CN107201159A - 一种抗裂、防脱落涂料及制备方法 - Google Patents

一种抗裂、防脱落涂料及制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种抗裂、防脱落涂料及制备方法，属于涂料技术领域。所述涂料包括如下组分：改性聚氨酯、改性环氧树脂、玻璃纤维、氧化铝、硬脂酸钠、膏状凹凸棒石粘土、腻子膏、硅藻土、消泡剂、填充剂、颜料，还包括适量的水。制备方法包括：称取改性聚氨酯、改性环氧树脂加入到反应釜中，加入适量水，混合反应得混合物a1；加入膏状凹凸棒石粘土，搅拌均匀后置于超声，得混合物a2；再加入腻子膏、硅藻土、消泡剂、填充剂，搅拌剪切后加入颜料，混合均匀，即得所述涂料。本发明所述涂料不仅具有较好的防水防腐效果，还具有较好抗裂、防脱落性能。此外，所述制备方法简单易行，具有较好的应用价值。

Description

一种抗裂、防脱落涂料及制备方法
技术领域
本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种抗裂、防脱落涂料及制备方法。
背景技术
内墙防水涂料在住宅、学校办公楼等广泛应用。目前市场上内墙防水涂料品种有：合成树脂乳液涂料(俗称乳胶漆)、水溶性内墙涂料，以聚乙烯醇和水玻璃为主要成膜物质，包括各种改性经济型涂料；多彩内墙涂料，包括水包油型和水包水型两种；此外还有纤维状涂料，仿瓷涂料，绒面涂料等。
随着人们生活水平的提高，房地产行业的迅速发展，人们对于装修行业的要求也越来越高，对建材的性能要求越来越高，不但提高质量，延长使用的耐久性，墙体环保是建筑物节能降耗的必要措施，已有的墙体环保材料其它性能不理想，比如南方常年雨季，房屋潮湿，容易发霉、气泡、脱落，所以在环保的基础上急需研制一种防霉、防脱落、防气泡的涂层材料，满足现代装修的要求。近几年，市场上出现各种各样劣质的装修材料，选用不当对人们的生命安全也存在隐患。目前市场上的室内装修涂料在低温潮湿的环境下或使用时间长时，大多易脱落，不仅影响美观，脱落下的碎屑飘散的空气中也会给人们的生活带来不便。
因此，研究开发一种具有较好的防水效果，又具有较好的抗裂，防脱落的涂料具有重要意义，也符合目前市场的需求，具有较好的应用前景。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种抗裂、防脱落涂料及制备方法，所述涂料不仅具有较好的防水防腐效果，还具有较好抗裂、防脱落性能。此外，所述制备方法简单易行，具有较好的应用价值。
本发明解决技术问题采用如下技术方案：
本发明涉及一种抗裂、防脱落涂料，包括如下重量份的各原料：改性聚氨酯20~40份、改性环氧树脂15~30份、玻璃纤维5~12份、氧化铝8~15份、硬脂酸钠10~15份、膏状凹凸棒石粘土10~16份、腻子膏15~22份、硅藻土6~10份、消泡剂3~8份、填充剂15~20份、颜料5~10份，还包括适量的水；
所述改性聚氨酯为石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯20~40份、氧化石墨烯2~5份、异氟尔酮二异氰酸酯10~15份、水合肼5~10份、还包括溶剂N,N-二甲基甲酰胺适量；
制备方法包括：按照配比称取氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺200~500mL，混合后置于超声波中超声分散10~20min，再加入异氟尔酮二异氰酸酯，通入氮气保护条件下，于70~80℃反应3~7h，调节PH至9~10，再升温至90~100℃，加入水合肼还原，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，干燥，得到功能化的石墨烯；然后将功能化的石墨烯与水性聚氨酯混合均匀，并置于超声波中超声20~30min，即得所述改性聚氨酯；
所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂，包括如下重量份的各原料：环氧树脂15~30份、端羟基聚二甲基硅氧烷3~6份，溶剂甲苯适量；
制备方法包括：按照配比称取环氧树脂，溶解在甲苯中，搅拌并升温至100~120℃，加入端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂，混合均匀，恒温反应3~6h，反应结束后减压蒸馏出去低分子化合物及溶剂，即得所述有机硅改性环氧树脂；
其中，端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂的加入方法为，先将三者混合，然后再滴加至环氧树脂溶液中。
优选地，所述改性聚氨酯30份、改性环氧树脂20份、玻璃纤维8份、氧化铝10份、硬脂酸钠12份、膏状凹凸棒石粘土15份、腻子膏20份、硅藻土8份、消泡剂5份、填充剂18份、颜料7份，还包括适量的水。
优选地，所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
优选地，所述填充剂为白炭黑、纳米碳酸钙、滑石粉和纳米二氧化钛中的任一种或者多种的混合物。
本发明还涉及一种制备抗裂、防脱落涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取改性聚氨酯、改性环氧树脂加入到反应釜中，加入适量水，升温至70~80℃，搅拌20~30min，再加入玻璃纤维、氧化铝、硬脂酸钠，混合反应1~2h，得混合物a1；
（2）按照配比称取膏状凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，搅拌均匀后置于超声波中超声10~20min，得混合物a2；
（3）按照配比分别称取腻子膏、硅藻土、消泡剂、填充剂，加入到混合物a2中，搅拌20~30min，再置于转速为2000~3000转/min的剪切机中剪切5~10min，然后向混合物中加入颜料，混合均匀，即得所述涂料。
优选地，所述步骤（1）中加入水的量为聚合物总量的5~10倍。
优选地，所述步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10~20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000~5000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/L的稀盐酸，于60~80℃搅拌回流20~30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至PH为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为50~70%的膏状凹凸棒石粘土。
优选地，所述稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：5g~10g。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1）本发明所述的抗裂、防脱落涂料，不仅具有较好的防水防腐效果，还具有较好抗裂、防脱落性能，大大延长了涂料的使用寿命，降低了使用成本，具有较好的应用价值及前景。
（2）本发明所述的抗裂、防脱落涂料中添加有膏状凹凸棒石粘土，具有较好的粘性和可塑性，乳化率较高，节省了乳化生产过程，降低了生产成本，有利于原料之间的乳化和粘结，使得制备得到的涂料具有较高的粘结性能、抗剥落性能和较好的防水效果。
（3）本发明所述抗裂、防脱落涂料中添加有石墨烯改性聚氨酯组分，由于石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加形成致密的防腐层，能够有效抑制水对涂层的浸润与渗透；此外，由于石墨烯优异的力学性能及化学稳定性，使得改性后的聚合物涂料具有较好的抗剥离性能、耐刮擦性能等力学性能及化学稳定性。
（4）本发明所述的涂料中添加有机硅改性环氧树脂，不仅具有优异的力学性能，增加了涂料的抗裂、防冻性能，还具有较好的粘结性能，大大增加了涂层的防脱落性能。
（5）本发明所述抗裂、防脱落涂料的制备工艺简单、条件温和，制备过程物污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如Sambrook等分子克隆：实验室手册（New York:Cold Spring Harbor Laboratory Press,1989）中所述的条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1：
本发明优选实施例的一种抗裂、防脱落涂料及制备方法；
所述抗裂、防脱落涂料，由如下重量份数的各原料制备而成：
改性聚氨酯30份、改性环氧树脂20份、玻璃纤维8份、氧化铝10份、硬脂酸钠12份、膏状凹凸棒石粘土15份、腻子膏20份、硅藻土8份、消泡剂5份、填充剂18份、颜料7份，还包括适量的水；
所述改性聚氨酯为石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯35份、氧化石墨烯3份、异氟尔酮二异氰酸酯12份、水合肼8份、还包括溶剂N,N-二甲基甲酰胺适量；
制备方法包括：按照配比称取氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺400mL，混合后置于超声波中超声分散15min，再加入异氟尔酮二异氰酸酯，通入氮气保护条件下，于70~80℃反应5h，调节PH至9~10，再升温至90~100℃，加入水合肼还原，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，干燥，得到功能化的石墨烯；然后将功能化的石墨烯与水性聚氨酯混合均匀，并置于超声波中超声25min，即得所述改性聚氨酯；
所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂，包括如下重量份的各原料：环氧树脂22份、端羟基聚二甲基硅氧烷5份，溶剂甲苯适量；
制备方法包括：按照配比称取环氧树脂，溶解在甲苯中，搅拌并升温至110℃，加入端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂，混合均匀，恒温反应4h，反应结束后减压蒸馏出去低分子化合物及溶剂，即得所述有机硅改性环氧树脂；
其中，端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂的加入方法为，先将三者混合，然后再滴加至环氧树脂溶液中。
所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
所述填充剂为纳米碳酸钙、滑石粉和纳米二氧化钛中的混合物。
本发明所述制备抗裂、防脱落涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取改性聚氨酯、改性环氧树脂加入到反应釜中，加入适量水，升温至70~80℃，搅拌25min，再加入玻璃纤维、氧化铝、硬脂酸钠，混合反应2h，得混合物a1；
（2）按照配比称取膏状凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，搅拌均匀后置于超声波中超声15min，得混合物a2；
（3）按照配比分别称取腻子膏、硅藻土、消泡剂、填充剂，加入到混合物a2中，搅拌25min，再置于转速为3000转/min的剪切机中剪切10min，然后向混合物中加入颜料，混合均匀，即得所述涂料。
步骤（1）中加入水的量为聚合物总量的8倍。
步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量18倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于4000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/L的稀盐酸，其中，稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：8g，然后于70℃搅拌回流25min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至PH为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为60%的膏状凹凸棒石粘土。
实施例2：
本发明优选实施例的一种抗裂、防脱落涂料及制备方法；
所述抗裂、防脱落涂料，由如下重量份数的各原料制备而成：
改性聚氨酯20份、改性环氧树脂15份、玻璃纤维5份、氧化铝8份、硬脂酸钠10份、膏状凹凸棒石粘土10份、腻子膏15份、硅藻土6份、消泡剂3份、填充剂15份、颜料5份，还包括适量的水；
所述改性聚氨酯为石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯20份、氧化石墨烯2份、异氟尔酮二异氰酸酯10份、水合肼5份、还包括溶剂N,N-二甲基甲酰胺适量；
制备方法包括：按照配比称取氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺200mL，混合后置于超声波中超声分散10min，再加入异氟尔酮二异氰酸酯，通入氮气保护条件下，于70℃反应7h，调节PH至9~10，再升温至90℃，加入水合肼还原，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，干燥，得到功能化的石墨烯；然后将功能化的石墨烯与水性聚氨酯混合均匀，并置于超声波中超声20min，即得所述改性聚氨酯；
所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂，包括如下重量份的各原料：环氧树脂15份、端羟基聚二甲基硅氧烷3份，溶剂甲苯适量；
制备方法包括：按照配比称取环氧树脂，溶解在甲苯中，搅拌并升温至100℃，加入端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂，混合均匀，恒温反应3h，反应结束后减压蒸馏出去低分子化合物及溶剂，即得所述有机硅改性环氧树脂；
其中，端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂的加入方法为，先将三者混合，然后再滴加至环氧树脂溶液中。
所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
所述填充剂为白炭黑、滑石粉和纳米二氧化钛中的混合物。
本发明所述制备抗裂、防脱落涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取改性聚氨酯、改性环氧树脂加入到反应釜中，加入适量水，升温至70℃，搅拌30min，再加入玻璃纤维、氧化铝、硬脂酸钠，混合反应1h，得混合物a1；
（2）按照配比称取膏状凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，搅拌均匀后置于超声波中超声10min，得混合物a2；
（3）按照配比分别称取腻子膏、硅藻土、消泡剂、填充剂，加入到混合物a2中，搅拌20min，再置于转速为2000转/min的剪切机中剪切10min，然后向混合物中加入颜料，混合均匀，即得所述涂料。
步骤（1）中加入水的量为聚合物总量的5倍。
步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000转/min的离心机中离心处理10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/L的稀盐酸，其中，稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：5g，然后于60℃搅拌回流30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至PH为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为50%的膏状凹凸棒石粘土。
实施例3：
本发明优选实施例的一种抗裂、防脱落涂料及制备方法；
所述抗裂、防脱落涂料，由如下重量份数的各原料制备而成：
改性聚氨酯40份、改性环氧树脂30份、玻璃纤维12份、氧化铝15份、硬脂酸钠15份、膏状凹凸棒石粘土16份、腻子膏22份、硅藻土10份、消泡剂8份、填充剂20份、颜料10份，还包括适量的水；
所述改性聚氨酯为石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯40份、氧化石墨烯5份、异氟尔酮二异氰酸酯15份、水合肼10份、还包括溶剂N,N-二甲基甲酰胺适量；
制备方法包括：按照配比称取氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺500mL，混合后置于超声波中超声分散20min，再加入异氟尔酮二异氰酸酯，通入氮气保护条件下，于80℃反应3h，调节PH至9~10，再升温至100℃，加入水合肼还原，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，干燥，得到功能化的石墨烯；然后将功能化的石墨烯与水性聚氨酯混合均匀，并置于超声波中超声30min，即得所述改性聚氨酯；
所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂，包括如下重量份的各原料：环氧树脂30份、端羟基聚二甲基硅氧烷6份，溶剂甲苯适量；
制备方法包括：按照配比称取环氧树脂，溶解在甲苯中，搅拌并升温至120℃，加入端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂，混合均匀，恒温反应6h，反应结束后减压蒸馏出去低分子化合物及溶剂，即得所述有机硅改性环氧树脂；
其中，端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂的加入方法为，先将三者混合，然后再滴加至环氧树脂溶液中。
所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
所述填充剂为白炭黑、纳米碳酸钙、滑石粉和纳米二氧化钛中的混合物。
本发明所述制备抗裂、防脱落涂料的方法，包括如下步骤：
（1）按照配比称取改性聚氨酯、改性环氧树脂加入到反应釜中，加入适量水，升温至80℃，搅拌20min，再加入玻璃纤维、氧化铝、硬脂酸钠，混合反应2h，得混合物a1；
（2）按照配比称取膏状凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，搅拌均匀后置于超声波中超声20min，得混合物a2；
（3）按照配比分别称取腻子膏、硅藻土、消泡剂、填充剂，加入到混合物a2中，搅拌30min，再置于转速为3000转/min的剪切机中剪切5min，然后向混合物中加入颜料，混合均匀，即得所述涂料。
步骤（1）中加入水的量为聚合物总量的10倍。
步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于5000转/min的离心机中离心处理5min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/L的稀盐酸，其中，稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：10g，然后于80℃搅拌回流20min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至PH为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为70%的膏状凹凸棒石粘土。
综上所述，本发明所述的抗裂、防脱落涂料，不仅具有较好的防水防腐效果，还具有较好抗裂、防脱落性能，大大延长了涂料的使用寿命，降低了使用成本，具有较好的应用价值及前景。本发明所述抗裂、防脱落涂料的制备工艺简单、条件温和，制备过程物污染物产生，安全环保，适合工业化推广生产。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (8)

1.一种抗裂、防脱落涂料，其特征在于：包括如下重量份的各原料：改性聚氨酯20~40份、改性环氧树脂15~30份、玻璃纤维5~12份、氧化铝8~15份、硬脂酸钠10~15份、膏状凹凸棒石粘土10~16份、腻子膏15~22份、硅藻土6~10份、消泡剂3~8份、填充剂15~20份、颜料5~10份，还包括适量的水；
所述改性聚氨酯为石墨烯改性聚氨酯，包括如下重量份的各原料：水性聚氨酯20~40份、氧化石墨烯2~5份、异氟尔酮二异氰酸酯10~15份、水合肼5~10份、还包括溶剂N,N-二甲基甲酰胺适量；
制备方法包括：按照配比称取氧化石墨烯和N,N-二甲基甲酰胺200~500mL，混合后置于超声波中超声分散10~20min，再加入异氟尔酮二异氰酸酯，通入氮气保护条件下，于70~80℃反应3~7h，调节PH至9~10，再升温至90~100℃，加入水合肼还原，反应结束后用N,N-二甲基甲酰胺洗涤，干燥，得到功能化的石墨烯；然后将功能化的石墨烯与水性聚氨酯混合均匀，并置于超声波中超声20~30min，即得所述改性聚氨酯；
所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂，包括如下重量份的各原料：环氧树脂15~30份、端羟基聚二甲基硅氧烷3~6份，溶剂甲苯适量；
制备方法包括：按照配比称取环氧树脂，溶解在甲苯中，搅拌并升温至100~120℃，加入端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂，混合均匀，恒温反应3~6h，反应结束后减压蒸馏出去低分子化合物及溶剂，即得所述有机硅改性环氧树脂；
其中，端羟基聚二甲基硅氧烷、偶联剂和催化剂的加入方法为，先将三者混合，然后再滴加至环氧树脂溶液中。
2.根据权利要求1所述的抗裂、防脱落涂料，其特征在于：所述改性聚氨酯30份、改性环氧树脂20份、玻璃纤维8份、氧化铝10份、硬脂酸钠12份、膏状凹凸棒石粘土15份、腻子膏20份、硅藻土8份、消泡剂5份、填充剂18份、颜料7份，还包括适量的水。
3.根据权利要求1所述的抗裂、防脱落涂料，其特征在于：所述膏状凹凸棒土为将天然凹凸棒石粘土进行提纯、酸改性之后加水后的固液混合物。
4.根据权利要求1所述的抗裂、防脱落涂料，其特征在于：所述填充剂为白炭黑、纳米碳酸钙、滑石粉和纳米二氧化钛中的任一种或者多种的混合物。
5.一种制备如权利要求1~4任一项所述的抗裂、防脱落涂料的方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）按照配比称取改性聚氨酯、改性环氧树脂加入到反应釜中，加入适量水，升温至70~80℃，搅拌20~30min，再加入玻璃纤维、氧化铝、硬脂酸钠，混合反应1~2h，得混合物a1；
（2）按照配比称取膏状凹凸棒石粘土加入到混合物a1中，搅拌均匀后置于超声波中超声10~20min，得混合物a2；
（3）按照配比分别称取腻子膏、硅藻土、消泡剂、填充剂，加入到混合物a2中，搅拌20~30min，再置于转速为2000~3000转/min的剪切机中剪切5~10min，然后向混合物中加入颜料，混合均匀，即得所述涂料。
6.根据权利要求5所述的抗裂、防脱落涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中加入水的量为聚合物总量的5~10倍。
7.根据权利要求5所述的抗裂、防脱落涂料的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中膏状凹凸棒石粘土的制备方法为：
取天然凹凸棒土进行粉碎至200~300目，加入凹凸棒土质量10~20倍的水，搅拌形成悬浮泥浆，取上层悬浊液于3000~5000转/min的离心机中离心处理5~10min，真空抽滤；将滤饼置于烧瓶中，加入2mol/L的稀盐酸，于60~80℃搅拌回流20~30min，真空抽滤，并用蒸馏水清洗至PH为6~7，得滤饼，再将滤饼加水混合制得含水量为50~70%的膏状凹凸棒石粘土。
8.根据权利要求7所述的抗裂、防脱落涂料的制备方法，其特征在于：所述稀盐酸加入的体积量与凹凸棒石粘土质量之比为1mL：5g~10g。
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