CN105062320A - 一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料及其制备方法和应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料及其制备方法和应用。所述防水涂料包括0.2～20重量份烯键式不饱和阴离子单体、0.5～10重量份含磷酸酯表面活性剂、10～60重量份水性双酚A环氧树脂、6～8重量份二丙二醇丁醚、1～5重量份分散剂、0.1～0.5重量份润湿剂、2～4重量份增稠剂和0.5～1重量份pH调节剂。所述涂料的制备方法包括以下步骤：(1)混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1200～1500r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；(2)混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌30～50min，制成成膜聚合物；(3)混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌20～40min，制成所述防水涂料。

Description

一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及化工涂料技术领域，尤其涉及一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料及其制备方法和应用。

背景技术

建筑外墙瓷砖为城市的建设美化和建筑物外墙装饰起到不可磨灭的作用。但瓷砖存在的“显性”和“隐形”安全问题日益为公众所重视，因此对于已有建筑物上传统外墙瓷砖的改造成为人们主要研究的方向。现有的瓷砖体多有易脱落、孔洞多、易空鼓和开裂而引起渗水等问题，这一方面是由瓷砖本身的耐酸碱度较差，受酸雨和大气的长期腐蚀造成的；一方面也由瓷砖本身的粘度、防水性、硬度和稳定性不足造成；此外，这样的瓷砖寿命较短，如果不及时更换或翻新，则会存在很大的安全隐患。常见的翻新技术即为在瓷砖表面涂漆或打掉瓷砖换成涂料，鉴于目前大量的建筑物都采用了瓷砖做外墙，因此我们旨在研究一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料。

在现有技术中，CN103013289A公开了一种建筑外墙瓷砖翻新用涂料的制备方法，步骤为：1)A组份的制备：将水放入分散罐内，转速800～1000转/分钟；然后加入增稠剂、pH调节剂搅拌5～10分钟；在分散状态下将分散剂和润湿剂依次加入分散罐内，搅拌5～10分钟；再将颜料和填料加入分散罐内，提高转速到1200～1400转/分钟，分散20～30分钟，分散结束后加入成膜物质Ⅰ搅拌10～20分钟；然后加入成膜助剂、防腐剂、防霉剂和附着力促进剂，搅拌5～10分钟；最后加入消泡剂，并搅拌20～30分钟；2)B组份的制备：将成膜助剂Ⅱ加入到成膜物质Ⅱ中，搅拌10～20分钟；3)涂料的制备：将A组份和B组份按比例混合，搅拌20～30分钟。采用该方法制备的涂料虽然具有优异的耐酸性能，但其耐擦洗性、不透明度、稳定性、粘度和硬度指标都不甚理想。而随着人们对于建筑外墙瓷砖的安全重视日益显著，因此除了耐酸性外，考虑瓷砖的耐擦洗性、不透明度、稳定性、粘度和硬度也同样至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料及其制备方法和应用，采用本发明的防水涂料具有较强的耐擦洗性和较高的不透明度；此外，其还具有稳定性好、粘结力强和硬度高等特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料，所述涂料按重量份包括以下组份：

其中，烯键式不饱和阴离子单体可以是0.2重量份、0.5重量份、1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份、10重量份、11重量份、12重量份、13重量份、14重量份、15重量份、16重量份、17重量份、18重量份、19重量份或20重量份；

含磷酸酯表面活性剂可以是0.5重量份、1重量份、2重量份、3重量份、4重量份、5重量份、6重量份、7重量份、8重量份、9重量份或10重量份；

水性双酚A环氧树脂可以是10重量份、15重量份、20重量份、25重量份、30重量份、35重量份、40重量份、45重量份、50重量份、55重量份或60重量份；

二丙二醇丁醚可以是6重量份、6.1重量份、6.2重量份、6.3重量份、6.4重量份、6.5重量份、6.6重量份、6.7重量份、6.8重量份、6.9重量份、7重量份、7.1重量份、7.2重量份、7.3重量份、7.4重量份、7.5重量份、7.6重量份、7.7重量份、7.8重量份、7.9重量份或8重量份；

分散剂可以是1重量份、1.5重量份、2重量份、2.5重量份、3重量份、3.5重量份、4重量份、4.5重量份或5重量份；

润湿剂可以是0.1重量份、0.15重量份、0.2重量份、0.25重量份、0.3重量份、0.35重量份、0.4重量份、0.45重量份或0.5重量份；

增稠剂可以是2重量份、2.1重量份、2.2重量份、2.3重量份、2.4重量份、2.5重量份、2.6重量份、2.7重量份、2.8重量份、2.9重量份、3重量份、3.1重量份、3.2重量份、3.3重量份、3.4重量份、3.5重量份、3.6重量份、3.7重量份、3.8重量份、3.9重量份或4重量份；

pH调节剂可以是0.5重量份、0.55重量份、0.6重量份、0.65重量份、0.7重量份、0.75重量份、0.8重量份、0.85重量份、0.9重量份、0.95重量份或1重量份。

优选地，所述烯键式不饱和阴离子单体为可聚合的酸、酸酐及其金属离子。

优选地，所述烯键式不饱和阴离子单体为丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、马来酸、乙烯基膦酸或甲基丙烯酸中的一种或至少两种的混合物；例如可以是丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、或丙烯酸和巴豆酸的混合物、丙烯酸和衣康酸和马来酸三者的混合物、富马酸和乙烯基膦酸和甲基丙烯酸三者的混合物、或者丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、马来酸和乙烯基膦酸的混合物。

优选地，所述含磷酸酯表面活性剂包括具有至少一个磷酸酯基团的化合物。

优选地，所述含磷酸酯表面活性剂包括壬基苯酚乙氧化物二磷酸酯、十三烷醇乙氧化物磷酸酯、异癸基乙氧化物磷酸酯或C_(10～16)烷基乙氧化物/丙氧化物磷酸酯的一种或至少两种的混合物，例如可以是壬基苯酚乙氧化物二磷酸酯、十三烷醇乙氧化物磷酸酯、异癸基乙氧化物磷酸酯、或壬基苯酚乙氧化物二磷酸酯和十三烷醇乙氧化物磷酸酯的混合物、十三烷醇乙氧化物磷酸酯和异癸基乙氧化物磷酸酯的混合物、十三烷醇乙氧化物磷酸酯、异癸基乙氧化物磷酸酯和C_(10～16)烷基乙氧化物/丙氧化物磷酸酯的混合物。

第二方面，本发明提供如第一方面所述的防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

(1)乳液聚合物的制备：混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1200～1500r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；所述搅拌速度可以是1200r/min、1220r/min、1250r/min、1270r/min、1300r/min、1320r/min、1350r/min、1370r/min、1400r/min、1420r/min、1450r/min、1470r/min或1500r/min；

(2)成膜聚合物的制备：混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌30～50min，制成成膜聚合物；所述搅拌时间可以是30min、31min、32min、33min、34min、35min、36min、37min、38min、39min、40min、41min、42min、43min、44min、45min、46min、47min、48min、49min或50min；

(3)防水涂料的制备：混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌20～40min，制成所述防水涂料；所述搅拌时间可以是20min、21min、22min、23min、24min、25min、26min、27min、28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min、35min、36min、37min、38min、39min或40min。

优选地，所述步骤(1)还加入颜料、填料、防腐剂、防霉剂、附着力促进剂或消泡剂中的一种或至少两种的混合物，例如可以是颜料、填料、防腐剂、防霉剂、或颜料和填料的混合物、或防腐剂、防霉剂和附着力促进剂的混合物、或颜料、填料、防腐剂和消泡剂的混合物、或颜料、填料、防腐剂、防霉剂、附着力促进剂和消泡剂的混合物。

优选地，所述烯键式不饱和阴离子单体的重均分子量为4,000～20,000，例如可以是4,000、5,000、6,000、7,000、8,000、9,000、10,000、11,000、12,000、13,000、14,000、15,000、16,000、17,000、18,000、19,000或20,000；优选为10,000～15,000。

优选地，所述含磷酸酯表面活性剂的粒径为0.5～1.5mm，例如可以是0.5mm、0.51mm、0.52mm、0.53mm、0.54mm、0.55mm、0.56mm、0.57mm、0.58mm、0.59mm、0.6mm、0.7mm、0.8mm、0.9mm、1.0mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm或1.5mm；优选为0.8～1.2mm。

优选地，所述增稠剂的酸值大于50mgKOH/g，例如可以是50mgKOH/g、60mgKOH/g、70mgKOH/g、80mgKOH/g、90mgKOH/g、100mgKOH/g、110mgKOH/g、120mgKOH/g、130mgKOH/g、140mgKOH/g、150mgKOH/g、160mgKOH/g、170mgKOH/g、180mgKOH/g、190mgKOH/g或200mgKOH/g；优选为大于100mgKOH/g；

优选地，所述增稠剂上的酸基团为磺酸基团。

优选地，所述pH调节剂的胺基团为伯、仲、叔或芳香伯胺基，优选为伯、仲或叔胺基。

第三方面，本发明提供如第一方面所述的防水涂料在建筑外墙涂覆方面的应用。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

(1)本发明的涂料是在大量实验的基础上确定的各组分以及相应组分的含量，使得涂料的耐擦洗性、不透明度、稳定性、粘度和硬度较强，使得采用本发明的涂料翻新的瓷砖能够多年不脱落、不脱色。

(2)本发明的方法是在大量实验的基础上确定的步骤，使得涂料的设计性能得以发挥，同时最大可能地节约时间、步骤和组分。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。

各实施例按照表1取各组分重量，按照表2取各组分的具体物质。

表1

	实施例1	实施例2	实施例3	实施例4	实施例5
						烯键式不饱和阴离子单体	0.2	5.2	1.7	10.6	20
含磷酸酯表面活性剂	10	0.5	5.3	2.4	8.8
						水性双酚A环氧树脂	35	60	10	52	26
二丙二醇丁醚	7.5	6	6.5	7	8
						分散剂	1	2	3	4	5
润湿剂	0.5	0.4	0.3	0.2	0.1

增稠剂	2	3	4	2.5	3.5
						pH调节剂	0.75	0.5	1	0.33	0.84

表2

实施例1

(1)乳液聚合物的制备：混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1200r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；

(2)成膜聚合物的制备：混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌50min，制成成膜聚合物；

(3)防水涂料的制备：混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌20min，制成所述防水涂料。

实施例2

(1)乳液聚合物的制备：混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1500r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；

(2)成膜聚合物的制备：混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌30min，制成成膜聚合物；

(3)防水涂料的制备：混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌40min，制成所述防水涂料。

实施例3

(1)乳液聚合物的制备：混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1350r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；

(2)成膜聚合物的制备：混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌40min，制成成膜聚合物；

(3)防水涂料的制备：混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌30min，制成所述防水涂料。

实施例4

(1)乳液聚合物的制备：混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1300r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；

(2)成膜聚合物的制备：混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌30min，制成成膜聚合物；

(3)防水涂料的制备：混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌40min，制成所述防水涂料。

实施例5

(1)乳液聚合物的制备：混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1400r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；

(2)成膜聚合物的制备：混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌40min，制成成膜聚合物；

(3)防水涂料的制备：混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌20min，制成所述防水涂料。

对比例1

采用CN103013289A的方法制作涂料，所述涂料包括A组份和B组份，其中A组份以重量百分比计由下列组份组成：成膜物质Ⅰ22％，所述成膜物质Ⅰ为接枝了可以与水性双酚A环氧树脂共混交联固化的功能官能团的丙烯酸乳液，成膜助剂Ⅰ6％，颜料12％，填料16％，分散剂4％、润湿剂0.2％、消泡剂0.8％、增稠剂2％、pH调节剂0.7％、防霉剂0.2％、防腐剂0.3％、附着力促进剂1.5％，余量为水；B组份由以重量百分比计的下列物质组成：成膜物质Ⅱ70％，所述的成膜物质Ⅱ为水性双酚A环氧树脂，成膜助剂Ⅱ30％；A和B的混合比例为10:1.5。

对比例2

取20重量份烯键式不饱和阴离子单体、60重量份水性双酚A环氧树脂、6重量份二丙二醇丁醚、5重量份分散剂、0.5重量份润湿剂、4重量份增稠剂和0.8重量份pH调节剂，采用与实施例1相同的方法制备涂料。

对比例3

取10重量份含磷酸酯表面活性剂、50重量份水性双酚A环氧树脂、6重量份二丙二醇丁醚、3重量份分散剂、0.3重量份润湿剂、4重量份增稠剂和1重量份pH调节剂，采用与实施例2相同的方法制备涂料。

对比例4

取30重量份烯键式不饱和阴离子单体、15重量份含磷酸酯表面活性剂、10重量份水性双酚A环氧树脂、8重量份二丙二醇丁醚、5重量份分散剂、0.5重量份润湿剂、2重量份增稠剂和0.5重量份pH调节剂，采用与实施例3相同的方法制备涂料。

性能测试：

(1)ICI擦洗实验(检测水性涂料涂覆后的耐湿磨性)：

首先使待测试的水性涂料通过80微米的尼龙筛网以除去块状物，并真空下于1500rpm离心7分钟以除去空气。用块涂布器(blockspreader)将200微米厚的水性涂料涂在165mm长和432mm宽的聚氯乙烯片(ScrubTestPanelP121-IONTM，Leneta公司，NewJersey，美国)的黑色表面上。每个涂覆的板在室温(约18℃)下干燥1、7或28天。将该板切成8个相同的160mm长和54mm宽的长方形，并按如下方法检测每个长方形的耐磨性：

将触垫固定在基台上，基台又固定在距离旋转传动装置中心的5～10mm处，以使传动装置的操作引起该垫片扫过1250mm2的同心圆区域。该垫片被非离子表面活性剂SynperonicNTM(来自ImperialChemicalIndustriesPlcofWilton，Cleveland，UK)0.5wt％水溶液润湿，并通过加入更多的表面活性剂溶液而在实验过程中保持润湿。每个涂覆过的长方形又置于平板上，使其涂覆过的表面在最上面。该平板由固定在水平轴上的杠杆的一个臂支持。杠杆的另一个臂负载0.5千克的重量。平板中心和轴重心的距离分别是150mm和180mm。经由杠杆作用的重量使平板旋转到水平面，并对该垫片施加恒定的压力。然后该垫片相对于涂覆过的表面作同心旋转，直至在垫片旋转下从该区域除去所有的涂料。该操作所需的旋转次数记录为结果。对所有八个长方形进行该实验，然后再对同样油漆的另八个长方形进行该实验。这十六个结果的平均值记录为该涂料的ICI耐擦洗性。

(2)ICI不透明度实验：

尽管对干漆膜进行ICI不透明度实验，但其结果的表示方式使得涂料的有效遮盖能力得到比较。因此，所得的值与人们以令人满意的遮盖力每升油漆所覆盖的基底(例如墙壁或天花板)的面积有关。该值的单位是m²/L。该值不是绝对值，但可以比较不同的油漆。检测如下：

用150μm块涂布器将油漆涂覆在280mm长、10mm宽、50μm厚的全透明的MelinexTM(来自ICI)聚对苯二甲酸乙二醇酯薄片上。使涂层在室温(约18℃)下干燥7天。然后在透明箱中观察经涂覆的薄片，确定三个无缺陷的区域。将每个无缺陷的区域依次放在白色陶瓷砖上，使涂料涂层在最上面。各涂层的CIE三色值Y用符合CIE标准IlluminantC的分光光度计和在2度观察仪条件下检测。然后将每个区域放在黑色陶瓷砖上，并如上再次检测CIE“Y”值。在检测Y值后，检测在每个无缺陷区域中的涂料涂层的厚度，取该厚度的平均值。厚度如下测定：在每个区域划分出36mm²的长方形，称重长方形，用丙酮完全除去涂层，再次称重长方形，然后用涂层的重量、长方形的面积和油漆固体分的密度计算油漆的体积“V”，如果以相同的速率涂覆该油漆，其将分布在1m²上。还计算公称薄膜厚度“T”。

Y值和公称薄膜厚度T代入Kubelka-Munk公式中，得到分散系数“S”，其是根据英国标准BS3900PartD71983(也称为1506504/1-1983)第4段的。“S”乘以体积固体分％和1000得到的值记录为ICI不透明度。

(3)稳定性(烘箱和室温)测试：

将所有的样品使用二甲基乙醇胺调节至相同的pH值(8.0±0.2)，并通过加入碱可溶胀的增稠剂(ViscalexLO-30)调节至在3号Zahn杯上25±5秒的近似粘度，并在室温(约25℃)下老化过夜，然后在室温下或在烘箱中进一步老化。使用3号Zahn杯测量老化过夜之后的所有样品的初始粘度作为对照，并且所有的老化样品在相同温度下测试。将150g的每个样品放在设定在BLUEM-ElectricCompany的烘箱中(具有POWER-O-MATIC70TM的STABIL-THERM恒温箱)。每7天从所述箱中取出每个样品，并将它们放置4小时以达到环境温度，然后使用3号Zahn杯测量粘度。这一试验程序总共进行28天。具有10秒或更大的粘度增加的任何样品被归为不合格。对于室温(约25℃)试验，除了不放在箱中，使用相同的程序。

(4)粘度(Zahn杯)

根据样品的预期粘度范围选择所用的杯。使用规格表和使用由生产商PaulN.Gardner提供的书面指导进行的试验，来进行杯的选择。检查所述杯以确保它是干净的，并且确保在开孔中或周围没有残余的干燥物质。用4小时时间使样品的温度与室温平衡。利用分开的不锈钢钥匙环将所述杯完全浸在被测量的样品中。测量并记录所述杯所容纳的样品的温度。通过将食指插入到杯的手柄环中来使杯保持垂直，并以快速、稳定的动作将杯从样品中提出。当杯的上边缘突破表面时，开始计时；当观察到杯的底部处样品流的首次明确断开时，停止计时。记录流出时间的秒数以及温度和杯号。

测试结果见表3。

表3

从测试结果可以看出，本发明的涂料ICI耐擦洗性大于1400、ICI不透明度大于8500、稳定性全部合格、粘度大于1.6且硬度大于1.1MPa；对比例的ICI耐擦洗性低于700、ICI不透明度低于6000、稳定性基本不合格、粘度低于0.6且硬度低于0.35MPa，可见本发明在取得较高不透明度的同时仍具有优异的可擦洗性，同时稳定性好、粘结力强且力学性能优异，是一种可显著增强建筑外墙瓷砖性能的涂料，具有良好的实用价值和可推广性。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的工艺方法，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用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 (10)

1.一种建筑外墙瓷砖翻新用防水涂料，其特征在于，所述涂料按重量份包括以下组份：

2.根据权利要求1所述的涂料，其特征在于，所述烯键式不饱和阴离子单体为可聚合的酸、酸酐及其金属离子；

优选地，所述烯键式不饱和阴离子单体为丙烯酸、巴豆酸、衣康酸、富马酸、马来酸、乙烯基膦酸或甲基丙烯酸中的一种或至少两种的混合物。

3.根据权利要求1或2所述的涂料，其特征在于，所述含磷酸酯表面活性剂包括具有至少一个磷酸酯基团的化合物；

优选地，所述含磷酸酯表面活性剂包括壬基苯酚乙氧化物二磷酸酯、十三烷醇乙氧化物磷酸酯、异癸基乙氧化物磷酸酯或C_(10～16)烷基乙氧化物/丙氧化物磷酸酯的一种或至少两种的混合物。

4.一种如权利要求1～3所述涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)乳液聚合物的制备：混合水、烯键式不饱和阴离子单体和含磷酸酯表面活性剂，于1200～1500r/min搅拌，制备单体预混合物；然后依次加入增稠剂、pH调节剂、分散剂和润湿剂，制成乳液聚合物；

(2)成膜聚合物的制备：混合水、二丙二醇丁醚和水性双酚A环氧树脂，搅拌30～50min，制成成膜聚合物；

(3)防水涂料的制备：混合乳液聚合物和成膜聚合物，搅拌20～40min，制成所述防水涂料。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)还加入颜料、填料、防腐剂、防霉剂、附着力促进剂或消泡剂中的一种或至少两种的混合物。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述烯键式不饱和阴离子单体的重均分子量为4,000～20,000；优选为10,000～15,000。

7.根据权利要求4～6之一所述的方法，其特征在于，所述含磷酸酯表面活性剂的粒径为0.5～1.5mm；优选为0.8～1.2mm。

8.根据权利要求4～7之一所述的方法，其特征在于，所述增稠剂的酸值大于50mgKOH/g，优选为大于100mgKOH/g；

优选地，所述增稠剂上的酸基团为磺酸基团。

9.根据权利要求4～8之一所述的方法，其特征在于，所述pH调节剂的胺基团为伯、仲、叔或芳香伯胺基，优选为伯、仲或叔胺基。

10.如权利要求1～3所述防水涂料在建筑外墙涂覆方面的应用。