸收的功能报导却很少见,多为对电磁波的屏蔽/防干扰;不可否认的是,电磁污染已然成为继大气污染、水污染、固体废物、噪声污染后的人类第五大公害,其对人类的生活工作及电器设备造成危害是不可估量的,电磁波防干扰及屏蔽作用是无法消除电磁污染的,其依然会对社会群体产生危害;因此,研制出一种具备良好电磁吸收的建筑用墙体涂料是很有必要的。

中国专利申请200810225224.7公开了一种具吸收电磁波功能的腻子,其在每100质量份所述腻子中,含有10-50质量份的吸波剂,所述吸波剂为纳米fe-石墨复合粉、锰锌铁氧体粉、二氧化锰粉和乙炔炭黑粉中的一种或其中几种的组合。该腻子对电磁波在8~18ghz的反射率低于-5db,能够有效地吸收能量,使反射波能量达到一定衰减。

中国专利申请cn200810018873.x公开了一种水性防辐射涂料,它是由是鳞片状石墨粉、乙炔碳粉、羰基铁粉、铁氧体粉构成吸收电磁波功能材料的主料,辅料有扩散剂、粘固剂、成膜剂、氨水、纯水,它吸收电磁波频率为1.0-20000mhz,根据所涂后的厚度不同,电磁波吸收衰减2-20db,同样其也能够有效地吸收能量,使反射波能量达到一定衰减。



技术实现要素:

本发明的目的在于提供一种墙体涂料组合物,该种涂料组合物制备简单,绿色环保,具备优良的耐用性及功能性。

为了达到上述目的,本发明通过以下技术方案来实现的:

一种墙体涂料组合物,由以下按重量份计的原料组成:

苯丙乳液72-86份;

乙烯-醋酸乙烯共聚物15-21份;

等离子改性碳纤维3-5份;

铌钇矿粉2-3份;

多孔玄武岩3-5份;

绿泥石2-3份;

膨胀率为300ml/g的可膨胀石墨1-1.5份;

五大连池火山灰质3-5份;

ito粉料1-2份;

乙酰柠檬酸三辛酯0.5-1份;

双丙酮丙烯酰胺0.4-0.8份;

环己醇0.8-1.2份;

磁化水10-15份;

分散剂1.5-2.5份;

发泡剂1-2份;

偶联剂1.6-2.2份;

交联剂1-1.4份;

表面成膜剂0.75-1.15份。

优选地,上述乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量在32.8-33.6%,熔融指数为125-135g/10min。

进一步地,上述等离子改性碳纤维是将碳纤维短切至长度为80-150μm、长径比为(10-15):1的细小纤维,并将短切后的碳纤维置于等离子表面处理设备中放电。

更进一步地,上述等离子放电参数如下:放电电压为400-500v,电流密度为28-32ma/cm,放电气压为4-6mtorr。

优选地,上述分散剂采用木质素、端羟基聚异丁烯、聚乙氧基脂肪醇按照质量比(1-3):(2-3):(1-2)充分混制得到的。

优选地,上述发泡剂采用十二烷基硫酸钠、蛋壳粉、椰油酰胺丙基甜菜碱、茶皂素、mps乳液按照质量比(2-3):(1-3):(1-2):(1-2):(4-6)充分混制得到的。

优选地,上述表面成膜剂采用十二碳醇酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、高回弹硅油按照质量比(2-3):(1-2):(1-2)充分混制得到的。

优选地,上述交联剂采用二丙烯酸-1,4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷、钛酸四正丁酯按照质量比(1-2):(2-3):(1-2)充分混制得到的。

优选地,上述偶联剂采用硅烷偶联剂、稀土偶联剂、铝酸酯偶联剂三种组合物。

进一步地,上述偶联剂为硅烷偶联剂kh550、稀土偶联剂、防沉降性铝酸酯asa按照质量比(1-3):(1-2):(1-3)充分混制得到的。

本发明具有如下的有益效果:本发明的涂料组合物制备简单方便,各原料组份间相容性能好,产品性能稳定,不易挥发,易储存;通过对生产原料的巧妙选用及其制备工艺的创造性改进,原料中苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物、等离子改性碳纤维、铌钇矿粉、多孔玄武岩等成份的协同作用,达到了以下效果:

(1)环保性:无氡、甲醛、苯等有害气体及刺激性异味产生,污染危害小,绿色环保,健康安全;

(2)装饰性:漆膜结构层稳固,耐磨、耐刮擦,耐玷污性强,装饰性好;

(3)节能性:采用的发泡剂能够在膜层中生成具有精细、分布均匀的发泡微孔,且其中平均泡孔直径为3.2-4.5μm,以至其导热系数低,隔热保温性能好,节能降噪;

(4)耐久性:使用寿命长久,具有优良的耐候性、耐晒抗冻性、耐腐蚀性,附着力强,不会出现表层脱落、开裂等质量问题,漆膜完整平滑、无鼓包松动;

(5)施工性:能够快速形成稳定漆膜,涂覆粉刷后不会出现流挂、不平整等问题,施工方便;

(6)驱虫抑菌性:能够较好地抑制霉菌的产生,防止滋生的幼虫侵害,保证漆膜的完整度;

(7)电磁吸收及转化性:吸波频率范围广,反射率低,吸收量大,并且,本发明可以做到将吸收到涂料膜层结构内的能量波快速转换成热能,储存至膜层及微泡孔结构中,进而能增强室内的保温效果,相比现有技术中的吸波腻子涂料性能提高显著,一定程度上解决了电磁波能量传递、辐射造成的环境污染问题,从而大大减小了电磁波对周围设备及人体的干扰伤害。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步描述,以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案,而不能以此来限制本发明的保护范围。

本实施例中的所有原料及其制取成份均可通过公开的市售渠道获得。

实施例1

本实施例涉及一种墙体涂料组合物及其制备方法,称取以下按重量份计的原料进行制备:

苯丙乳液72份;

乙烯-醋酸乙烯共聚物15份;

等离子改性碳纤维3份;

铌钇矿粉2份;

多孔玄武岩3份;

绿泥石2份;

膨胀率为300ml/g的可膨胀石墨1份;

五大连池火山灰质3份;

ito粉料1份;

乙酰柠檬酸三辛酯0.5份;

双丙酮丙烯酰胺0.4份;

环己醇0.8份;

磁化水10份;

分散剂1.5份;

发泡剂1份;

偶联剂1.6份;

交联剂1份;

表面成膜剂0.75份。

上述部分原料的制取如下表1所示:

表1

本实施例涂料组合物的制备方法按照以下步骤进行:

ⅰ:先将上述称取好了的铌钇矿粉、多孔玄武岩、绿泥石、膨胀石墨、五大连池火山灰质、ito粉料共同置于研磨设备中,碾磨物料细度至30μm,得混料a;

ⅱ:再将苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物、混料a、等离子改性碳纤维、乙酰柠檬酸三辛酯、分散剂、偶联剂和1/2重量磁化水加入到搅拌罐中,在真空度为0.105mpa、温度为54℃条件下搅拌40min,得混料b;

ⅲ:之后将双丙酮丙烯酰胺、环己醇、剩余的1/2重量磁化水、发泡剂、表面成膜剂、交联剂加入到上述搅拌罐中与混料b混合,在真空度为0.09mpa、温度为45℃条件下继续搅拌80min即可,期间搅拌罐搅拌转速设定为400r/min。

对比例组

对比例1

一种涂料组合物,相对于实施例1,将原料乙烯-醋酸乙烯共聚物更换,其它原料成份及组合物的制备方法均不变;

对比例2中乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量在25%,熔融指数为115g/10min。

对比例2

一种涂料组合物,相对于实施例1,将原料等离子改性碳纤维改换成碳纤维,其它原料成份及组合物的制备方法均不变。

对比例3

一种涂料组合物,相对于实施例1,改变等离子放电参数,其它原料成份及组合物的制备方法均不变;

其中,对比例3中碳纤维表面放电电压为300v,电流密度为22ma/cm,放电气压为3mtorr。

对比例4

一种涂料组合物,相对于实施例1,将分散剂中的成份改换成木质素,其它原料成份及组合物的制备方法均不变;

对比例5

一种涂料组合物,相对于实施例1,将发泡剂剔除,其它原料成份及组合物的制备方法均不变;

对比例6

一种涂料组合物,相对于实施例1,将表面成膜剂中的成份改换成十二碳醇酯,其它原料成份及组合物的制备方法均不变;

对比例7

一种涂料组合物,相对于实施例1,将交联剂中的成份改换成三羟甲基丙烷,其它原料成份及组合物的制备方法均不变;

对比例8

一种涂料组合物,相对于实施例1,将偶联剂中的成份改换成硅烷偶联剂kh550,其它原料成份及组合物的制备方法均不变;

对比例9

一种水性防辐射涂料,由是鳞片状石墨粉、乙炔碳粉、羰基铁粉、铁氧体粉构成吸收电磁波功能材料的主料,辅料有扩散剂、粘固剂、成膜剂、氨水、纯水。

实施效果

为验证本发明之实施效果,进行如下指标的测试,具体见下表2:

表2:实施例与对比例的实验效果

说明:

(1)反射率越低,吸波能力越强,反射率+吸收率=100%;

(2)加速老化试验:酸液(氢离子浓度为10-4mol/l)反复冲刷暴晒500h,记录墙体涂料表层起泡、剥落及裂纹等不良情况,等级设置如下:

a级:起泡、剥落及裂纹面积百分比占率区间为[0,5%];

b级:起泡、剥落及裂纹面积百分比占率区间为(5%,15%];

c级:起泡、剥落及裂纹面积百分比占率区间为(15%,35%];

d级:起泡、剥落及裂纹面积百分比占率区间为(35%,55%];

e级:起泡、剥落及裂纹面积百分比占率大于55%。

(3)表层耐摩擦性试验:采用30号砂纸在面积为4×6cm的涂层区往复刮擦45s,记录磨损量(%),等级设置如下:

1级:磨损量区间为[0,3.8%];

2级:磨损量区间为(3.8%,20%];

3级:磨损量区间为(20%,30%];

4级:磨损量区间为(30%,45%];

5级:磨损量大于45%。

由上表2可知,实施例1制得的涂料组合物在各方面性能上表现出更优异的效果,具体的:实施例1中的涂料组合物相比对比例1-8中的在反射率上降低了0.81-5.78个百分点,导热系数降低了0-400.00%;其相比对比例9中的在反射率上降低了34.83个百分点,导热系数降低了733.33%。

实施例2

本实施例涉及一种墙体涂料组合物及其制备方法,称取以下按重量份计的原料进行制备:

苯丙乳液78份;

乙烯-醋酸乙烯共聚物18份;

等离子改性碳纤维4份;

铌钇矿粉2.5份;

多孔玄武岩4份;

绿泥石2.5份;

膨胀率为300ml/g的可膨胀石墨1.25份;

五大连池火山灰质4份;

ito粉料1.5份;

乙酰柠檬酸三辛酯0.75份;

双丙酮丙烯酰胺0.6份;

环己醇1份;

磁化水12.5份;

分散剂2份;

发泡剂1.5份;

偶联剂1.9份;

交联剂1.2份;

表面成膜剂0.95份。

上述部分原料的制取如下表3所示:

表3

本实施例涂料的制备方法按照以下步骤进行:

ⅰ:先将上述称取好了的铌钇矿粉、多孔玄武岩、绿泥石、膨胀石墨、五大连池火山灰质、ito粉料共同置于研磨设备中,碾磨物料细度至35μm,得混料a;

ⅱ:再将苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物、混料a、等离子改性碳纤维、乙酰柠檬酸三辛酯、分散剂、偶联剂和1/2重量磁化水加入到搅拌罐中,在真空度为0.110mpa、温度为56℃条件下搅拌45min,得混料b;

ⅲ:之后将双丙酮丙烯酰胺、环己醇、剩余的1/2重量磁化水、发泡剂、表面成膜剂、交联剂加入到上述搅拌罐中与混料b混合,在真空度为0.095mpa、温度为48℃条件下继续搅拌85min即可,期间搅拌罐搅拌转速设定为450r/min。

实施效果

再次设置对比例组(对比例10-17分别对应对比例1-8),其中各对比例单因素变量参见实施例1,对上述实施例2以及其对比例组制得的涂料组合物,进行如下指标的测试,具体见下表4:

表4:实施例与对比例的实验效果

由上表4可知,实施例2制得的涂料组合物在各方面性能上表现出更优异的效果,具体的:实施例2中的涂料组合物相比对比例10-17在反射率上降低了1.23-5.99个百分点,导热系数降低了0-366.67%;其相比对比例9在反射率上降低了34.96个百分点,导热系数降低了733.33%。

实施例3

本实施例涉及一种墙体涂料组合物及其制备方法,称取以下按重量份计的原料进行制备:

苯丙乳液86份;

乙烯-醋酸乙烯共聚物21份;

等离子改性碳纤维5份;

铌钇矿粉3份;

多孔玄武岩5份;

绿泥石3份;

膨胀率为300ml/g的可膨胀石墨1.5份;

五大连池火山灰质5份;

ito粉料2份;

乙酰柠檬酸三辛酯1份;

双丙酮丙烯酰胺0.8份;

环己醇1.2份;

磁化水15份;

分散剂2.5份;

发泡剂2份;

偶联剂2.2份;

交联剂1.4份;

表面成膜剂1.15份。

上述部分原料的制取如下表5所示:

表5

本实施例涂料的制备方法按照以下步骤进行:

ⅰ:先将上述称取好了的铌钇矿粉、多孔玄武岩、绿泥石、膨胀石墨、五大连池火山灰质、ito粉料共同置于研磨设备中,碾磨物料细度至40μm,得混料a;

ⅱ:再将苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物、混料a、等离子改性碳纤维、乙酰柠檬酸三辛酯、分散剂、偶联剂和1/2重量磁化水加入到搅拌罐中,在真空度为0.115mpa、温度为58℃条件下搅拌50min,得混料b;

ⅲ:之后将双丙酮丙烯酰胺、环己醇、剩余的1/2重量磁化水、发泡剂、表面成膜剂、交联剂加入到上述搅拌罐中与混料b混合,在真空度为0.1mpa、温度为50℃条件下继续搅拌90min即可,期间搅拌罐搅拌转速设定为500r/min。

实施效果

再次设置对比例组(对比例18-25分别对应对比例1-6),其中各对比例单因素变量参见实施例1,对上述实施例3以及其对比例组制得的涂料组合物,进行如下指标的测试,具体见下表6:

表6:实施例与对比例的实验效果

由上表6可知,实施例3中的涂料组合物制得的涂料组合物在各方面性能上表现出更优异的效果,具体的:实施例3相比对比例18-25在反射率上降低了0.85-5.87个百分点,导热系数降低了0-400.00%;其相比对比例9在反射率上降低了34.88个百分点,导热系数降低了733.33%。

结合本发明之优异效果,申请人对本发明的部分组分及制备工艺进行阐述:

(1)乙烯-醋酸乙烯共聚物的选用:乙烯-醋酸乙烯共聚物为常用的高分子材料,其乙烯以及醋酸乙烯的含量对聚合物的性能具有直接的影响;申请人经过大量实验,意外发现,乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量在32.8-33.6%,熔融指数为125-135g/10min时会更好地实现本发明的目的,若乙烯-醋酸乙烯共聚物中醋酸乙烯的含量过高或过低,熔融指数过高或过低,无法满足适应本发明的组合物体系,则最终制备的涂料组合物综合性能不能得到提升;

(2)碳纤维的改性:碳纤维本身具备良好的电磁能量吸收能力,且属于增强型材料,碳纤维因自身特性,相容界面性较差的缘故,应用场合受限制;但是经申请人大量实验,发现通过等离子放电,或者称为“电晕”后的碳纤维,与本发明的涂料体系相容性能较好,改善了其与各成分的界面结合,并且采用本发明的放电参数得到的碳纤维性能最优,若是改变了参数的设定,则会降低碳化硼纤维在本涂料体系的应用性;

(3)分散剂的选用:木质素、端羟基聚异丁烯以及聚乙氧基脂肪醇均具备一定的分散功能,但为了适应本发明的涂料体系的形成,采用了上述三者按照特定比例进行协同混合,不仅实现了涂料制备时反应体系的平稳,还能有效提升成品涂料系统的综合性能;

(4)发泡剂的选用:十二烷基硫酸钠和椰油酰胺丙基甜菜碱均具有一定的气泡能力,本发明采用蛋壳粉和茶皂素两种蛋白质发泡型成份进行协同发泡,再配合mps乳液的稳定作用,其相比传统无机发泡剂以及现有的复合发泡剂具有发泡稳定,微弱,且产生的精细泡孔闭合均匀,保温效果好,降噪节能,且对电磁能量波吸收后转化的热能进行较好的储存,进一步提高了保温能力;

(5)表面成膜剂的选用:十二碳醇酯为常用的涂料成膜助剂,起初,申请人单利用其作为本发明的表面成膜剂时,发现效果并不明显,最后通过大量实验,意外发现将十二碳醇酯、2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇二异丁酸酯、高回弹硅油通过质量比(2-3):(1-2):(1-2)充分混制得到的新型成膜助剂更适应符合本发明的涂料体系,一方面,其能够具备优良的成膜性;另一方面,其还能提高涂层的表面性能,包括耐磨、耐刮擦、耐腐蚀性等,获得了意想不到的效果;

(6)交联剂的选用:二丙烯酸-1,4-丁二醇酯、三羟甲基丙烷以及钛酸四正丁酯均具备一定交联固化作用,大量试验中意外发现,三者协同组合相比单个成份利用,固化时间更短,涂料施工性更好,并且涂层表现的性能更优;

(7)偶联剂的选用:本发明采用硅烷偶联剂kh550、稀土偶联剂、防沉降性铝酸酯asa协同复合偶联剂作为改善涂料界面体系性能的改性剂;由以下考量:一:常用的硅烷偶联剂价格较高,减少其应用,降低了生产成本;二:该种复合偶联剂能够提升涂料制备反应速度,提高体系稳定性和成品涂料的性能,申请人经过大量实验,意外发现采用配比为(1-3):(1-2):(1-3)的硅烷偶联剂kh550、稀土偶联剂、防沉降性铝酸酯asa更加契合满足本发明对最终涂料性能的要求;

(8)本发明一创新点:在于提高涂料的电磁反射性,申请人经大量实验,发现通过本发明重量份配比的苯丙乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚物、等离子改性碳纤维、铌钇矿粉、多孔玄武岩、绿泥石、膨胀石墨、五大连池火山灰质、ito粉料成份的协同作用,亦能够使得涂料组合物获得较好电磁能量反射功能,还能有效提升涂料的综合性能,而这类成份间相互作用,稳定融合是提高、实现上述意想不到技术效果的重要前提,更是发明人的创造性劳动产出的。

当然,因为本发明涂料的设计思路和发明目的之要求,本发明其余组分选择及含量选择显然也是非显而易见的,绝非本领域技术人员结合现有技术即可轻易想到。这在本发明涂料组合物的制备工艺方面有进一步的体现,结合本发明的实施例可以看到,本发明的制备方法采用三个步骤设计,分批分次加入原料,步骤简单而有序,而非采用现有技术常规的一次性加入,这种工艺是与本发明涂料组分的特殊配比相适应的,只用采用这种工艺,才能保证反应体系的平稳有序进行,保障最后制备出的涂料组合物的优异性能。

综上可以看出,本发明制得的墙体涂料组合物能够更好地满足当今社会对高性能吸波型涂料的需求,具有良好的市场前景和竞争力。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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