CN106047012A - 一种环保高耐候性涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种环保高耐候性涂料及其制备方法，所述涂料包括如下成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂，聚乙二醇改性氨基树脂，纳米氧化硅，纳米氧化铝，pH中和剂，抗氧剂，成膜助剂，钛酸酯偶联剂，丙酮，滑石粉，膨润土，异丙醇，分散剂，流平剂，去离子水。所述涂料采用纳米TiO2改性丙烯酸树脂和聚乙二醇改性氨基树脂配合，改性后的丙烯酸树脂和氨基树脂，使得涂料具有良好的光泽度、良好的抗静电能力、较好的力学性能、耐老化性能及耐磨性能，加入纳米氧化铝、纳米氧化硅、抗氧剂，可有效提升涂料抗氧化及耐候性能，具有价格和环保优势，附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采用辊涂代替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。

Description

一种环保高耐候性涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种环保高耐候性涂料及其制备方法。
背景技术
涂料，在中国传统名称为油漆。所谓涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜，通常是以树脂、或油、或乳液为主，添加或不添加颜料、填料，添加相应助剂，用有机溶剂或水配制而成的粘稠液体。中国涂料界比较权威的《涂料工艺》一书是这样定义的：“涂料是一种材料，这种材料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。这样形成的膜通称涂膜，又称漆膜或涂层。”
人们日常使用涂料过程中经常会接触到一些有毒害作用的化合物，这些化合物会对环境和人体健康造成一定的毒害作用。
材料如涂料、建筑用塑料、橡胶制品等，应用于室外经受气候的考验，如光照、冷热、风雨、细菌等造成的综合破坏，其耐受能力叫耐候性。
建筑涂料作为一类用于房屋装修的涂料产品，有的建筑对防霉、防火、保温隔热、耐腐蚀等有特殊要求，有的建筑对防水、防冻、抗裂有特殊要求，有的对装饰有特殊要求。
保护功能是指保护建筑物不受环境的影响和破坏的功能。不同种类的被保护体对保护功能要求的内容也各不相同。如室内与室外涂装所要求达到的指标差别就很大。有的建筑物对防霉、防火、保温隔热、耐腐蚀等有特殊要求。
居住性改进功能主要是对室内涂装而言，就是有助于改进居住环境的功能，如隔音性、吸音性涂料的作用及其分类、防结露性等。
而提升涂料的耐候性，可有效保护建筑外墙，增强涂料使用寿命，减少涂刷次数。
对于耐候涂料，目前国内主要存在如下专利文献：
专利公开号：CN105623420A，公开了一种抗裂、防水、耐候型建筑涂料的制备方法，该建筑涂料组分包括聚乙烯醇，聚丙乳液，硅溶胶，聚酰胺，生石灰，蓖麻油，氧化钾，氧化锌，三氧化二铝，聚醋酸乙烯，甲基丙烯酸甲酯，酚醛树脂，重质碳酸钙，膨润土等。本发明提供的建筑涂料粘结力强，抗开裂，提高了防水效果；能在潮湿或干燥的多种材质的基面上施工防水性能良好，无毒无害，使用寿命长；且涂料成膜后的硬度、耐水性、耐碱性和耐擦洗次数性能指标都较高，同时具有优异的防腐性能，又具有极好的耐候性能。然而，该专利所提供的涂料，使用较多有机溶剂，有机溶剂蒸气会刺激眼睛粘膜而使人流泪。若有机溶剂与皮肤接触会溶解皮肤油脂而渗入组织，干扰生理机能、脱水，从而导致因皮肤干裂而感染污物及细菌。若有机溶剂接触皮肤表皮，会导致表皮肤角质溶解引起表皮角质化，刺激表皮引起红肿及气泡部份。若油漆溶剂渗入人体内，则会破坏血球及骨髓等。。
此外，现有涂料的涂装方式大多采用喷涂，喷涂是通过喷枪或碟式雾化器，借助于压力或离心力，分散成均匀而微细的雾滴，施涂于被涂物表面的涂装方法。喷涂中的主要问题是高度分散的漆雾和挥发出来的溶剂(即挥发性有机污染物，VOCs)，既污染环境，不利于人体健康，又浪费涂料，造成经济损失。挥发、扩散到空气中的涂料，则形成挥发性有机污染物，危害人体健康。在喷涂车间，涂料作为挥发性有机污染物的主要来源，喷涂车间内空气中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒，轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或呈酩醉状；重者会出现肝中毒甚至很快昏迷，有的还可能有生命危险。长期待在挥发性有机化合物污染的喷涂车间内，可引起慢性中毒，损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种环保高耐候性涂料及其制备方法，所述涂料采用纳米TiO2改性丙烯酸树脂和聚乙二醇改性氨基树脂配合，改性后的丙烯酸树脂和氨基树脂，使得涂料具有良好的光泽度、良好的抗静电能力、较好的力学性能、耐老化性能及耐磨性能，加入纳米氧化铝、纳米氧化硅、抗氧剂，可有效提升涂料抗氧化及耐候性能，而且还具有价格和环保优势，附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采用辊涂代替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种环保高耐候性涂料，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40～60份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～20份，纳米氧化硅：5～10份，纳米氧化铝：5～10份，pH中和剂：1～5份，抗氧剂：1～5份，成膜助剂：1～5份，钛酸酯偶联剂：1～5份，丙酮：10～20份，滑石粉：1～5份，膨润土：1～5份，异丙醇：1～5份，分散剂：1～5份，流平剂：1～5份，去离子水：30～40份。
进一步，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40～50份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～15份，纳米氧化硅：5～8份，纳米氧化铝：7～10份，pH中和剂：1～3份，抗氧剂：2～5份，成膜助剂：3～5份，钛酸酯偶联剂：1～4份，丙酮：15～20份，滑石粉：1～3份，膨润土：2～5份，异丙醇：3～5份，分散剂：1～4份，流平剂：3～5份，去离子水：35～40份。
优选地，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：50份，聚乙二醇改性氨基树脂：15份，纳米氧化硅：6份，纳米氧化铝：8份，pH中和剂：2份，抗氧剂：3份，成膜助剂：4份，钛酸酯偶联剂：3份，丙酮：15份，滑石粉：2份，膨润土：3份，异丙醇：4份，分散剂：2份，流平剂：3份，去离子水：35份。
另，所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：取20～30重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯溶解于20～40重量份乙醇后，加入反应釜中，加入1～5份十二烷基磺酸钠和5～10份丙烯酸丁酯，加入50～60重量份水，开启搅拌，在200～300r/min的转速下搅拌10～15min，加热至釜内温度75～80℃，加入1～5重量份过硫酸钠，保温30～40min，加入5～10份纳米TiO2，以2～3℃/min的速度降温至30～40℃，放料，冷却至室温，干燥得到粉末状纳米TiO2改性丙烯酸树脂。
另有，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20～30重量份脲醛树脂，调节pH值至9～10，加热至65～70℃，加入3～6重量份三聚氰胺，保持pH值为9～10，升温至80～90℃，反应1～2小时，加入1～3重量份聚乙二醇，在80～90℃下，反应3～5小时，在75～80℃下蒸馏1～3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。
再，所述成膜助剂为十二醇酯或丙二醇；所述pH中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的一种。
再有，所述分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种。
且，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种。
另，所述流平剂为氟改性丙烯酸流平剂或磷酸酯改性丙烯酸流平剂。
同时，本发明还提供一种环保高耐候性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、钛酸酯偶联剂、pH中和剂、流平剂、抗氧剂、成膜助剂、分散剂及15～20份去离子水加入搅拌机中，以900～1000r/min的转速搅拌10～15min，加入纳米氧化硅、纳米氧化铝、丙酮、滑石粉、膨润土、异丙醇及剩余去离子水，将转速提升至1200～1500r/min，搅拌30～40min，得所述环保高耐候性涂料。
本发明的有益效果在于：
所述涂料采用纳米TiO2改性丙烯酸树脂和聚乙二醇改性氨基树脂配合，改性后的丙烯酸树脂和氨基树脂，使得涂料具有良好的光泽度、良好的抗静电能力、较好的力学性能、耐老化性能及耐磨性能，加入纳米氧化铝、纳米氧化硅、抗氧剂，可有效提升涂料抗氧化及耐候性能，而且还具有价格和环保优势，附着力强、延展性好、耐高温、使用寿命长，涂覆时采用辊涂代替喷涂，有效改善生产环境，有利于工人身体健康。辊涂成型快干的辊涂工艺代替喷涂工艺，涂装时塑胶漆的利用度能达到90％以上，减少了空气中的挥发和浪费，有效降低因喷涂导致塑胶漆挥发形成的VOCs，辊涂车间内VOCs排放量≤420ppm，环保效果好。可有效吸收电磁波，消除辐射危害，并可吸附甲醛，净化空气，降低空气中甲醛含量。理论遮盖率：8-12m2/kg(漆膜厚度＝20微米)；导电效应：≤0.025欧姆/cm2(漆膜厚度不少20微米)，膜厚：20～25微米(ASTM D4138-94)。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
本发明所提供的一种环保高耐候性涂料，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40～60份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～20份，纳米氧化硅：5～10份，纳米氧化铝：5～10份，pH中和剂：1～5份，抗氧剂：1～5份，成膜助剂：1～5份，钛酸酯偶联剂：1～5份，丙酮：10～20份，滑石粉：1～5份，膨润土：1～5份，异丙醇：1～5份，分散剂：1～5份，流平剂：1～5份，去离子水：30～40份。
进一步，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40～50份，聚乙二醇改性氨基树脂：10～15份，纳米氧化硅：5～8份，纳米氧化铝：7～10份，pH中和剂：1～3份，抗氧剂：2～5份，成膜助剂：3～5份，钛酸酯偶联剂：1～4份，丙酮：15～20份，滑石粉：1～3份，膨润土：2～5份，异丙醇：3～5份，分散剂：1～4份，流平剂：3～5份，去离子水：35～40份。
优选地，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：50份，聚乙二醇改性氨基树脂：15份，纳米氧化硅：6份，纳米氧化铝：8份，pH中和剂：2份，抗氧剂：3份，成膜助剂：4份，钛酸酯偶联剂：3份，丙酮：15份，滑石粉：2份，膨润土：3份，异丙醇：4份，分散剂：2份，流平剂：3份，去离子水：35份。
另，所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：取20～30重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯溶解于20～40重量份乙醇后，加入反应釜中，加入1～5份十二烷基磺酸钠和5～10份丙烯酸丁酯，加入50～60重量份水，开启搅拌，在200～300r/min的转速下搅拌10～15min，加热至釜内温度75～80℃，加入1～5重量份过硫酸钠，保温30～40min，加入5～10份纳米TiO2，以2～3℃/min的速度降温至30～40℃，放料，冷却至室温，干燥得到粉末状纳米TiO2改性丙烯酸树脂。
另有，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20～30重量份脲醛树脂，调节pH值至9～10，加热至65～70℃，加入3～6重量份三聚氰胺，保持pH值为9～10，升温至80～90℃，反应1～2小时，加入1～3重量份聚乙二醇，在80～90℃下，反应3～5小时，在75～80℃下蒸馏1～3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。
再，所述成膜助剂为十二醇酯或丙二醇；所述pH中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的一种。
再有，所述分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种。
且，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种。
另，所述流平剂为氟改性丙烯酸流平剂或磷酸酯改性丙烯酸流平剂。
同时，本发明还提供一种环保高耐候性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、钛酸酯偶联剂、pH中和剂、流平剂、抗氧剂、成膜助剂、分散剂及15～20份去离子水加入搅拌机中，以900～1000r/min的转速搅拌10～15min，加入纳米氧化硅、纳米氧化铝、丙酮、滑石粉、膨润土、异丙醇及剩余去离子水，将转速提升至1200～1500r/min，搅拌30～40min，得所述环保高耐候性涂料。
其中，表1为本发明各实施例所述一种环保高耐候性涂料成分列表。表2为本发明各实施例所述一种环保高耐候性涂料中纳米TiO2改性丙烯酸树脂的成分列表。表3为本发明各实施例所述一种环保高耐候性涂料中聚乙二醇改性氨基树脂的成分列表。
表1(单位：重量份)
表2(单位：重量分)
表3(单位：重量分)
将本发明实施例所述一种环保高耐候性涂料通过辊涂方式涂覆，在200℃下固化后，冷却至室温，放置48小时，其中，耐冲击性能测试方法参照国家标准GB/T1732-93规定的测定漆膜耐冲击性能的方法，以固定质量(1kg)的重锤落于试板上而不引起漆膜破坏的最大高度(cm)表示漆膜耐冲击性能，高达70～80cm。
采用本发明所提供的一种环保高耐候性涂料，T弯性能可达1T。在230℃高温下不开裂、不变色，抗老化能力强，放置在户外连续日照10～15年不泛黄、不变色。耐酸耐腐蚀能力强，将辊涂好的产品放入85℃水内煮2H生再逐渐加热到100℃，产品无变色、掉漆、起泡。在常温下用5％的Nad溶液浸泡24H后，产品表面无锈蚀、变色及镀层脱落。把纯棉布蘸满95％酒精包在500g砝码上，以每分钟40-60次的速度(20mm)左右的行程在产品表面擦试50个循环，无掉色脱油。所得涂料涂膜铅笔硬度高达4～5H。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种环保高耐候性涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份的成分：
纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40~60份，聚乙二醇改性氨基树脂：10~20份，纳米氧化硅：5~10份，纳米氧化铝：5~10份，pH中和剂：1~5份，抗氧剂：1~5份，成膜助剂：1~5份，钛酸酯偶联剂：1~5份，丙酮：10~20份，滑石粉：1~5份，膨润土：1~5份，异丙醇：1~5份，分散剂：1~5份，流平剂：1~5份，去离子水：30~40份。
2.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：40~50份，聚乙二醇改性氨基树脂：10~15份，纳米氧化硅：5~8份，纳米氧化铝：7~10份，pH中和剂：1~3份，抗氧剂：2~5份，成膜助剂：3~5份，钛酸酯偶联剂：1~4份，丙酮：15~20份，滑石粉：1~3份，膨润土：2~5份，异丙醇：3~5份，分散剂：1~4份，流平剂：3~5份，去离子水：35~40份。
3.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述涂料包括如下重量份的成分：纳米TiO2改性丙烯酸树脂：50份，聚乙二醇改性氨基树脂：15份，纳米氧化硅：6份，纳米氧化铝：8份，pH中和剂：2份，抗氧剂：3份，成膜助剂：4份，钛酸酯偶联剂：3份，丙酮：15份，滑石粉：2份，膨润土：3份，异丙醇：4份，分散剂：2份，流平剂：3份，去离子水：35份。
4.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂的制备方法包括如下步骤：取20~30重量份甲基丙烯酸缩水甘油酯溶解于20~40重量份乙醇后，加入反应釜中，加入1~5份十二烷基磺酸钠和5~10份丙烯酸丁酯，加入50~60重量份水，开启搅拌，在200~300r/min的转速下搅拌10~15min，加热至釜内温度75~80℃，加入1~5重量份过硫酸钠，保温30~40min，加入5~10份纳米TiO2，以2~3℃/min的速度降温至30~40℃，放料，冷却至室温，干燥得到粉末状纳米TiO2改性丙烯酸树脂。
5.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述聚乙二醇改性氨基树脂制备方法包括如下步骤：取20~30重量份脲醛树脂，调节pH值至9~10，加热至65~70℃，加入3~6重量份三聚氰胺，保持pH值为9~10，升温至80~90℃，反应1~2小时，加入1~3重量份聚乙二醇，在80~90℃下，反应3~5小时，在75~80℃下蒸馏1~3小时，干燥、冷却，得所述聚乙二醇改性氨基树脂。
6.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述成膜助剂为十二醇酯或丙二醇；所述pH中和剂选自三乙胺、2-氨基-2-甲基-1-丙醇、三乙醇胺、二乙醇胺、N,N-二甲基乙醇胺、氨水中的一种。
7.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述分散剂为脂肪酸甘油酯、脂肪酸山梨坦、聚山梨酯中的一种。
8.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述抗氧剂选自抗氧剂1010、抗氧剂264、抗氧剂1076、抗氧剂168中的一种。
9.根据权利要求1所述的环保高耐候性涂料，其特征在于，所述流平剂为氟改性丙烯酸流平剂或磷酸酯改性丙烯酸流平剂。
10.一种根据权利要求1~9中任一项所述的环保高耐候性涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将所述纳米TiO2改性丙烯酸树脂、聚乙二醇改性氨基树脂、钛酸酯偶联剂、pH中和剂、流平剂、抗氧剂、成膜助剂、分散剂及15~20份去离子水加入搅拌机中，以900~1000r/min的转速搅拌10~15min，加入纳米氧化硅、纳米氧化铝、丙酮、滑石粉、膨润土、异丙醇及剩余去离子水，将转速提升至1200~1500r/min，搅拌30~40min，得所述环保高耐候性涂料。
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