CN105505143A - 一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料及其制备方法 - Google Patents

一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：聚酯树脂20-50份，纳米蒙脱土2-5份，纳米改性氧化钛1-3份，聚丙烯酸钠1.5-2份，分散剂1-1.5份，固化剂2-3份，填料0.8-1.2份，其他助剂1-2份，去离子水20-30份。本发明还公开了该涂料的制备方法。本发明制备得到的涂料抗老化性能好，耐洗刷、耐污等性能优异，涂料的稳定性好，涂膜性能优异，且制备工艺条件温和，易于控制，对设备要求低，生产成本低。

Description

一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及涂料技术领域，具体的涉及一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
背景技术：
建筑涂料的发展方向是高装饰性、强耐污性、高耐久性及节省资源、节省能源、无公害、无污染、利于环保、符合可持续发展的要求。但是建筑涂料收到紫外线的照射后涂膜基体中高分子链容易产生断裂、粉化等现象。纳米级氧化钛、氧化硅和氧化锌等具有优异的耐老化性能，可以明显地提高涂料的耐老化性能。纳米氧化硅具有紫外线吸收、红外线反射的光学特性，对波长400nm以内的紫外线吸收率可达70％以上，对波长为80nm以外的红外线反射可达70％以上，其分子结构中存在着大量的不饱和残键及不同状态的羟基，可与树脂的某些基团发生键合作用，大大改善材料的热稳定性和化学稳定性。但是纳米复合材料表面能很大，实现其稳定分散是一个难题，且将纳米材料引入涂料基体比较困难。
中国专利(02133550.8)公开了一种无机纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其是将平均粒径为15-50nm的纳米复合材料加入水、乙二醇或丙二醇、助剂、填料和丙烯酸酯均聚物或共聚物乳液于混合反应釜中，按常规方法进行搅拌、分散和研磨制得，制备的涂料抗老化指标较不添加无机纳米复合材料的涂料提高了50-120％，耐洗刷性能、耐水性、抗粘污性等较不含无机纳米复合材料的涂料提高了1-5倍，但是该涂料稳定性差、涂膜附着力差。
发明内容：
本发明的目的是提供一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其抗老化性能优异，耐洗刷性能、耐水性，耐玷污性能好，稳定性好，涂膜附着力强，且其VOC含量低，有利于环境保护。
本发明的另一个目的是提供该纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂20-50份，
纳米蒙脱土2-5份，
纳米改性氧化钛1-3份，
聚丙烯酸钠1.5-2份，
分散剂1-1.5份，
固化剂2-3份，
填料0.8-1.2份，
其他助剂1-2份，
去离子水20-30份。
作为上述技术方案的优选，一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂35份，
纳米蒙脱土3份，
纳米改性氧化钛2.5份，
聚丙烯酸钠1.5份，
分散剂1.3份，
固化剂2份，
填料1份，
其他助剂2份，
去离子水20份。
作为上述技术方案的优选，所述纳米蒙脱土的直径大小为200-300nm，厚度为5-10nm。
作为上述技术方案的优选，所述纳米改性二氧化钛是在纳米氧化钛表面包覆一层纳米氧化硅。
作为上述技术方案的优选，所述分散剂为聚丙烯酸-马来酸酐聚合物、十二烷基硫酸钠，吐温80，有机硅偶联剂中的一种或多种混合。
作为上述技术方案的优选，所述填料为钛白粉、纳米碳酸钙的混合物，二者质量比为1:1。
作为上述技术方案的优选，所述其他助剂为疏水剂、流平剂、防霉剂、消泡剂、防腐剂、成膜助剂中的一种或多种混合。
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以1-2ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至40-50℃，加入固体酸，升温至100-120℃，回流2-5小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声3-5小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在8000-10000转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
作为上述技术方案的优选，步骤(1)中，所述回流的温度为120℃，所述回流的时间为3小时。
作为上述技术方案的优选，步骤(2)中，所述超声的时间为4小时。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过控制正硅酸丁酯的滴加速度，在纳米氧化钛表面包覆纳米氧化硅；纳米蒙脱土和聚酯树脂混合，同时添加分散剂，在超声的条件下，纳米蒙脱土被剥离成更薄的片层，同时聚酯树脂利用分散剂与纳米蒙脱土表面实现稳定的交联；由此制备得到的涂料稳定性好，抗老化性能持久；
本发明制备的涂料耐水性、耐玷污性、耐洗刷性能优异，附着力强，涂膜性能好，且其VOC含量低，对人体无害，制备过程中无有毒物质释放，且工艺条件温和，易于控制，生产成本低。
具体实施方式：
为了更好的理解本发明，下面通过实施例对本发明进一步说明，实施例只用于解释本发明，不会对本发明有任何的限定。
实施例1
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂20份，纳米蒙脱土2份，
纳米改性氧化钛1份，聚丙烯酸钠1.5份，
分散剂1份，固化剂2份，
填料0.8份，其他助剂1份，
去离子水20份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以1ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至40℃，加入固体酸，升温至100℃，回流2小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声3小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在8000转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
实施例2
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂50份，纳米蒙脱土5份，
纳米改性氧化钛3份，聚丙烯酸钠2份，
分散剂1.5份，固化剂3份，
填料1.2份，其他助剂2份，
去离子水30份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以2ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至50℃，加入固体酸，升温至120℃，回流5小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声5小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在10000转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
实施例3
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂35份，纳米蒙脱土3份，
纳米改性氧化钛2.5份，聚丙烯酸钠1.5份，
分散剂1.3份，固化剂2份，
填料1份，其他助剂2份，
去离子水20份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以1.2ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至45℃，加入固体酸，升温至105℃，回流3小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声3.5小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在8500转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
实施例4
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂30份，纳米蒙脱土3份，
纳米改性氧化钛1.5份，聚丙烯酸钠1.6份，
分散剂1.1份，固化剂2.2份，
填料0.9份，其他助剂1.2份，
去离子水22份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以1.4ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至40℃，加入固体酸，升温至110℃，回流3.5小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声4小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在9000转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
实施例5
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂40份，纳米蒙脱土4份，
纳米改性氧化钛2份，聚丙烯酸钠1.8份，
分散剂1.3份，固化剂2.4份，
填料1.0份，其他助剂1.6份，
去离子水24份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以1.6ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至50℃，加入固体酸，升温至115℃，回流4小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声4.5小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在9500转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
实施例6
一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂45份，纳米蒙脱土4.5份，
纳米改性氧化钛2.5份，聚丙烯酸钠1.9份，
分散剂1.4份，固化剂2.8份，
填料1.1份，其他助剂1.6份，
去离子水28份。
其制备方法包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以1.8ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至50℃，加入固体酸，升温至120℃，回流5小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声4.5小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在8000转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。

Claims (10)

1.一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂20-50份，
纳米蒙脱土2-5份，
纳米改性氧化钛1-3份，
聚丙烯酸钠1.5-2份，
分散剂1-1.5份，
固化剂2-3份，
填料0.8-1.2份，
其他助剂1-2份，
去离子水20-30份。
2.如权利要求1所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其特征在于，以重量份计，包括以下组分：
聚酯树脂35份，
纳米蒙脱土3份，
纳米改性氧化钛2.5份，
聚丙烯酸钠1.5份，
分散剂1.3份，
固化剂2份，
填料1份，
其他助剂2份，
去离子水20份。
3.如权利要求1所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其特征在于，所述纳米蒙脱土的直径大小为200-300nm，厚度为5-10nm。
4.如权利要求1所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其特征在于，所述纳米改性二氧化钛是在纳米氧化钛表面包覆一层纳米氧化硅。
5.如权利要求1所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其特征在于，所述分散剂为聚丙烯酸-马来酸酐聚合物、十二烷基硫酸钠，吐温80，有机硅偶联剂中的一种或多种混合。
6.如权利要求1所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其特征在于，所述填料为钛白粉、纳米碳酸钙的混合物，二者质量比为1:1。
7.如权利要求1所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料，其特征在于，所述其他助剂为疏水剂、流平剂、防霉剂、消泡剂、防腐剂、成膜助剂中的一种或多种混合。
8.如权利要求1至7任一所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将去离子水和纳米氧化钛混合搅拌均匀，以1-2ml/min的速度滴加正硅酸丁酯，搅拌混合均匀，升温至40-50℃，加入固体酸，升温至100-120℃，回流2-5小时，冷却至室温，得到纳米改性氧化钛混合液；
(2)将聚酯树脂、纳米蒙脱土、分散剂和去离子水混合搅拌均匀，在500W的功率下，超声3-5小时，得到混合分散液；
(3)将步骤(1)得到的纳米改性氧化钛混合液、步骤(2)得到的混合分散液、聚丙烯酸钠和填料加入至高速搅拌机中，在8000-10000转/分的状态下混合搅拌均匀，继续加入固化剂和其他助剂，混合均匀，得到纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料。
9.如权利要求8所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述回流的温度为120℃，所述回流的时间为3小时。
10.如权利要求8所述的一种纳米复合材料改性的抗老化建筑涂料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述超声的时间为4小时。
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