CN102775861B - 中空遮盖涂料及其制备方法与应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开的中空遮盖涂料是由水10-24、合成树脂乳液5-10、聚合物中空乳液20-35、中空玻璃微珠2-8、颜料2-10、填料20-40、助剂1-5组成。本发明的中空遮盖涂料改变了传统内外墙涂料中的乳液只起到粘结剂的作用，涂料的遮盖力完全靠添加大量颜料来实现的现实。本发明利用聚合物中空乳液表面对光的折射性，使其具有较强的不透光性-遮盖性，同时通过中空玻璃微珠配合使用，使被中空乳液包覆的中空玻璃微珠更增强了不透光性，在涂料遮盖力不变的情况下，可减少30%钛白粉在涂料中使用量，有效地节约了天然资源、降低了涂料成本，提高了涂料的耐沾污性、耐擦洗性及隔热效果。

Description

中空遮盖涂料及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于建筑涂料中外墙乳胶漆应用的技术领域，涉及聚合物中空乳液对遮盖的贡献，更具体的说是一种中空遮盖涂料及其制备方法与应用。

背景技术

  随着国家对环保要求的加强,绿色环保涂料将成为21世纪的主流产品之一,建筑涂料在绿色环保的基础上，对于功能性的要求日益增强，而且涂料研究人员对于能源综合利用方面投入了很大精力，力求使涂料通过使用综合性功能性原料，生产出高性能、低成本的功能性涂料产品。通常建筑涂料的遮盖力完全靠添加大量颜料钛白粉来实现，我国常规建筑涂料用量在百万吨级，常规建筑涂料中钛白粉的用量在10-25%之间，可见钛白粉的用量之大。本发明的中空遮盖涂料是通过使用聚合物中空乳液，利用聚合物中空乳液表面对光的折射性，使其具有较强的不透光性-遮盖性，同时通过中空玻璃微珠配合使用，使被中空乳液包覆的中空玻璃微珠更增强了不透光性，在涂料遮盖力不变的情况下，可减少30%钛白粉在涂料中使用量，有效地降低了涂料成本。另一方面，中控遮盖涂料的耐沾污性、耐擦洗性及隔热效果大幅提高。作为资源能耗低、技术含量高的环保功能型中空遮盖涂料已引起涂料行业的广泛关注，目前，中空遮盖涂料在我国处于开发期，它的面世将会在各种建筑物外墙涂装方面得到广泛应用，发展前景远大。

发明内容

本发明的第一个目的在于提供一种中空遮盖涂料，它是由聚合物中空乳液乳液、合成树脂乳液、颜料、填料、助剂、中空玻璃微珠及水经组成。

本发明的第二个目的在于提供一种聚合物空心乳液及制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种中空遮盖涂料的制备方法。

本发明的再一个目的在于提供一种聚合物空心乳液在制备作为中空遮盖涂料中的应用。

本发明的再一个目的在于提供一种中空遮盖涂料在制备作为建筑涂料外墙装饰及保护上的应用。特别是作为外墙乳胶漆涂料装饰及保护中的应用。包括民用建筑、高档写字楼、工业厂房的外墙涂料。

本发明通过合成聚合物中空乳液，并通过聚合物中空乳液的应用降低了涂料中的钛白粉使用量。通常建筑涂料的遮盖力完全靠添加大量颜料钛白粉来实现，本项研究是利用聚合物中空乳液表面对光的折射性，使涂膜具有较强的不透光性-遮盖性，在遮盖力不变的情况下使钛白粉用量降低30%，降低了涂料中天然资源钛白粉的使用量，解决天然资源不足问题，并提高了涂料的功能性。节约了资源，同时具有更强的耐候性、耐沾污性和耐擦洗性，并兼有很强的隔热作用。

为实现上述目的，本发明公开了如下的技术方案：

一种中空遮盖涂料，其特征在于它是由下列重量份数的原料组成：

            水              10-24

合成树脂乳液          5-10  

聚合物中空乳液        20-35

中空玻璃微珠           2-8

颜料              2-10

填料              20-40

助剂              1-5；

合成树脂乳液可为：苯丙乳液、纯丙乳液或醋丙乳液，优选：纯丙乳液和苯丙乳液； 

聚合物中空乳液是以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸丁酯、十二烷基苯磺酸钠为核单体混合物，以甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、苯乙烯为壳合成的聚合物中空乳液； 

颜料为：钛白粉或立德粉；

填料为：填料为：高岭土、云母粉、滑石粉、高岭土、重体碳酸钙、轻体碳酸钙、石英粉、云母粉等，优选：滑石粉、重体碳酸钙和高岭土。

所述的助剂包括：分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂和防霉剂。

其中分散剂：SN5040、H100、LOPON890，优选：SN5040、H100。

其中消泡剂：F111、8034、DP681F，优选：F111、8034

其中流平剂：PUR62、DSX3116、RM2020，优选：PUR62、RM2020。

其中防霉剂：NW、DF19或CF8，优选：NW和DF19。

乳化剂包括十二烷基苯磺酸钠、OP10、A-103、CO-436和十六烷基三甲基氯化铵。

本发明所述的中空遮盖涂料中聚合物中空乳液由以下原料通过乳液聚合得到，原料的重量份数组成如下：

去离子水             35-45

甲基丙烯酸甲酯          3-6

甲基丙烯酸             1-2

丙烯酸丁酯             5-7

丙烯酸乙酯             4-7

苯乙烯              35-40

引发剂              0.3-0.6

乳化剂              0.3-0.6。

本发明进一步公开了中空遮盖涂料的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：

制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）核乳液的制备：

按重量比称取去离子水和乳化剂，升温到78-85℃，加入单体混合物和引发剂，保温1-2h得到种子乳液；温度保持不变，用恒流泵加入核单体混合物，滴加1.5-3h，保温40-80min得到核乳液；其中的单体混合物为：甲基丙烯酸甲酯、和丙烯酸丁酯。

（2）聚合物中空乳液的制备：

反应温度升至82-85℃，向核乳液中滴加9%引发剂的水溶液和壳单体混合物，滴加2-3h后保温1-2h，制得核壳乳液；调节乳液PH值至9-11，在85-90℃下进行碱溶胀处理，室温干燥后得聚合物中空乳液；

（3）中空遮盖涂料的制备：

在分散缸中加入水、分散剂、润湿剂、颜料和填料，搅拌均匀后分散至粒径U≤60μm；缓慢加入合成树脂乳液、聚合物中空乳液、消泡剂、成膜助剂和防霉剂，中空玻璃微珠，搅拌均匀，降温，调节粘度96±2KU和固体含量55±1%，过滤包装；

其中核单体混合物由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯和苯乙烯组成；壳单体混合物由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯组成；

分散剂为：SN5040、H100或LOPON890；

填料为：高岭土、云母粉、滑石粉、高岭土、重体碳酸钙、轻体碳酸钙、石英粉或云母粉；

颜料为：钛白粉或立德粉；

合成树脂乳液为：纯丙乳液、苯丙乳液或硅丙乳液；

消泡剂为：F111、8034或DP681F；

防霉剂为：NW、DF19或CF8；

成膜助剂为Texanol。

本发明的主要特点是通过聚合物中空乳液的使用降低了天然资源钛白粉的使用量，降低了涂料配方的成本，提高涂料耐沾污性、耐擦洗性和隔热性。作为一种绿色环保的新型涂料，将会越来越多的被应用到外墙涂料。

本发明的中空遮盖涂料产品（实施例1-3）性能的检测情况如下：

涂膜性能	外墙涂料国标（一级品）	中空遮盖涂料
			施工性	刷涂二道无障碍	刷涂二道无障碍
涂膜外观	无异常	无异常
			耐水性	96h无异常	120h无异常
耐沾污性(%)	15	10
			耐洗刷性(次)	1000	2300
涂层耐温变性	5次循环无异常	8次循环无异常

本发明的中空遮盖涂料与现有涂料相比的优势在于：

1、本发明使用的聚合物中空乳液，具有普通涂料用乳液不具备的表面折光性，使该乳液在涂料中具有一定的遮盖作用。

2、本发明的中空遮盖涂料，通过聚合物中空乳液及中空玻璃微珠的配合使用降低了钛白粉的使用量，节约了天然资源。

3、本发明的中空遮盖涂料，主要用于建筑物外墙的涂装，除具有良好的装饰性和保护作用，与市场上外墙乳胶漆涂料相比，凸显出耐候性高，耐沾污性和耐擦洗性更好，优异的隔热性。性能达到国内同类产品先进水平，满足国内绿色环保和低能耗的使用要求，产品符合环保要求。

具体实施方式

下面结合实施例说明本发明，这里所述实施例的方案，不限制本发明，本领域的专业人员按照本发明的精神可以对其进行改进和变化，所述的这些改进和变化都应视为在本发明的范围内，本发明的范围和实质由权利要求来限定。所用到的原料均有售。本发明提到的份可以是克或公斤，提到的质量（重量）是根据生产的实际需要加以选择。

实施例1

(1) 合成聚合物中空乳液工艺过程：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝 管和滴液漏斗的圆底烧瓶中加入240g的去离子水和1g的乳化剂OP10，升温到78℃，加入单体混合物24g和引发剂过硫酸铵(APS)2g/20ml水溶液，保温1h得到种子乳液。其中单体混合物的质量配比：甲基丙烯酸甲酯63份，丙烯酸丁酯35份、十二烷基苯磺酸钠1份。

温度保持不变，用恒流泵加入核单体混合物28g，滴加1h后保温40min，制得核乳液。升温至82℃，缓慢滴加过硫酸铵(APS)2g/20ml水溶液和预乳化的壳单体混合物，2h滴加完毕，保温1h后得到核壳乳液。用三乙醇胺调节乳液PH=9-10，在85℃下进行碱溶胀→室温干燥后得聚合物中空乳液。

其中核单体混合物的质量比：甲基丙烯酸甲酯23份，甲基丙烯酸2份，丙烯酸乙酯20份，丙烯酸丁酯35份，苯乙烯20份。

预乳化的壳单体混合物的质量配比：去离子水20份，苯乙烯65份，甲基丙烯酸甲酯1份，丙烯酸乙酯8份，丙烯酸丁酯4份，乳化剂CO-436 1份，过硫酸铵1份。

(2) 中空遮盖涂料制备

加入水18份，钛白粉10份，填料33份（滑石粉8、重体碳酸钙20、高岭土5），分散剂(SN5040)1份，搅拌均匀后高速分散至细度U≤60μm。然后依次加入苯丙乳液10份，聚合物中空乳液25份，中空玻璃微珠3份，成膜助剂Texanol和消泡剂F111各0.5份，流平剂（RM2020）0.3，防霉剂NW 1份，搅拌30min。降温调节粘度96±2KU和固体含量55±1%。

实施例2：

(1) 合成聚合物中空乳液工艺过程：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝 管和滴液漏斗的圆底烧瓶中加入240g的去离子水、乳化剂OP10和A-103各0.7g。加入单体混合物26g快速搅拌，使单体混合物充分乳化。升温到80℃，加入引发剂过硫酸钠2g/20ml水溶液，保温1h得到种子乳液。其中单体混合物的质量配比：甲基丙烯酸甲酯64份，丙烯酸丁酯35份、十二烷基苯磺酸钠1份。

温度保持不变，用恒流泵加入核单体混合物28g，滴加1h后保温40min，制得核乳液。升温至85℃，缓慢滴加过硫酸铵(APS)1.8g/20ml水溶液和预乳化的壳单体混合物，2h滴加完毕，保温1h后得到核壳乳液。用三乙醇胺调节乳液PH=9-10，在87℃下进行碱溶胀→室温干燥后得聚合物中空乳液。其中核单体混合物的质量比：甲基丙烯酸甲酯23份，甲基丙烯酸2份，丙烯酸乙酯20份，丙烯酸丁酯35份，苯乙烯20份。预乳化的壳单体混合物的质量配比：去离子水20份，苯乙烯65份，甲基丙烯酸甲酯1份，丙烯酸乙酯8份，丙烯酸丁酯4份，乳化剂A-103 1份，过硫酸钠1份。

(3) 中空遮盖涂料制备

加入水18份，钛白粉13份，填料36份（滑石粉8、重体碳酸钙17、高岭土5 ），分散剂(SN5040)1份，搅拌均匀后高速分散至细度U≤60μm。然后依次加入苯丙乳液15份，聚合物中空乳液20份，中空玻璃微珠2份，成膜助剂Texanol和消泡剂F111各0.5份，流平剂（RM2020）0.3，防霉剂NW 1份，搅拌30min。降温调节粘度为96±2KU和固体含量55±1%。    

实施例3：

（1）合成聚合物中空乳液工艺过程：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝管和滴液漏斗的圆底烧瓶中加入120g的去离子水、0.4g碳酸氢钠和0.4g乳化剂OP10。快速搅拌并升温到78℃。用滴液漏斗加入核单体混合物28g和引发剂过硫酸铵(APS)1g/10ml的水溶液，滴加1h后保温40min，制得核乳液。升温至82℃，缓慢滴加过硫酸铵(APS)0.7g/10ml水溶液和预乳化的壳单体混合物，2h滴加完毕，保温1h后得到核壳乳液。用三乙醇胺调节乳液PH=9-10，在85℃下进行碱溶胀→室温干燥后得聚合物中空乳液。其中核单体混合物的质量比：甲基丙烯酸甲酯23份，丙烯酸甲酯20份，丙烯酸丁酯37份，苯乙烯20份。预乳化的壳单体混合物的质量配比：去离子水20份，苯乙烯65份，甲基丙烯酸甲酯1份，丙烯酸乙酯8份，丙烯酸丁酯4份，1份乳化剂A-103，过硫酸钠1份。

（2）中空遮盖涂料制备

加入水18份，钛白粉8份，填料35份（滑石粉8、重体碳酸钙20、高岭土7），分散剂(SN5040)1份，搅拌均匀后高速分散至细度≤60μm。然后依次加入苯丙乳液6份，聚合物中空乳液29份，中空玻璃微珠2份，成膜助剂Texanol和消泡剂F111各0.5份，流平剂（RM2020）0.3，防霉剂NW 1份，搅拌30min。降温调节粘度为96±2KU和固体含量为55±1%。  

实施例4

（1）合成聚合物中空乳液工艺过程：

在装有搅拌器、温度计、回流冷凝 管和滴液漏斗的圆底烧瓶中加入240g的去离子水和1g的乳化剂A-103，升温到80℃，加入单体混合物24g和引发剂过硫酸铵(APS)2g/20ml水溶液，保温1h得到种子乳液。其中单体混合物的质量配比：甲基丙烯酸甲酯64份，丙烯酸丁酯35份、十二烷基苯磺酸钠1份。

温度保持不变，用恒流泵加入核单体混合物28g，滴加1h后保温40min，制得核乳液。升温至82℃，缓慢滴加过硫酸铵(APS)2g/20ml水溶液和预乳化的壳单体混合物，2h滴加完毕，保温1h后得到核壳乳液。用三乙醇胺调节乳液PH=9-10，在85℃下进行碱溶胀→室温干燥后得聚合物中空乳液。

其中核单体混合物的质量比：甲基丙烯酸甲酯23份，甲基丙烯酸2份，丙烯酸乙酯20份，丙烯酸丁酯35份，苯乙烯20份。预乳化的壳单体混合物的质量配比：去离子水20份，苯乙烯65份，甲基丙烯酸甲酯1份，丙烯酸乙酯8份，丙烯酸丁酯4份，乳化剂CO-436 1份，过硫酸铵1份。

（1）    中空遮盖涂料制备

加入水18份，钛白粉10份，填料33份(云母粉8、轻体碳酸钙20、石英粉5)，分散剂(H100)1份，搅拌均匀后高速分散至细度U≤60μm。然后依次加入纯丙乳液10份，聚合物中空乳液35份，中空玻璃微珠8份，成膜助剂(Texanol)和消泡剂8034各0.5份，流平剂(PUR62)0.3，防霉剂DF19  1份，搅拌30min。降温调节粘度96±2KU和固体含量55±1%。

实施例5(应用)：

将实施例1-4制备的中空遮盖涂料在处理好的水泥板上用线棒涂布器制板，采用国标进行涂膜性能检测，其主要性能如下：

涂膜主要性能测试结果

涂膜性能	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4
					施工性	刷涂二道无障碍	刷涂二道无障碍	刷涂二道无障碍	刷涂二道无障碍
涂膜外观	无异常	无异常	无异常	无异常
					耐水性	96h无异常	120h无异常	120h无异常	120h无异常
耐沾污性(%)	12	10	13	12
					耐洗刷性(次)	1900	2300	2200	2000
涂层耐温变性	8次循环无异常	8次循环无异常	8次循环无异常	8次循环无异常

本发明的中空遮盖涂料改变了传统内外墙涂料中的乳液只起到粘结剂的作用，涂料的遮盖力完全靠添加大量颜料来实现。本发明是利用聚合物中空乳液表面对光的折射性，使涂膜具有较强的不透光性-遮盖性，通过空心玻璃微珠的配合使用，可减少30%钛白粉用量，节约了天然资源，降低了涂料配方成本，提高了涂料性能。

在详细说明的较佳实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚地了解，在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改，凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围。且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。

Claims (7)

1.一种中空遮盖涂料，其特征在于它是由下列重量份数的原料组成：

     水                 10-24

合成树脂乳液          5-10  

聚合物中空乳液        20-35

中空玻璃微珠           2-8

颜料                     2-10

填料                     20-40

助剂                        1-5；

其中的合成树脂乳液为纯丙乳液、苯丙乳液或硅丙乳液；

聚合物中空乳液是以甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯和苯乙烯为核单体；

以苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯和丙烯酸丁酯为壳单体通过乳液聚合合成；

颜料为：钛白粉或立德粉；

填料为：云母粉、滑石粉、高岭土、重体碳酸钙、轻体碳酸钙、石英粉或云母粉；

助剂包括：分散剂、消泡剂、流平剂、增稠剂、杀菌剂和防霉剂。

2.权利要求1所述的中空遮盖涂料，其中聚合物中空乳液由以下原料通过乳液聚合得到，原料的重量份数组成如下：

去离子水              35-45

甲基丙烯酸甲酯          3-6

甲基丙烯酸             1-2

丙烯酸丁酯             5-7

丙烯酸乙酯             4-7

苯乙烯              35-40

引发剂              0.3-0.6

乳化剂              0.3-0.6。

3.权利要求1所述的中空遮盖涂料，其中聚合物中空乳液中的引发剂为9%过硫酸铵或过硫酸钠的水溶液；乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、OP10、A-103或CO-436。

4.一种中空遮盖涂料的制备方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）核乳液的制备：

按重量比取去离子水和乳化剂，升温到78-85℃，加入单体混合物和引发剂，保温1-2h得到种子乳液；温度保持不变，用恒流泵滴加核单体混合物，滴加1.5-3h，保温40-80min得到核乳液；

其中的核单体混合物为：甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯、苯乙烯和十二烷基苯磺酸钠；

（2）聚合物中空乳液的制备：

反应温度升至82-85℃，向核乳液中滴加9%引发剂的水溶液和预乳化的壳单体混合物，滴加2-3h后保温1-2h，制得核壳乳液；调节乳液PH值至9-11，在85-90℃下进行碱溶胀处理，室温干燥后得聚合物中空乳液；

（3）中空遮盖涂料的制备：

在分散缸中加入水、分散剂、颜料和填料，搅拌均匀后分散至细度≤60μm；缓慢加入合成树脂乳液、聚合物中空乳液、消泡剂、成膜助剂和防霉剂，中空玻璃微珠，搅拌均匀，降温，调节粘度96±2KU和固体含量55±1%，过滤包装；

核单体混合物由甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酸乙酯和苯乙烯组成；

预乳化的壳单体混合物：去离子水、苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、乳化剂CO-436、过硫酸铵；

分散剂为：SN5040、H100或LOPON890；

填料为：高岭土、云母粉、滑石粉、重体碳酸钙、轻体碳酸钙、石英粉或云母粉；

颜料为：钛白粉或立德粉；

合成树脂乳液为：纯丙乳液、苯丙乳液或硅丙乳液；

消泡剂为：F111、8034或DP681F；

防霉剂为：NW、DF19或CF8；

成膜助剂为Texanol。

5.根据权利要求4的制备方法中的聚合物空心乳液在制备作为中空遮盖涂料中的应用。

6.权利要求4的制备方法制备的中空遮盖涂料作为外墙乳胶漆建筑涂料在外墙装饰及保护上的应用。

7.权利要求6中所述应用，其中建筑涂料指的是：民用建筑、高档写字楼、工业厂房的外墙涂料。