CN105348973B - 含核壳结构硅丙乳液外墙涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含核壳结构硅丙乳液外墙涂料及其制备方法，由下列各成分组成：水、分散剂、润湿剂、增稠剂、消泡剂，PH调节剂、核壳结构硅丙乳液、防冻剂、硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、防冻剂、成膜助剂、纳米无机抗菌除醛剂、太阳热反射添加剂。本发明有如下优点：具有高度的柔顺性、优异的耐高、低温性能、紫外光老化性能，具有良好的防潮性、抗水、水汽性、耐磨、耐水、耐候、抗污、防辐射性能，并且抗张强度高、抗粘强度高和粘结强度高。选用纳米无机抗菌除醛剂具有环保安全无毒、长期抗菌的效果,太阳热反射添加剂可以有效反射太阳光，达到控温节能的效果。

Description

含核壳结构硅丙乳液外墙涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料及其制备方法，属于化工涂料技术领域。

背景技术

目前，建筑外墙涂料已成为国外外墙装饰的主流。据有关资料报道上世纪九十年代初美国、德国、瑞士等国家，建筑物外墙使用外墙涂料装饰率达80％，丙烯酸酯和苯乙烯丙烯酸酯类外墙涂料获得大量应用，并成为主要品种。有机硅改性的硅-丙乳液是近年来广泛研究的新型建筑涂料用的乳液，硅丙乳液既保留了丙烯酸酯聚合物和有机硅聚合物的优越性，又补充了它们各自的缺陷，既具有良好的成模性，又赋予漆膜良好的耐沾污性、耐水性、耐碱性以及耐刷洗性。

据预测，有机硅改性丙烯酸酯涂料是近年来发展最快、最有开发前景，且还处于研究开发阶段的高性能外墙涂料品种之一。目前已有不少聚硅氧烷-丙烯酸酯乳液达到实用价值，其理论研究也由宏观的聚合物共混，发展到亚微观的复合高分子乳液。

发明内容

本发明提供了一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料及其制备方法，本发明所制备的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料施工性能优异、耐水性好、耐刷洗性好、耐老化及耐沾污性能优异。

本发明技术方案如下：

一)方案一：

一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于：它由以下原料按以下重量配比配制而成：

进一步地，所述的核壳结构硅丙乳液由以下组分按以下重量份数比配制而成：

所述的可聚合乳化剂是指质量比为1-2:1-2的可聚合的阴离子乳化剂及可聚合非离子乳化剂的混合物。

进一步地，所述的可聚合阴离子乳化剂是含丙烯基的长链烷基铵盐，所述非离子乳化剂是含丙烯基的长链烷基醇；所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的一种；所述有机硅由0.70-1.20份的八四基环四硅氧烷、0.70-1.50份的乙烯基三乙氧基硅烷及0.70-1.50份的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合而成。

进一步地，所述的核壳结构硅丙乳液是由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

1)制备丙烯酸单体预乳化储备液：

将60.00-75.00份的水、2.29-3.97份的可聚合乳化剂、0.45-0.70份的引发剂、10.00-15.00份的甲基丙烯酸甲酯、60.00-70.00份的丙烯酸丁酯、65.00-75.00份的苯乙烯及2.00-5.00份的丙烯酸单体加入到反应器A中,在1000-1200r/min的搅拌转速下分散20-30分钟得到丙烯酸单体预乳化储备液；

2)制备种子乳液：

在室温及搅拌速率为300-400r/min下，在反应器B中，加入60.00-75.00份的水和1.40-2.70份的可聚合乳化剂，然后升温到75-80℃，接着加入引发剂水溶液和5-10％步骤1)制备的丙烯酸单体预乳化储备液，之后再保温反应20-30分钟，至反应瓶中出现蓝光，得到种子乳液；

3)核壳结构丙烯酸乳液的制备：

接着在上述步骤2)制备而成的种子乳液中，滴加引发剂水溶液和80-85％步骤1)制备的丙烯酸单体预乳化储备液，所述丙烯酸单体预乳化储备液滴加时间为1.5-2小时，所述的引发剂水溶液的滴加时间为1.5-2小时，所述的丙烯酸单体预乳化储备液和引发剂水溶液同时滴加完成，在滴加完成后，升高温度至82-85℃，然后再保温反应20-30分钟，得到核壳结构丙烯酸乳液；

4)制备核壳结构硅丙乳液：

接着将步骤1)制备的丙烯酸单体预乳化储备液的剩余部分与2.10-4.20份有机硅混合，在82-85℃下，将混合液滴加入上述步骤3)制备而成的核壳结构丙烯酸乳液中，滴加时间为20-30分钟，然后在82-85℃下保温反应2-3小时，然后降温至室温，加入1.00-1.20份的氨水，过滤，出料；

步骤2)和步骤3)所述的引发剂水溶液均是由0.20-0.30份的引发剂和8.00-12.00份的水混合而成。

进一步地，所述的增稠剂为羟乙基纤维素增稠剂。

进一步地，所述的PH调节剂为氨水或其他胺类化合物。

进一步地，所述的润湿剂为多元醇聚氧乙烯基醚类化合物。

进一步地，所述的消泡剂为矿物油消泡剂。

进一步地，所述的分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂。

进一步地，所述的防冻剂为丙二醇。

进一步地，所述的成膜助剂为十二碳醇酯型成膜助剂。

进一步地，所述的纳米无机抗菌除醛剂为纳米氧化锌分散液。

进一步地，所述的太阳热反射添加剂为高红外反射性能的改性金红石型二氧化钛颜料。

二)方案二：一种用于制备方案一所述的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于的制备方法，该方法包括以下依次进行的步骤：

在600-800r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至1800-2000r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌20-30分钟，之后降速到1000-1200r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌20-30分钟后即可装罐。

本发明的发明原理如下：

本发明将制备的核壳结构的硅丙乳液应用于建筑外墙涂料，由于硅丙乳液中含有硅氧烷键(Si-O-Si),其键能为452.5kJ/mol，比碳碳键高，键长比碳碳键长，因此使含硅丙乳液外墙涂料具有高度的柔顺性,优异的耐高、低温性能、紫外光老化性能，由于表面张力小,水及其它污物不易附着,所以含硅丙乳液的建筑涂料具有良好的防潮性、抗水和水汽性。

本发明与现有技术相比，有如下优点：

1)含硅丙乳液的建筑外墙涂料，由于硅丙乳液的优异性能从而使外墙涂料具有高度的柔顺性、优异的耐高、低温性能、紫外光老化性能，由于表面张力小,水及其它污物不易附着,所以含硅丙乳液的建筑涂料具有良好的防潮性、抗水和水汽性。

2)本发明外墙涂料中加入具有核壳结构的硅丙乳液，这不同于一般的硅丙乳液共聚物和共混物。在相同原料组成情况下，由于有机硅聚合物完全处于壳层，乳胶粒的核壳化结构可以显著提高聚合物乳液的耐磨、耐水、耐候、抗污、防辐射性能以及抗张强度、抗粘强度和粘结强度。

3)选用纳米无机抗菌除醛剂具有环保安全无毒、长期抗菌的效果,太阳热反射添加剂可以有效反射太阳光，达到控温节能的效果。

下面结合具体实施方式、实施例对本发明内容进行详细说明：

具体实施方式

实施例1：

一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

在600r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至1800r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌20分钟，之后降速到1000r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌20分钟后即可装罐。

实施例2：

一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

在800r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至2000r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌30分钟，之后降速到1200r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌30分钟后即可装罐。

实施例3：

一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

在700r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至1900r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌25分钟，之后降速到1100r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌25分钟后即可装罐。

实施例4：

一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

在600r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至1800r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌20分钟，之后降速到1000r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌20分钟后即可装罐。

实施例5：

一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，它由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

在800r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至2000r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌30分钟，之后降速到1200r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌30分钟后即可装罐。

实施例6

在700r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至1900r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌20分钟，之后降速到1000r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌20分钟后即可装罐。

实施例7

在800r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至2000r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌30分钟，之后降速到1200r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌30分钟后即可装罐。

在以上各实施例中：

所述的增稠剂优选为亚跨龙的250HBR型羟乙基纤维素增稠剂；

所述的PH调节剂优选为西陇化工股份有限公司的氨水；

所述的润湿剂优选为海川化工的PE-100型多元醇聚氧乙烯基醚类化合物；

所述的消泡剂优选为海川科宁的NXZ型矿物油消泡剂；

所述的分散剂优选为诺普科的SN5040型聚羧酸钠盐型分散剂；

所述的防冻剂优选为中石化产品丙二醇；

所述的成膜助剂优选为陶氏化学的coasol型成膜助剂；

所述的硅藻土优选为赛力特公司的celite499型硅藻土；

所述的高岭土优选为内蒙古鄂尔多斯公司的MXK201型高岭土；

所述的钛白粉优选为四川龙蟒集团的R-996型金红石钛白粉；

所述的碳酸钙优选为三农公司的1200#重钙型碳酸钙粉；

所述的纳米无机抗菌除醛剂优选为苏州市泽镁新材料科技有限公司纳米氧化锌分散液。

所述的太阳热反射添加剂优选为亨斯迈公司的高红外反射性能的Altiris800型改性金红石型二氧化钛颜料。

所述的核壳结构硅丙乳液优选为三棵树涂料股份有限公司制备的核壳结构硅丙乳液；

对所制备的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料进行粘度、成模性、白度、对比率、耐刷洗性、耐水性、耐老化性能等乳胶漆的性能测试。

经过对各实施例的测试，本发明的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料的检测数据结果如以下各表所示：

表一——含核壳结构硅丙乳液外墙涂料的各实施例实验数据

从表一中可以明显看出，本发明的各实施例在不同环境条件下均具有良好的成膜性，耐老化、耐擦洗性、耐水性优异，同时具有良好的施工性能。

上述具体实施方式只是对本发明的技术方案进行详细解释，本发明并不只仅仅局限于上述实施例，本领域技术人员应该明白，凡是依据上述原理及精神在本发明基础上的改进、替代，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于：它由以下原料按以下重量配比配制而成：

所述的核壳结构硅丙乳液由以下组分按以下重量份数比配制而成：

所述的可聚合乳化剂是由可聚合阴离子乳化剂与可聚合非离子乳化剂按照1-2:1-2的质量比混合而成的混合物；

所述的核壳结构硅丙乳液是由下述重量配比的原料按照以下依序进行的步骤制备而成：

1)制备丙烯酸单体预乳化储备液：

将60.00-75.00份的水、2.29-3.97份的可聚合乳化剂、0.45-0.70份的引发剂、10.00-15.00份的甲基丙烯酸甲酯、60.00-70.00份的丙烯酸丁酯、65.00-75.00份的苯乙烯及2.00-5.00份的丙烯酸单体加入到反应器A中,在1000-1200r/min的搅拌转速下分散20-30分钟得到丙烯酸单体预乳化储备液；

2)制备种子乳液：

在室温及搅拌速率为300-400r/min下，在反应器B中，加入60.00-75.00份的水和1.40-2.70份的可聚合乳化剂，然后升温到75-80℃，接着加入引发剂水溶液和5-10％步骤1)制备的丙烯酸单体预乳化储备液，之后再保温反应20-30分钟，至反应瓶中出现蓝光，得到种子乳液；

3)核壳结构丙烯酸乳液的制备：

接着在上述步骤2)制备而成的种子乳液中，滴加引发剂水溶液和80-85％步骤1)制备的丙烯酸单体预乳化储备液，所述丙烯酸单体预乳化储备液滴加时间为1.5-2小时，所述的引发剂水溶液的滴加时间为1.5-2小时，所述的丙烯酸单体预乳化储备液和引发剂水溶液同时滴加完成，在滴加完成后，升高温度至82-85℃，然后再保温反应20-30分钟，得到核壳结构丙烯酸乳液；

4)制备核壳结构硅丙乳液：

接着将步骤1)制备的丙烯酸单体预乳化储备液的剩余部分与2.10-4.20份有机硅混合，在82-85℃下，将混合液滴加入上述步骤3)制备而成的核壳结构丙烯酸乳液中，滴加时间为20-30分钟，然后在82-85℃下保温反应2-3小时，然后降温至室温，加入1.00-1.20份的氨水，过滤，出料；

步骤2)和步骤3)所述的引发剂水溶液均是由0.20-0.30份的引发剂和8.00-12.00份的水混合而成。

2.根据权利要求1所述的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于：所述的可聚合阴离子乳化剂是含丙烯基的长链烷基铵盐，所述非离子乳化剂是含丙烯基的长链烷基醇；所述的引发剂为过硫酸铵或过硫酸钾中的一种；所述有机硅由0.70-1.20份的八四基环四硅氧烷、0.70-1.50份的乙烯基三乙氧基硅烷及0.70-1.50份的γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合而成。

3.根据权利要求1所述的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于：所述的增稠剂为羟乙基纤维素增稠剂。

4.根据权利要求1所述的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于：所述的碱性PH调节剂为氨水或其他胺类化合物。

5.根据权利要求1所述的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于：所述的润湿剂为多元醇聚氧乙烯基醚类化合物。

6.根据权利要求1所述的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料，其特征在于：所述的消泡剂为矿物油消泡剂；所述的分散剂为聚羧酸钠盐型分散剂；所述的防冻剂为丙二醇；所述的成膜助剂为十二碳醇酯型成膜助剂。

7.根据权利要求1所述的含改性聚氨酯乳液水性木器涂料，其特征在于：所述的纳米无机抗菌除醛剂为纳米氧化锌分散液；所述的太阳热反射添加剂为高红外反射性能的改性金红石型二氧化钛颜料。

8.根据权利要求1-7所述的含核壳结构硅丙乳液外墙涂料的制备方法，其特征在于：所述含核壳结构硅丙乳液外墙涂料按照以下依序进行的步骤制备而成：

在600-800r/min的搅拌下依次加入水、增稠剂、润湿剂、碱性PH调节剂、分散剂、消泡剂、混合均匀，然后提高搅拌速度至1800-2000r/min，依次加入硅藻土、高岭土、金红石型钛白粉、碳酸钙、太阳热反射添加剂，搅拌20-30分钟，之后降速到1000-1200r/min，加入核壳结构硅丙乳液、纳米无机抗菌除醛剂、成膜助剂、防冻剂，搅拌20-30分钟后即可装罐。