CN105131789A - 固化型防水防护与温致变色涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑物外墙防水与防护涂料制造领域，具体公开了一种固化型防水防护与温致变色涂料及其制备方法。该固化型防水防护与温致变色涂料包括A组分和B组分；A组分包含按重量份数计的：固化剂50-90份，稀释剂0-100份；B组分包含按重量份数计：防水成膜剂100份，紫外线隔离剂0.5-40份，温致变色剂0-25份，分散剂0-5份。该固化型防水防护与温致变色涂料能过有效隔离水分渗入被保护的喷绘装饰涂层，并能够有效隔离酸雨对喷绘装饰涂层的腐蚀，其温至变色效应显著且可调，对紫外线的隔离率可达83％。本发明的制备方法简单易行，可应用于工业化生产。

Description

固化型防水防护与温致变色涂料及其制备方法

【技术领域】

本发明涉及建筑物外墙防水与防护涂料技术领域，尤其涉及一种固化型防水防护与温致变色涂料及其制备方法。

【背景技术】

随着城市化进程的加快，城市规模的日益扩大和建筑物的日益密集在为生活带来便利的同时，也使人的生活环境和视觉空间产生压迫感，给人的心理健康带来负面影响。

为此，建筑师们力求在工程美学结构上进行改善，然而目前的这些方式均存在难以克服的缺陷，例如：玻璃幕墙，尽管美观但是容易产生阳光反射与聚焦污染；覆盖瓷砖，尽管美化效果良好但容易风化脱落，造成安全隐患。

彩色涂料因其美化效果灵活、自然，而倍受关注。然而现有的外墙涂料耐候性差且易褪色剥落，需要频繁地进行修复，这种大规模翻修也会造成巨大的资源浪费。

鉴于以上，亟需开发一种新型防水防护涂料，以克服现有技术中的外墙涂料耐候性差的缺陷。

【发明内容】

本发明旨在克服现有技术的外墙涂料耐候性差的缺陷，提供一种新型防水防护涂料以及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

一方面，本发明提供一种固化型防水防护与温致变色涂料，包含包括A组分和B组分；所述A组分包含按重量份数计的：固化剂50-90份，优选为51-84份，稀释剂0-100份，优选为10-40份；所述B组分包含按重量份数计的：防水成膜剂100份，紫外线隔离剂0.5-40份，优选为0.8-22.5份，温致变色剂0-25份，优选为0-10.5份，分散剂0-5份，优选为0-3份。

一些实施例中，所述固化剂可以为多异氰酸酯、环氧树脂、多端环氧醚基烷撑烷基硅氧烷或所述环氧树脂+所述多端环氧醚基烷撑烷基硅氧烷的混合体；所述多异氰酸酯可以具有如下结构：

OCN-R₁-NCO

所述环氧树脂具有如下结构：

其中，R₁、R₇分别为烷撑、苯撑、取代苯撑、芳环撑、取代芳环撑、杂环撑或取代杂环撑；

所述多端环氧醚基烷撑烷基硅氧烷可以具有如下结构：

其中，m≥0、n≥1，且m、n为整数；R₂为C₂-C₅的烷撑；R₃、R₄、R₅、R₆分别为烷基、苯基、取代苯基、芳环基、取代芳环基、杂环基或取代杂环基。

一些实施例中，所述稀释剂可以为C₂-C₅的醋酸酯、C₆-C₁₉的烷烃、芳环、取代芳环、杂环或取杂环烃，或它们中至少两种的混合物。

一些实施例中，所述防水成膜剂可以为多端氨基烷撑硅氧烷或/和多端氨基聚醚；

所述多端氨基烷撑硅氧烷具有如下结构：

其中，m≥0，n≥1，且m、n为整数；R₂为C₂-C₅的烷撑；R₃、R₄、R₅、R₆分别为烷基、苯基、取代苯基、芳环基、取代芳环基、杂环基或取代杂环基；

所述多端氨基聚醚具有如下结构：

其中，n为≥1的整数。

一些实施例中，所述多端氨基烷撑硅氧烷、所述多端氨基聚醚的数均分子量或粘均分子量可以为500-5000。

一些实施例中，所述紫外线隔离剂可以为茂金属、烷基茂金属、纳米过渡元素氧化物、纳米稀土元素氧化物，或它们中至少两种的混合体或共晶体。

一些实施例中，所述茂金属可以为二茂铁、二茂钴、二茂镍，或它们中至少两种的混合物；所述烷基茂金属可以为含有1-3个叔丁基的二茂铁、含有1-3个叔丁基的二茂钴或含有1-3个叔丁基的二茂镍中的一种或至少两种的混合物；所述纳米过渡元素氧化物的平均粒径D50为2-100nm，并且可以为氧化钇、氧化钒、氧化钛、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜或氧化锌中的一种或至少两种的混合物或共晶体；所述纳米稀土元素氧化物的平均粒径D50为2-100nm，优选为20-50nm，并且为镧系或锕系元素氧化物中的一种或至少两种的混合物或共晶体。

一些实施例中，所述温致变色剂可以为过渡元素卤化物及其异种卤化物共晶体或硫化物及其异种硫化物共晶体、过渡元素卤化物或硫化物与羟基化合物的络合物、过渡元素卤化物或硫化物与胺基化合物的络合物中的一种或至少两种的混合物；

所述羟基化合物具有如下结构：

其中，s为≥1的整数；t为≥1的整数；p+q为≥1的整数；R₇、R₈分别为烷撑、苯撑、取代苯撑、芳环撑、取代芳环撑、杂环撑或取代杂环撑；

所述胺基化合物具有如下结构：

其中，s为≥1的整数；t为≥1的整数；p+q为≥1的整数；R₇、R₈分别为烷撑、苯撑、取代苯撑、芳环撑、取代芳环撑、杂环撑或取代杂环撑；所述过渡元素为钒、钛、铁、钴、镍或铜；所述卤化物为氯化物、溴化物或碘化物。

一些实施例中，所述分散剂可以为C₈-C₃₆的烃基伯胺、C₈-C₃₆的烃基仲胺、C₈-C₃₆的烃基醇、C₈-C₃₆的羧酸中的一种或至少两种的混合物。

另一方面，本发明提供一种用于制备上述固化型防水防护与温致变色涂料的方法，包括步骤：A组分的高温减压脱水：使固化剂高温减压脱水至水分含量降至原料总量的0.5wt％以下，优选在0.05wt％以下，再与稀释剂混合，得到A组分脱水产物；B组分的高温减压脱水：使防水成膜剂、紫外线隔离剂、温致变色剂和分散剂高温减压脱水至水分含量降至原料总量的0.5wt％以下，优选在0.05wt％以下，得到B组分脱水产物；混合A组分脱水产物和B组分脱水产物，得到固化型防水防护与温致变色涂料。

高温减压脱水可以在50-180℃的温度、常压的1/3到1％的压力进行；优选在120℃压力降低到负压-0.07至-0.09MPa，并控制物料温度在110-120℃保温0.5小时；也可以在常温常压直接混合。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明制备的固化型防水防护与温致变色涂料能过有效隔离水分渗入被保护的喷绘装饰涂层，并且能够有效隔离酸雨对喷绘装饰涂层的腐蚀，其温至变色效应显著且可调。当单组份湿固化防水防护与温致变色涂料的涂层厚度在0.2-0.5mm范围内时，涂膜的拉伸强度和断裂伸长率半衰期超过8年，对紫外线的隔离率可达83％，温致变色效应明显。

可见，本发明的涂料具有改善的耐候性，能避免建筑外墙的彩色装饰喷绘图案受水分风化、酸雨腐蚀和紫外线破坏，同时还具有温致变色效果，以减轻阳光反射对眼睛致炫作用。本发明的制备方法简单易行，可应用于工业化生产。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。

第一组(实施例1.1-1.3)

A组分中固化剂为三端环氧醚基烷撑烷基硅氧烷(商品名称X-22-902)；稀释剂为无水酒精。

将固化剂与稀释剂投入到带搅拌器的反应釜中，常温常压下搅拌混合30分钟，获得A组分。

B组分中防水成膜剂为二端氨基烷撑硅氧烷(商品名称KF-8012)；紫 外线隔离剂为叔丁基二茂铁，一个至三个叔丁基的比例受自化学平衡的控制，利用叔丁基二茂铁向界面迁移汇集效应构成隔离紫外线的透明屏障；温致变色剂为1摩尔三氯化铁与3摩尔茶多酚的络合物，三氯化铁与茶多酚络合物的含量在2％以下时，室温显轻微淡蓝色，在太阳照射下墙体时温度升高至60℃以上时表现为轻微的粉红色至茶色，颜色可随温度升降而逆变；分散剂无，由于叔丁基二茂铁和三氯化铁茶多酚络合物在防水成膜剂和稀释剂中的自分散性良好，无需添加额外的分散剂。

将防水成膜剂、紫外线隔离剂、温致变色剂投入带加热夹套的反应釜中，在搅拌下将物料升温到120℃，抽真空，使反应釜内的压力降低到-0.07MPa，于110-120℃保温0.5小时，使原料所带进水分含量按重量计降到所加物料总量的0.5％以下，冷却到室温，得到B组分；所述份数为重量份数。

使用时，将A组分和B组分混合，得到固化型防水防护与温致变色涂料，其涂膜厚度为0.2-0.5mm。

第二组(实施例2.1-2.3)

A组分中固化剂为异氟尔酮二异氰酸酯(商品名称IPDI)；稀释剂为甲苯。

将固化剂与稀释剂投入到带搅拌器的反应釜中，常温常压下搅拌混合30分钟，得到A组分。

B组分中防水成膜剂为二端氨基烷撑硅氧烷(商品名称FKF-8010)；紫 外线隔离剂为透明纳米二氧化钛为紫外线隔离剂，二氧化钛的平均粒径D50在20-50nm之间；温致变色剂为碘化汞碘化银的共晶体为温致变色剂，其平均粒径D50在20-50nm之间，在外墙体为温度45-50℃时由浅黄色可逆地变为浅红色；分散剂为硬脂酸，硬脂酸能够促使透明纳米二氧化钛和碘化汞碘化银共晶体良好分散。

将防水成膜剂、紫外线隔离剂、温致变色剂投入带加热夹套和高剪切分散器的反应釜中，在高剪切搅拌下将物料升温到120℃，抽真空，使反应釜内的压力降低到-0.07MPa，于110-120℃保温0.5小时，使原料所带进水分含量按重量计降到所加物料总量的0.5％以下，冷却到室温，得到B组分。

使用时，将A组分和B组分混合均匀，得到固化型防水防护与温致变色涂料。该固化型防水防护与温致变色涂料的涂膜厚度为0.2-0.5mm。

第三组(实施例3.1-3.3)

A组分中固化剂为环氧树脂(商品名称637E-35)；稀释剂为乙酸乙酯。

将固化剂投入到带搅拌器的反应釜中，在搅拌下将物料升温到120℃，抽真空，使反应釜内的压力降低到-0.09MPa，使原料所带进水分含量按重量计降到所加物料总量的0.05％以下，降温到45℃后投入稀释剂10份，常压下混合30分钟，降温到35℃以下，得到A组分。

B组分中防水成膜剂为二端氨基聚醚(商品名称PEA)，其分子量为2000±200；紫外线隔离剂为黄色或红色或绿色透明纳米三氧化二铁；该纳米三氧化二铁也为温致变色剂，由于黄色或红色或绿色透明纳米三氧化二铁与有机胺分散剂有一定的络合性，在阳光照射的高温墙体上有轻度可逆变色性，无需额外添加温致变色剂有轻度可逆变色性；分散剂为C₁₈的单烷基胺，其可以与纳米三氧化二铁络合，具有轻度可逆变色性。

将防水成膜剂、紫外线隔离剂(温致变色剂)、分散剂投入到带加热夹套的反应釜中，在搅拌下将物料升温到120℃，抽真空，使反应釜内的压力降低到-0.07MPa，使原料所带进水分含量按重量计降到所加物料总量的0.5％以下，冷却到室温，得到B组分；所述份数为重量份数。

使用时，将A组分和B组分混合均匀，得到固化型防水防护与温致变色涂料。该固化型防水防护与温致变色涂料的涂膜厚度为0.2-0.5mm。

本领域的技术人员根据本发明所提供的通式结构、商品名称或化学名称可以准确知道具体物质成分及其化学反应机理，因此最终成品的固化成膜原理不再赘述。

下表1中汇总了实施例1.1-3.3获得的固化型防水防护与温致变色涂料以重量份计的原料配比。

表1：防水防护与温致变色涂料以重量份计的原料配比

效果试验

防水防护能力试验方法参照：标准GB/T19250。

拉伸强度和断裂伸长率半衰期试验方法采用：标准UL746A、UL746B、UL746C。

紫外光隔离率试验方法采用：标准ASTMD2008。

温色效应试验方法：将涂料制成30×30×0.25mm的片状试样，参考GB/T4121，将试验温度分别修改为-20、-5、10、25、40、55、70、85℃，将分光光度计的波长盘分别调至肉眼敏感识别的特征波长，以25℃的特征波长的透过率比值变化为标志，比值变化的绝对值大于5％为轻微、大于15％为明显、大于33％为显著。

下表2中汇总了各实施例获得的单组份湿固化防水防护与温致变色涂料效果实验数据。

表2：防水防护与温致变色实验数据

从表2中的试验结果可见，本发明制备的固化型防水防护与温致变色涂料的防水防护性能满足GB/T19250的合格要求，在每组实施例中，都有拉伸强度和断裂伸长率半衰期大于≥8年的效果、紫外线隔离率≥83％，且温致变色效应明显。

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)

1.一种固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，包括A组分和B组分；

所述A组分包含按重量份数计的：固化剂50-90份，稀释剂0-100份；

所述B组分包含按重量份数计的：防水成膜剂100份，紫外线隔离剂0.5-40份，温致变色剂0-25份，分散剂0-5份。

2.根据权利要求1所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，所述固化剂为多异氰酸酯、环氧树脂、多端环氧醚基烷撑烷基硅氧烷，或者所述环氧树脂与所述多端环氧醚基烷撑烷基硅氧烷的混合物；

所述多异氰酸酯具有如下结构：

OCN-R₁-NCO

所述环氧树脂具有如下结构：

其中，R₁、R₇分别为烷撑、苯撑、取代苯撑、芳环撑、取代芳环撑、杂环撑或取代杂环撑；

所述多端环氧醚基烷撑烷基硅氧烷具有如下结构：

其中，m≥0、n≥1，且m、n为整数；R₂为C₂-C₅的烷撑；R₃、R₄、R₅、R₆分别为烷基、苯基、取代苯基、芳环基、取代芳环基、杂环基或取代杂环基。

3.根据权利要求1所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，所述稀释剂为C₂-C₅的醋酸酯、C₆-C₁₉的烷烃、芳环、取代芳环、杂环或取杂环烃，或它们中至少两种的混合物。

4.根据权利要求1所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，所述防水成膜剂为多端氨基烷撑硅氧烷或/和多端氨基聚醚；

所述多端氨基烷撑硅氧烷具有如下结构：

其中，m≥0，n≥1，且m、n为整数；R₂为C₂-C₅的烷撑；R₃、R₄、R₅、R₆分别为烷基、苯基、取代苯基、芳环基、取代芳环基、杂环基或取代杂环基；

所述多端氨基聚醚具有如下结构：

其中，n为≥1的整数。

5.根据权利要求4所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，所述多端氨基烷撑硅氧烷、所述多端氨基聚醚的数均分子量或粘均分子量为500-5000。

6.根据权利要求1所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，所述紫外线隔离剂为茂金属、烷基茂金属、纳米过渡元素氧化物、纳米稀土元素氧化物，或它们中至少两种的混合体或共晶体。

7.根据权利要求6所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，

所述茂金属为二茂铁、二茂钴、二茂镍，或它们中至少两种的混合物；

所述烷基茂金属为含有1-3个叔丁基的二茂铁、含有1-3个叔丁基的二茂钴或含有1-3个叔丁基的二茂镍，或它们中至少两种的混合物；

所述纳米过渡元素氧化物的平均粒径D50为2-100nm，并且为氧化钇、氧化钒、氧化钛、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化铜、氧化锌，或它们中至少两种的混合物或共晶体；

所述纳米稀土元素氧化物的平均粒径D50为2-100nm，并且为镧系或锕系元素氧化物中的一种或至少两种的混合物或共晶体。

8.根据权利要求1所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，所述温致变色剂为过渡元素卤化物及其共晶体或硫化物及其共晶体、过渡元素卤化物或硫化物与羟基化合物的络合物、过渡元素卤化物或硫化物与胺基化合物的络合物中的一种或至少两种的混合物；

所述羟基化合物具有如下结构：

其中，s为≥1的整数；t为≥1的整数；p+q为≥1的整数；R₇、R₈分别为烷撑、苯撑、取代苯撑、芳环撑、取代芳环撑、杂环撑或取代杂环撑；

所述胺基化合物具有如下结构：

其中，s为≥1的整数；t为≥1的整数；p+q为≥1的整数；R₇、R₈分别为烷撑、苯撑、取代苯撑、芳环撑、取代芳环撑、杂环撑或取代杂环撑；

所述过渡元素为钇、钒、钛、铁、钴、镍或铜；

所述卤化物为氯化物、溴化物或碘化物。

9.根据权利要求1所述固化型防水防护与温致变色涂料，其特征在于，所述分散剂为C₈-C₃₆的烃基伯胺、C₈-C₃₆的烃基仲胺、C₈-C₃₆的烃基醇、C₈-C₃₆的羧酸，或它们中至少两种的混合物。

10.一种用于制备权利要求1-9中任一项所述固化型防水防护与温致变色涂料的方法，其特征在于，包括步骤：

A组分的高温减压脱水：使固化剂高温减压脱水至水分含量降至原料总量的0.5wt％以下，再与稀释剂混合，得到A组分脱水产物；

B组分的高温减压脱水：使防水成膜剂、紫外线隔离剂、温致变色剂和分散剂高温减压脱水至水分含量降至原料总量的0.5wt％以下，得到B组分脱水产物；

混合A组分脱水产物和B组分脱水产物，得到固化型防水防护与温致变色涂料。