一种用于外墙的耐老化聚合物基防水涂料的制作方法

本发明属于防水涂料制备的技术领域，具体涉及一种用于外墙的耐老化聚合物基防水涂料。

背景技术：

聚合物水泥防水乳胶为绿色环保材料，它不污染环境、性能稳定、耐老化性优良、防水寿命长；使用安全、施工方便，操作简单，可在无明水的潮湿基面直接施工；粘结力强，材料与水泥基面粘结强度可达0.5mpa以上，对大多数材料具有较好的粘结性能；材料弹性好、延伸率可达200%，因此抗裂性、抗冻性和低温柔性优良；施工性好，不起泡，成膜效果好、固化快；施工简单，刷涂、滚涂、喷涂、刮抹施工均可。

虽然聚合物水泥基防水涂料采用有机-无机得到了刚柔相济的材料，但是易受280-400nm的紫外线（波长范围为190-400，其中190-280nm为短波区，被臭氧阻挡）破坏，耐紫外线老化性能较差，基体本身不具备屏蔽紫外线的能力，使得涂料耐老化性能差，容易发生变质。二氧化钛是一种良好的紫外光吸收剂，其不同晶型对紫外光有着不同的作用。大粒径的金红石型纳米tio2，其对中波区（280-320nm）、长波区（320-400nm）紫外线有散射、反射作用；而小粒径的锐钛矿型纳米tio2，其对中波区紫外线的吸收作用，较高浓度的锐钛矿型纳米tio2吸收紫外线，发生光催化作用，起到对空气净化的效果，同时金红石型纳米tio2对紫外线有一定的反射作用，可有效提锐钛矿型纳米tio2对紫外线的吸收和利用，改善光催化效率。

中国专利公布号为cn106978028a公开了一种具有光催化功能的聚合物水泥基防水涂料，是由内层涂料和外层涂料组成的。本发明还公开了该聚合物水泥基防水涂料的制备方法。该发明以纳米tio2作为紫外线屏蔽剂，利用其粒径和晶型的不同，形成双层材料，内层大粒径金红石型纳米tio2反射紫外线，外层小粒径锐钛矿型纳米tio2吸收紫外线，显著提高了涂层的耐老化性能。但是由于多层涂布不仅施工复杂，对施工人员的素质要求较高，同时使得整个涂料周期变长，影响施工效率。

技术实现要素：

针对目前利用不同晶型的二氧化钛提高耐老化涂料性能需要双层涂布造成涂布工艺复杂的问题，本发明提出了一种涂布简单的耐老化聚合物基防水涂料。

一种用于外墙的耐老化聚合物基防水涂料，包括以下重量份成分：包括以下重量份成分：a组分：锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料2～5份、快硬硫铝酸盐水泥15～20份、二氧化硅10～15份、氢氧化钙3～8份、分散剂0.05～0.1份；b组分：乳液20～40份、成膜助剂0.1～0.5份、防腐剂0.05～0.1份、消泡剂0.1～0.5份、水15～20份；其中，锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料由如下方法制备得到：将金红石型纳米二氧化钛和十二烷基苯磺酸钠加入到饱和硫酸钛溶液中，搅拌分散均匀后加入尿素，在75～85℃下搅拌反应3～4小时，过滤收集沉淀，真空干燥后放入350～400℃马弗炉中焙烧2～3小时，得到锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料。

纳米二氧化钛是白色疏松粉末，屏蔽紫外线作用强，有良好的分散性和耐候性。纳米二氧化钛主要有两种结晶形态：锐钛型（anatase）和金红石型（rutile）。金红石型二氧化钛比锐钛型二氧化钛稳定而致密，有较高的硬度、密度、介电常数及折射率，其遮盖力和着色力也较高。而锐钛型二氧化钛在可见光短波部分的反射率比金红石型二氧化钛高，带蓝色色调，并且对紫外线的吸收能力比金红石型低，光催化活性比金红石型高。

进一步的，所述金红石型纳米二氧化钛的粒径为100～200nm。

进一步的，所述金红石型纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、饱和硫酸钛溶液和尿素的质量比为3～8:1～3:5～10:5～10。

进一步的，所述乳液为聚丙烯酸酯乳液、vae乳液和苯丙乳液中任意一种，乳液的固体含量为50～60%。

进一步的，所述分散剂为六偏磷酸钠。六偏磷酸钠分散剂是提高和改善固体或液体物料分散性能的助剂，涂料制备时，加入分散剂，有助于保持分散体稳定，加入六偏磷酸钠分散剂后搅拌，则能形成稳定的乳浊液，其主要作用是降低液-液和固-液间的界面张力，分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性两种相反性质的界面活性剂，可均一分散那些难于溶解于液体的无机，有机颜料的固体颗粒，同时也能防止固体颗粒的沉降和凝聚，形成安定悬浮液所需的药剂。促使物料颗粒均匀分散于介质中，形成稳定悬浮液的药剂。

进一步的，所述成膜助剂为酯醇类成膜助剂。酯醇类成膜助剂（如12-酯醇）对于涂料而言是一种特别优秀的聚结助剂，是乳液中的成膜助剂，随加入量的增加可使乳液的成膜温度逐渐降低。成膜助剂的成膜效果具有独特的贮存稳定性、流平性及附着力，并能提高光泽。

进一步的，所述防腐剂为苯并咪唑酯类。防腐剂对菌类的抑制性能，不仅取决于其组成、结构、浓度和作用时间，还与菌类本身有关。加入防腐剂是确保涂料的质量的最方便有效的方法。

进一步的，所述消泡剂为有机硅类消泡剂。消泡剂是一种助剂，其功能是消除在生产过程中物料形成的泡沫，有机硅消泡剂其主要组分为叫做硅油有机硅成分，硅油常温下是不挥发的油状液体，在水、动植物油及矿物油中不溶，或溶解度很小，既能耐高温，也能耐低温。

本发明通过将金红石型纳米二氧化钛和十二烷基苯磺酸钠加入到饱和硫酸钛溶液中，搅拌分散均匀后加入尿素，在75-85℃下搅拌反应3-4小时，过滤收集沉淀，真空干燥后放入350-400℃马弗炉中焙烧2-3小时，得到锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料；将其与快硬硫铝酸盐水泥、二氧化硅、氢氧化钙、分散剂组成a组分；将乳液、成膜助剂、防腐剂、消泡剂、水分散均匀得到b组分；使用时a组分与b组分混合均匀使用。

本发明通过纳米锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛（具体结构见图1所示），解决了利用两种二氧化钛晶型材料性能时需要多层涂布的问题，使得耐老化聚合物涂料的涂布工艺更加简单，缩短施工周期；核芯的金红石型纳米tio2对中长波区紫外线有散射、反射作用；而外壳的锐钛矿型纳米tio2对中波区紫外线的吸收作用，提高涂料的抗紫外老化性能，同时外壳的锐钛矿型纳米tio2吸收紫外线，发生光催化作用，起到对空气净化的效果，核芯的金红石型纳米tio2对紫外线有一定的反射作用，可有效提锐钛矿型纳米tio2对紫外线的吸收和利用，降低紫外光对防水涂料的破坏，通过核壳结构包覆与两种晶型材料直接混合（见图2所示）相比，提高了涂料对紫外光的反射再吸收性能，防止金红石型二氧化钛紫外光反射区涂料的老化，两种晶型的二氧化钛相互协同提高涂料的耐老化性能。

说明书附图

图1本发明纳米锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛形成的核壳结构示意图；

图2纳米锐钛矿型二氧化钛与金红石型二氧化钛两种晶型材料直接混合形成的结构示意图；

图3为实施例1未使用紫外光照射时的图片；

图4为实施例1紫外光照射24h后的图片；

图5为对比例1未使用紫外光照射时的图片；

图6为对比例1中紫外光照射24h后的图片。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明，但不应将此理解为本发明的范围仅限于以下的实例。在不脱离本发明上述方法思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种替换或变更，均应包含在本发明的范围内。

实施例1

一种用于外墙的耐老化聚合物基防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粒径为150nm的金红石型纳米二氧化钛和十二烷基苯磺酸钠加入到饱和硫酸钛溶液中，搅拌分散均匀后加入尿素，在80℃下搅拌反应3.5小时，过滤收集沉淀，真空干燥后放入380℃马弗炉中焙烧3小时，得到锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料；所述金红石型纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、饱和硫酸钛溶液和尿素的质量比为5:2:8:7；

（2）将步骤（1）得到的锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料kg、快硬硫铝酸盐水泥20kg、二氧化硅10kg、氢氧化钙3kg、分散剂0.05kg组合为a组分；将乳液30kg、成膜助剂0.5kg、防腐剂0.1kg、消泡剂0.1kg、水15kg分散均匀组合为b组分，得到一种耐老化聚合物基防水涂料。所述乳液为聚丙烯酸酯乳，乳液的固体含量为50%；所述分散剂为六偏磷酸钠；所述成膜助剂为酯醇类成膜助剂；所述防腐剂为苯并咪唑酯类；所述消泡剂为科莱恩c732。

实施例2

一种用于外墙的耐老化聚合物基防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粒径为100nm的金红石型纳米二氧化钛和十二烷基苯磺酸钠加入到饱和硫酸钛溶液中，搅拌分散均匀后加入尿素，在85℃下搅拌反应4小时，过滤收集沉淀，真空干燥后放入400℃马弗炉中焙烧2小时，得到锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料；所述金红石型纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、饱和硫酸钛溶液和尿素的质量比为8:1:5:5；

（2）将步骤（1）得到的锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料3kg、快硬硫铝酸盐水泥20kg、二氧化硅10kg、氢氧化钙5kg、分散剂0.1kg组合为a组分；将乳液40kg、成膜助剂0.5kg、防腐剂0.05kg、消泡剂0.1kg、水18kg分散均匀组合为b组分，得到一种耐老化聚合物基防水涂料。所述乳液为聚丙烯酸酯乳，乳液的固体含量为50%；所述分散剂为六偏磷酸钠；所述成膜助剂为酯醇类成膜助剂；所述防腐剂为苯并咪唑酯类；所述消泡剂为科莱恩c732。

实施例3

一种用于外墙的耐老化聚合物基防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粒径为140nm的金红石型纳米二氧化钛和十二烷基苯磺酸钠加入到饱和硫酸钛溶液中，搅拌分散均匀后加入尿素，在75℃下搅拌反应3小时，过滤收集沉淀，真空干燥后放入350℃马弗炉中焙烧3小时，得到锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料；所述金红石型纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、饱和硫酸钛溶液和尿素的质量比为7:2:8:7；

（2）将步骤（1）得到的锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料5kg、快硬硫铝酸盐水泥20kg、二氧化硅15kg、氢氧化钙3kg、分散剂0.05kg组合为a组分；将乳液20kg、成膜助剂0.1kg、防腐剂0.05kg、消泡剂0.1kg、水15kg分散均匀组合为b组分，得到一种耐老化聚合物基防水涂料。所述乳液为苯丙乳液，乳液的固体含量为50%；所述分散剂为六偏磷酸钠；所述成膜助剂为酯醇类成膜助剂；所述防腐剂为苯并咪唑酯类；所述消泡剂为科莱恩c732。

实施例4

一种用于外墙的耐老化聚合物基防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将粒径为190nm的金红石型纳米二氧化钛和十二烷基苯磺酸钠加入到饱和硫酸钛溶液中，搅拌分散均匀后加入尿素，在83℃下搅拌反应3.5小时，过滤收集沉淀，真空干燥后放入380℃马弗炉中焙烧2小时，得到锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料；所述金红石型纳米二氧化钛、十二烷基苯磺酸钠、饱和硫酸钛溶液和尿素的质量比为7:2:9:8；

（2）将步骤（1）得到的锐钛矿型二氧化钛包覆金红石型二氧化钛复合材料5kg、快硬硫铝酸盐水泥20kg、二氧化硅12kg、氢氧化钙6kg、分散剂0.08kg组合为a组分；将乳液35kg、成膜助剂0.1kg、防腐剂0.05kg、消泡剂0.3kg、水20kg分散均匀组合为b组分，得到一种耐老化聚合物基防水涂料。所述乳液为苯丙乳液，乳液的固体含量为50%；所述分散剂为六偏磷酸钠；所述成膜助剂为酯醇类成膜助剂；所述防腐剂为苯并咪唑酯类；所述消泡剂为科莱恩c732。

对比例1

直接将纳米锐钛矿型二氧化钛和纳米金红石型二氧化钛以质量比1:3混合作为复合材料，其余和实施例1一致。

测试方法：将实施例1和对比例1得到的涂料的a、b组分搅拌混合均匀后分别涂覆在10×10cm的玻璃板上，涂层厚度为0.5mm，自然干燥48h后进行紫外线老化试验，紫外线试验机采用华和振森ke-2130-340形紫外线耐候试验机，紫外灯光为2支，光源波长315-400nm，分别照射24h，紫外灯与玻璃板的距离为0.5m，然后观察其现象。

通过对图3-图6分析可知：

图3为实施例1未使用紫外光照射时的图片；图4为实施例1紫外光照射24h后的图片；实施例1制备的涂料通过紫外光照射后，表面变化很小。

图5为对比例1未使用紫外光照射时的图片；图6为对比例1中紫外光照射24h后的图片。对比例1制备的涂料紫外线照射后则出现一些斑点等老化现象。说明本发明制备的涂料同对比例1相比，具有优异的耐紫外光性能。说明通过核壳结构包覆与两种晶型材料直接混合相比，提高了涂料对紫外光的反射再吸收性能，防止金红石型二氧化钛紫外光反射区涂料的老化，两种晶型的二氧化钛相互协同提高涂料的耐老化性能。