CN107353740B - 一种节能自清洁外墙乳胶漆、其制备方法及建筑外墙 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种节能自清洁外墙乳胶漆、其制备方法及建筑外墙，涉及节能环保技术领域。一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，原料包括：疏水性二氧化钛10～20份、纳米活性炭1～5份、颜填料30～50份、丙烯酸乳液20～40份、添加剂2～16份以及水30～50份，添加剂包括分散剂1～5份。该节能自清洁外墙乳胶漆具有防水、光催化性能，可进行自清洁，安全节能环保，具有较好的应用前景。一种节能自清洁外墙乳胶漆的制备方法，包括：将原料混合。该方法制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及节能环保技术领域，且特别涉及一种节能自清洁外墙乳胶漆、其制备方法及建筑外墙。
背景技术
在建筑涂料领域，乳胶漆是以合成树脂丙烯酸乳液为基料加入颜料、颜填料及各种助剂配制而成的一类水性涂料，制备工艺简单，施工方便，对环境污染小，其应用已越来越受到市场的青睐。外墙乳胶漆的主要功能是装饰和保护建筑物面，使建筑物外貌整洁美观，从而达到美化城市环境的目的，同时能起到保护建筑物外墙的作用，延长其使用寿命。
随着我国经济的持续稳定增长和人们生活水平的不断提高，建筑及装潢业正迅猛发展，国内建筑外墙涂料的年需求量可达200万吨以上。但目前国内外外墙建筑涂料的典型缺点是耐污性差、户外耐久性不好，使得建筑物外墙、各种道路(高速公路、铁路、城市道路)、附近建筑物及其他建筑设施常常各种灰尘、污垢、油污等(由于尾气产生)，影响美观。
发明内容
本发明的目的在于提供一种节能自清洁外墙乳胶漆，该节能自清洁外墙乳胶漆具有防水、光催化性能，可进行自清洁，安全节能环保，具有较好的应用前景。
本发明的另一目的在于提供一种节能自清洁外墙乳胶漆的制备方法，该方法制备工艺简单，可控性强，制备成本低，适合大规模生产。
本发明的又一目的在于提供一种建筑外墙，该建筑外墙具有较优的自清洁性能，节能环保且美观。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
本发明提出一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，制备节能自清洁外墙乳胶漆的原料包括：疏水性二氧化钛10～20份、纳米活性炭1～5份、颜填料30～50份、丙烯酸乳液20～40份、添加剂2～16份以及水30～50份，添加剂包括分散剂1～5份，优选地，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种。
本发明提出一种节能自清洁外墙乳胶漆的制备方法，包括：将原料混合。
本发明提出一种建筑外墙，其外层涂覆有上述节能自清洁外墙乳胶漆。
本发明实施例的有益效果是：
本发明提供的一种节能自清洁外墙乳胶漆，以疏水性二氧化钛及纳米活性炭作为原料，纳米二氧化钛吸收光能量后能产生氢氧自由基与负氧离子，氢氧自由基与负氧离子具有很强的氧化还原能力，能分解氧化空气中的污染物，从而达到净化空气的目的，使得乳胶漆作用的外墙具有自清洁功能，保持干净清洁，节约资源。同时疏水性二氧化钛可以赋予乳胶漆良好的疏水性，减少污染物的吸附，使污染物在外界条件下脱离乳胶漆表面。纳米活性炭具有微孔形结构，具有吸附性好、耐酸、耐碱及化学稳定性好的特点，吸附速率高，对空气中的有害物质如废气及粉尘进行吸附，并在二氧化钛的光催化作用下，分解有害物质，达到循环吸附的目的。纳米活性炭与疏水性二氧化钛具有协同增效作用，可以对吸附在乳胶漆表面的污染物及乳胶漆附近的有害气体同时进行清洁，增强对污染物的分解，增强自清洁效率，提高自清洁效果。
由于疏水性二氧化钛不易在水中分散，若分散不均匀或形成团聚，则影响乳胶漆的自清洁效果。为了实现疏水性二氧化钛的均匀分散，复配使用硬脂酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚及十六烷基磷酸铵可以显著增加疏水性二氧化钛的分散性，使其作用范围均匀，均匀进行自清洁，外表美观，节能环保，具有较好的应用前景。
一种节能自清洁外墙乳胶漆的制备方法，该方法制备过程简单，使原料充分分散、混合，有助于加强节能自清洁外墙乳胶漆的性能，制备成本低，适合规模化生产。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
下面对本发明实施例的一种节能自清洁外墙乳胶漆、其制备方法及建筑外墙进行具体说明。
本发明实施例提供的一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，制备节能自清洁外墙乳胶漆的原料包括：疏水性二氧化钛10～20份、纳米活性炭1～5份、颜填料30～50份、丙烯酸乳液20～40份、添加剂2～16份以及水30～50份，添加剂包括分散剂1～5份，优选地，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种。
进一步地，在本发明的较优实施例中，按重量份数计，原料包括：疏水性二氧化钛10～20份、纳米活性炭1～5份、颜填料35～45份、丙烯酸乳液25～35份、添加剂10～16份以及水35～45份。
进一步地，在本发明的较优实施例中，疏水性二氧化钛的粒径为500～2500目。疏水性二氧化钛粒径小有助于分散，在分散剂的作用下可以分散均匀，使乳胶漆的性能稳定。
纳米二氧化钛具有较高的比表面积、较好的化学稳定性、可吸收太阳光、无毒。锐钛矿型纳米二氧化钛吸收光能量后能产生氢氧自由基与负氧离子，氢氧自由基与负氧离子具有很强的氧化还原能力，能分解氧化空气中的污染物，从而达到净化空气的目的。疏水性二氧化钛用于乳胶漆中可以赋予乳胶漆良好的疏水性，减少污染物的吸附，使污染物在外界条件下脱离乳胶漆表面。由于纳米二氧化钛具有较好的光催化性能，使得乳胶漆作用的外墙具有自清洁功能，保持干净清洁，节约资源。在本发明中，为了增强疏水性二氧化钛的分散性及自清洁能力，疏水性二氧化钛的粒径为500～2500目。
纳米活性炭具有微孔形结构，具有吸附性好、耐酸、耐碱及化学稳定性好的特点，吸附速率高，对空气中的有害物质如废气及粉尘进行吸附，在二氧化钛的光催化作用下，分解有害物质，达到循环吸附的目的。纳米活性炭与疏水性二氧化钛具有协同增效作用，增强对污染物的分解，增强自清洁效率，提高自清洁效果。
常用的节能自清洁外墙乳胶漆主要原料为矿物颜填料，如重质碳酸钙、硅灰石粉、绢云母粉、石英粉等。当少量添加其他矿物颜填料时，可以增强节能自清洁外墙乳胶漆的性能，在本发明中，矿物颜填料包括滑石粉、煅烧高岭土、云母粉、轻质碳酸钙。颜填料的粒径越小，分散越均匀，乳胶漆的性能越好。较优的，颜填料的粒径为10～20μm。
为了满足不同的需求，节能自清洁外墙乳胶漆具有多种颜色，颜填料中包括着色剂。着色剂作为颜料添加在节能自清洁外墙乳胶漆中，赋予不同的颜色。在本发明中，着色剂可以为钛白粉、群青、酞菁蓝、锌铬黄等。
乳液对乳胶漆品质的好坏有直接的影响。乳液在节能自清洁外墙乳胶漆中起到增加涂料强度、提高涂抹耐擦洗次数的作用。在本发明中，丙烯酸乳液与其他原料及各添加剂的种类、配比均通过实验研究，使原料相容性好，制得的节能自清洁外墙乳胶漆性能好。在本发明实施例中，主要选用丙烯酸酯丙烯酸乳液、纯丙丙烯酸乳液及硅丙丙烯酸乳液等。
在乳胶漆的制备过程中，根据实际需要添加不同的添加剂，以达到所需的性能。在本发明的较优实施例中，添加剂包括增稠剂、消泡剂、防腐防霉剂、成膜助剂、pH调节剂中的至少一种。
增稠剂作为节能自清洁外墙乳胶漆中重要的添加剂，主要用于改善和增加节能自清洁外墙乳胶漆的粘稠度，保持一定的流变性，防止施工中出现流挂现象，同时赋予节能自清洁外墙乳胶漆优异的机械性能和储存稳定性。
分散剂减少原料的分散时间，稳定分散体，具有减少絮凝现象，增强稳定性，提升光泽，增加展色性的作用。分散剂包括阴离子型分散剂、非离子型分散剂、疏水型分散剂。由于疏水性二氧化钛不易在水中分散，若分散不均匀或形成团聚，则影响乳胶漆的自清洁效果。为了实现疏水性二氧化钛的均匀分散，分散剂包括硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵中的至少两种。将上述表面活性剂进行两种特别是多种复配使用时，可以显著增加疏水性二氧化钛的分散性。优选地，硬脂酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚及十六烷基磷酸铵同时使用，对疏水性二氧化钛的分散效果较佳。
在原料的混合搅拌过程中会产生大量气泡，这些气泡会影响施工过程中节能自清洁外墙乳胶漆的平整性及机械性能。消泡剂可以抑制泡沫产生、消除泡沫，在制备过程中加入适量的消泡剂，可提高节能自清洁外墙乳胶漆的稳定性及性能。
当节能自清洁外墙乳胶漆使用在建筑等方面时，需要具有防腐防霉的性能，避免涂覆本体受化学物质等腐蚀性物质的腐蚀及霉菌的侵蚀。添加剂中还包括防腐防霉剂以提高节能自清洁外墙乳胶漆的性能。
成膜助剂作为节能自清洁外墙乳胶漆中重要的添加剂之一，使节能自清洁外墙乳胶漆达到施工性能和成膜质量。节能自清洁外墙乳胶漆的成膜过程较为复杂，从分散的聚合物颗粒到相互聚结成为整体的过程。成膜助剂促进乳胶粒子的塑性流动和弹性变形，使粒子表面软化，促使聚合物粒子易受压变形，融合成膜；成膜助剂可以降低丙烯酸乳液及节能自清洁外墙乳胶漆的最低成膜温度。
pH调节剂用于调节节能自清洁外墙乳胶漆的pH值，增加节能自清洁外墙乳胶漆的稳定性，同时还具有润湿、分散的作用。
为了使得制备的节能自清洁外墙乳胶漆具有较优的机械性能及化学性能，添加剂包括增稠剂1～2份、消泡剂1～2份、防腐防霉剂1～3份、成膜助剂1～3份、pH调节剂0.1～1份中的至少一种。
本发明实施例还提供了一种节能自清洁外墙乳胶漆的制备方法，包括：
将疏水性二氧化钛、水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂在500～600rpm的搅拌速率下充分混合搅拌10～20min。
搅拌均匀后，加入颜填料，在本发明的实施例中，还可以加入其他矿物颜填料，在1000～1500rpm的搅拌速率下粗分散5～40min。
为了使原料更加细致，增强节能自清洁外墙乳胶漆的性能。将粗分散液打浆分散。测试细度，较优的，细度为35μm以下，即得分散均匀的颜料浆液。优选地，为了提高打浆效果，可以先将混合物加热至40～50℃后再进行打浆分散。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在300～500rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入pH调节剂调节体系的pH值，搅拌均匀后即得节能自清洁外墙乳胶漆样。
本发明提供一种建筑外墙，外墙涂覆有上述节能保温外墙乳胶漆，具有较优的自清洁性能，节能环保且美观。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供了一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
疏水性二氧化钛10份、颜填料30份、丙烯酸乳液20份、增稠剂1份、硬脂酸钠1份、消泡剂1份、防腐防霉剂1份、成膜助剂1份、pH调节剂0.1份以及水30份。
主要通过以下方法制作而成：
将疏水性二氧化钛、水、增稠剂、硬脂酸钠、部分消泡剂以及防腐防霉剂在500rpm的搅拌速率下充分混合搅拌10min。
搅拌均匀后，加入颜填料，在1000rpm的搅拌速率下粗分散5min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的颜料浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在300rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入pH调节剂调节体系的pH值，搅拌均匀后即得节能自清洁外墙乳胶漆样。
实施例2
本实施例提供了一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
疏水性二氧化钛20份、纳米活性炭1份、颜填料50份、丙烯酸乳液40份、增稠剂2份、十二烷基苯磺酸钠及十二烷基酚聚氧乙烯醚的混合物5份、消泡剂2份、防腐防霉剂3份、成膜助剂3份、pH调节剂1份以及水50份。
主要通过以下方法制作而成：
将疏水性二氧化钛、纳米活性炭、水、增稠剂、十二烷基苯磺酸钠及十二烷基酚聚氧乙烯醚、部分消泡剂以及防腐防霉剂在600rpm的搅拌速率下充分混合搅拌20min。
搅拌均匀后，加入颜填料，在1500rpm的搅拌速率下粗分散40min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm，即得分散均匀的颜料浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在500rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入pH调节剂调节体系的pH值，搅拌均匀后即得节能自清洁外墙乳胶漆样。
实施例3
本实施例提供了一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
疏水性二氧化钛12份、纳米活性炭5份、颜填料35份、丙烯酸乳液25份、增稠剂1.5份、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵的混合物2份、消泡剂1份、防腐防霉剂2份、成膜助剂1份、pH调节剂0.5份以及水35份。
主要通过以下方法制作而成：
将疏水性二氧化钛、纳米活性炭、水、增稠剂、硬脂酸三乙醇胺、十六烷基磷酸铵、部分消泡剂以及防腐防霉剂在550rpm的搅拌速率下充分混合搅拌15min。
搅拌均匀后，加入颜填料，在1200rpm的搅拌速率下粗分散20min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm以下，即得分散均匀的颜料浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在500rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入pH调节剂调节体系的pH值，搅拌均匀后即得节能自清洁外墙乳胶漆样。
实施例4
本实施例提供了一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
疏水性二氧化钛18份、纳米活性炭2份、颜填料45份、丙烯酸乳液35份、增稠剂2份、硬脂酸钠与十六烷基磷酸铵的混合物3份、消泡剂2份、防腐防霉剂1份、成膜助剂2份、pH调节剂0.6份以及水45份。
主要通过以下方法制作而成：
将疏水性二氧化钛、纳米活性炭、水、增稠剂、硬脂酸钠、十六烷基磷酸铵、部分消泡剂以及防腐防霉剂在520rpm的搅拌速率下充分混合搅拌16min。
搅拌均匀后，加入颜填料，在1300rpm的搅拌速率下粗分散30min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm以下，即得分散均匀的颜料浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。在450rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入pH调节剂调节体系的pH值，搅拌均匀后即得节能自清洁外墙乳胶漆样。
实施例5
本实施例提供了一种节能自清洁外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
疏水性二氧化钛15份、纳米活性炭3份、颜填料40份、丙烯酸乳液30份、增稠剂2份、硬脂酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚及十六烷基磷酸铵的混合物35份、消泡剂2份、防腐防霉剂2份、成膜助剂2份、pH调节剂0.5份以及水40份。
主要通过以下方法制作而成：
将疏水性二氧化钛、纳米活性炭、水、增稠剂、硬脂酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚及十六烷基磷酸铵、部分消泡剂以及防腐防霉剂在550rpm的搅拌速率下充分混合搅拌15min。
搅拌均匀后，加入颜填料，在1250rpm的搅拌速率下粗分散25min。将粗分散液打浆分散，测试细度，细度为35μm以下，即得分散均匀的颜料浆液。
在浆液中缓慢加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂以及流平剂。400rpm的条件下，低速搅拌均匀后，加入pH调节剂调节体系的pH值，搅拌均匀后即得节能自清洁外墙乳胶漆样。
对比例1
本对比例提供了一种外墙乳胶漆，按重量份数计，包括：
颜填料40份、丙烯酸乳液30份、增稠剂2份、分散剂35份、消泡剂2份、防腐防霉剂2份、成膜助剂2份、pH调节剂0.5份以及水40份。
主要通过以下方法制作而成：
将水、增稠剂、分散剂、部分消泡剂以及防腐防霉剂混合搅拌。
搅拌均匀后，加入颜填料。打浆分散，在浆液中加入计量的丙烯酸乳液、成膜助剂、剩余的消泡剂、流平剂以及pH调节剂，搅拌均匀。
对比例2
本对比例提供了一种市面上购买的外墙乳胶漆。
试验例
选取实施例1～5、对比例1制备的节能自清洁外墙乳胶漆及对比例2提供的乳胶漆进行性能检测，结果如下：
表1 性能测试结果
由表1可知，相比于对比例1、对比例2，实施例1～5提供的节能自清洁外墙乳胶漆均具有较好的稳定性、油污分解性及耐水性，施工性能好，干燥时间短，外观较佳。其中，实施例1提供的节能自清洁外墙乳胶漆，分散剂包含一种表面活性剂，使得疏水性二氧化钛的分散性较差，且原料中不含有纳米活性炭，因此对油污分解率稍低。实施例2～5中的分散剂均为复配型，且原料含有纳米活性炭，使得疏水性二氧化钛分散均匀，制得的节能自清洁外墙乳胶漆性能较优。其中，实施例5提供的节能自清洁外墙乳胶漆性能较优，说明其原料配比及制备方法较为科学合理。
综上所述，本发明提供的一种节能自清洁外墙乳胶漆，以疏水性二氧化钛及纳米活性炭作为原料，纳米二氧化钛吸收光能量后能产生氢氧自由基与负氧离子，氢氧自由基与负氧离子具有很强的氧化还原能力，能分解氧化空气中的污染物，从而达到净化空气的目的，使得乳胶漆作用的外墙具有自清洁功能，保持干净清洁，节约资源。同时疏水性二氧化钛可以赋予乳胶漆良好的疏水性，减少污染物的吸附，使污染物在外界条件下脱离乳胶漆表面。纳米活性炭具有微孔形结构，具有吸附性好、耐酸、耐碱及化学稳定性好的特点，吸附速率高，对空气中的有害物质如废气及粉尘进行吸附，并在二氧化钛的光催化作用下，分解有害物质，达到循环吸附的目的。纳米活性炭与疏水性二氧化钛具有协同增效作用，可以对吸附在乳胶漆表面的污染物及乳胶漆附近的有害气体同时进行清洁，增强对污染物的分解，增强自清洁效率，提高自清洁效果。
由于疏水性二氧化钛不易在水中分散，若分散不均匀或形成团聚，则影响乳胶漆的自清洁效果。为了实现疏水性二氧化钛的均匀分散，复配使用硬脂酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚及十六烷基磷酸铵可以显著增加疏水性二氧化钛的分散性，使其作用范围均匀，均匀进行自清洁，外表美观，节能环保，具有较好的应用前景。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
Claims (4)
1.一种节能自清洁外墙乳胶漆，其特征在于，按重量份数计，制备所述节能自清洁外墙乳胶漆的原料包括：疏水性二氧化钛15份、纳米活性炭3份、颜填料40份、丙烯酸乳液30份、增稠剂2份、硬脂酸钠、十二烷基酚聚氧乙烯醚及十六烷基磷酸铵的混合物35份、消泡剂2份、防腐防霉剂2份、成膜助剂2份、pH调节剂0.5份以及水40份，所述疏水性二氧化钛的粒径为500～2500目。
2.根据权利要求1所述的节能自清洁外墙乳胶漆，其特征在于，所述颜填料的粒径为10～20μm。
3.一种如权利要求1或2所述的节能自清洁外墙乳胶漆的制备方法，其特征在于，包括：将所述原料混合。
4.一种建筑外墙，其特征在于，所述建筑外墙的外层涂覆有如权利要求1或2所述的节能自清洁外墙乳胶漆。
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