CN103360020A - 一种含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于涂料领域，公开了一种含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料及其制备方法。该涂料包含以下重量份计的组分：无机硅酸盐溶液100份；聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物0.1～10份；水10～50份；碳酸钙10～60份；二氧化硅5～50份；钛白粉0～30份；色料0～50份；增稠剂0.2～5份；润湿剂0.05～0.5份；消泡剂0.1～5份；分散剂0.05～0.5份；流平剂0.05～5份。本发明的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料具有良好的柔韧性，耐水性，耐酸碱性，耐碱性48h无异常，耐洗刷性（1200次无露底），有效的防止涂料的开裂，脱落，掉粉等问题。
Description
技术领域
本发明属于涂料领域，特别涉及一种含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料及其制备方法。
背景技术
无机内外墙涂料通常使用无机硅酸盐作为成膜物，无机硅酸盐具有原料丰富、成本低廉、无污染、耐高温和耐老化等优点。它具有一定的粘度、较强的粘结力和成膜能力，符合当代建筑材料节能和环保的要求。但无机硅酸盐成膜后耐水性、附着力、柔韧性很差，导致所得无机内外墙涂料不耐水洗、硬度差、易开裂脱落。与无机硅酸盐相比，有机乳液（如：丙烯酸乳液、苯丙乳液、硅丙乳液等）作为成膜物质普遍具有较好的耐水耐碱性能，而且涂膜的柔韧性非常好，单独使用不会出现涂膜开裂和脱落现象，作为一种建筑涂料常用到的成膜物质，其应用非常广泛。
因此，目前对无机内外墙涂料进行改性的方法主要是在体系中加入苯丙乳液、纯丙烯酸乳液或者硅丙乳液制备成有机无机复合型内外墙涂料，但是这种改性方法往往是将有机乳液直接加入到无机硅酸盐涂料中，主要靠乳液与无机硅酸盐的物理混合，在成膜过程中不能有效的结合在一起，往往需要加入大量的有机乳液才能达到改善涂膜柔韧性、耐水性、防止开裂和脱落等性能。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点与不足，本发明的首要目的在于提供一种含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。该含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的嵌段共聚物为聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物，其中的硅氧烷基团与硅酸钾、颜填料进行偶联反应，实现硅丙乳液与颜填料的有效结合，利用嵌段聚合物中的水性丙烯酸链段使得聚合物能够在硅酸盐涂料中均匀存在，同时利用丙烯酸酯及丙烯酸链段改善无机内外墙涂料柔韧性等性能，使得所制备的无机内外墙涂料具有良好的柔韧性、耐水性、耐酸碱性，有效的防止涂料的开裂、脱落、掉粉等问题。
本发明另一目的在于提供一种上述含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备方法。
本发明的目的通过下述方案实现：
一种含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，包含以下重量份计的组分：
所述的无机硅酸盐指模数为1.0～6.0的硅酸钠水溶液和模数为1.0～6.0的硅酸钾水溶液中的至少一种。
所述的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物具有如下结构：
R1为氢或者甲基；
R2为碳原子数为1～4的烷基残基；
a，b，c：为5～100之间的任意整数。
所述的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物由以下方法制备得到：将丙烯酸酯单体、引发剂、小分子RAFT链转移剂加入有机溶剂中，70～80℃下反应8～15h，再加入丙烯酸单体，70～80℃下反应10～15h，加入丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，70～80℃下反应15～20h，得到聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物。
上述方法中，各组分的重量份数配方如下：
所述的丙烯酸酯单体指甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
所述的引发剂指2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二（2-氰基-2-丁烷）、2,2’-偶氮二（4-氰基戊酸）、过氧乙酸叔丁酯或过氧化苯甲酸叔丁酯。
所述的小分子RAFT链转移剂指二硫代苯甲酸苄酯或二硫代苯甲酸异丁酯。
所述的有机溶剂指丁酮或1,4-二氧六环。
一种含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，所述的色料指炭黑、铬黄、酞菁、耐晒黄、氧化铁红和氧化铁黑中的至少一种。
所述消泡剂指矿物油类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂和含有胺、亚胺、酰胺类消泡剂中的至少一种，优选为聚硅氧烷类消泡剂，更优选为TEGO FoamexK3、BYK066、SRE和BEK-760中的至少一种。
所述分散剂指丙烯酸盐、聚丙烯酸盐和羧酸钠盐中的至少一种，优选为聚丙烯酸盐分散剂，更优选为DR130、SN5040和TH-1100中的至少一种。
所述增稠剂指羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素钠中的至少一种。
所述的润湿剂指有机硅润湿剂和丙烯酸改性有机硅润湿剂中的至少一种，优选为有机硅润湿剂，更优选为K-LS315、TEGO450、
8040、BYK346和DC-7中的至少一种。
所述的流平剂指丙烯酸类流平剂，优选PW50C、BYK-358、MFPE、BYK358N和MFPC52S中的至少一种。
上述含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备方法，包含以下步骤：将无机硅酸盐溶液100份、聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物0.1～10份、水10～50份、碳酸钙10～60份、二氧化硅5～50份、钛白粉0～30份、色料0～50份、增稠剂0.2～5份、润湿剂0.05～0.5份、消泡剂0.1～5份、分散剂0.05～0.5份和流平剂0.05～5份混合，搅拌均匀，即得到含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。
上述含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料在防护内外墙中的应用。
本发明的机理为：
本发明首先利用RAFT的方法合成了聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物，然后制备了一种含聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，该含聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的无机内外墙涂料嵌段共聚物中的丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷链段上的硅氧烷基团与硅酸钾，颜填料进行偶联反应，实现硅丙乳液与颜填料的有效结合，利用嵌段聚合物中的水性丙烯酸链段使得聚合物能够在硅酸盐涂料中均匀存在，同时利用丙烯酸酯及丙烯酸链段改善无机内外墙涂料柔韧性等性能，使得所制备的无机内外墙涂料具有良好的柔韧性、耐水性、耐酸碱性，有效的防止涂料的开裂、脱落、掉粉等问题。
本发明相对于现有技术，具有如下的优点及有益效果：
（1）本发明通过RAFT的方法合成了一种含有硅烷偶联剂的嵌段聚合物，在涂料的成膜过程中，嵌段聚合物中的丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷链段上的硅氧烷基团与硅酸钾，颜填料进行偶联反应，实现硅丙乳液与颜填料的有效的结合。
（2）本发明制备了一种含聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，利用嵌段聚合物中的水性丙烯酸链段使得聚合物能够在硅酸盐涂料中均匀存在，同时利用丙烯酸酯及丙烯酸链段改善无机内外墙涂料柔韧性等性能。
（3）本发明所制备一种含聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的无机内外墙涂料具有良好的柔韧性、耐水性、耐酸碱性，耐碱性48h无异常，耐洗刷性（1200次无露底），有效的防止涂料的开裂、脱落、掉粉等问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1：含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备
（1）聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的制备：取甲基丙烯酸甲酯20g，2,2’-偶氮二异丁腈0.05g，二硫代苯甲酸苄酯2g，1,4-二氧六环80g，在70℃下真空搅拌反应10h，得到聚丙烯酸酯的聚合物；再加入丙烯酸10g，在70℃下真空搅拌反应12h，最后加入γ-（甲基丙烯酰氧）丙氧丙基三甲氧硅烷10g，在80℃下真空搅拌反应16h，得到聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物。
（2）取模数为2.0的硅酸钾水溶液100g、步骤（1）制备得到的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物0.1g、水50g，碳酸钙50g，二氧化硅10g，氧化铁红5g，羟乙基纤维素0.2g，有机硅润湿剂（K-LS315）0.1g，矿物油类消泡剂（TEGO Foamex K3）2g，丙烯酸钠盐分散剂（DR130BASF）0.08g，丙烯酸类流平剂（PW50C）0.1g混合，搅拌均匀，即得到含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。
将该涂料涂膜，固化后，测试其性能，测试按照JGT26-2002标准进行。测试结果如下：表干时间0.5h；施工性能：涂刷第二道无障碍；涂膜外观正常；耐碱性48h无异常；耐洗刷性：1000次无露底；对比率：0.92。
实施例2：含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备
（1）聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的制备：取甲基丙烯酸异丁酯40g，2,2’-偶氮二（2-氰基-2-丁烷）（阿拉丁）2g，二硫代苯甲酸异丁酯1g，丁酮80g和2,4-二氧六环的混合物20g，然后在75℃下真空搅拌反应13h，得到聚丙烯酸酯的聚合物；再加入丙烯酸15g，在75℃下真空搅拌反应14h，最后加入γ-（甲基丙烯酰氧）丙氧丙基三甲氧硅烷5g，继续在75℃下真空搅拌反应20h，得到聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物。
（2）取模数3.0的硅酸钠水溶液50g，模数2.7的硅酸钾水溶液50g，步骤（1）制备得到的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物5g，水20g，碳酸钙20g，二氧化硅5g，钛白粉5g，铬黄10g，甲基纤维素1g，润湿剂（TEGO450）0.2g，聚硅氧烷类消泡剂（BYK066）5g，聚丙烯酸盐（SN5040）0.2g，丙烯酸类流平剂（BYK-358）0.1g混合，搅拌均匀后，即得到含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。
将该涂料涂膜，固化后，测试其性能，测试按照JGT26-2002标准进行。测试结果如下：表干时间1.5h；施工性能：涂刷第二道无障碍；涂膜外观正常；耐碱性48h无异常；耐洗刷性：1200次无露底；对比率：0.88。
实施例3：含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备
（1）聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的制备：取甲基丙烯酸异丁酯25g，过氧乙酸叔丁酯5g，二硫代苯甲酸苄酯2g和二硫代苯甲酸异丁酯1g，2,4-二氧六环70g，然后在80℃下真空搅拌反应8h，得到聚丙烯酸酯的聚合物；再加入丙烯酸25g，在75℃下真空搅拌反应12h，最后加入γ-（甲基丙烯酰氧）丙氧丙基三甲氧硅烷7g，继续在70℃下真空搅拌反应18h，得到聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物。
（2）取模数为2.6的硅酸钠水溶液100g，步骤（1）制备得到的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物10g，水30g，碳酸钙60g，二氧化硅50g，钛白粉15g，羟丙基甲基纤维素0.3g和羧甲基纤维素钠0.2g，有机硅润湿剂（
8040）0.05g，有机硅消泡剂（SRE）0.1g，羧酸钠盐（DR130）0.05g，丙烯酸类流平剂（MFPE）0.05g混合，搅拌均匀后，即得到含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。
将该涂料涂膜，固化后，测试其性能，测试按照JGT26-2002标准进行。测试结果如下：表干时间0.5h；施工性能：涂刷第二道无障碍；涂膜外观正常；耐碱性48h无异常；耐洗刷性：1000次无露底；对比率：0.93。
实施例4：含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备
（1）聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的制备：取甲基丙烯酸异丁酯30g，过氧化叔丁酯2g和过氧化苯甲酸叔丁酯1g，二硫代苯甲酸异丁酯2g，丁酮30g与2,4-二氧六环30g，然后在70℃下真空搅拌反应15h，得到聚丙烯酸酯的聚合物；再加入丙烯酸30g，在75℃下真空搅拌反应10h，最后加入丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷8g，继续在80℃下真空搅拌反应15h，得到聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物。
（2）取模数3.5的硅酸钾水溶液100g，步骤（1）制备得到的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物2g，水10g，碳酸钙10g，二氧化硅30g，钛白粉30g，耐晒黄10g和铬黄10g，甲基纤维素3g，有机硅润湿剂（BYK346）0.5g，聚硅氧烷类消泡剂（BYK066）3g，聚丙烯酸盐分散剂（TH-1100）0.5g，丙烯酸类流平剂（BYK358N）0.3g混合，搅拌均匀后，即得到含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。
将该涂料涂膜，固化后，测试其性能，测试按照JGT26-2002标准进行。测试结果如下：表干时间1h；施工性能：涂刷第二道无障碍；涂膜外观正常；耐碱性48h无异常；耐洗刷性：1100次无露底；对比率：0.89。
实施例5：含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备
（1）聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物的制备：取甲基丙烯酸异丁酯60g，2,2’-偶氮二（2-氰基-2-丁烷）0.3g和2,2’-偶氮二异丁腈0.2g，二硫代苯甲酸苄酯4g和二硫代苯甲酸异丁酯1g，2,4-二氧六环30g，然后在80℃下真空搅拌反应10h，得到聚丙烯酸酯的聚合物；再加入丙烯酸20g，在80℃下真空搅拌反应15h，最后加入丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷15g，继续在80℃下真空搅拌反应18h，得到聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物。
（2）取模数1.0的硅酸钠水溶液30g和模数为5.6的硅酸钾水溶液70g，步骤（1）制备得到的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物3g，水25g，碳酸钙30g，二氧化硅25g，钛白粉20g，氧化铁红10g和炭黑40g，羟乙基纤维素3g和甲基纤维素2g，有机硅类润湿剂（DC-7）0.4g，矿物油类消泡剂（BEK-760）0.5g，丙烯酸盐分散剂（SN-5040）0.02g和聚丙烯酸盐分散剂（TH-1100）0.08g，丙烯酸类流平剂（MFPC52S）0.2g混合，搅拌均匀后，即得到含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。
将该涂料涂膜，固化后，测试其性能，测试按照JGT26-2002标准进行。测试结果如下：表干时间1h；施工性能：涂刷第二道无障碍；涂膜外观正常；耐碱性48h无异常；耐洗刷性：1100次无露底；对比率：0.90。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于包含以下重量份计的组分：
2.根据权利要求1所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于：所述的无机硅酸盐溶液指模数为1.0～6.0的硅酸钠水溶液和模数为1.0～6.0的硅酸钾水溶液中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于：所述的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物具有如下结构：
R1为氢或者甲基；
R2为碳原子数为1～4的烷基残基；
a，b，c：为5～100之间的任意整数。
4.根据权利要求1所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于：所述的聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物由以下方法制备得到：将丙烯酸酯单体、引发剂、小分子RAFT链转移剂加入有机溶剂中，70～80℃下反应8～15h，再加入丙烯酸单体，70～80℃下反应10～15h，加入丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷，70～80℃下反应15～20h，得到聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物。
5.根据权利要求4所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于各组分的重量份数配方如下：
6.根据权利要求5所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于：所述的丙烯酸酯单体指甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸正丙酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于：所述的引发剂指2,2’-偶氮二异丁腈、2,2’-偶氮二（2-氰基-2-丁烷）、2,2’-偶氮二（4-氰基戊酸）、过氧乙酸叔丁酯或过氧化苯甲酸叔丁酯；所述的小分子RAFT链转移剂指二硫代苯甲酸苄酯或二硫代苯甲酸异丁酯；所述的有机溶剂指丁酮或1,4-二氧六环。
8.根据权利要求1所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于：所述的色料指炭黑、铬黄、酞菁、耐晒黄、氧化铁红和氧化铁黑中的至少一种；所述增稠剂指羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素和羧甲基纤维素钠中的至少一种；所述消泡剂指矿物油类消泡剂、聚硅氧烷类消泡剂和含有胺、亚胺、酰胺类消泡剂中的至少一种；所述分散剂指丙烯酸盐、聚丙烯酸盐和羧酸钠盐中的至少一种；所述的润湿剂指有机硅润湿剂和丙烯酸改性有机硅润湿剂中的至少一种；所述的流平剂指丙烯酸类流平剂。
9.根据权利要求1所述的含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料，其特征在于：所述消泡剂指TEGO Foamex K3、BYK066、SRE和BEK-760中的至少一种；所述分散剂指DR130、SN5040和TH-1100中的至少一种；所述的润湿剂指K-LS315、TEGO450、
8040、BYK346和DC-7中的至少一种；所述的流平剂指PW50C、BYK-358、MFPE、BYK358N和MFPC52S中的至少一种。
10.一种根据权利要求1～9任一项所述含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料的制备方法，其特征在于包含以下步骤：将无机硅酸盐溶液100份、聚丙烯酸酯-丙烯酸-丙烯酰氧丙氧丙基三甲氧基硅烷三嵌段共聚物0.1～10份、水10～50份、碳酸钙10～60份、二氧化硅5～50份、钛白粉0～30份、色料0～50份、增稠剂0.2～5份、润湿剂0.05～0.5份、消泡剂0.1～5份、分散剂0.05～0.5份和流平剂0.05～5份混合，搅拌均匀，即得到含三嵌段共聚物的无机内外墙涂料。
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