CN1335342A

CN1335342A - 环保型水性纳米涂料

Info

Publication number: CN1335342A
Application number: CN 00122155
Authority: CN
Inventors: 沈培康; 郭金强
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-07-22
Filing date: 2000-07-22
Publication date: 2002-02-13
Anticipated expiration: 2020-07-22
Also published as: CN1152929C

Abstract

本发明公开了一种环保型水性纳米涂料。它的组分重量比如下:成膜材料20～80,纳米材料0.1～10,表面偶联剂0.01～10,填充剂10～70,添加剂0.1～10,溶剂10～50。纳米材料为氧化硅、氧化铝、氮化硅、碳、乙炔黑、聚苯胺中的一种或多种。本发明耐老化、防紫外线辐射、防渗漏、耐洗刷等性能均得到很大提高,从而提高了涂料的档次,延长涂层的使用寿命。特别在配方中加入表面偶联剂后,形成的涂层与基底的附着力大大提高。

Description

环保型水性纳米涂料

本发明涉及一种环保型水性纳米涂料。

传统的涂料都是由天然油料或树脂和合成高分子聚合物为主要成膜材料的油性涂料。油性涂料成膜涂层具有耐化学性、耐水性、涂膜坚韧、耐磨、保色性好且附着力好等优点。而最大的缺点是涂料中含有的溶剂或部分原料有毒性。在生产过程和涂层干燥过程中，这些有毒成分会挥发出来造成环境污染，有害人体健康。

水性涂料的问世解决了溶剂污染的问题。因此，水性涂料一般称为环保涂料或绿色涂料。水性涂料是指主要成膜成分可以溶于水(以水为溶剂或稀释剂)或可以均匀分散在水中(以水为分散介质)的涂料。以水为溶剂或分散介质，无嗅无味，安全无毒，生产工艺简单，成本较低，减少环境污染。但是，目前一般的水性涂料与油性涂料相比存在储存稳定性差、涂层干燥温度高、涂膜不够致密、附着力不强等缺点。这些缺点的存在限制了水性涂料的广泛应用。

值得提到的是建筑涂料，特别是外墙涂料需要具备非常好的性能。因为外墙涂料要经受风吹雨打，霜雪冰冻，烈日暴晒等恶劣条件。温度大幅度变化，会引起涂膜的热胀冷缩。阳光照射其中有强烈的紫外线辐射，这将引起涂膜的降解。因此，用于外墙的涂料必须有较好的抗紫外线辐射、耐老化、防渗漏、易洗刷和耐洗刷等性能。然而，目前使用的涂料较难满足这些要求。外墙涂料还应具有装饰效果。随着生活水平的提高，高档建筑和豪华装璜越来越多，从而对涂料外观的要求也越来越高，这就需要有更优越性能的涂料问世。

本发明的目的是提供一种涂料抗紫外线、耐洗刷性能非常优越的环保型水性纳米涂料。

为了达到上述目的本发明采取下列措施：

环保型水性纳米涂料的组分重量比如下：

成膜材料 20～80

纳米材料 0.1～10

表面偶联剂 0.01～10

填充剂 10～70

添加剂 0.1～10

溶剂 10～50

本发明的优点：由于在涂料中加入纳米级材料，所得到的涂料其耐老化、防渗漏、耐洗刷等性能均得到很大提高，从而提高了涂料的档次，延长涂膜的使用寿命。特别在配方中加入表面偶联剂后，形成的涂层与基底的附着力大大提高。需要强调的是水性涂料经这样的改性，其成膜后的特性能达到或超过普通油性涂料成膜后的性能。经纳米材料改性后的各种涂料产品外观显得更加饱满、匀和，涂膜光洁细腻，触感优良，防水性好，与基底材料的粘结力大大提高。尤其明显的是改性后的涂料抗紫外线、耐洗刷性能非常优越。

下面结合实施例对本发明作详细说明。

本发明提出的纳米材料是指一类颗粒度为0.1～100纳米(10～50纳米最佳)、视比重为0.05～0.5g/cm³(0.1～0.2g/cm³最佳)的无机或有机微细材料。其中包括氧化硅、氮化硅、碳、氧化铝、乙炔黑、聚苯胺等。这些纳米材料可以由各种不同的方法制得。实验证明，加入纳米材料后的涂膜性能可以大为改善。主要原因是由于这些纳米材料颗粒度小、比重轻，在涂料成膜时能较好地覆盖在涂层表面并填充由于溶剂挥发形成的空隙，使涂层表面更致密和光滑。这样的表面能较好地控制水分子渗透。这些微小颗粒度的纳米材料具有优越的耐磨、耐紫外线辐射性能，涂料干燥后部分形成在涂层表面就能充分体现这些作用。由于表面光滑，色彩显得更鲜艳、保色时间长。另一方面，一部分被主要成膜物包裹的纳米材料与基底接触，增大了涂层与基底的接触面，使得涂膜与基底的粘接力大大增强。

根据GB/T 9755-1995规定，外墙涂料的耐洗刷性达到1000次时就达到国家一级标准。由图一可知，在涂料配方中加入纳米材料后，其成膜后的涂层的耐洗刷性显著提高。当含量达到3％时，其耐洗性大幅度提高。超过5％时已几乎达到最佳值。由于一般的纳米材料不溶解于水，仅分散或悬浮于水中，因此，过高的纳米材料含量会引起分散困难，从而会影响涂料的质量和性能。其中耐洗刷性能在纳米材料过高含量时反而下降。

所述的表面偶联剂可以是硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂等系列偶联剂。硅烷偶联剂可以是含氨基、乙烯基、环氧基或甲基丙烯酰氧基中的一种或多种。这类表面偶联剂的分子中含有两种性质不同、作用不同的官能团，在使用时亲水的一端与基底结合，憎水的一端与涂料结合，从而改善两种性质完全不同的材料间的粘结性。这些表面偶联剂的湿润面积为300～500m²/g，因此，在涂料配方中的添加量不能太高。一般的添加重量比为0.01-10。成膜材料为纯丙乳液、丙烯酸、醇酸、酚醛、环氧树脂中的一种或多种。

添加纳米材料所形成的涂料可以用于内外墙涂料、底层涂料、防腐涂料、家具涂料、地面涂料、装饰涂料。

本发明提出的经纳米材料改性的涂料配方使用方法如下：

1、清理基底；2、检查修补基底；3、刮底；4、打光；5、刷稀涂液；6、刷第一遍涂层，待干；7、刷第二遍涂层。

对于外墙施工重复3～7程序2～4遍；内墙施工重复3～7程序1～2遍。成形后的涂层不泛黄、耐磨、不粉化、保光性高、耐候性好。

实施例1水性外墙纳米涂料配方

组分名称重量比

成膜材料： TBH纯丙乳液 60

填充剂： R930钛白粉 25

表面偶联剂：硅烷偶联剂 0.3

纳米材料：氧化硅纳米材料 5

添加剂：丙二醇 4

TFC-5分散剂 1

TFE-2润湿剂 0.4

防腐剂 0.1

防锈剂 0.3

消泡剂 0.2

DM成膜助剂 2

TVA-9701增稠剂 2

溶剂：水 20

以上配方按GB/T 9755-1995所规定的指标测定，结果显示其抗紫外线耐老化性能比国家一级标准高一倍；耐洗刷性比国家标准高十一倍。其它性能均符合国家标准，干燥时间为一小时，涂布率为7～9m²/kg。

实施例2纳米内墙涂料配方组分名称重量比

成膜材料：丙烯酸乳液 30

纳米材料：SiO_2-x纳米材料 3

表面偶联剂：钛酸脂偶联剂 0.1

填充剂： R930钛白粉 25

滑石粉 10

硅灰粉 8

添加剂： HBR-250羟乙基 8

TFC分散剂 1.5

TFE-2润滑剂 0.5

防腐剂 0.15

消泡剂 0.5

增稠剂 4

DM成膜助剂 2-6

溶剂：水 40

以上配方用于内墙涂料，成膜后显得色泽鲜艳、触感良好、光洁细腻、耐磨、耐洗刷性好。

实施例3纳米底层涂料配方组分名称重量比

成膜材料：环氧-沥青树脂 45

纳米材料：氮化硅纳米材料 3

乙炔黑 2

表面偶联剂：甲基丙烯酰氧基偶联剂 0.5

填充剂：铁红粉 25

轻质碳酸钙 5

硼润土 5

添加剂：抗沉降剂 1

TFC分散剂 1.5

阳离子表面活性剂 0.1

DM成膜助剂 4

溶剂：水 30以上配方用于底漆一般涂覆2～3遍，干燥成膜后体现涂层坚硬、抗渗透性好、耐磨性好等特性。

Claims

1.一种环保型水性纳米涂料，其特征在于它的组分重量比如下：

成膜材料 20～80

纳米材料 0.1～10

表面偶联剂 0.01～10

填充剂 10～70

添加剂 0.1～10

溶剂 10～50

2.根据权利要求1所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的纳米材料为氧化硅、氧化铝、氮化硅、碳、乙炔黑、聚苯胺中的一种或多种。

3.根据权利要求1或2所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的纳米材料的颗粒度为0.1～100纳米。

4.根据权利要求1或3所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的纳米材料的颗粒度为10～50纳米。

5.根据权利要求1或2所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的纳米材料的视比重为0.05～0.5g/cm³。

6.根据权利要求1或2所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的纳米材料的视比重为0.1～0.2g/cm³。

7.根据权利要求1所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的表面偶联剂为：硅烷偶联剂和钛酸酯偶联剂，硅烷偶联剂为含氨基、乙烯基、环氧基或甲基丙烯酰氧基中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的表面偶联剂组分重量比一般为0.01～10。

9.根据权利要求1或8所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说表面偶联剂组分重量比为0.1～0.5。

10.根据权利要求1所述的一种环保型水性纳米涂料，其特征在于所说的成膜材料为纯丙乳液、丙烯酸、醇酸、酚醛、环氧树脂中的一种或多种。