CN111410877A - 一种制备超疏水涂料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制备超疏水涂料的方法涉及制备超疏水涂料的方法。主要是为解决现有的防水涂料防水效果有限的问题而发明的。所使用的原料为：成膜物质、涂料助剂、水、纳米超疏水乳液；将成膜物质与涂料助剂、水、纳米超疏水乳液混合，搅拌均匀即可。涂料助剂占成膜物质重量的10%‑300%，纳米超疏水乳液的有效活性物占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%‑20%，纳米超疏水乳液的有效活性物浓度为1%至70%；水的添加量为能够形成常规涂料涂刷时所需要的粘稠度。还可添加碱性助剂，碱性助剂占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%‑20%。优点是具有普通防水涂料没有的斥水斥污和自洁功能。

Description

一种制备超疏水涂料的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备超疏水涂料的方法。
背景技术：
目前市面上防水涂料很多，但主要是添加有机聚合物或树脂达到防水效果，这种涂料的防水效果有限，因为涂料表面是亲水性质，其表面很容易吸附水和污物，导致涂料表面使用寿命短并发霉变色，降低使用寿命。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是提供一种防水效果好，具有斥水斥污和自洁功能的制备超疏水涂料的方法。
上述目的是这样实现的：
所使用的原料为：成膜物质、涂料助剂、水、纳米超疏水乳液；将成膜物质与涂料助剂、水、纳米超疏水乳液混合，搅拌均匀即可。
涂料助剂占成膜物质重量的10%-300%，纳米超疏水乳液的有效活性物占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%-20%，纳米超疏水乳液的有效活性物浓度为1%至70%；水的添加量为能够形成常规涂料涂刷时所需要的粘稠度。
所使用的成膜物质包括油脂、天然树脂、酚醛树脂、沥青、醇酸树脂、氨基树脂、过氯乙烯树脂、烯类树脂、丙烯酸类树脂、聚脂树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限。
所述的涂料助剂为任何含有元素钙的有机和无机化合物或混合物中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限，具体包括脂肪酸钙，硬脂酸钙，甲酸钙，氧化钙/氢氧化钙，硫酸钙（石膏或石膏的混合物），腻子（双飞粉，灰钙，石膏），碳酸钙和碳酸氢钙（双飞粉，方解石粉，重钙粉/轻钙粉），硅酸盐水泥和白水泥，硅酸钙或硅灰，氯化钙等。
还可以添加碱性助剂，碱性助剂占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%-20%。
所述的碱性助剂为任何可增加水pH值的碱性材料，包括氢氧化钠或钾，碳酸钠或钾，生石灰/熟石灰,水泥等中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限。
制备方法：
方法一，把成膜物质先与涂料助剂及水混合，然后再与纳米超疏水乳液充分混合。
方法二，把成膜物质先与涂料助剂和碱性助剂及水混合，然后再与纳米超疏水乳液充分混合。
方法三，先把成膜物质与纳米超疏水乳液预先混合，同时把涂料助剂与碱性助剂和水预先混合，最后把这两个预先混合的混合物再混合一起并充分搅拌均匀。
方法四，先把成膜物质与纳米超疏水乳液和涂料助剂预先混合，然后再与碱性助剂和水混合一起并充分搅拌均匀。
制备完疏水涂料后即可按常规的涂料涂刷办法施工，完全干燥后即呈现超疏水涂料表面，水珠接触角可达或大于150o,在表面呈现自由流动。
任何可涂刷普通涂料的表面都可涂刷超疏水涂料，如涂刷在水泥，砖瓦，腻子，石膏，石材，木材，纸质板材，金属，塑料，玻璃等表面。涂刷方法包括刷子涂刷，滚动涂刷，喷涂方法等。
所述的纳米超疏水乳液由下列原料制成的：活性物、乳化剂、水；其中活性物占纳米疏水乳液总重量的1—70%，乳化剂占纳米疏水乳液总重量的0.1—10%，水占纳米疏水乳液总重量的98.9—20%；工业生产时活性物的含量可以是从1%至70%的任何溶度；
所述的纳米疏水乳液的活性物为含氢硅氧烷聚合物（又称含氢硅油），纳米疏水乳液的活性物的含氢量为0.1%-1.7%，含氢硅氧烷聚合物的分子式为：
(R)3SiO[RHSiO]nSi(R)3 R = 1-5个碳的烷基；
所述的乳化剂由中性表面活性剂和阴离子表面活性剂组成，两类表面活性剂的混合比例不限；
所述的中性表面活性剂可以是脂肪醇类或醚类或酯类化合物，或者是它们的混合物，混合比例不限；
所述的阴离子表面活性剂为脂肪硫酸盐或脂肪磺酸盐或脂肪酸盐，或者是它们的混合物，混合比例不限；
所述的脂肪醇类可以是：至少含有1个或多个醇羟基（-OH）和含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和烷烃，也可含有0-3个羧基（-COO-）衍生物。例如月桂醇，硬脂醇和棕榈醇等。
所述的醚类可以是：至少含有1个或多个醚基（C-O-C）和含有至少两个6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和烷烃,也可以是聚乙二醇的衍生物，HO[CH2CH2O]n-H(n=100-100000)，例如月桂醇聚醚，平平加-10，聚乙二醇1000，HO[CH2CH2O]1000-H。
所述的酯类化合物可以是：含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和脂肪酸脂衍生物（-COOC-），也可含有0-5个醇羟基，例如双硬脂酸甘油酯，单硬脂酸甘油酯等。
所述的酯肪酸或其盐可以是：含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和脂肪酸（-COOH）或其脂肪酸盐（-COOM，M=Na、K、Ca等）或脂肪硫酸盐（ROSO3 -）,或脂肪磺酸盐（RSO3 -），例如油酸，月桂酸钠，月桂基硫酸钠和十二烷基磺酸钠。
所述纳米疏水乳液的制备方法：
将乳化剂按比例溶于50-80℃的热水中，机械搅拌混合物30分钟，直到形成均匀的乳液；当乳液温度降到室温25℃左右时，用少量的10%的盐酸或10%的氢氧化钠溶液调节pH值到7±1；然后用高剪切机在800至2000rpm转速下搅拌该乳液，同时缓慢加入活性物，加完后的混合物继续高速搅拌30分钟直到形成均匀的乳白色浓缩乳液。
本发明的优点是：纳米超疏水涂料可改变涂料表面和内部的亲水性能，使涂料内外都形成超疏水（斥水/憎水）特性（荷叶效应），这样的超疏水涂料不仅具有更好更强的防水功能，而且更具有普通防水涂料没有的斥水斥污和自洁功能，保持表面长久清洁不易变污。
超疏水乳液中的活性物在碱性材料如石灰的作用下可与成膜物质和涂料助剂中的无机物形成表面能很低的纳米级多孔颗粒，这些颗粒具有很强的疏水特性，借助成膜物质在物体表面形成均匀的超疏水涂料表面。
具体实施方式：
所使用的原料为：成膜物质、涂料助剂、水、纳米超疏水乳液；将成膜物质与涂料助剂、水、纳米超疏水乳液混合，搅拌均匀即可。
涂料助剂占成膜物质重量的10%-300%，纳米超疏水乳液的有效活性物占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%-20%，纳米超疏水乳液的有效活性物浓度为1%至70%；水的添加量为能够形成常规涂料涂刷时所需要的粘稠度。
所使用的成膜物质包括油脂、天然树脂、酚醛树脂、沥青、醇酸树脂、氨基树脂、过氯乙烯树脂、烯类树脂、丙烯酸类树脂、聚脂树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限。
所述的涂料助剂为任何含有元素钙的有机和无机化合物或混合物中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限，具体包括脂肪酸钙，硬脂酸钙，甲酸钙，氧化钙/氢氧化钙，硫酸钙（石膏或石膏的混合物），腻子（双飞粉，灰钙，石膏），碳酸钙和碳酸氢钙（双飞粉，方解石粉，重钙粉/轻钙粉），硅酸盐水泥和白水泥，硅酸钙或硅灰，氯化钙等。
还可以添加碱性助剂，碱性助剂占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%-20%。
所述的碱性助剂为任何可增加水pH值的碱性材料，包括氢氧化钠或氢氧化钾，碳酸钠或碳酸钾，生石灰/熟石灰,水泥等中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限。
制备方法：
方法一，把成膜物质先与涂料助剂及水混合，然后再与纳米超疏水乳液充分混合。
方法二，把成膜物质先与涂料助剂和碱性助剂及水混合，然后再与纳米超疏水乳液充分混合。
方法三，先把成膜物质与纳米超疏水乳液预先混合，同时把涂料助剂与碱性助剂和水预先混合，最后把这两个预先混合的混合物再混合一起并充分搅拌均匀。
方法四，先把成膜物质与纳米超疏水乳液和涂料助剂预先混合，然后再与碱性助剂和水混合一起并充分搅拌均匀。
制备完疏水涂料后即可按常规的涂料涂刷办法施工，完全干燥后即呈现超疏水涂料表面，水珠接触角可达或大于150o,在表面呈现自由流动。
任何可涂刷普通涂料的表面都可涂刷超疏水涂料，如涂刷在水泥，砖瓦，腻子，石膏，石材，木材，纸质板材，金属，塑料，玻璃等表面。涂刷方法包括刷子涂刷，滚动涂刷，喷涂方法等。
所述的纳米超疏水乳液由下列原料制成的：活性物、乳化剂、水；其中活性物占纳米疏水乳液总重量的1—70%，乳化剂占纳米疏水乳液总重量的0.1—10%，水占纳米疏水乳液总重量的98.9—20%；工业生产时活性物的含量可以是从1%至70%的任何溶度；
所述的纳米疏水乳液的活性物为含氢硅氧烷聚合物（又称含氢硅油），纳米疏水乳液的活性物的含氢量为0.1%-1.7%，含氢硅氧烷聚合物的分子式为：
(R)3SiO[RHSiO]nSi(R)3 R = 1-5个碳的烷基；
所述的乳化剂由中性表面活性剂和阴离子表面活性剂组成，两类表面活性剂的混合比例不限；
所述的中性表面活性剂可以是脂肪醇类或醚类或酯类化合物，或者是它们的混合物，混合比例不限；
所述的阴离子表面活性剂为脂肪硫酸盐或脂肪磺酸盐或脂肪酸盐，或者是它们的混合物，混合比例不限；
所述的脂肪醇类可以是：至少含有1个或多个醇羟基（-OH）和含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和烷烃，也可含有0-3个羧基（-COO-）衍生物。例如月桂醇，硬脂醇和棕榈醇等。
所述的醚类可以是：至少含有1个或多个醚基（C-O-C）和含有至少两个6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和烷烃,也可以是聚乙二醇的衍生物，HO[CH2CH2O]n-H(n=100-100000)，例如月桂醇聚醚，平平加-10，聚乙二醇1000，HO[CH2CH2O]1000-H。
所述的酯类化合物可以是：含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和脂肪酸脂衍生物（-COOC-），也可含有0-5个醇羟基，例如双硬脂酸甘油酯，单硬脂酸甘油酯等。
所述的酯肪酸或其盐可以是：含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和脂肪酸（-COOH）或其脂肪酸盐（-COOM，M=Na、K、Ca等）或脂肪硫酸盐（ROSO3 -）,或脂肪磺酸盐（RSO3 -），例如油酸，月桂酸钠，月桂基硫酸钠和十二烷基磺酸钠。
所述纳米疏水乳液的制备方法：
将乳化剂按比例溶于50-80℃的热水中，机械搅拌混合物30分钟，直到形成均匀的乳液；当乳液温度降到室温25℃左右时，用少量的10%的盐酸或10%的氢氧化钠溶液调节pH值到7±1；然后用高剪切机在800至2000rpm转速下搅拌该乳液，同时缓慢加入活性物，加完后的混合物继续高速搅拌30分钟直到形成均匀的乳白色浓缩乳液。
实施例1（有效活性物含量为0.1%）；
将25公斤丙烯酸树脂和5公斤酚醛树脂与2公斤硬酯酸钙、1公斤硅灰、和0.033公斤生石灰及4公斤水混合，然后再与浓度为1%的纳米超疏水乳液3.3公斤充分混合直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。
实施例2（有效活性物含量为4%）；
将20公斤丙烯酸树脂、6公斤醇酸树脂和4公斤聚氨酯树脂与10公斤方解石、5公斤石膏粉、1.4公斤熟石灰粉、10公斤水混合，然后再与浓度为10%的纳米超疏水乳液18公斤充分混合直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。
实施例3（有效活性物含量为10%）；
将25公斤苯丙烯酸树脂和5公斤油脂与浓度为50%的纳米超疏水乳液12公斤混合，同时把20公斤轻钙粉、3公斤甲酸钙、7公斤石膏粉和6公斤生石灰粉及20公斤水混合，然后再将这两种混合物充分混合直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。
实施例4（有效活性物含量为15%）；
将30公斤聚氨酯树脂与浓度为50%的纳米超疏水乳液22公斤混合，同时把42公斤轻钙粉和3.4公斤熟石灰粉及30公斤水混合，然后再将这两种混合物充分混合直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。
实施例5（有效活性物含量为20%）；
将20公斤苯丙烯酸树脂和10公斤氨基树脂与浓度为30%的纳米超疏水乳液80公斤和50公斤石膏粉及40公斤双飞粉混合，同时把2公斤熟石灰粉和1.6公斤氢氧化钠溶于20公斤水混合，然后再将这两种混合物充分混合直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。
实施例6（有效活性物含量为8%）；
将30公斤丙烯酸树脂与浓度为70%的纳米超疏水乳液10公斤混合，同时把55公斤双飞粉、12公斤硅酸钙和5公斤氢氧化钙粉及80公斤水混合，然后再将这两种混合物充分混合直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。
实施例7（有效活性物含量为7.5%）；
首先将25公斤丙烯酸树脂和5公斤聚氨酯树脂与浓度为20%的纳米超疏水乳液30公斤混合，同时把20公斤腻子粉、25公斤双飞粉、5公斤硅灰、55公斤水充分混合，然后再将这两种混合物充分混合直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。
实施例8（有效活性物含量为6%）；
先将15公斤丙烯酸树脂和5公斤醇酸树脂与浓度为10%的纳米超疏水乳液19.2公斤混合，同时将7公斤方解石、5公斤石膏粉、5公斤碳酸钠、1.4公斤熟石灰粉、18公斤水混合，然后再把这两种混合物合在一起并充分混合，直至形成均相和合适稠度的混合物，按正常涂刷涂料的办法施工应用，完全干燥后即可呈现疏水表面特性。

Claims (10)

1.一种制备超疏水涂料的方法，其特征是：所使用的原料为：成膜物质、涂料助剂、水、纳米超疏水乳液；将成膜物质与涂料助剂、水、纳米超疏水乳液混合，搅拌均匀即可。
2.按照权利要求1所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：涂料助剂占成膜物质重量的10%-300%，纳米超疏水乳液的有效活性物占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%-20%，纳米超疏水乳液的有效活性物浓度为1%至70%；水的添加量为能够形成常规涂料涂刷时所需要的粘稠度即可。
3.按照权利要求1所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：所使用的成膜物质包括油脂、天然树脂、酚醛树脂、沥青、醇酸树脂、氨基树脂、过氯乙烯树脂、烯类树脂、丙烯酸类树脂、聚脂树脂、环氧树脂、聚氨酯树脂中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限。
4.按照权利要求1所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：所述的涂料助剂为任何含有元素钙的有机和无机化合物或混合物中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限，具体包括脂肪酸钙，硬脂酸钙，甲酸钙，氧化钙/氢氧化钙，硫酸钙，腻子，碳酸钙和碳酸氢钙，硅酸盐水泥和白水泥，硅酸钙或硅灰，氯化钙。
5.按照权利要求1或2所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：还可以添加碱性助剂，碱性助剂占成膜物质和涂料助剂重量之和的0.1%-20%。
6.按照权利要求5所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：所述的碱性助剂为任何可增加水pH值的碱性材料，包括氢氧化钠或氢氧化钾，碳酸钠或碳酸钾，生石灰/熟石灰,水泥等中的一种或两种或多种的混合，混合比例不限。
7.按照权利要求1或5所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：制备方法：
方法一，把成膜物质先与涂料助剂及水混合，然后再与纳米超疏水乳液充分混合；
方法二，把成膜物质先与涂料助剂和碱性助剂及水混合，然后再与纳米超疏水乳液充分混合；
方法三，先把成膜物质与纳米超疏水乳液预先混合，同时把涂料助剂与碱性助剂和水预先混合，最后把这两个预先混合的混合物再混合一起并充分搅拌均匀；
方法四，先把成膜物质与纳米超疏水乳液和涂料助剂预先混合，然后再与碱性助剂和水混合一起并充分搅拌均匀。
8.按照权利要求1所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：所述的纳米超疏水乳液由下列原料制成的：活性物、乳化剂、水；其中活性物占纳米疏水乳液总重量的1—70%，乳化剂占纳米疏水乳液总重量的0.1—10%，水占纳米疏水乳液总重量的98.9—20%；工业生产时活性物的含量可以是从1%至70%的任何溶度；
所述的纳米疏水乳液的活性物为含氢硅氧烷聚合物，纳米疏水乳
液的活性物的含氢量为0.1%-1.7%；
所述的乳化剂由中性表面活性剂和阴离子表面活性剂组成，两类表面活性剂的混合比例不限；
所述的中性表面活性剂可以是脂肪醇类或醚类或酯类化合物，或者是它们的混合物，混合比例不限。
9.按照权利要求8所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：：所述的阴离子表面活性剂为脂肪硫酸盐或脂肪磺酸盐或脂肪酸盐，或者是它们的混合物，混合比例不限；所述的脂肪醇类可以是：至少含有1个或多个醇羟基（-OH）和含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和烷烃，也可含有0-3个羧基（-COO-）衍生物；
所述的醚类可以是：至少含有1个或多个醚基（C-O-C）和含有至少两个6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和烷烃,也可以是聚乙二醇的衍生物，HO[CH2CH2O]n-H(n=100-100000)；
所述的酯类化合物可以是：含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和脂肪酸脂衍生物（-COOC-），也可含有0-5个醇羟基；
所述的酯肪酸或其盐可以是：含有6-30个直链或支链碳的饱和或不饱和脂肪酸（-COOH）或其脂肪酸盐（-COOM，M=Na、K、Ca等）或脂肪硫酸盐（ROSO3 -）,或脂肪磺酸盐（RSO3 -）。
10.按照权利要求8所述的制备超疏水涂料的方法，其特征是：所述纳米疏水乳液的制备方法位：将乳化剂按比例溶于50-80℃的热水中，机械搅拌混合物30分钟，直到形成均匀的乳液；当乳液温度降到室温25℃左右时，用少量的10%的盐酸或10%的氢氧化钠溶液调节pH值到7±1；然后用高剪切机在800至2000rpm转速下搅拌该乳液，同时缓慢加入活性物，加完后的混合物继续高速搅拌30分钟直到形成均匀的乳白色浓缩乳液。
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