本发明属于涂料技术领域，涉及一种自洁型仿石涂料及制备方法。
背景技术：
建筑涂料具有装饰、保护建筑等功能，涂饰物质表面，能改变其颜色、花纹、光泽、质感等，提高物体的美观价值，能保护被涂饰物的表面，防止来自外界的光、氧、化学物质、溶剂等的侵蚀，提高被涂覆物的使用寿命。
仿石涂料作为一种新型涂料，受到了人们的亲睐，仿石涂料的应用非常广泛，它的装饰效果堪比石材，又比石材更适合塑造各种艺术造型。仿石涂料可作为外墙及浮雕，梁柱等异型墙面装饰；还适用于做外墙壁画；除此之外，还可用于室内装修，有花岗岩、大理石、麻石般的色泽效果，尤其是用于室内的圆柱、罗马柱等装饰上，可获得以假乱真的效果；在旅游风景区、佛教圣地等景区的凉亭等休憩点，应用仿石涂料作装饰，不仅美观大方，而且增添了自然的情趣，与景点相得益彰。仿石涂料是以树脂乳液为基料，以不同颗粒的彩砂、石粉等为骨料，喷涂或抹涂在建筑物表面上，形成具有天然石材质感的涂层。目前，出现的仿石涂料防水效果不理想、易脱落、开裂、喷涂干燥时间长、粘结强度不高，影响了涂料的耐用度，缩短了建筑物的寿命。
自洁涂料是指用在基材表面依靠涂层自身所具有的疏水或亲水特性起到防污易洁作用的涂料。自洁涂料的研制很多都是源于荷叶效应的启发。20世纪70年代，德国玻恩大学的植物学教授w.barthlott曾经对荷叶的表面结构以及荷叶效应进行了研究，发现荷叶之所以出淤泥而不染，是因为荷叶的表面有一个粗糙的显微结构，它是由无数微米尺寸的乳突及其表面分布的纳米蜡质晶体构成的，乳突粒径在5～9μm，蜡质晶体的粒径大于100nm。当水珠落到荷叶表面，会与蜡质晶体接触，明显地减小水珠与荷叶表面的接触面积，扩大水珠与空气的界面。这种情况下，液滴不会自动扩展，而是保持其球形状态。一般的污染物尺寸比蜡质晶体大，只会落在乳突的顶部，且大多数的灰尘比蜡质晶体更易润湿，当水珠在荷叶表面滚动时，污染物会粘附在水珠表面被带走，从而达到自清洁效果。如果是普通的光滑固体表面，灰尘与固体表面的接触面积大，粘合牢固，而水滴的接触角比较小，水滴滚动比较难，水滴经过后，灰尘只是从水滴的前端移动到了水滴的后端，仍然粘在固体的表面上，且疏水颗粒尘埃更易粘附在这样的表面上。自洁涂料的使用不但可以使城市面貌焕然一新，而且可以减少城市建筑清洁维护的费用，节约开支。
目前，出现的仿石涂料装饰效果好但防水效果不理想，而自洁涂料虽然疏水性好但装饰效果差，仿石涂料和自洁涂料均易脱落、开裂、喷涂干燥时间长、粘结强度不高，影响了涂料的耐用度。
技术实现要素：
本发明提出一种自洁型仿石涂料及制备方法，解决了现有技术中的上述问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种自洁型仿石涂料，由以下重量份的组分组成：
天然彩砂50～60份，硅丙乳液50～60份，去离子水30～40份，聚乙二醇20～25份，硅藻土20～25份，氨丙基异丁基倍半硅氧烷10～15份，碳酸钙10～15份，聚偏二氟乙烯10～15份，氧化锌10～15份，硬脂酸5～10份，聚甲基丙烯酸甲酯3～5份，粘结助剂1～2份，消泡剂1～2份，成膜助剂1～1.5份，防腐剂0.7～1.3份。
作为进一步的技术方案，由以下重量份的组分组成：天然彩砂55份，硅丙乳液55份，去离子水35份，聚乙二醇23份，硅藻土22份，氨丙基异丁基倍半硅氧烷13份，碳酸钙12份，聚偏二氟乙烯12份，氧化锌12份，硬脂酸7份，聚甲基丙烯酸甲酯4份，粘结助剂1.5，消泡剂1.5份，成膜助剂1.3份，防腐剂1份。
作为进一步的技术方案，所述粘结助剂为羟甲基纤维素，所述消泡剂为聚二甲基硅氧烷，所述成膜助剂为醇酯十二，所述防腐剂为硫酸钡。
作为进一步的技术方案，所述聚乙二醇平均分子量为400，所述硅藻土为200目硅藻土，所述天然彩砂为80～120目天然彩砂。
一种自洁型仿石涂料的制备方法，包括以下步骤：
s1、按照权利要求1～4任意一项所述的一种自洁型仿石涂料的配方，称取各个组分备用；
s2、在300r/min的速度搅拌下依次加入30％配方量的水、全部配方量的硅丙乳液、硅藻土、天然彩砂，在600r/min的条件下搅拌30min，得预混液一；
s3、将步骤s2得到的预混液一送至研磨机中，对该预混液进行研磨至预混液中固体颗粒细度≤20微米，得到研磨后的预混液一；
s4、在300r/min的速度搅拌下依次加入70％配方量的水、全部配方量的聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、氨丙基异丁基倍半硅氧烷、硬脂酸、聚偏二氟乙烯、碳酸钙、氧化锌，超声分散，得预混液二；
s5、将步骤s3得到的研磨后的预混液一与步骤s4得到的预混液二在500r/min的速度搅拌下混合，混合均匀后依次加入配方量的粘结助剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂，在800r/min的速度条件下搅拌60min，得到混合液；
s6、将步骤s5得到的混合液过滤、包装，得到自洁型仿石涂料。
作为进一步的技术方案，步骤s4所述超声分散时间为50min。
作为进一步的技术方案，步骤s6所述的过滤滤膜孔径为50微米。
本发明使用原理及有益效果为：
1、本发明中，特定配方及制备方法起到了意料不到的效果，特定配比的原料及制备方法都是发明人付出大量心血研究得出的，整个配方中的各个组分相互配合，起到了相互增效和协同的作用，使得自洁型仿石涂料既具有仿石涂料的装饰性又具有自洁涂料的疏水性，同时，在粘结强度、成膜性能、耐水性、耐碱性、耐沾污性、耐人工气候老化性等方面有了显著提高，涂料的使用性能显著提高使得涂料的耐用性提高，因此延长了涂料的使用寿命，适宜推广使用。
2、本发明中，碳酸钙、硬脂酸、氧化锌的加入显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，硬脂酸具有丰富的官能羧基和烷基，蛋壳颗粒的羟基可以通过酯化反应形成的共价键容易地与硬脂酸分子末端的羧基结合，在氧化锌颗粒紧密的结合，与其它组分协同作用，使得自洁型仿石涂料具有优异的疏水性和耐沾污性能，同时，粘结强度更高。
3、本发明中，氨丙基异丁基硅氧烷、聚偏二氟乙烯的加入显著提高了显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，氨丙基异丁基硅氧烷、聚偏二氟乙烯具有低的表面能，搭配聚乙二醇，同时，与碳酸钙、硬脂酸、氧化锌、聚甲基丙烯酸甲酯复配作用，使得自洁型仿石涂料具有优异的疏水性和耐沾污性能，同时，粘结强度更高。
4、本发明中，以天然彩砂作为骨料，以水作为溶剂，以聚乙二醇作为分散剂，以羟甲基纤维素作为粘结助剂，以醇酯十二作为成膜助剂，以二甲基硅氧烷作为消泡剂，以硫酸钡作为防腐剂，同时搭配硅藻土，利用聚乙二醇与有机物组份有良好的相溶性、羟甲基纤维素的粘结性、醇酯十二的可成型性，硅藻土的增容、增稠性，使得自洁型仿石涂料性能更加稳定，施工性好，同时，避免使用大量的有机溶剂，减少对环境的破坏和人体的伤害，涂料更加安全环保。
5、本发明中，自洁型仿石涂料的制备方法中采用分段混合的方法，即s3、s5分别将不同的成分进行溶解混合制备预混液，将预混液混合均匀后，再粘结助剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂搅拌混合，使制备的自洁型仿石涂料性能更加稳定，施工性好，耐水性、疏水性、耐人工老化性、耐沾污性、粘结强度等方面性能更好，耐用性好。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种自洁型仿石涂料，其制备方法包括以下步骤：
s1、按照如下自洁型仿石涂料的配方，称取各个组分备用；
天然彩砂50份，硅丙乳液50份，去离子水30份，聚乙二醇20份，硅藻土20份，氨丙基异丁基倍半硅氧烷10份，碳酸钙10份，聚偏二氟乙烯10份，氧化锌10份，硬脂酸5份，聚甲基丙烯酸甲酯3份，羟甲基纤维素1份，聚二甲基硅氧烷1份，醇酯十二1份，硫酸钡0.7份。
其中，聚乙二醇平均分子量为400，硅藻土为200目硅藻土，天然彩砂为80～120目天然彩砂。
s2、在300r/min的速度搅拌下依次加入30％配方量的水、全部配方量的硅丙乳液、硅藻土、天然彩砂，在600r/min的条件下搅拌30min，得预混液一；
s3、将步骤s2得到的预混液一送至研磨机中，对该预混液进行研磨至预混液中固体颗粒细度≤20微米，得到研磨后的预混液一；
s4、在300r/min的速度搅拌下依次加入70％配方量的水、全部配方量的聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、氨丙基异丁基倍半硅氧烷、硬脂酸、聚偏二氟乙烯、碳酸钙、氧化锌，超声分散50min，得预混液二；
s5、将步骤s3得到的研磨后的预混液一与步骤s4得到的预混液二在500r/min的速度搅拌下混合，混合均匀后依次加入配方量的羟甲基纤维素、聚二甲基硅氧烷、醇酯十二、硫酸钡，在800r/min的速度条件下搅拌60min，得到混合液；
s6、将步骤s5得到的混合液过滤，滤膜孔径为50微米，包装，得到自洁型仿石涂料。
实施例2
一种自洁型仿石涂料，其制备方法包括以下步骤：
s1、按照如下自洁型仿石涂料的配方，称取各个组分备用；
天然彩砂55份，硅丙乳液55份，去离子水35份，聚乙二醇23份，硅藻土22份，氨丙基异丁基倍半硅氧烷13份，碳酸钙12份，聚偏二氟乙烯12份，氧化锌12份，硬脂酸7份，聚甲基丙烯酸甲酯4份，羟甲基纤维素1.5份，聚二甲基硅氧烷1.5份，醇酯十二1.3份，硫酸钡1份。
其中，聚乙二醇平均分子量为400，硅藻土为200目硅藻土，天然彩砂为80～120目天然彩砂。
s2、在300r/min的速度搅拌下依次加入30％配方量的水、全部配方量的硅丙乳液、硅藻土、天然彩砂，在600r/min的条件下搅拌30min，得预混液一；
s3、将步骤s2得到的预混液一送至研磨机中，对该预混液进行研磨至预混液中固体颗粒细度≤20微米，得到研磨后的预混液一；
s4、在300r/min的速度搅拌下依次加入70％配方量的水、全部配方量的聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、氨丙基异丁基倍半硅氧烷、硬脂酸、聚偏二氟乙烯、碳酸钙、氧化锌，超声分散50min，得预混液二；
s5、将步骤s3得到的研磨后的预混液一与步骤s4得到的预混液二在500r/min的速度搅拌下混合，混合均匀后依次加入配方量的羟甲基纤维素、聚二甲基硅氧烷、醇酯十二、硫酸钡，在800r/min的速度条件下搅拌60min，得到混合液；
s6、将步骤s5得到的混合液过滤，滤膜孔径为50微米，包装，得到自洁型仿石涂料。
实施例3
一种自洁型仿石涂料，其制备方法包括以下步骤：
s1、按照如下自洁型仿石涂料的配方，称取各个组分备用；
天然彩砂60份，硅丙乳液60份，去离子水40份，聚乙二醇25份，硅藻土25份，氨丙基异丁基倍半硅氧烷15份，碳酸钙15份，聚偏二氟乙烯15份，氧化锌15份，硬脂酸10份，聚甲基丙烯酸甲酯5份，羟甲基纤维素2份，聚二甲基硅氧烷2份，醇酯十二1.5份，硫酸钡1.3份。
其中，聚乙二醇平均分子量为400，硅藻土为200目硅藻土，天然彩砂为80～120目天然彩砂。
s2、在300r/min的速度搅拌下依次加入30％配方量的水、全部配方量的硅丙乳液、硅藻土、天然彩砂，在600r/min的条件下搅拌30min，得预混液一；
s3、将步骤s2得到的预混液一送至研磨机中，对该预混液进行研磨至预混液中固体颗粒细度≤20微米，得到研磨后的预混液一；
s4、在300r/min的速度搅拌下依次加入70％配方量的水、全部配方量的聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯、氨丙基异丁基倍半硅氧烷、硬脂酸、聚偏二氟乙烯、碳酸钙、氧化锌，超声分散50min，得预混液二；
s5、将步骤s3得到的研磨后的预混液一与步骤s4得到的预混液二在500r/min的速度搅拌下混合，混合均匀后依次加入配方量的羟甲基纤维素、聚二甲基硅氧烷、醇酯十二、硫酸钡，在800r/min的速度条件下搅拌60min，得到混合液；
s6、将步骤s5得到的混合液过滤，滤膜孔径为50微米，包装，得到自洁型仿石涂料。
对比例1
自洁型仿石涂料的配方同实施例2，制备方法为一步法，在300r/min的速度搅拌下依次加入配方中所有的成分后，搅拌60min，过滤，滤膜孔径为50微米，包装，得到自洁型仿石涂料。
对比例2
自洁型仿石涂料的配方为：天然彩砂55份，硅丙乳液55份，去离子水35份，聚乙二醇23份，硅藻土22份，氨丙基异丁基倍半硅氧烷13份，聚偏二氟乙烯12份，聚甲基丙烯酸甲酯4份，羟甲基纤维素1.5份，聚二甲基硅氧烷1.5份，醇酯十二1.3份，硫酸钡1份，对应的将实施例2中的步骤s4中的硬脂酸、碳酸钙、氧化锌删除，其余步骤同实施例2。
对比例3
天然彩砂60份，硅丙乳液60份，去离子水40份，硅藻土25份，碳酸钙15份，氧化锌15份，硬脂酸10份，聚甲基丙烯酸甲酯5份，羟甲基纤维素2份，聚二甲基硅氧烷2份，醇酯十二1.5份，硫酸钡1.3份，对应的将实施例2步骤s4中的氨丙基异丁基倍半硅氧烷、聚偏二氟乙烯删除，其余步骤同实施例2。
对比例4
天然彩砂60份，硅丙乳液60份，去离子水40份，聚乙二醇25份，硅藻土25份，氨丙基异丁基倍半硅氧烷15份，碳酸钙15份，聚偏二氟乙烯15份，氧化锌15份，硬脂酸10份，聚甲基丙烯酸甲酯5份，羟甲基纤维素2份，聚二甲基硅氧烷2份，醇酯十二1.5份，硫酸钡1.3份，对应的将实施例2步骤s3中的硅藻土、步骤s5中聚甲基丙烯酸甲酯删除，其余步骤同实施例2。
实验数据如表1所示：
表1实施例1～3以及对比例1～4各组分重量份数
注：—为无此项
对上述实施例1～3及对比例1～4中的自洁型仿石涂料进行性能测试，测试结果如下表所示：
表2实施例1～3及对比例1～4中的自洁型仿石涂料进行性能测试结果
从表中数据可以看出，本发明实施例1～3制备的自洁型仿石涂料符合外墙涂料要求，且性能优良，既具有仿石涂料的装饰性又具有自洁涂料的疏水性，同时，在粘结强度、成膜性能、耐水性、耐碱性、耐沾污性、耐人工气候老化性等方面有了显著提高，涂料的使用性能显著提高使得涂料的耐用性提高，因此延长了涂料的使用寿命，解决了现有技术中涂料易脱落、开裂、喷涂干燥时间长、粘结强度不高、耐用性差的问题。其中，实施例2采用的原料配比和制备方法是本发明相对更优的技术方案，制得的自洁型仿石涂料性能最佳。
对比例1和本发明的实施例2相比，实施例2制备的自洁型仿石涂料的性能显著提高：耐水性、疏水性、耐人工老化性、耐沾污性等性能更好，粘结强度更高，说明与一步法相比，本发明特定的制备方法得到的自洁型仿石涂料性能更好。
对比例2和本发明的实施例2相比，实施例2制备的自洁型仿石涂料的疏水性、耐沾污性等性能显著提高，同时粘结强度相对更高，说明本发明中加入碳酸钙、硬脂酸、氧化锌，与其它组分相互协同作用，显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，同时提高了涂料的粘结强度。
对比例3和本发明的实施例2相比，实施例2制备的自洁型仿石涂料的疏水性、耐沾污性、耐人工老化性等性能显著提高，同时粘结强度相对更高，说明本发明中加入氨丙基异丁基硅氧烷、聚偏二氟乙烯，与其它组分相互协同作用，显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，同时提高了涂料的粘结强度。
对比例4和本发明的实施例2相比，实施例2制备的自洁型仿石涂料的粘结强度显著提高，同时疏水性、耐沾污性、耐人工老化性等性能提高，说明本发明中加入硅藻土、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯，与其它组分相互协同作用，显著提高了涂料的粘结强度，同时提高了涂料的疏水性、耐沾污性、耐人工老化性等性能。
总结：
1、本发明的一种自洁型仿石涂料，在制备过程中采用分步混合的制备方法，相比于一步法制备，提高了涂料的耐水性、疏水性、耐人工老化性、耐沾污性、粘结强度等性能，使得涂料在使用过程中性能更好，延长了涂料的使用寿命。
2、本发明的一种自洁型仿石涂料，在原料中加入碳酸钙、硬脂酸、氧化锌，显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，同时提高了涂料的粘结强度。
3、本发明的一种自洁型仿石涂料，在原料中加入氨丙基异丁基硅氧烷、聚偏二氟乙烯，显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，同时提高了涂料的粘结强度。
4、本发明的一种自洁型仿石涂料，在原料中加入硅藻土、聚乙二醇、聚甲基丙烯酸甲酯，显著提高了涂料的粘结强度，同时提高了涂料的疏水性、耐沾污性、耐人工老化性等性能。
综上所述，本发明能够解决现有技术中涂料易脱落、开裂、喷涂干燥时间长、粘结强度不高、耐用性差的技术问题，而且同现有技术相比具有如下突出的实质性特点和显著的进步，其优点如下：
1、本发明中，特定配方及制备方法起到了意料不到的效果，特定配比的原料及制备方法都是发明人付出大量心血研究得出的，整个配方中的各个组分相互配合，起到了相互增效和协同的作用，使得自洁型仿石涂料既具有仿石涂料的装饰性又具有自洁涂料的疏水性，同时，在粘结强度、成膜性能、耐水性、耐碱性、耐沾污性、耐人工气候老化性等方面有了显著提高，涂料的使用性能显著提高使得涂料的耐用性提高，因此延长了涂料的使用寿命，适宜推广使用。
2、本发明中，碳酸钙、硬脂酸、氧化锌的加入显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，硬脂酸具有丰富的官能羧基和烷基，蛋壳颗粒的羟基可以通过酯化反应形成的共价键容易地与硬脂酸分子末端的羧基结合，在氧化锌颗粒紧密的结合，与其它组分协同作用，使得自洁型仿石涂料具有优异的疏水性和耐沾污性能，同时，粘结强度更高。
3、本发明中，氨丙基异丁基硅氧烷、聚偏二氟乙烯的加入显著提高了显著提高了涂料的疏水性和耐沾污性，氨丙基异丁基硅氧烷、聚偏二氟乙烯具有低的表面能，搭配聚乙二醇，同时，与碳酸钙、硬脂酸、氧化锌、聚甲基丙烯酸甲酯复配作用，使得自洁型仿石涂料具有优异的疏水性和耐沾污性能，同时，粘结强度更高。
4、本发明中，以天然彩砂作为骨料，以水作为溶剂，以聚乙二醇作为分散剂，以羟甲基纤维素作为粘结助剂，以醇酯十二作为成膜助剂，以二甲基硅氧烷作为消泡剂，以硫酸钡作为防腐剂，同时搭配硅藻土，利用聚乙二醇与有机物组份有良好的相溶性、羟甲基纤维素的粘结性、醇酯十二的可成型性，硅藻土的增容、增稠性，使得自洁型仿石涂料性能更加稳定，施工性好，同时，避免使用大量的有机溶剂，减少对环境的破坏和人体的伤害，涂料更加安全环保。
5、本发明中，自洁型仿石涂料的制备方法中采用分段混合的方法，即s3、s5分别将不同的成分进行溶解混合制备预混液，将预混液混合均匀后，再粘结助剂、消泡剂、成膜助剂、防腐剂搅拌混合，使制备的自洁型仿石涂料性能更加稳定，施工性好，耐水性、疏水性、耐人工老化性、耐沾污性、粘结强度等方面性能更好，耐用性好。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。