CN103387784A - 新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法，它包括：（1）颜填料的准备：将水、重钙、高岭土、硅灰石、超细钛白粉、分散助剂置于分散釜内，在1500r/min的转速下进行高速分散后进行研磨，研磨细度至15～25um，得到超细颜料浆；（2）复配乳液的制备：将乳液和复配助剂在拉缸中进行处理；（3）将抗裂粉料投入水中添加抗裂助剂，进行分散，直至达到所需黏度；（4）将复配好的乳液和研磨好的超细颜料浆按一定比例混合，添加防霉助剂、憎水助剂和分散好的抗裂粉料。本发明的有益效果是采用硅丙和硅溶胶作为复合成膜物质，提高了涂料的憎水性；选用木质纤维和硅藻土作为添加剂，提高了涂料的抗抗龟裂性；选用水性氟树脂作为氟碳助剂，提高涂料的耐老化和耐候性。

Description

新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法

技术领域

本发明涉及乳胶漆的生产方法，尤其涉及新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法。 

背景技术

随着经济的发展，生活水平的提高，人们对绿色的、环保的、可持续的、和谐的等诸如此类的发展的要求，成为当今世界普遍要求。 

国外相关技术状况： 

目前，德国、日本等一些西方国家，纳米复合建筑涂料已广泛应用于内墙涂料。韩国ANP公司已开发成了高性能复合纳米复合涂料。在当今世界性的环境污染问题越来越受到各国政府重视的情况下，在国外出现了一些光催化涂料、透明耐磨涂料、复合纳米复合涂料等。

目前，在光催化技术的理论研究方面，日本、美国、德国均投入巨资开展研究与开发工作，并大力推动其产业化，其中纳米光催化涂料已经用于医院、隧道、隔音墙和住宅等，其他应用光催化技术的产品还有数十种。在日本，大批公司正在这个新兴的技术领域进行角逐，其中最突出的品牌是ARC－FLASH光触媒，为日本光触媒涂料第一品牌，其功能受日本厚生省实验证明，效果获日本国土交通省认可，杀菌、脱臭、自净、防霉，可有效防止各种疾病的传染，杀菌率高达99．99％，迅速消除空气中令人不适的气味，除臭率高达99．8％。该类涂料可以用于各种场合的室内污染的治理且效果突出。 

国内相关技术状况 

我国涂料行业近年发展的特点是：总产量连创新高，成为仅次于美国的涂料第二大生产国；产品结构调整加快，已从油性涂料时代进入合成树脂涂料时代；进出口量迅猛增长，已成为美国、日本、德国之后的世界第四大涂料进出口国；形成了具有科技优势和市场优势的长三角、珠三角和黄、渤海地区的产业聚集地带；我国成为世界涂料潜在市场最大、发展最具活力的地区，众多国际著名公司注资我国，投资热情高涨。

   然而，我国涂料行业在快速发展的同时也面临着很多问题，如企业规模偏小、涂料市场上知名的民族品牌寥寥、科研投入不足、科研后劲和前瞻性不够等等。研发的涂料在憎水性、抗龟裂性、耐老化和耐候性方面指标都差强人意。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的国内品牌涂料憎水性、抗龟裂性、耐老化和耐候性方面指标较差，为此提供一种新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法。 

本发明的技术方案是：新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法，它包括以下步骤： 

（1）、颜填料的准备：将水、重钙、高岭土、硅灰石、超细钛白粉、分散助剂置于分散釜内，在1500r/min的转速下进行高速分散后进行研磨，研磨细度至15～25um，得到超细颜料浆；

（2）、复配乳液的制备：将乳液和复配助剂在拉缸中进行处理；

（3）、将抗裂粉料投入水中添加抗裂助剂，进行分散，直至达到所需黏度；

（4）、将复配好的乳液和研磨好的超细颜料浆按一定比例混合，添加防霉助剂、憎水助剂和分散好的抗裂粉料。

上述方案中所述分散助剂包括质量比为0.4%-0.6%的消泡剂和质量比为0.4%-0.6%的流平剂。 

上述方案中所述复配助剂包括硅丙、硅溶胶、氟硅疏水助剂和水性氟树脂。 

上述方案中所述抗裂助剂包括作为基料的木质纤维和硅藻土、作为颜料的钛白粉和作为填料的滑石粉，其质量比分别为基料55%-60%、颜料22%-28%和2%-4%。 

本发明的有益效果是采用硅丙和硅溶胶作为复合成膜物质，提高了涂料的憎水性；选用木质纤维和硅藻土作为添加剂，提高了涂料的抗抗龟裂性；选用水性氟树脂作为氟碳助剂，提高涂料的耐老化和耐候性。 

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。 

苯乙烯丙烯酸酯共聚乳液具有成膜性、施工性好、价格较低等优点，在国内外已被广泛用做内外墙涂料的基料。但由于其自身化学性质的限制，存在结合力、耐水、耐候性、涂膜抗低温性欠佳，抗污能力较弱等问题。我们以乙烯基三乙氧基硅烷作为硅改性剂，采用核/壳乳液聚合的方法，成功地将少量的有机硅接枝于苯丙树脂的壳结构中，实现了显著改性苯丙树脂性能的目的。摒弃了传统配方中使用苯丙作为成膜物质，采用了具有疏水和疏油的硅丙和硅溶胶作为成膜物质。硅丙的疏水性和疏油性使产品的漆膜体现出了很好的荷叶效果，而硅溶胶的网状成膜结构则赋予了漆膜良好的透气性。在产品试验中，我们发现仅仅使用这一种疏水物质并不能很好地展现出漆膜的荷叶双疏效果。因此，我们的科研人员大胆的使用了氟硅疏水助剂，使得在漆膜表面形成了一道有机硅——氟碳涂层。这一涂层加强了漆膜的憎水性，从而使得荷叶双疏效果更加明显。通过研发过程中对产品进行的测试表明，其产品成膜后养护7D后表面张力达到了38ｍＮ／ｍ，接触角为１３８o，反应式如下： 

为了提高产品抗龟裂性，我们选择了多种基料和填料，主要的基料和填料有：抗裂粉料即木质纤维和硅藻土;水性氟树脂;水性有机硅乳液;金红石型二氧化钛;滑石粉;高岭土 ;硅灰石粉;润湿剂: HX - 5880 水性体系用润试剂;分散剂: TAMOL1124 ;流平剂:HX - 5600 水性流平剂2000 ;稳定剂306 ;成膜助剂:C - 12 ;增稠剂:3116水性涂料用; 消泡剂: CF - 246 水性消泡剂; PH调节剂:AMP – 95。

由于基料与填料的质量配比决定着涂料的基本性能,在总量不变的情况下改变基料与填料的质量配比,做6 组对比试验. 结果见表1.从表1 得出,当添加填料过多时(如表2 试验1 、2 所示) 涂料的工作性能差,漆膜会出现流平性差,刷痕较重,实干后漆膜出现麻斑. 这是因为当树脂的自由体积一定,自由体积得到完全的填充,但剩余的填料没有添充到树脂的自由体积中就成了杂质,漆膜就会出现麻斑;当添加填料过少时(如表1 试验5 、6 所示) 涂料的工作性能差,涂膜遮盖力不好,流平性好,实干后漆膜裂纹较多,这是因为填料填充树脂的自由体积用量过少时,自由体积没有得到完全的填充,溶剂挥发后漆膜会出现收缩。 

  

表1 　基料与填料的配比及配比试验性能对比

在生产过程中QL-WX-00II系列新型疏水健康型功能性环保涂料基料与填料的质量配比为m ( 氟树脂+有机硅树脂 ) ∶m (颜料) ∶m (填料) = (55～60) ∶(22～28) ∶(2～4) 时(如表1 试验3 、4 所示) ,涂料黏度适中,在高速搅拌下,可以稳定分散,分散效果较好涂膜遮盖力较好,流平性较好,无明显刷痕,实干后漆膜无裂纹，具有抗龟裂性。

由于水性合成树脂乳液外墙涂料具有施工方便、造价相对较低、翻新容易、色彩鲜艳及安全、环保等特点,已经成为我国建筑涂料的主导产品.但是,普通外墙涂料的耐水、耐候性、耐沾污性尚不足,特别是受雨水、污水影响较大。为了解决上述问题，我们选用了氟碳树脂来提高产品的耐老化和耐候性。因为氟碳树脂具有优越的耐候性、突出的耐沾污性和耐腐蚀、耐化学药品性， 所以室温交联水性氟碳树脂漆的研制开发已成为当前建筑涂料研究的热点之一。我们将丙烯酸的全氟乙基酯和苯乙烯以及丙烯酸酯共聚得到水性氟树脂。氟碳树脂的合成反应式如下： 

 

添加的辅助原料主要包括：流平剂、消泡剂、增稠剂、中和剂AMP – 95等。因为辅助原料的添加量和添加顺序能接影响到涂料的性能。所以，我们经过反复实验，最终选择最合适的添加比例和添加顺序来提高产品的性能，详细指标如下：

流平剂加入量对双组分水性氟碳外墙涂料的影响流平剂加入量对QL-WX-00II系列新型疏水健康型功能性环保涂料的影响是比较明显的,直接影响到涂料的施工性能. 改变流平剂加入量,做3 组对比试验,结果见表2。

表2 　流平剂加入量对比试验表 

　由表2 可知,流平剂加入量过少时,涂料与底材之间的润湿性不够并且容易引起缩孔的物质之间形成表面张力梯度,造成流平时间过短,形成贝纳尔漩涡流,施工性能差,见表2 试验1 ;流平剂加入量过多时,可能造成溶剂的蒸发速度过慢,涂料的黏度过大流平时间过长,造成施工时的流挂现象. 如果流平剂加入量太多可能会出现膜表面形成极薄的助剂层,使涂料分层,涂料的施工性很差,见表2 试验3 ;试验2 结果表明,当流平剂加入量应占总量的014 %～016 %时,刷痕较轻,流平效果明显,施工性良好。

　消泡剂加入量及添加顺序对QL-WX-00II系列新型疏水健康型功能性环保涂料的影响改变消泡剂加入量及加入顺序,做3 组对比试验,结果见表3.试验3 表明,添加消泡剂的量过少时,体系气泡较多,涂膜干燥后,有针眼,但消泡剂的添加量也不宜过多,加入过多消泡剂不仅会增加成本,还能与其他助剂相互作用,影响涂料的性能.由表3 试验2 得知,消泡剂的添加量为总组分的0. 4 %～0. 6 %时流平性好,涂膜干燥后,针眼较少. 且两次添加消泡剂的效果要优于一次添加,即分别在研磨分散颜料制颜料浆阶段和颜料浆中配入乳液的成漆阶段. 每个阶段添加总量的一半。 

表3 　消泡剂加入量对比试验 

　增稠剂加入量对QL-WX-00II系列新型疏水健康型功能性环保涂料的影响

　　改变增稠剂的加入量,做3 组对比试验,详见表4.由表4 可见,当增稠剂质量分数为0. 7 %～0. 9 %时,涂料施工性良好,涂膜稳定增稠剂加入量对QL-WX-00II系列新型疏水健康型功能性环保涂料的影响是比较明显的,直接影响到涂料的施工性能. 加入量过低,涂料施工性不好,黏度过低,涂料附着力和遮盖力不好. 增稠剂添加适量时,能吸附在乳胶粒子表面,然后膨胀产生软凝聚,并形成包覆层,这就增加了乳胶粒子的体积,使粒子的布朗运动受阻,致使黏度升高. 总之添加增稠剂的量原则是要保证涂料具有适应其工作性能的流变性.

表4 　增稠剂加入量对比试验

其他助剂的影响

中和剂AMP - 95 质量分数为012 %. 试验时发现涂料体系的pH 值不合适时,消泡剂的效果很差. 稳定剂质量分数为011 %～2 %时经过人工老化实验涂层无粉化、发花、退色. 达到2 级标准.

表5 　性能测试

生产出来的乳胶漆在容器中的状态：搅拌后，成均匀状态施工性：刷涂二道障碍；涂膜外观：涂膜外观正常；干燥时间（表干）≤1；耐碱性：24h无异常；低温稳定性：3次循环不变质；对比率：≥0.98；耐洗刷性：10000次不露底；耐人工 花粉 级：≤1；老化性 变色 级≤2；耐冻性：不变质；耐温变性：无异常；发挥性有机化合物为27G/L；游离甲醛为0G/KG；重金属：可溶性铅10MG/KG；可溶性镉1MG/KG；可溶性铬3MG/KG；可溶性汞0MG/KG。

Claims (4)

1.新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法，其特征是它包括以下步骤：

（1）、颜填料的准备：将水、重钙、高岭土、硅灰石、超细钛白粉、分散助剂置于分散釜内，在1500r/min的转速下进行高速分散后进行研磨，研磨细度至15～25um，得到超细颜料浆；

（2）、复配乳液的制备：将乳液和复配助剂在拉缸中进行处理；

（3）、将抗裂粉料投入水中添加抗裂助剂，进行分散，直至达到所需黏度；

（4）、将复配好的乳液和研磨好的超细颜料浆按一定比例混合，添加防霉助剂、憎水助剂和分散好的抗裂粉料。

2.如权利要求1所述的新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法，其特征是所述分散助剂包括质量比为0.4%-0.6%的消泡剂和质量比为0.4%-0.6%的流平剂。

3.如权利要求2所述的新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法，其特征是所述复配助剂包括硅丙、硅溶胶和氟硅疏水助剂。

4.如权利要求2所述的新型疏水健康型功能性环保乳胶漆的生产方法，其特征是所述抗裂助剂包括作为基料的木质纤维和硅藻土、作为颜料的钛白粉和作为填料的滑石粉，其质量比分别为基料55%-60%、颜料22%-28%和2%-4%。