CN107974141A - 一种纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料及其制备方法 - Google Patents
一种纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料，该涂料原料包括下列组分：由偏氟乙烯树脂和丙烯酸树脂组成的树脂原料、六方相氮化硼二维纳米片、硅烷偶联剂、二氯二丁基锡、溶剂油，本发明通过二维纳米材料改性技术，在保障石材防水涂料透光率和光泽度的前提下，大幅提高石材防水涂料的硬度、耐磨性和抗渗透性能，从而显著提高石材防水涂料的防护寿命和防护效果。
Description
技术领域：
本发明涉及石材防水涂料，具体涉及一种纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料及其制备方法。
背景技术：
石材防水涂料是石材防护技术中的一种，在现代石材工业中具有广泛的应用。防水涂料通过使合成树脂均匀分布在石材表面或者慢慢渗透到石材内部形成的防护性的薄膜，使石材具有防水、防污、防油、耐酸碱、耐风化、抗老化、抗冻融、抗生物侵蚀等功能，从而提高石材使用寿命和装饰性能的效果。氟碳树脂类防水涂料属于新一代石材防水剂，与传统涂料相比较有许多优异的特性，如极低的表面能和极强的疏水性、极大的耐沾污性、耐候性以及超长耐久性(其耐候性可达15年以上)等。但是，当传统石材防护涂料用于石材地面砖、石材家具、台面等方面的应用时，往往由于涂层的耐磨性能或耐擦洗性能不足而导致防护寿命急剧降低，其长期防护寿命不能满足用户要求。
发明内容：
本发明的目的克服上述现有技术的缺陷，提供一种纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料，在保障石材防水涂料透光率和光泽度的前提下，大幅提高石材防水涂料的硬度、耐磨性和抗渗透性能，从而显著提高石材防水涂料的防护寿命和防护效果。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料，该涂料原料包括下列组分：由偏氟乙烯树脂(VDF)和丙烯酸树脂组成的树脂原料、六方相氮化硼二维纳米片、硅烷偶联剂、二氯二丁基锡、溶剂，其中，树脂原料、六方相氮化硼二维纳米片、硅烷偶联剂、溶剂的质量比为：2～4.5：0.1～0.3：0.02～0.04：95～98，每升涂料中的二氯二丁基锡催化剂的添加量为0.5～1mg，树脂原料中偏氟乙烯树脂和丙烯酸树脂的相对质量百分数分别为70％～90％和10％～30％。
所示溶剂由质量比为10～20：50～65：15～40的溶剂油D30、D40和D65混合而成。
所述偏氟乙烯树脂优选为聚偏二氟乙烯均聚物树脂，为主要防水功能成分；所述丙烯酸树脂优选为甲基丙烯酸甲酯树脂，起增加对底材附着力和涂料相稳定性的作用；所述硅烷偶联剂优选为硅烷偶联剂KH550，主要起增加纳米改性剂与树脂间界面结合强度的作用；所述二氯二丁基锡催化剂主要起促进树脂聚合，改善成膜性能的作用。
所述涂料的制备方法包括以下步骤：
一、摩尔比为1～1.5：3～5：4～7的四硼酸锂(Li2B4O7)、叠氮钠(NaN3)、金属镁粉(Mg)球磨混合均匀后置于不锈钢高温反应釜中，密封好后放入马弗炉内，以5～10℃/分钟速率升温至500～600℃后，保温16～24小时，待反应完成后，自然冷却至室温，所得产物经无水乙醇和去离子水清洗后，用体积比为1:1的盐酸溶液浸泡并搅拌4～6小时，期间应监测盐酸浓度，及时补充盐酸溶液，待反应完全后，抽滤产物并用无水乙醇清洗，最后，将清洗干净后的产物置于真空干燥箱内在80～100℃下干燥8～10小时后即可获得白色粉末状的六方相氮化硼二维纳米片；
二、以偏氟乙烯树脂(VDF)和丙烯酸树脂为树脂原料，硅烷偶联剂为交联剂，二氯二丁基锡为催化剂，步骤一中所得的六方相氮化硼二维纳米片为改性剂，将上述材料按上述质量比溶解于混合溶剂中后，利用高速分散机于室温下分散3～5分钟即得到纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料。
金属镁粉的粒度控制在240～400目之间。
本发明的有益效果如下：
1)通过纳米改性技术，所述石材防水涂料的耐磨性、耐候性和防渗性能均得到大幅改善，尤其适用于石材家具台面、石材卫浴产品等方面的防护处理应用环境。
2)六方相氮化硼二维纳米片不会显著增加涂层厚度，其对涂层的透光率和光泽度也无明显影响，因此使用后不会影响石材的质感或色泽，能够适用于各种色泽和材质的天然石材或人造石材。
3)纳米改性技术工艺简单易实现，适用性强，改性后的涂料防护寿命长，降低了用户的石材维护成本。
总之，本发明通过二维纳米材料改性技术，在保障石材防水涂料透光率和光泽度的前提下，大幅提高石材防水涂料的硬度、耐磨性和抗渗透性能，从而显著提高石材防水涂料的防护寿命和防护效果。
附图说明：
图1是实施例1制备的纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料处理后的石材表面的防水效果图。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
制备六方相氮化硼二维纳米片：首先将33.80g的四硼酸锂(Li2B4O7)、39.00g的叠氮钠(NaN3)和19.20g的400目金属镁粉(Mg)球磨混合均匀后置于500mL的不锈钢高温反应釜中，密封好后放入马弗炉内，以10℃/分钟的速率升温至500℃后，保温18小时，待反应完成后，自然冷却至室温。取出高温反应釜中的产物先后经无水乙醇和去离子水清洗4次后，用体积比为1：1盐酸溶液浸泡并搅拌4小时，期间应监测盐酸浓度，及时补充盐酸溶液。待反应完全后，抽滤产物并用无水乙醇清洗3次。最后，将清洗干净后的产物置于真空干燥箱内在80℃下干燥10小时后，得白色粉末状的六方相氮化硼二维纳米片。
将100gD30溶剂油、500gD40溶剂油和400gD65溶剂油混合均匀后得到涂料溶剂。
将14g聚偏二氟乙烯均聚物树脂、6g甲基丙烯酸甲酯树脂、1g六方相氮化硼二维纳米片、0.20g硅烷偶联剂KH550和980g溶剂和0.5mg二氯二丁基锡催化剂置于分散釜中，使用高速分散机于6000rpm转速下分散3分钟即可得到六方相氮化硼二维纳米片改性氟碳树脂防水涂料。
本实施例制备的纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料处理石材表面后，石材表面具有优异的疏水效果，水珠在石材表面形成露珠状水滴，无法在表面铺展润湿或者渗入石材内部。如图1所示。
本实施例制备的纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料处理石材表面后在保障石材防水涂料透光率和光泽度的前提下，能大幅提高石材防水涂料的硬度、耐磨性和抗渗透性能。具体性能参数如下：
疏水性能：经处理后，石材表面与水的静态接触角可达125～155°；
涂料硬度：铅笔硬度提高2～3级，最高可达4H级；
耐磨性：经过1000次耐擦洗实验后，涂料防护性能保持率可达95％以上。
实施例2：
制备六方相氮化硼二维纳米片：首先将33.80g的四硼酸锂(Li2B4O7))、63.50g的叠氮钠(NaN3)和32.86g的400目金属镁粉(Mg)球磨混合均匀后置于500mL的不锈钢高温反应釜中，密封好后放入马弗炉内，以5℃/分钟的速率升温至600℃后，保温24小时，待反应完成后，自然冷却至室温。取出高温反应釜中的产物先后经无水乙醇和去离子水清洗4次后，用体积比为1：1盐酸溶液浸泡并搅拌4小时，期间应监测盐酸浓度，及时补充盐酸溶液。待反应完全后，抽滤产物并用无水乙醇清洗3次。最后，将清洗干净后的产物置于真空干燥箱内在80℃下干燥8小时后，得白色粉末状的六方相氮化硼二维纳米片。
将200gD30溶剂油、650gD40溶剂油和150gD65溶剂油混合均匀后得到涂料溶剂。
将40g聚偏二氟乙烯均聚物树脂、5g甲基丙烯酸甲酯树脂、3g六方相氮化硼二维纳米片、0.40g硅烷偶联剂KH550和950g溶剂和1mg二氯二丁基锡催化剂置于分散釜中，使用高速分散机于6000rpm转速下分散5分钟即可得到六方相氮化硼二维纳米片改性氟碳树脂防水涂料。
本实施例制备的纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料处理石材表面后在保障石材防水涂料透光率和光泽度的前提下，能大幅提高石材防水涂料的硬度、耐磨性和抗渗透性能。具体性能参数如下：疏水性能：经处理后，石材表面与水的静态接触角可达125～155°；
涂料硬度：铅笔硬度提高2～3级，最高可达4H级；
耐磨性：经过1000次耐擦洗实验后，涂料防护性能保持率可达95％以上。
Claims (6)
1.一种纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料，其特征在于，该涂料原料包括下列组分：由偏氟乙烯树脂和丙烯酸树脂组成的树脂原料、六方相氮化硼二维纳米片、硅烷偶联剂、二氯二丁基锡、溶剂，其中，树脂原料、六方相氮化硼二维纳米片、硅烷偶联剂、溶剂的质量比为2～4.5：0.1～0.3：0.02～0.04：95～98，每升涂料中的二氯二丁基锡催化剂的添加量为0.5～1mg，树脂原料中偏氟乙烯树脂和丙烯酸树脂的相对质量百分数分别为70％～90％和10％～30％。
2.根据权利要求1所述的纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料，其特征在于，所述偏氟乙烯树脂为聚偏二氟乙烯均聚物树脂；所述丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯树脂；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
3.根据权利要求1所述的纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料，其特征在于，所述溶剂由质量比为10～20：50～65：15～40的溶剂油D30、D40和D65混合而成。
4.权利要求1所述涂料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
一、摩尔比为1～1.5：3～5：4～7的四硼酸锂、叠氮钠、金属镁粉球磨混合均匀后置于不锈钢高温反应釜中，密封好后放入马弗炉内，以5～10℃/分钟速率升温至500～600℃后，保温16～24小时，待反应完成后，自然冷却至室温，所得产物经无水乙醇和去离子水清洗后，用体积比为1:1的盐酸溶液浸泡并搅拌4～6小时，期间应监测盐酸浓度，及时补充盐酸溶液，待反应完全后，抽滤产物并用无水乙醇清洗，最后，将清洗干净后的产物置于真空干燥箱内在80-100℃下干燥8～10小时后即可获得白色粉末状的六方相氮化硼二维纳米片；
二、以偏氟乙烯树脂和丙烯酸树脂为树脂原料，硅烷偶联剂为交联剂，二氯二丁基锡为催化剂，步骤一中所得的六方相氮化硼二维纳米片为改性剂，将上述材料溶解于混合溶剂中后，利用高速分散机于室温下分散3～5分钟即得到纳米材料改性氟碳树脂类石材防水涂料。
5.根据权利要求4所述涂料的制备方法，其特征在于，金属镁粉的粒度控制在240～400目之间。
6.根据权利要求4所述涂料的制备方法，其特征在于，所述偏氟乙烯树脂为聚偏二氟乙烯均聚物树脂；所述丙烯酸树脂为甲基丙烯酸甲酯树脂；所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH550；溶剂由质量比为10～20：50～65：15～40的溶剂油D30、D40和D65混合而成。
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