CN103627281A - 无机改性防水自洁涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机改性防水自洁涂料及其制备方法与应用。该无机改性防水自洁涂料包括如下质量百分比的组分有：分散相30～40%、连续相35～50%第一乳液15～30%、pH值调节剂0.2～0.5%、增稠剂2～5%。其制备方法包括分散相的配制的步骤和分散相与其他组分混料的步骤。上述无机改性防水自洁涂料形成的涂层具有优异的耐水、耐碱和耐人工气候老化性防腐性能以及优异的自洁性能。其制备方法工艺条件要求低，因此其生产率和良品率高。

Description

无机改性防水自洁涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，特别涉及一种无机改性防水自洁涂料及其制备方法。

背景技术

将涂料单独或与胎体增强材料复合，分层刷涂或喷涂在需要进行防水处理的基层表面，在常温条件下即可形成一个连续、无缝、整体的且具有一定厚度的涂膜防水层，从而能满足建筑的屋面、地下室、厕浴间和外墙等部位防水防渗要求的材料，统称为防水涂料。自洁涂料则是指可以用在基材表面，依靠涂料本身所具有的疏水和亲水物理特性，能够起到防污和易洁（商业上又称为自清洁，自洁）作用的涂料。

我国正处于建筑鼎盛时期。据统计，我国既有建筑400亿平米，每年新增建筑面积达90亿平米。外墙是建筑的外围护结构，起到隔热、挡雨、遮风的作用，同时也是人们对一幢建筑的第一印象。涂料对外墙可以起到装饰、保护以及改善居住环境的效果。目前，对于建筑外墙及屋顶的防水已经收到了广泛关注和重视，普遍使用防水涂料进行防护，譬如氟碳涂料、硅丙涂料以及添加高聚物的涂料等。而外墙的自洁涂料尚未受到广泛关注。空气中的粉尘颗粒、有机污染物等会导致外墙的脏污，近年来，伴随着经济发展导致的空气质量急剧下降，空气中有机污染物含量增加，建筑外墙由新变旧的速度加快，目前，外墙的清洁依然主要依靠人工清洗甚至是不作处理，从而导致一幢漂亮的建筑往往只需1-2年便变得“丑陋不堪”。

目前对外墙进行防水剂自洁处理的成本由两部分组成，材料成本以及施工成本。近几年来，施工成本逐年提高，甚至超过50%。对建筑外墙及屋顶做完防水处理后再进行自洁处理，成本明显提高，导致开发商往往不愿意进行建筑的自洁处理。因此，如何开发出同时具有防水和自洁功能的涂料具有很重要的市场意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种无机改性防水自洁涂料及其制备方法，以解决现有涂料在防水的同时不能实现自洁的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种无机改性防水自洁涂料，包括如下质量百分比的组分：

分散相               30～40 %

连续相               35～50%

第一乳液             15～30 %

pH值调节剂          0.2～0.5 %

增稠剂               2～5 %；

其中，以所述分散相为100%计，其包含如下质量百分比的组分：

水                   20～35 %

焦磷酸钠             0.05～0.2 %

硅酸镁锂             1.5～3.5 %

分散剂               0.2～0.5 %

消泡剂               0.2～0.5 %

颜填料               10～20 %

无机改性聚苯乙烯     5～15 %

纳米自洁填料         5～10 %

成膜助剂             2～5 %

第二乳液             20～50 %。

以及，一种上述无机改性防水自洁涂料的制备方法，包括以下步骤：

将水、焦磷酸钠、硅酸镁锂、分散剂、消泡剂按比例进行第一次混料处理，再加入颜填料、聚苯乙烯微粒和纳米自洁填料进行第二次混料处理，然后加入成膜助剂进行第三次混料处理，最后加入第一乳液进行第四次混料处理，得到分散相；

将分散相与连续相进行混合处理，再加入第二乳液后，加入 pH调节剂和增稠剂调节黏度。

上述无机改性防水自洁涂料通过特定的分散相与连续相等组分协同作用，使得无机改性防水自洁涂料形成的涂层兼具优良的防水性能以及优异的自洁性能，同时有效降低了该无机改性防水自洁涂料的经济成本以及后期对涂层清洁的经济成本。

上述无机改性防水自洁涂料的制备只需按照其配方将各组分进行间隔混料处理，其对工艺条件要求低，因此其生产率和良品率高。

 

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种涂层同时具备防水和自洁性能的无机改性防水自洁涂料。该无机改性防水自洁涂料包括如下质量百分比的组分：

分散相               30～40 %

连续相               35～50%

第一乳液             15～30 %

pH值调节剂          0.2～0.5 %

增稠剂               2～5 %。

具体地，以上述分散相总质量为100%计，其包含如下质量百分比的组分：

水                   20～35 %

焦磷酸钠             0.05～0.2 %

硅酸镁锂             1.5～3.5 %

分散剂               0.2～0.5 %

消泡剂               0.2～0.5 %

颜填料               10～20 %

无机改性聚苯乙烯     5～15 %

纳米自洁填料         5～10 %

成膜助剂             2～5 %

第二乳液             20～50 %。

其中，上述焦磷酸钠、硅酸镁锂可以市购，如焦磷酸钠可以选用天津市大茂化学试剂厂生产的焦磷酸钠，其含量≥99%；硅酸镁锂可以选用硅酸镁锂为美国洛克伍德公司的LAPONITE  RD。

上述分散剂优选为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等有机分散剂中的一种如海川的5040、EFKA的4560。

上述消泡剂优选为有机硅类消泡剂，如德国毕克BYK-024、BYK-036。

上述颜填料优选为但不限于金红石型钛白粉、重质碳酸钙、煅烧高岭土、硫酸钡等、铁红、铬黄、炭黑中的至少一种，当然还可以选用本行业常用的其他颜填料组合。

上述无机改性聚苯乙烯优选粒径为0.1～1mm的无机改性聚苯乙烯，具体可以选用深圳市嘉达化工有限公司生产的粒径为0.1-1mm的无机改性聚苯乙烯。

上述纳米自洁填料优选为钙钛矿型纳米二氧化钛，具体的如深圳市嘉达化工有限公司生产的T-100。

上述成膜助剂优选为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯，具体的如如伊士曼的2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯（TEXANAL）。

上述第二乳液优选为硅丙乳液。具体的如巴德富集团的硅丙乳液RS-996AD。

以上述无机改性防水自洁涂料实施例中的连续相总质量为100%计，优选包括如下质量百分比的组分：

水            98～99 %

防霉剂        0.5～1 %

羟乙基纤维素  0.5～1 %。

在进一步优选实施例中，以该连续相总质量为100%，优选包括如下质量百分比的组分：

水            99 %

防霉剂        0.5 %

羟乙基纤维素  0.5 %。

其中，在该连续相的优选实施例中，水优选去离子水，当然还可以选用双蒸水等。

在该连续相的优选实施例中的防霉剂优选为含有5-氯-2-甲基-4-异噻銼啉-3-酮和2-甲基-4-异噻銼啉-3-酮的混合物，具体的如克莱恩的NIPACIDE CI 15。

在该连续相的优选实施例中的羟乙基纤维素优选为DOW的ER-30M。

以上述无机改性防水自洁涂料实施例中的第一乳液优选为硅丙乳液。具体的如巴德富集团的硅丙乳液RS-996AD。其中，该第一乳液与第二乳液可以选用相同或不相同的种类。

上述pH值调节剂优选为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，具体的如DOW的AMP-95。

上述增稠剂优选为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂。具体的如Rohm and Haas的ACRYSOL TT-935。其中，该增稠剂可以选用增稠剂的水溶液，如增稠剂：水=1：2（质量比）的增稠剂水溶液。

由上述可知，上述无机改性防水自洁涂料通过特定的分散相与连续相等组分协同作用，使得无机改性防水自洁涂料形成的涂层兼具优良的防水性能以及优异的自洁性能，同时有效降低了该无机改性防水自洁涂料的经济成本以及后期对涂层清洁的经济成本。

相应地，本发明实施例还提供了上述无机改性防水自洁涂料的制备方法，该方法包括如下步骤：

S01. 配制分散相：将水、焦磷酸钠、硅酸镁锂、分散剂、消泡剂按比例进行第一次混料处理，再加入颜填料、聚苯乙烯微粒和纳米自洁填料进行第二次混料处理，然后加入成膜助剂进行第三次混料处理，最后加入第一乳液进行第四次混料处理，得到分散相；

S02. 将分散相与其他组分进行混料处理：将分散相与连续相进行混合处理，再加入第二乳液后，加入 pH调节剂和增稠剂调节黏度。

具体地，上述步骤S01中的分散相的配方以及配方中的各组分优选含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

作为优选实施例，在配制分散相时，将水、焦磷酸钠、硅酸镁锂、分散剂、消泡剂按比例进行第一次混料处理是以400~800rpm转速搅拌3~5min。

作为另一优选实施例，加入颜填料、聚苯乙烯微粒和纳米自洁填料进行第二次混料处理是以1000~1200rpm转速搅拌15~20min。

作为再一优选实施例，加入成膜助剂进行第三次混料处理是以600~800rpm转速搅拌2~8min。

作为第四优选实施例，加入第一乳液进行第四次混料处理是以600~800rpm转速搅拌2~8min。

上述各混料处理能使得分散相中各组分分散均匀，配制成稳定的分散相。

上述步骤S02中的连续相、第二乳液、pH调节剂和增稠剂含量和种类如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

该连续相优选为上文含有水、防霉剂和羟乙基纤维素等组分的实施例时，该连续相配制方法优选如下：

将蒸馏水和防霉剂按比例在500~800rpm混合处理下加入羟乙基纤维素，分散5~10min。

在优选实施例中，该分散相与连续相进行混合处理直至两组分充分混合，如混合至粒子直径到达生产要求后，再加入第二乳液。

应该理解的是，该无机改性防水自洁涂料的制备方法还包括对无机改性防水自洁涂料包装的步骤。

上述无机改性防水自洁涂料制备方法只需按照其配方将各组分进行间隔混料处理，即可得到产品，其因此其生产率和良品率高。

现以无机改性防水自洁涂料的配方和制备方法为例，对本发明进行进一步详细说明。

实施例1

无机改性防水自洁涂料及其配制方法。其中该无机改性防水自洁涂料配方及其配制方法如下：

分散相（白色）的配制：向分散缸中依次加入25.4份水、0.1份焦磷酸钠、2.0份LAPONITE  RD、0.2份5040、0.3份BYK-024，以500rpm转速搅拌，每加入一种组份分散3min；将提高转速至1200rpm，加入10份钛白颜填料，7份无极改性聚苯乙烯微粒，6份纳米自洁填料，分散15min；将转速调至600rpm，加入3份TEXANAL，搅拌5min后缓慢加入46份RS-996AD，搅拌均匀后备用；

连续相的配制：在干净的分散缸中依次加入99份自来水和0.5份NIPACIDE CI 15，调节分散机转速500rpm，缓慢加入0.5份ER-30M，分散均匀后备用；

成品的配制：向分散缸中加入46份连续相，低速搅拌，在搅拌过程中缓慢加入分散相30份，至粒子直径到达要求后，再加入20份RS-996AD，最后加入0.2份AMP-95和3.8份增稠剂水溶液调节到合适的黏度即可。

实施例2

无机改性防水自洁涂料及其配制方法。其中该无机改性防水自洁涂料配方及其配制方法如下：

分散相（黑色）的配制：向分散缸中依次加入21份水、0.1份焦磷酸钠、2.2份LAPONITE RD、0.4份5040、0.3份BYK-024，以600rpm转速搅拌，每加入一种组份分散3min；将转速提高至1500rpm，加入5份炭黑颜填料，10份无机纳米改性聚苯乙烯颗粒，8份纳米自洁填料，分散15min；将转速调至800rpm，加入3份TEXANAL，搅拌5min后缓慢加入50份RS-996AD，搅拌均匀后备用；

连续相的配制：在干净的分散缸中依次加入99份自来水和0.5份NIPACIDE CI 15，调节分散机转速500rpm，缓慢加入0.5份ER-30M，分散均匀后备用；

成品的配制：向分散缸中加入46份连续相，低速搅拌，在搅拌过程中缓慢加入分散相32份，至粒子直径到达要求后，加入20份RS-996AD，最后加入0.2份AMP-95和3.8份增稠剂水溶液调节到合适的黏度即可。

实施例3

无机改性防水自洁涂料及其配制方法。其中该无机改性防水自洁涂料配方及其配制方法如下：

分散相（红色）的配制：向分散缸中依次加入26.6份水、0.1份焦磷酸钠、2.2份LAPONITE  RD、0.3份5040、0.3份BYK-024，以600rpm转速搅拌，每加入一种组份分散3min；将转速提高至1500rpm，加入10份铁红颜填料，5聚苯乙烯颗粒，5份纳米自洁粉体，分散20min；将转速调至700rpm，加入2.5份TEXANAL，搅拌5min后缓慢加入48份RS-996AD，搅拌均匀后备用；

连续相的配制：在干净的分散缸中依次加入99份自来水和0.5份NIPACIDE CI 15，调节分散机转速500rpm，缓慢加入0.5份ER-30M，分散均匀后备用；

成品的配制：向分散缸中加入46份连续相，低速搅拌，在搅拌过程中缓慢加入分散相32份，至粒子直径到达要求后，加入20份RS-996AD，最后加入0.2份AMP-95和3.8份增稠剂水溶液调节到合适的黏度即可。

性能测试：

将上述实施例1至实施例3提供的无机改性防水自洁涂料一般性能按照GB/T 9755-2001进行测试，耐沾污性能按照GB/T 9780-2005进行测试，具体结果如表1：

表1

由表1可知，本发明实施例提供的无机改性防水自洁涂料具有优异的耐水、耐碱和耐人工气候老化性防腐性能，同时具有优异的耐粘污性能的自洁性能。

 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无机改性防水自洁涂料，包括如下质量百分比的组分：

分散相               30～40 %

连续相               35～50%

第一乳液             15～30 %

pH值调节剂          0.2～0.5 %

增稠剂               2～5 %；

其中，以所述分散相总质量为100%计，其包含如下质量百分比的组分：

水                   20～35 %

焦磷酸钠             0.05～0.2 %

硅酸镁锂             1.5～3.5 %

分散剂               0.2～0.5 %

消泡剂               0.2～0.5 %

颜填料               10～20 %

无机改性聚苯乙烯     5～15 %

纳米自洁填料         5～10 %

成膜助剂             2～5 %

第二乳液             20～50 %。

2.根据权利要求2所述的无机改性防水自洁涂料，其特征在于：所述无机改性聚苯乙烯的粒径为0.1～1mm；和/或

所述分散剂为三乙基己基磷酸、十二烷基硫酸钠、甲基戊醇、纤维素衍生物、聚丙烯酰胺、古尔胶、脂肪酸聚乙二醇酯等常用有机分散剂中的一种。

3. 根据权利要求2所述的无机改性防水自洁涂料，其特征在于：所述颜填料为金红石型钛白粉、重质碳酸钙、煅烧高岭土、硫酸钡等、铁红、铬黄、炭黑中的至少一种；或/和所述纳米自洁填料为钙钛矿型二氧化钛纳米粉。

4. 根据权利要求2所述的无机改性防水自洁涂料，其特征在于：所述成膜助剂为2,2,4-三甲基-1,3-戊二醇单异丁酸酯。

5. 根据权利要求2～4任一项所述的无机改性防水自洁涂料，其特征在于：所述第一乳液和/或第二乳液分散剂为硅丙乳液。

6. 根据权利要求2～4任一项所述的无机改性防水自洁涂料，其特征在于：所述增稠剂为疏水改性碱溶性乳液型增稠剂。

7. 根据权利要求2～4任一项所述的无机改性防水自洁涂料，其特征在于：以所述连续相总质量为100%计，其包含如下质量百分比的组分：

水            98～99 %

防霉剂        0.5～1 %

羟乙基纤维素  0.5～1 %。

8. 根据权利要求7所述的无机改性防水自洁涂料，其特征在于：所述防霉剂为含有质量比为（1～2）：1的5-氯-2-甲基-4-异噻銼啉-3-酮与2-甲基-4-异噻銼啉-3-酮的混合物。

9. 一种制备如权利要求1～8任一项所述的无机改性防水自洁涂料的方法，包括以下步骤：

将水、焦磷酸钠、硅酸镁锂、分散剂、消泡剂按比例进行第一次混料处理，再加入颜填料、聚苯乙烯微粒和纳米自洁填料进行第二次混料处理，然后加入成膜助剂进行第三次混料处理，最后加入第一乳液进行第四次混料处理，得到分散相；

将分散相与连续相进行混合处理，再加入第二乳液后，加入 pH调节剂和增稠剂调节黏度。

10. 根据权利要求9所述的无机改性防水自洁涂料的制备方法，其特征在于：所述第一次混料处理是以400~800rpm转速搅拌3~5min；和/或

所述第二次混料处理是以1000~1200rpm转速搅拌15~20min；和/或

所述第三次混料处理是以600~800rpm转速搅拌2~8min；和/或

所述第四次混料处理是以600~800rpm转速搅拌2~8min；和/或

所述连续相的配制方法如下：

将蒸馏水和防霉剂按比例在500~800rpm混合处理下加入羟乙基纤维素，分散5~10min。