CN102702866A - 一种环保型隔热防水纳米水性涂料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环保型隔热防水纳米水性涂料，按重量份含有下列物质：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液20-50份，硅藻土10-30份，纳米SiO₂10-30份，pH值调节剂0.1-1份，水5-20份。本发明制得的涂料不仅耐侯性及附着力强，环保性能好，而且隔热防水性好，本发明所提供的涂料使用范围广泛，可用于多种领域。

Description

一种环保型隔热防水纳米水性涂料

技术领域

本发明涉及一种水性涂料，尤其涉及一种环保型隔热防水纳米水性涂料。

背景技术

随着经济的发展，航空航天、汽车、军工、石油石化、冶金、电力、建筑等系统技术不断革新，用于烟囱烟道、高温蒸汽管道、热交换器、高温炉、高温脱硫设备、石油石化裂解装备、发动机部件、排气管、建筑、高温工具和高温设备的隔热保温越来越要求严格，于是对于金属材料的使用性能要求越来越高，不仅需要在更高的使用温度以及更为苛刻的腐蚀环境下作业，同时还要具有薄层、抗震动、抗疲劳、抗温度骤变以及耐冲刷等性能，传统的隔热保温材料已很难满足使用要求，随着工业技术的不断发展，耐高温保温隔热涂料应运而生。

如CN 1560142A公开了一种防水、隔热、阻燃涂料，它包括辅料，基料，所述主料各成分之间重量份为：季戊四醇5～16份，三氧化二锑0.2～6份，氯化石蜡0.2～6份，云母2～20份，海泡石2～20份；所述主料还有三聚氰胺1～11份，硅粉0.3～7份；所述主料还有磷酸胺1～18份，珍珠岩5～40份。它广泛应用于墙体、屋面、楼底、地下室、管道、木板、金属上。

CN 101831219A公开了一种隔热防水的水性涂料，其重量百分组成为：成膜乳液40-48wt%、颜填料41～54wt%、添加剂2.77～8wt%、余量是清水。所述的成膜乳液是乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液；所述颜填料是钛白粉、云母粉、重钙粉、轻钙粉、滑石粉、高岭土、磷质粉、中空玻璃微珠粉中的一种或几种,或者这些全部物质；所述的添加剂是本领域技术人员常用的分散剂、润滑剂、流平剂、消泡剂、增塑剂、抗冻剂、防腐剂中的一种或几种，或都这些全部物质。该涂料的隔热、防水性能非常优越、环保性好。涂料不易粉化、干燥快、施工简易方便。

纳米是当今世界最重要的科学技术之一，并成功运用到航空、航天、涂料，服装、水彩，橡塑、医学、半导体、化工等各个领域。纳米技术在涂料行业也得到应用和发展，促使涂料更新换代，为涂料成为真正的绿色环保产品开创了突破性的新纪元。纳米涂料已被认定为北京奥运村建筑工程的专用产品，显示出它在建筑领域里的应用价值。如何使纳米材料在涂料中发挥作用，使涂料具有更加优异的性能，是需要不断研究的课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优异的隔热防水性能的纳米水性涂料，采用纳米材料与高分子聚合物为基料，辅之客观存在的助剂和色浆，使制得的涂料不仅耐侯性及附着力强，环保性能好，而且隔热防水性好，本发明所提供的涂料使用范围广泛，可用于多种领域。

本发明所提供的水性涂料，按重量份含有下列物质：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液20-50份，硅藻土10-30份，纳米SiO₂10-30份，pH值调节剂0.1-1份，水5-20份。

作为优选技术方案，本发明所提供的水性涂料，按重量份含有下列物质：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液30-40份，硅藻土15-25份，纳米SiO₂15-30份，pH值调节剂0.5-1份，水10-20份。

成膜乳液乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液不仅使建筑物具有一定的色泽、质感，起到美化建筑物免受大气、水份、尘埃、光辐射、微生物等侵蚀的作用，从而起到防水隔热的效果。

硅藻土是一种涂料添加剂产品，不含有害化学物质，除了具有不燃、隔音、防水、重量轻以及隔热等特点外，还有除湿、除臭、净化室内空气等作用，是优良的环保型室内外装修材料。由于具有孔隙度大、吸收性强、化学性质稳定、耐磨、耐热等特点，能为涂料提供优异的表面性能，增容，增稠以及提高附着力。由于它具有较大的孔体积，能使涂膜缩短干燥时间。还可减少树脂的用量，降低成本。已广泛应用于乳胶漆，内外墙涂料，醇酸树脂漆和聚酯漆等多种涂料体系中，尤其适用于建筑涂料的生产。应用涂料中，能够均衡的控制涂膜表面光泽，增加涂膜的耐磨性和抗划痕性，去湿、除臭、而且还能净化空气，隔音、防水和隔热、通透性好的特点。

纳米二氧化硅具有三维网状结构，拥有庞大的比表面积，表现出极大的活性，能在涂料干燥时形成网状结构，同时增加了涂料的强度和光洁度，而且提高了颜料的悬浮性，能保持涂料的颜色长期不退色。在建筑内外墙涂料中，若添加纳米氧化硅，可明显改善涂料的开罐效果，涂料不分层，具有触变性、防流挂、施式性能良好，尤其是抗沾污染性能大大提高，具有优良的自清洁能力和附着力。

成膜乳液和硅藻土及纳米SiO₂的合适配比使该涂料的隔热、防水性能非常优越。

作为优选技术方案，本发明所提供的水性涂料，还包括颜料，消泡剂，分散剂，增稠剂，防腐剂中的一种或两种以上的混合物。

作为优选技术方案，本发明所提供的水性涂料，所述的颜料3-5份，消泡剂0.5-1.0份，分散剂0.3-1.0份，增稠剂1.0-2.0份，防腐剂0.02-0.1份。

本发明所提供的水性涂料组合物可以任选含有颜填料。本发明的颜填料没有具体限制，可以采用市售的各种适用于水性涂料的颜填料，这对于本领域技术人员是已知的。作为优选技术方案，本发明的水性涂料组合物中的颜填料可选用钛白粉、酞菁蓝、酞菁绿、碳黑、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钙晶须中的一种或几种。

涂料由生产、罐装、运输、施工至最后形成漆膜整个过程均有机械力，必然将大量的空气带入乳胶体系中，大量的泡沫会使生产操作困难，设备利用率不足，导致颜料和填充料分散不充分，甚至无法生产下去。大量的泡沫会给施工时带来更严重的后果是给涂膜留下许多缺陷，如缩孔，针孔、火山口等漆膜弊病。一支有效的消泡剂在涂料体系中作用相当重要。

泡沫可理解为一个相当大量的不溶性气体分散在少量液体中的分散体，是需要在机械力的作用下才能形成。泡沫在本质上是不稳定的，有时由于液体本身热运动的作用足以使它破灭。一般认为消泡机理可分为以下四个过程：1、消泡剂吸附到泡沫的表面；2、消泡剂渗透到泡沫的表面；3、消泡剂在泡沫表面上扩散，并吸附表面活性剂；4、泡沫张力不平衡-破泡。

由消泡机理可知，消泡剂是低表面张力的液体，一般应具有以下特性：1、消泡剂的表面张力要小于需消泡液体自身的表面张力；2、在需要消泡的液体中的溶解度要尽量小；3、要有良好的分散性。4、不能与所要消泡的液体起反应，不能影响涂料中颜料的内聚力及乳液的稳定性。5、要有较强的扩散力。6、不能影响成品乳胶漆的性能。7、不能有不良气味。

作为优选技术方案，本发明的水性涂料组合物中的消泡剂可选用矿物油类、有机聚硅氧烷类中的一种或两种。

粉料的分散、润湿原理，一是分散剂吸附于粉料颗粒，将凝聚的粉料颗粒湿润；二是高分子分散剂吸附在粉料颗粒表面，增加颜料和填充料粒子间的表面电荷，提高粒子间的静电斥力，并有效增加了粒子间的空间位阻，使液体中粉料颗粒稳定的分散成为可能。根据分子结构划分，分散剂一般分为两大类：无机分散剂和有机分散剂。无机分散剂中以聚磷酸盐类居多，如六偏磷酸钠、三聚磷酸钾、多聚磷酸钠和焦磷酸四钾。其作用的机理是通过氢键和化学吸附，起静电斥力稳定作用。其优点是对无机颜料和填充料分散效果好，但随pH值和温度的升高，多聚磷酸盐容易水解，对长期储存稳定性不佳。有机分散剂包括聚丙烯酸盐类，聚苯乙烯/顺丁烯二酸盐类、聚异丁烯/顺丁烯二酸盐类等。他们的特点是，在粉料表面产生强吸附或锚固作用，具有较长的分子链以形成空间位阻，链端具有水溶性，有的还辅有静电斥力，达到稳定的结果。

有机分散剂因其分子量不同，表现会有所不同；低分子量型分散剂具有一个或多个空间上相接近的极性基团，它们吸附在颜料表面，以空间屏蔽作用来稳定粉料粒子，从而使粘度下降，这类分散剂主要用于无机颜料，因无机颜料是离子型结构，有较高的表面极性，分散剂易于吸附。而有机颜料因其表面含C、H、O基团，无离子活性，所以往往用高分子量的分散剂，有较多的黏附基团吸附在有机颜料的表面，它可以在有机颜料上形成持久的吸附层。但分散剂的分子量太大易絮凝。所以选择分散剂的类型时应根据颜料和填充料类型而选择。

作为优选技术方案，本发明的水性涂料组合物中的分散剂选用的是聚丙烯酸钠盐、非离子界面活性剂中的一种或两种。

涂料与粘度密切相关。它有一个非常重要的特性就是触变性。触变性的特征在于静止时有某种很弱的网状结构形成，如聚合物间的氢键形成物理交联；以颜料粒子为桥由其极性吸附形成聚合物之间的“交联”都表现为增稠。粘度与剪切力则表现为触变性，施加了剪切力后粘度下降，即网状结构被破坏；一旦撤去剪切力，网状结构逐步恢复，粘度又上升。它是一个与时间和剪切力相关的假塑性现象。涂料理想的状态即是贮存时，有较高的粘度以更好地稳定整个体系；涂料施工时，需要较低的粘度以获得较好的施工流平性。这种触变性是需要依靠一个理想的流变增稠体系才能达到的，它可以很好地平衡这一静一动的粘度变化，即有较好的触变性。

作为优选技术方案，本发明的水性涂料组合物中的增稠剂选用的是非离子型聚氨酯类化合物。

防腐剂能够抑制涂料中的霉菌生长，使涂料保持质量稳定。作为优选技术方案，本发明所提供的防腐剂为异噻唑啉酮。其有效成分是2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮的混合物。

制备上述隔热防水的水性涂料时，先将配好的分散剂在高速分散机中充分搅拌，分散成均匀的白色浆体，在乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液中加入消泡剂等助剂，并用pH值调节剂调节PH值至微碱性成为复合乳液，再把硅藻土及纳米SiO₂和水加入复合乳液并搅拌成隔热防水的水性涂料。

本发明所提供的水性涂料涂装的涂层漆膜丰满、细腻，色彩艳丽，流平性好，附着力极强，在环境中具有高耐候性，高耐沾污性，防水隔热，并且本发明所提供的产品低毒、安全，是装饰和施工性极佳的绿色环保型涂料。

具体实施方式

为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照国家标准测定。若没有相应的国家标准，则按照通用的国际标准、常规条件、或按照制造厂商所建议的条件进行。除非另外说明，否则所有的份数为重量份，所有的百分比为重量百分比。

除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练人员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。

实施例1

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液20份，硅藻土10份，纳米SiO₂30份，pH值调节剂0.1份，水50份。

实施例2

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液50份，硅藻土30份，纳米SiO₂10份，pH值调节剂1份，水20份，颜料3份，消泡剂0.5份，增稠剂1.0份。

实施例3

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液30份，硅藻土15份，纳米SiO₂15份，pH值调节剂0.5份，水10份，颜料5份，消泡剂1.0份，分散剂0.3份。

实施例4

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液40份，硅藻土25份，纳米SiO₂25份，pH值调节剂0.4份，水15份，消泡剂1.0份，分散剂0.3份，增稠剂2.0份，防腐剂0.5份。

实施例5

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液35份，硅藻土22份，纳米SiO₂28份，pH值调节剂0.8份，水19份，颜料2.5份，消泡剂0.8份，分散剂0.6份，增稠剂1.3份，防腐剂0.1份。

按照本发明提供的制备方法制得涂料。

性能检测

按Q/HZGC01-2006《有机高分子防水涂料》检验防水隔热性能。检测结果见表1。

按照GB/18582-2001《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》检测有害物质。检测结果见表2。

按CN 101659815 A中的耐水、耐候性检测方法检测本发明制得的涂料，浸过水的涂膜没有膨胀、裂纹、剥离等，白垩化等级为1级以下，未发生膨胀、剥离、裂纹等，颜色的变化与样本板相比无大变化。

表1

表2

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (9)

1.一种环保型隔热防水纳米水性涂料，其特征在于，按重量份含有下列物质：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液20-50份，硅藻土10-30份，纳米SiO₂10-30份，pH值调节剂0.1-1份，水5-20份。

2.根据权利要求1所述的水性涂料，其特征在于，按重量份含有下列物质：乙烯-醋酸乙烯酯共聚物EVA与丙烯酸共聚物乳液30-40份，硅藻土15-25份，纳米SiO₂15-30份，pH值调节剂0.5-1份，水10-20份。

3.根据权利要求1或2所述的水性涂料，其特征在于，还包括颜料，消泡剂，分散剂，增稠剂，防腐剂中的一种或两种以上的混合物。

4.根据权利要求3所述的水性涂料，其特征在于，所述的颜料3-5份，消泡剂0.5-1.0份，分散剂0.3-1.0份，增稠剂1.0-2.0份，防腐剂0.02-0.1份。

5.根据权利要求3或4所述的水性涂料，其特征在于，所述的颜填料可选用钛白粉、酞菁蓝、酞菁绿、碳黑、滑石粉、硅灰石粉、碳酸钙晶须中的一种或两种以上的混合物。

6.根据权利要求3或4所述的水性涂料，其特征在于，所述的消泡剂可选用矿物油类、有机聚硅氧烷类中的一种或两种复合。

7.根据权利要求3或4所述的水性涂料，其特征在于，所述的分散剂选用的是聚丙烯酸钠盐、非离子界面活性剂中的一种或二种。

8.根据权利要求3或4所述的水性涂料，其特征在于，所述的增稠剂选用的是非离子型聚氨酯类化合物。

9.根据权利要求3或4所述的水性涂料，其特征在于，所述的防腐剂为异噻唑啉酮。