CN102433052B - 一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料及其制备方法，它是由水性聚氨酯改性硅丙乳液、丙烯酸弹性乳液、纳米填料、纳米硅防水剂、颜填料、乙二醇、分散剂、消泡剂、增稠剂、防腐剂、成膜助剂、流平剂、pH调节剂、去离子水制备而成，能够很好地将水性聚氨酯耐低温、弹性好、附着力强等优点和聚丙烯酸酯的耐光性、耐候性、耐水性相结合，并具备水性涂料特有的低VOC优势；通过添加纳米材料能够很好填充涂层缝隙，增加涂层拉伸强度、硬度、柔韧性，并且赋予了涂料隔热保温性、清洁性、抗污性等诸多优异性能。

Description

一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料及制备方法

技术领域

本发明属于建筑外墙涂料技术领域，具体涉及一种用于建筑外墙的含有水性聚氨酯改性硅丙乳液的多功能水性环保涂料及其制备方法。

背景技术

近十年来，国家大力提倡新型建筑防水保温材料，不断淘汰、限制落后技术产品，所以建筑防水保温材料的质量应该大有提高，但实际上渗漏情况仍较为严重，并且所谓的保温功能也没有得到很好的体现。

随着涂料技术的发展，防水保温涂料技术日臻成熟，完全由涂刷防水保温涂料代替墙体防水保温层的办法已经开始进入实用阶段，这将改变传统的防水保温方式。在新型防水保温涂料行业中，聚氨酯类涂料与丙烯酸酯涂料性能突出，但是单一组成的高分子材料在具备各种优越性能的同时，往往会在其它性能上有所欠缺。聚氨酯具有耐低温、柔韧性好、粘接强度高等优点，但是水性聚氨酯胶膜耐候性、耐水性差，力学强度不及丙烯酸酯乳液。而丙烯酸酯乳液因其稳定性高、光泽、流变性和耐候性好等优点，在涂料领域的应用比较广泛，但涂膜干燥后耐水性欠佳、热粘冷脆、抗同粘性差、耐热性不佳等，使其应用受到一定限制。因此将水性丙烯酸酯和聚氨酯复合，能够克服各自的缺点，使胶膜性能得到明显改善，降低成本。

关于外墙涂料的防水保温，研究者们做了很多工作，中国专利CN101831219A公开了一种防水隔热的水性涂料，成膜乳液为乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）与丙烯酸共聚物乳液，填料为重钙粉、滑石粉、磷质粉等常规粉末。中国专利CN1590481A公开了一种陶瓷隔热弹性涂料，采用弹性乳液与氟素亚克力的冷拼技术，制备了一种耐沾污、着色性好的的陶瓷隔热弹性涂料。中国专利CN101709193A公开了一种水性丙烯酸类防水隔热涂料，采用弹性丙烯酸共聚乳液、乙烯-醋酸乙烯共聚乳液（VAE）为基料，与有机硅防水材料冷混，制备了弹性好、粘结强度大的防水隔热涂料。但在隔热、防水、高弹性、耐沾污及耐老化、环保等综合效果上，上述技术仍然存在着这样或那样的不足。

发明内容

为解决防水保温涂料所存在的上述问题，本发明将多种隔热机理相结合，充分发挥各自的特点，提供了一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料，该涂料符合环保，防水、保温隔热性能优良，抗污性、耐光性、耐候性强。

此外，本发明还提供上述水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料的制备方法。

为实现本发明上述目的，本发明一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料采用以下技术方案。

本发明一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料是由以下组分制备而成，各组分质量百分含量为：

水性聚氨酯改性硅丙乳液                   24%～30%

丙烯酸弹性乳液                           12%～17%

纳米填料                                 12%～16%

纳米硅防水剂                             0.8%～1.2%

颜填料                                   13%～24%

乙二醇                                   1.3%～3.2%

分散剂                                   0.4%～1.5%

消泡剂                                   0.2%～0.8%

增稠剂                                   0.2%～0.5%

防腐剂                                   0.1%～0.8%

成膜助剂                                 0.4%～1.8%

流平剂                                   0.1%～0.6%

pH调节剂                                 0.6%～2.4%

去离子水                                  15%～24%

所述的水性聚氨酯改性硅丙乳液包含以下组分，其总质量按100％计的各组分质量百分含量为：

硅丙乳液                               61%～75%

水性聚氨酯                             18%～32% 

复合乳化剂                             2.5%～4%

去离子水                               2%～3.4%

所述复合乳化剂为阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂按质量比1：（1.4～1.6）复配，阴离子型乳化剂为十二烷基磺酸钠，非离子型乳化剂为OP-10。

所述的丙烯酸弹性乳液，固含量为44.5%～46%。

所述的纳米填料包含以下种类及占总组分质量含量：纳米氧化铝4%～6%，纳米氧化锌3%～5%，硅酸钙纳米线5%～8%，其尺寸皆低于100纳米。

所述的颜填料的较优含量为13%～19%，包含的种类及占总组分质量含量为：钛白粉4%～12%，空心玻璃微珠 3%～8%，湿法绢云母≤6%，重钙粉5%～10% 。

所述的分散剂为一种阴离子表面活性剂，发泡性低，能够改善涂料的流动性，具有稳定浆料粘度的优异性能，型号为5040。

所述的消泡剂是一种以改性聚硅氧烷为主要成分的消泡剂，型号为STXP-4。

所述的增稠剂是一种疏水基团改性的非离子型、缔合型交流改性增稠剂，型号为STZC-920。

所述的pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，型号为AMP-95。

所述的成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单丁酸酯。

所述的防腐剂为一种杀菌防腐剂，型号为STFM-1。

所述的流平剂为聚氨酯。

本发明一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料的制备方法为：

1）制备水性聚氨酯改性硅丙乳液

首先，在反应容器中加入定量去离子水，然后加入复合乳化剂搅拌8～12min，最后向反应容器中同时加入硅丙乳液和水性聚氨酯溶液，搅拌1～1.5 h，即得水性聚氨酯改性硅丙乳液备用。

2）制备水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料

（1）按照配方各组分所占质量分别称取各组分。

（2）将称量好的分散剂加热后溶于去离子水中，分别加入40%～60%消泡剂和乙二醇后，搅拌速度调至400～500 r/min，搅拌均匀。

（3）在步骤(2)中加入称量好的颜填料和纳米填料，将搅拌速度调至5000～6000 r/min，搅拌30～50min。

(4)将搅拌速度调至300～500 r/min后，分别缓慢加入水性聚氨酯改性硅丙乳液和丙烯酸弹性乳液，加入完成后，保持该搅拌速度搅拌10～30 min。

(5)向步骤(4)中加入剩余的助剂，继续搅拌2.5～3 h，出料即得最终产品。

本发明提供的一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料及制备方法，不仅结合了水性聚氨酯、硅丙乳液、弹性乳液本身具有的优异性能，而且在制备过程中还弥补了不同乳液的缺陷。同时，在制备过程中还加入了无机纳米材料、纳米硅防水剂以填充墙面可能出现的缝隙从而增强了涂料的防水保温性能。

本发明所述水性聚氨酯改性硅丙乳液采用物理共混方法，此方法制备的水性聚氨酯-硅丙复合乳液不仅将聚氨酯较高的拉伸强度和抗冲强度、优异的耐磨性与丙烯酸酯树脂良好的附着力、耐候性等有机结合，实现优势互补，改善产品性能，而且此方法可操控性强、成本低。

通过以上配方和制备方法生产的涂料具有如下效果：

（1）本发明制备的水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料，能够很好地将水性聚氨酯耐低温、弹性好、附着力强等优点和聚丙烯酸酯的耐光性、耐候性、耐水性相结合，并具备水性涂料特有的低VOC优势。

（2）本发明制备的水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料，通过添加纳米材料能够很好填充涂层缝隙，增加涂层拉伸强度、硬度、柔韧性，并且赋予了涂料隔热保温性、清洁性、抗污性等诸多优异性能。

 具体实施方式

 [0004] 为进一步描述本发明，下面结合实施例对本发明一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料及制备方法作更详细的描述。

实施例1—5 水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料

采用物理共混方法制备水性聚氨酯改性硅丙乳液，配方如表1中所示。首先，在反应容器中加入定量去离子水，然后加入复合乳化剂搅拌10 min，同时加入硅丙乳液和水性聚氨酯溶液，搅拌1～1.5 h，即得水性聚氨酯改性硅丙乳液。

表1 水性聚氨酯改性硅丙乳液配方

组分名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						硅丙乳液	684	690	675	662	620
水性聚氨酯	264	248	264	270	310
						十二烷基磺酸钠	12	13	12.5	13	15
OP-10	16	17	20	23	23
						去离子水	24	32	28	32	32

具体实施例的涂料配方如表2所示。先将水、颜填料、纳米填料、纳米硅防水剂采用搅拌器预混合后，分别加入一半用量的分散剂、乙二醇、消泡剂，将搅拌速度调至4000～6000 r/min，保持搅拌1～3 h，搅拌时间也可视混合状况而定。物料混合均匀后，将搅拌速度降至300～600 r/min，依次向反应器中加入成膜乳液、乙二醇以及其他其他助剂。恒速搅拌0.5～1.5 h，即得水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料。

表2 水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料的配方

组分名称	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						水性聚氨酯改性硅丙乳液	250	260	300	260	250
丙烯酸弹性乳液	150	160	120	130	130
						纳米氧化铝	60	50	40	50	40
纳米氧化锌	40	30	30	40	40
						硅酸钙纳米线	60	50	80	60	60
纳米硅防水剂	8	10	12	11	8
						钛白粉	60	70	70	80	80
空心玻璃微珠	80	50	30	40	30
						湿法绢云母	12	20	31	28	38
重钙粉	55	61	65	78	86
						乙二醇	28	24	18	16	21
分散剂	6	8.5	12.5	14	10
						消泡剂	3.5	7	5.5	7.6	5
增稠剂	2	3	3.5	2.5	4
						防腐剂	2	4	8	6.5	5
成膜助剂	5	8	6.5	13	16
						流平剂	1.5	3	4.5	6	2
pH调节剂	6	7.5	10	8.5	8
						去离子水	165	180	160	150	170

Claims (2)

1.一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料，其特征在于是由以下组分制备而成，各组分质量百分含量为：

水性聚氨酯改性硅丙乳液                   24%～30%

丙烯酸弹性乳液                           12%～17%

    纳米填料                                 12%～16%

纳米硅防水剂                             0.8%～1.2%

颜填料                                   13%～24%

乙二醇                                   1.3%～3.2%

分散剂                                   0.4%～1.5%

消泡剂                                   0.2%～0.8%

增稠剂                                   0.2%～0.5%

防腐剂                                   0.1%～0.8%

成膜助剂                                 0.4%～1.8%

流平剂                                   0.1%～0.6%

pH调节剂                                0.6%～2.4%

去离子水                                  15%～24%

所述的水性聚氨酯改性硅丙乳液包含以下组分，其总质量按100％计的各组分质量百分含量为：

硅丙乳液                               61%～75%

水性聚氨酯                             18%～32%

复合乳化剂                             2.5%～4%

去离子水                               2%～3.4%

所述的复合乳化剂为阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂按质量比1：（1.4～1.6）复配；

所述的阴离子型乳化剂为十二烷基磺酸钠，非离子型乳化剂为OP-10；

所述的丙烯酸弹性乳液，固含量为44.5%～46%；

所述的纳米填料包含以下种类及占总组分质量含量：纳米氧化铝4%～6%，纳米氧化锌3%～5%，硅酸钙纳米线5%～8%，其尺寸皆低于100纳米；

所述的颜填料包含的种类及占总组分质量含量为：钛白粉4%～12%，空心玻璃微珠 3%～8%，湿法绢云母≤6%，重钙粉5%～10% ；

所述的分散剂为一种阴离子表面活性剂，型号为5040；

所述的消泡剂是一种以改性聚硅氧烷为主要成分的消泡剂，型号为STXP-4；

所述的增稠剂是一种疏水基团改性的非离子型、缔合型交流改性增稠剂，型号为STZC-920；

所述的pH调节剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，型号为AMP-95；

所述的成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单丁酸酯；

所述的防腐剂为一种杀菌防腐剂，型号为STFM-1；

所述的流平剂为聚氨酯。

2.如权利要求1所述的一种水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料的制备方法，其特征在于包括以下工艺、步骤：

1）制备水性聚氨酯改性硅丙乳液

首先，在反应容器中加入定量去离子水，然后加入复合乳化剂搅拌8～12min，然后向反应容器中同时加入硅丙乳液和水性聚氨酯溶液，搅拌1～1.5 h，即得水性聚氨酯改性硅丙乳液备用；

2）制备水性聚氨酯改性硅丙多功能防水隔热弹性涂料

（1）按照配方各组分所占质量分别称取各组分；

（2）将称量好的分散剂加热后溶于去离子水中，分别加入40%～60%消泡剂和乙二醇后，搅拌速度调至400～500 r/min，搅拌均匀；

（3）在步骤(2)中加入称量好的颜填料和纳米填料，将搅拌速度调至5000～6000 r/min，搅拌30～50min；

(4)将搅拌速度调至300～500 r/min后，分别缓慢加入水性聚氨酯改性硅丙乳液和丙烯酸弹性乳液，加入完成后，保持该搅拌速度搅拌10～30 min；

(5)向步骤(4)中加入剩余的助剂，继续搅拌2.5～3 h，出料即得最终产品。