CN107446435A - 一种高稳定性外墙纳米涂料的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于涂料领域，具体公开了一种高稳定性的外墙纳米涂料，其特征在于，该涂料按重量份数配比，具体步骤如下：先配置金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；将上述前驱体溶液静电纺丝后，在马弗炉中保温烧结得到金/钒酸铋纳米管；取上述金/钒酸铋纳米管在搅拌条件下分散于水中，加入丙二醇、成膜助剂、润湿剂、防腐剂、羟乙基纤维素、分散剂，在研磨机中搅拌混合均匀；然后加入钛白粉、重钙、高岭土、滑石粉、然后充分研磨、加入丙烯酸乳液、消泡剂、增稠剂并搅拌均匀，最后过滤装桶，得到外墙纳米涂料。

Description

一种高稳定性外墙纳米涂料的制备方法
技术领域
本发明涉及涂料领域，具体涉及一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法。
背景技术
随着社会经济的快速发展、人民的生活水平不断提高以及高层建筑的大量涌现，对建筑涂料尤其是外墙涂料的要求也是越来越高，高性能功能性外墙涂料已成为当前研发的重点。外墙涂料主要起装饰和保护建筑物的外墙面，使建筑物外贸整洁美观，从而达到美化城市环境的目的，同时能够起到保护建筑物外墙壁的作用，延长使用时间，从而获得良好的装饰和保护效果。
但是外墙涂料长期暴露在大自然的环境中，经受风吹、日晒、盐雾腐蚀、雨淋、冷热变化等作用，在这些恶劣的外界自然环境的长期反复作用下，特别是阳光的强烈照射，大量光子对涂料分子结构不断冲击，会导致涂料失效。涂层易发生开裂、粉化、剥落、变色等现象，使涂层失去原有的装饰保护功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其目的在于解决外墙涂料在太阳光的照射下容易发生失效，导致涂层开裂、粉化、剥落和变色的问题。
为达到上述目的，本发明的基础方案为：该涂料按重量份数配比，具体步骤如下：
步骤1，A溶液，将5～7份聚乙烯吡咯烷酮和1～2.5份氯金酸溶解在6～7份无水乙醇中，充分搅拌20～40分钟；
B溶液，在搅拌条件下将10～15份硝酸铋和6～9份乙酰丙酮氧钒溶解在23～27份N-N二甲基甲酰胺、18～22份乙酸、18～21份矿物油和7～10份无水乙醇的混合溶液中，充分搅拌20～40分钟；
步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；
步骤3，将步骤2配置的前驱胶体溶液放入内径为0.4～1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，温度保持在55～60℃,接收距离为15～20cm，纺丝电压为12～18kV，进行静电纺丝；
步骤4，将步骤3处理得到的纺丝产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以1～2℃每分钟的升温速率升至400～500℃并保温烧结1～3小时，得到金/钒酸铋纳米管；
步骤5，取步骤4制备的金/钒酸铋纳米管10～15份在搅拌条件下分散于200～300份水中， 加入丙二醇8～15份、成膜助剂10～20份、润湿剂1～3份、防腐剂1～3份、羟乙基纤维素1～3份、分散剂4～8份，在研磨机中以400～600转/分搅拌3小时混合均匀；
步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150～300份、重钙80～120份、高岭土60～100份、滑石粉40～60份，在高速研磨机中以2000～4000转/分的转速下充分研磨3小时；
步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液200～400份，消泡剂1～3份，增稠剂10～15份；在研磨机中以400～600转/分的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到外墙纳米涂料。
本方案的优点在于：外墙涂料中加入金/钒酸铋纳米管可以吸收太阳光中的能量，防止太阳光直接作用于涂料本身，减缓了涂料老化速度，提高了涂料的使用寿命，并且金/钒酸铋特有的纳米管微观结构，相比于纳米粉具有更大的比表面积，并且不易产生团聚。金掺杂钒酸铋降低了钒酸铋基体电子空穴复合概率，增强基体表面载流子传输过程。并且由于金原子的等离子共振现象，增大其光吸收波长范围，提高外墙纳米涂料的稳定性。
优选方案一：作为基础方案的优选方案，所述润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，成膜助剂为聚氨酯乳液，发泡剂为聚硅氧烷类消泡剂，防腐剂为道维希尔-75，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。
优选方案二：作为基础方案的优选方案：所述钒酸铋纳米管的配方，A配方，6份聚乙烯吡咯烷酮、6.5份无水乙醇、1.7份氯金酸；B配方，12.5份硝酸铋、7.5份乙酰丙酮氧钒、25份N-N二甲基甲酰胺、20份乙酸、8.5份无水乙醇、18份矿物油；发明人通过实验发现采用上述配比制备的外墙纳米涂料稳定性好。
优选方案三：作为优选方案二的优选方案：所述钒酸铋纳米管的加入量的质量份数为13份，发明人通过大量的实验发现采用上述配比制得的外墙纳米涂料稳定性好。
优选方案四：作为基础方案的优选方案：所述马弗炉的升温速率为1.3℃/min，发明人通过大量的实验发现采用上述参数制备的外墙纳米涂料稳定性好。
优选方案五：作为优选方案四的优选方案：所述马弗炉保温时间为1.5小时，发明人通过大量的实验发现采用上述参数制备的外墙纳米涂料稳定性好。
优选方案六：作为优选方案五的优选方案：所述金/钒酸铋纳米管在所述钒酸铋纳米管在马弗炉焙烧后在Cs-137辐照处理12小时，发明人通过大量的实验发现采用该方法可以提高外墙纳米涂料的稳定性。
附图说明
图1是本发明实施例5的扫描电子显微镜放大图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
实施例1：一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，
涂料按重量份数配比，具体步骤如下，
步骤1，A溶液：将5份聚乙烯吡咯烷酮和1份氯金酸溶解在6份无水乙醇中，充分搅拌20分钟；
B溶液：在搅拌条件下将10份硝酸铋和6份乙酰丙酮氧钒溶解在23份N-N二甲基甲酰胺、18份乙酸、18份矿物油和7份无水乙醇的混合溶液中，充分搅拌20分钟；
步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；
步骤3，将步骤2制备的前驱胶体溶液放入内径为0.4mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，温度保持在55℃接收距离为15cm，纺丝电压为12kV，进行静电纺丝；
步骤4，将步骤3处理得到的前驱体产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以1℃每分钟的升温速率升至400℃并保温烧结1小时，得到金/钒酸铋纳米管；
步骤5，取步骤4制备的金/钒酸铋纳米管10份在搅拌条件下分散于200份水中，加入丙二醇8份、聚氨酯乳液10份、烷基酚聚氧乙烯醚1份、道维希尔-751份、羟乙基纤维素1份、十二烷基苯磺酸钠4份，在研磨机中以400转/分钟搅拌3小时混合均匀；
步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150份、重钙80份、高岭土60份、滑石粉40份，在高速研磨机中以2000转/分钟的转速下充分研磨3小时；
步骤7，在步骤6混合物中加入丙烯酸乳液200份、聚硅氧烷类消泡剂1份、聚氨酯高分子化合物水溶液10份；最后在研磨机中以400转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到得到高稳定性的外墙纳米涂料。
实施例2：一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，
涂料按重量份数配比，具体步骤如下，
步骤1，A溶液：将7份聚乙烯吡咯烷酮和2.5份氯金酸溶解在7份无水乙醇中，充分搅拌40分钟；
B溶液：在搅拌条件下将15份硝酸铋和9份乙酰丙酮氧钒溶解在27份N-N二甲基甲酰胺、22份乙酸、21份矿物油和10份无水乙醇的混合溶液中，充分搅拌40分钟；
步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；
步骤3，将步骤2制得的前驱胶体溶液放入内径为1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，温度保持在60℃接收距离为20cm，纺丝电压为18kV，进行静电纺丝；
步骤4，将步骤3处理得到的纺丝产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以2℃/分钟的升温速率升至500℃并保温烧结3小时，得到金/钒酸铋纳米管；
步骤5，取步骤4制得的金/钒酸铋纳米管15份在搅拌条件下分散于300份水中，加入丙二醇15份、聚氨酯乳液20份、烷基酚聚氧乙烯醚3份、道维希尔-753份、羟乙基纤维素3份、十二烷基苯磺酸钠8份，在研磨机中以600转/分钟搅拌3小时混合均匀；
步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉300份、重钙120份、高岭土100份、滑石粉60份，在高速研磨机中以4000转/分的转速下充分研磨3小时；
步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液400份，聚硅氧烷类消泡剂3份，聚氨酯高分子化合物水溶液15份；最后在研磨机中以600转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到高稳定性的外墙纳米涂料。
实施例3：一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，
涂料按重量份数配比，具体步骤如下，
步骤1，A溶液：将6份聚乙烯吡咯烷酮和1.7份氯金酸溶解在6.5份无水乙醇中，充分搅拌30分钟；
B溶液：在搅拌条件下将13份硝酸铋和7.5份乙酰丙酮氧钒溶解在25份N-N二甲基甲酰胺、20份乙酸、19份矿物油和8.5份无水乙醇的混合溶液中，充分搅拌30分钟；
步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；
步骤3，将步骤2制得的前驱胶体溶液放入内径为0.7mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，温度保持在58℃接收距离为18cm，纺丝电压为15kV，进行静电纺丝；
步骤4，将步骤3处理得到的纺丝产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以1.3℃/分钟的升温速率升至450℃并保温烧结2小时，得到金/钒酸铋纳米管；
步骤5，取步骤4制得的金/钒酸铋纳米管13份在搅拌条件下分散于250份水中，加入丙二醇12份、聚氨酯乳液15份、烷基酚聚氧乙烯醚2份、道维希尔-752份、羟乙基纤维素2份、十二烷基苯磺酸钠6份，在研磨机中以500转/分钟搅拌3小时混合均匀；
步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉225份、重钙100份、高岭土80份、滑石粉50份，在高速研磨机中以3000转/分钟的转速下充分研磨3小时；
步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液300份、聚硅氧烷类消泡剂2份、聚氨酯高分子化合物水溶液13份；最后在研磨机中以500转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到高稳定性的外墙纳米涂料。
实施例4：一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，
涂料按重量份数配比，具体步骤如下：
步骤1，A溶液：将6份聚乙烯吡咯烷酮和1.7份氯金酸溶解在6.5份无水乙醇中，充分搅拌30分钟；
B溶液：在搅拌条件下将13份硝酸铋和7.5份乙酰丙酮氧钒溶解在25份N-N二甲基甲酰胺、20份乙酸、19份矿物油和8.5份无水乙醇的混合溶液中，充分搅拌30分钟；
步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；
步骤3，将步骤2制得的前驱胶体溶液放入内径为0.7mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，温度保持在58℃接收距离为18cm，纺丝电压为15kV，进行静电纺丝；
步骤4，将步骤3处理得到的纺丝产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以1.3℃每分钟的升温速率升至400～500℃并保温烧结1.5小时，得到金/钒酸铋纳米管；
步骤5，取步骤4制得的金/钒酸铋纳米管13份在搅拌条件下分散于250份水中，加入丙二醇12份、聚氨酯乳液15份、烷基酚聚氧乙烯醚2份、道维希尔-752份、羟乙基纤维素2份、十二烷基苯磺酸钠6份，在研磨机中以500转/分钟搅拌3小时混合均匀；
步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉225份、重钙100份、高岭土80份、滑石粉50份，在高速研磨机中以3000转/分钟的转速下充分研磨3小时；
步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液300份，聚硅氧烷类消泡剂2份，聚氨酯高分子化合物水溶液13份；最后在研磨机中以500转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到高稳定性的外墙纳米涂料。
实施例5：一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，
涂料按重量份数配比，具体步骤如下：
步骤1，A溶液：将6份聚乙烯吡咯烷酮和1.7份氯金酸溶解在6.5份无水乙醇中，充分搅拌30分钟；
B溶液：在搅拌条件下将13份硝酸铋和7.5份乙酰丙酮氧钒溶解在25份N-N二甲基甲酰胺、20份乙酸、19份矿物油和8.5份无水乙醇的混合溶液中，充分搅拌30分钟；
步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；
步骤3，将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为0.7mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，温度保持在58℃接收距离为18cm，纺丝电压为15kV，进行静电纺丝；
步骤4，将步骤3处理得到的纺丝产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以1.3℃每分钟的升温速率升至400～500℃并保温烧结1.5小时，冷却后得到金/钒酸铋纳米管在Cs-137辐照处理12小时。
步骤5，取步骤4制得的金/钒酸铋纳米管13份在搅拌条件下分散于250份水中，加入丙二醇12份、聚氨酯乳液15份、烷基酚聚氧乙烯醚2份、道维希尔-752份、羟乙基纤维素2份、十二烷基苯磺酸钠6份，在研磨机中以500转/分钟搅拌3小时混合均匀；
步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉225份、重钙100份、高岭土80份、滑石粉50份，在高速研磨机中以3000转/分钟的转速下充分研磨3小时；
步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液300份、聚硅氧烷类消泡剂2份、聚氨酯高分子化合物水溶液13份；最后在研磨机中以500转/分钟的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到高稳定性的外墙纳米涂料。
按照GB/T 1865-2009的标准分别对实施例1～5中制备得到的抗老化外墙纳米涂料的抗老化能力进行了检测。得到的结果如表1所示：
表1
如表1所示，通过实施例4、5可以观察到经过Cs-137辐照之后，纳米涂料在紫外线的照射下稳定性显著提高。

Claims (7)

1.一种高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，该涂料配方按重量份数配比，具体步骤如下,
步骤1，A溶液，将5～7份聚乙烯吡咯烷酮和1～2.5份氯金酸溶解在6～7份无水乙醇中，充分搅拌20～40分钟；
B溶液，在搅拌条件下将10～15份硝酸铋和6～9份乙酰丙酮氧钒溶解在23～27份N-N二甲基甲酰胺、18～22份乙酸、18～21份矿物油和7～10份无水乙醇的混合溶液中，充分搅拌20～40分钟；
步骤2，按照1：1的比例混合A溶液和B溶液，充分搅拌12小时得到制备金/钒酸铋纳米管的前驱胶体溶液；
步骤3，将步骤2配置的前驱胶体溶液放入内径为0.4～1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，温度保持在55～60℃,接收距离为15～20cm，纺丝电压为12～18kV，进行静电纺丝；
步骤4，将步骤3处理得到的纺丝产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以1～2℃每分钟的升温速率升至400～500℃并保温烧结1～3小时，得到金/钒酸铋纳米管；
步骤5，取步骤4制备的金/钒酸铋纳米管10～15份在搅拌条件下分散于200～300份水中，加入丙二醇8～15份、成膜助剂10～20份、润湿剂1～3份、防腐剂1～3份、羟乙基纤维素1～3份、分散剂4～8份，在研磨机中以400～600转/分搅拌3小时混合均匀；
步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150～300份、重钙80～120份、高岭土60～100份、滑石粉40～60份，在高速研磨机中以2000～4000转/分的转速下充分研磨3小时；
步骤7，在步骤6制得的混合物中加入丙烯酸乳液200～400份，消泡剂1～3份，增稠剂10～15份；在研磨机中以400～600转/分的转速下搅拌3小时均匀混合，最后过滤装桶，得到外墙纳米涂料。
2.根据权利要求1所述的高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤5～7中润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，成膜助剂为聚氨酯乳液，发泡剂为聚硅氧烷类消泡剂，防腐剂为道维希尔-75，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。
3.根据权利要求1所述的高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述钒酸铋纳米管的溶液，按重量份数配比，A溶液：6份聚乙烯吡咯烷酮、6.5份无水乙醇、1.7份氯金酸；B溶液：12.5份硝酸铋、7.5份乙酰丙酮氧钒、25份N-N二甲基甲酰胺、20份乙酸、8.5份无水乙醇、18份矿物油。
4.根据权利要求3所述的高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤5钒酸铋纳米管的加入量的质量份数为13份。
5.根据权利要求4所述的高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中马弗炉的升温速率为1.3℃/min。
6.根据权利要求5所述的高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中马弗炉保温时间为1.5小时。
7.根据权利要求5所述的高稳定性的外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中的金/钒酸铋纳米管在马弗炉焙烧后在Cs-137辐照处理12小时。
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