CN1431266A

CN1431266A - 多功能纳米建筑外墙涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN1431266A
Application number: CN 03118029
Authority: CN
Inventors: 肖汉宁; 李玉平; 胡智荣; 刘付胜聪; 卢君; 周克刚
Original assignee: Hunan University
Current assignee: Hunan University
Priority date: 2003-01-20
Filing date: 2003-01-20
Publication date: 2003-07-23
Anticipated expiration: 2023-01-20
Also published as: CN1194058C

Abstract

一种多功能纳米建筑外墙涂料，其组分为：水、分散剂、六偏磷酸钠、防腐剂、增稠剂、消泡剂、纳米TiO₂、纳米ZnO、纳米SiO₂、绢云母、超细碳酸钙、钛白粉、高岭土、硅丙乳液、氨水、成膜助剂、流平剂、防冻剂。其制备方法为先将纳米组分预处理，将分散剂混合均匀的纳米组分及六偏磷酸钠和分散剂加入水中搅拌，再分步骤加入其余组分，分散均匀，灌装即得成品。本发明提高了涂料的综合性能，特别是具有超强的耐洗刷性、耐候性和抗菌自洁等功能；本发明各项性能指标优于国家优等品标准，而有害物质含量远低于国家标准中的限量值，是一种高性能和多功能的绿色环保型建筑涂料。

Description

多功能纳米建筑外墙涂料及其制备方法

技术领域：本发明属于建筑涂料及其制备方法，具体涉及多功能环保型纳米内墙涂料及其制备方法。

背景技术：现有的建筑外墙涂料，主要表现在抗老化能力差，易粉化、易变色，附着力差，易脱落，耐沾污性能及耐洗刷性能差，这不但影响对建筑物的装饰美化，而且影响对建筑物的保护。故提高建筑外墙涂料的性能，尤其是其耐老化性能是涂料开发的关键。为了这个目标，很多人都做了大量的工作，这此工作主要是从提高乳液、颜填料、助剂的性能及其它们的相互分散、相容与稳定性上。加入功能性的纳米组分，也有少数人进行了尝试。如申请号为01107541.4的发明专利申请《乳液外墙涂料及其制备》中，就在涂料中加入了2.5～4％的纳米粒子(纳米TiO₂)，以吸收和反射紫外光，从而保护树脂免遭分解，以达到使涂料经久耐用的目标。该专利说明书上的介绍的涂料来看，但就吸收紫外线米说，普通型的TiO₂也具有这个功能，纳米TiO₂还具有光催化性，它在分解有机物，具有一定的杀菌抗菌功能的同时，也影响着涂层的强度及涂料的耐候性。

发明内容：本发明要解决的技术问题就是针对上述问题，选取了以耐候性较好的硅丙乳液作为基料，优选了相应的助剂及颜填料，尤其是添加了多种功能性的纳米组分，原料组分的优化设计，优化工艺流程。提供一种复合纳米组分与乳液、助剂和颜填料组分具有较好的相容性、分散性和稳定性，并具有抗菌自洁功能、超强耐洗刷性功能，高耐候性、高耐沾污性、高环保性和低毒性，各项指标大大优于国家建筑内墙涂料优等品的指标的多功能纳米建筑外墙涂料及其制备方法。

本发明的多功能纳米外墙涂料的配方

序号	原材料	含量(kg)
序号	原材料	含量(kg)	1.	水	18～28
2.	分散剂	0.3～0.8	1.	水	18～28
2.	分散剂	0.3～0.8	3.	六偏磷酸钠	0.3～0.4
4.	防腐剂	0.1～0.2	3.	六偏磷酸钠	0.3～0.4
4.	防腐剂	0.1～0.2	5.	增稠剂	0.2～0.8

6.	消泡剂	0.2～0.5
6.	消泡剂	0.2～0.5	7.	纳米TiO₂	0.5～4.0
8.	纳米ZnO	0.5～4.0	7.	纳米TiO₂	0.5～4.0
8.	纳米ZnO	0.5～4.0	9.	纳米SiO₂	05～5.0
10.	绢云母	2.0～5.0	9.	纳米SiO₂	05～5.0
10.	绢云母	2.0～5.0	11.	超细碳酸钙	13～18
12.	钛白粉	13～18	11.	超细碳酸钙	13～18
12.	钛白粉	13～18	13.	高岭土	4～6.5
14.	硅丙乳液	20～40	13.	高岭土	4～6.5
14.	硅丙乳液	20～40	15.	氨水	0.15～0.2
16.	成膜助剂	1.5～2.5	15.	氨水	0.15～0.2
16.	成膜助剂	1.5～2.5	17.	流平剂	0.15～0.3
18.	防冻剂	1.8～3.0	17.	流平剂	0.15～0.3

本发明的制备方法为：

1、纳米组分预处理：取相当于纳米组分质量的3-7％的分散剂，用相当于分散剂量1倍至3倍的水将其稀释，再均匀地喷洒在纳米组分上，拌和均匀，静置5-24h，备用。

2、在带有高速剪切分散机或高速搅拌机的分散釜中加入适量的水，加入与分散剂混合均匀的纳米组分及六偏磷酸钠和分散剂，再高速剪切或高速搅拌10～30分钟。

3、将高速剪切分散机或高速搅拌机的速度调小，加入颜填料、增稠剂(部分)、消泡剂(部分)和防腐剂，再高速分散30～60分钟，测粒度。

4、依次加入乳液、成膜助剂、消泡剂(部分)、成膜助剂、流平剂、防冻剂，慢速搅拌分散20～30分钟，再加入增稠剂(部分)调节粘度，分散均匀，灌装即得成品。

本发明通过对纳米组分的预处理以及后续工艺中继续添加分散剂组分，能保证纳米组分的充分分散，使纳米组分与乳液、助剂和颜填料组分具有较好的相容性，使所制备的涂料性能比较稳定。同时使用多种纳米组分，可发挥出各纳米组分的协同效应和性能互补，而减弱或避免单独引入纳米组分所带来的不足，从而大大提高了涂料的综合性能，特别是具有超强的耐洗刷性、耐候性和抗菌自洁等功能。本发明的多功能纳米建筑涂料，其各项性能指标大大优于国家优等品的标准，而有害物质含量则远远低于国家标准中的限量值，是一种高性能和多功能的绿色环保型建筑涂料。

具体实施方式：

实施例1：

配方为(总质量以100kg计)，水：24kg，分散剂(731A)：0.40kg，六偏磷酸钠：0.31kg，防腐剂(Ks-2)：0.11kg，增稠剂两种，羟乙基纤维素和AT-06分别为0.35kg和0.20kg。消泡剂(F-111)：0.4kg，纳米氧化锌：2kg，纳米二氧化硅：1kg，纳米二氧化钛：1kg，绢云母：4.5kg，超细碳酸钙粉：12.0kg，金红石型钛白粉：13.6kg，高岭土：5.9kg，硅丙(或纯丙)乳液：30kg，氨水：0.2kg，成膜助剂(醇酯-12)：1.8kg，流平剂(RM2020)：0.23kg，抗冻剂(丙二醇)：2kg。

制备工艺过程如下：

1、按配方要求，分别称量纳米氧化锌2kg、纳米二氧化钛1kg及纳米二氧化硅1kg，置于混合罐中，搅拌。

2、称取0.20kg的731A分散剂，加入0.30kg水，将水与与731A分散剂混合均匀，再喷洒到装有纳米粉末的混合罐中，使之与纳米组分拌和均匀，密闭静置6～7h，备用。

3、在带有高速搅拌器的分散釜中，加入23.7kg水，依次加入步骤2.处理过的纳米组分、0.31kg的六偏磷酸钠与0.20kg731A分散剂，高速搅拌20分钟，使之充分分散。

4、减缓搅拌速度，依次加入4.5kg绢云母、12.0kg超细碳酸钙粉、13.6kg金红石型钛白粉，5.9kg煅烧高岭土、0.11kg防腐剂(Ks-2)，0.35kg增稠剂(羟乙基纤维素)，0.25kg消泡剂(F-111)，再高速搅拌分散60分钟，使之充分分散，测粒度。

5、再减缓搅拌速度，依次加入30kg硅丙(或纯丙)乳液，0.15kg消泡剂(F-111)，1.8kg成膜助剂(醇酯-12)，0.23kg流平剂(RM2020)：2.0kg抗冻剂(丙二醇)，慢速搅拌，并用0.2kg氨水将PH值的范围调到8～9之间，0.20kg增稠剂(D-105)将涂料粘度调整到适当的值，装罐既得成品。

6、施工时可加入涂料总重量10％的水，搅拌10分钟，使其混合均匀，调色后即可使用。涂刷前，可用水泥浆料打底，并用砂纸打磨平整。采用羊毛绒滚子刷涂施工，涂刷本发明涂料，涂层表面光洁平整，流平性好，涂层表面亮丽，耐沾污，耐擦洗性好，经数月的风吹日晒，漆膜、色泽完好如初。

实施例2：

配方为(总质量以100kg计)：水：26kg，分散剂(731A)：0.31kg，六偏磷酸钠：0.31kg，防腐剂(Ks-2)：0.13kg，增稠剂，羟乙基纤维素和D-105分别为0.35kg和0.20kg，消泡剂(8034)：0.34kg，纳米ZnO：1.5kg，纳米TiO₂：1.5kg，纳米SiO₂：1.0kg，绢云母：3.3kg，超细碳酸钙：12.0kg，钛白粉：13.0kg，高岭土：5.S5kg，硅丙(或纯丙)乳液：30kg，氨水：0.18kg，成膜助剂：1.83kg，流平剂(RM2020)：0.28kg，抗冻剂：1.92kg。

制备工艺过程如下：

1、按配方要求，分别称量纳米氧化锌1.5kg、纳米二氧化钛1.5kg及纳米二氧化硅1kg，置于混合罐中，搅拌。

2、称取0.20kg的731A分散剂，加入0.30kg水，将水与与731A分散剂混合均匀，再喷洒到装有纳粉粉末的混合罐中，使之与纳米组分拌和均匀，密闭静置6～7h，备用。

3、在带有高速搅拌器的分散釜中，加入25.7kg水，依次加入步骤2.处理过的纳米组分、0.31kg的六偏磷酸钠与0.11kg731A分散剂，高速搅拌20分钟，使之充分分散。

4、减缓搅拌速度，依次加入3.3kg绢云母、12.0kg超细碳酸钙粉、13.0kg金红石型钛白粉，5.85kg煅烧高岭土、0.13kg防腐剂(Ks-2)，0.35kg增稠剂(羟乙基纤维素)，0.20kg消泡剂(8034)，再高速搅拌分散60分钟，使之充分分散，测粒度。

5、再减缓搅拌速度，依次加入30kg硅丙(或纯丙)乳液，0.14kg消泡剂(8034)，1.83kg成膜助剂(醇酯-12)，0.28kg流平剂(RM2020)：1.92kg抗冻剂(丙二醇)，慢速搅拌，并用0.18kg氨水将PH值的范围调到8～9之间，0.20kg增稠剂(D-105)将涂料粘度调整到适当的值，装罐既得成品。

6、施工时加入涂料总重的10％的水，搅拌10分钟，并进行调色，使其温合均匀，调色后即可使用。在涂料涂刷前，外墙经白水泥抹平并打磨，墙面洁净，平整，干燥的。浆料打底，并用砂纸打磨平整。采用羊毛绒滚子刷涂施工，涂刷本发明涂料，涂层表面光洁平整，流平性好，涂层表面亮丽，耐沾污，耐擦洗性好，经几月的风吹日晒，完好如初。

产品经性能检测，性能优异，与国家标准对比如下：

序号	检测项目		标准指标		本发明的外墙涂料
			标准指标			优等品	一等品	合格品
			1.	容器中的状态		优等品	一等品	合格品	无硬块，搅拌后呈均匀状态			无硬块，搅拌后呈均匀状态
2.	施工性		1.	容器中的状态	涂刷二道无障碍			涂刷二道无障碍	无硬块，搅拌后呈均匀状态			无硬块，搅拌后呈均匀状态
2.	施工性		3.	低温稳定性	涂刷二道无障碍			涂刷二道无障碍	3次循环不变质			3次循环不变质
4.	干燥时间		3.	低温稳定性	表干≤2h			1h	3次循环不变质			3次循环不变质
4.	干燥时间		5.	涂膜外观	表干≤2h			1h	正常			正常
6.	耐水性		5.	涂膜外观	96h无异常			96h无异常	正常			正常
6.	耐水性		7.	耐碱性	96h无异常			96h无异常	48h无异常			48h无异常
8.	涂层耐温变性		7.	耐碱性	5次循环无异常			5次循环无异常	48h无异常			48h无异常
8.	涂层耐温变性		9.	对比率	5次循环无异常			5次循环无异常	≥0.93	≥0.90	≥0.87	0.94
10.	耐洗刷性/次		9.	对比率	≥2000	≥1000	≥500	50000次不露底	≥0.93	≥0.90	≥0.87	0.94
10.	耐洗刷性/次		11.	耐沾污性	≥2000	≥1000	≥500	50000次不露底	≤15％	≤15％	≤20％	≤2.2％
12.	耐人工老化	老化时间	11.	耐沾污性	600h	400h	250h	600h	≤15％	≤15％	≤20％	≤2.2％
		老化时间	粉化	≤1		400h	250h	600h	1级
		变色	粉化	≤1		≤2			1级	0级(色差为1.0)
		变色	外观变化	无起泡、剥落、裂纹		≤2			无起泡、剥落、裂纹	0级(色差为1.0)
		13.^*	外观变化	无起泡、剥落、裂纹		防霉抗菌性/级					0级

Claims

1、一种多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于：其质量组成如下：序号原材料含量(kg) 1. 水 18～28 2. 分散剂 0.3～0.8 3. 六偏磷酸钠 0.3～0.4 4. 防腐剂 01～0.2 5. 增稠剂 0.2～0.8 6. 消泡剂 0.2～0.5 7. 纳米TiO₂ 0.5～4.0 8. 纳米ZnO 0.5～4.0 9. 纳米SiO₂ 0.5～5.0 10. 绢云母 2.0～5.0 11. 超细碳酸钙 13～18 12. 钛白粉 13～18 13. 高岭土 4～6.5 14. 硅丙乳液 20～40 15. 氨水 0.15～0.2 16. 成膜助剂 1.5～2.5 17. 流平剂 0.15～0.3 18. 防冻剂 1.8～3.0

2、一种如权利要求1所述的多功能纳米建筑外墙涂料的制备方法为：

①纳米组分预处理：取相当于纳米组分质量的3-7％的分散剂，用相当于分散剂量1倍至3倍的水将其稀释，再均匀地喷洒在纳米组分上，拌和均匀，静置5-24h，备用；

②在带有高速剪切分散机或高速搅拌机的分散釜中加入适量的水，加入与分散剂混合均匀的纳米组分及六偏磷酸钠和分散剂，再高速剪切或高速搅拌10～30分钟；

③将高速剪切分散机或高速搅拌机的速度调小，加入颜填料、增稠剂(部分)、消泡剂(部分)和防腐剂，再高速分散30～60分钟，测粒度；

④依次加入乳液、成膜助剂、消泡剂(部分)、成膜助剂、流平剂、防冻剂，慢速搅拌分散20～30分钟，再加入增稠剂(部分)调节粘度，分散均匀，灌装即得成品。