CN108047932A - 一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料，其特征在于它是由以下体积份的原料制备而成：去离子水270‑330份、Orotan1124分散剂35‑45份、聚磷酸钠1.5‑2.5份、防腐剂1.5‑2.5份、羟乙基纤维素醚2.5‑3.5份、NXZ消泡剂2.5‑3.5份、硅树脂乳液90‑110份、纯丙乳液90‑100份、有机硅憎水剂9‑11份、白云石120‑150份、重晶石100‑120份、二氧化钛70‑90份、氧化铁红35‑45份、聚氨酯类增稠剂1.5‑2.5份。本发明通过合理的配方制备出的纯硅树脂外墙涂料色差变化小、粉化程度青、透气性良好、耐沾污性和耐刷洗性都优良。

Description

一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种建筑材料技术领域，具体涉及一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料及其制备方法。
背景技术
外墙涂料，是用于涂刷建筑外立墙面的，用特定的施工方法涂覆到物体表面后，经固化使物体表面形成美观而有一定强度的连续性保护膜，或者形成具有某种特殊功能涂膜的一种精细化工产品，它可以遮盖被涂面上的各种缺陷，使其美观，即具有装饰性；它可以控制水分，隔绝空气中的二氧化碳、二氧化硫、氯化氢等腐蚀性气体，防止气候对被涂物影响及金属底材生锈，即具有保护功能；它可以赋予被涂物表面各种颜色，具有标志作用。
作为一种环保、施工方便的装饰材料，近年来水性涂料在外墙装饰中的应用越来越广泛。但由于涂料中的各个原料的配比不合理引发涂料的色差变化大、粉化程度严重、透气性差、耐沾污性差和耐刷洗性差的问题。
发明内容
本发明提供了一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料及其制备方法以解决上述问题。
本发明的目的是以下述技术方案实现的：
一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料，它是由以下体积份的原料制备而成：去离子水270-330份、Orotan1124分散剂35-45份、聚磷酸钠1.5-2.5份、防腐剂1.5-2.5份、羟乙基纤维素醚2.5-3.5份、NXZ消泡剂2.5-3.5份、硅树脂乳液90-110份、纯丙乳液90-100份、有机硅憎水剂9-11份、白云石120-150份、重晶石100-120份、二氧化钛70-90份、氧化铁红35-45份、聚氨酯类增稠剂1.5-2.5份。
优选的，所述的一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料，它是由以下体积份的原料制备而成：去离子水300份、Orotan1124分散剂40份、聚磷酸钠2份、防腐剂2份、羟乙基纤维素醚3份、NXZ消泡剂3份、硅树脂乳液100份、纯丙乳液95份、有机硅憎水剂10份、白云石135份、重晶石110份、二氧化钛80份、氧化铁红40份、聚氨酯类增稠剂2份。
所述的防水透气的纯硅树脂外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚氨酯类增稠剂、有机硅憎水剂、NXZ消泡剂、Orotan1124分散剂、防腐剂、纯硅树脂乳液、硅树脂乳液和去离子水加入搅拌机中，在40- 50℃下以30-50rpm的搅拌速度搅拌20-30min；
（2）加入二氧化钛、氧化铁红和羟乙基纤维素醚120-180rpm的搅拌速度搅拌6-12min，然后加入白云石、重晶石和聚磷酸钠，高速剪切混合均匀，制得建筑外墙耐温变抗氧化彩色涂料。
本发明的有益效果如下：
1、配方中颜料和填料的体积占总体积的比例（PVC）是关键，本发明中以二氧化钛和氧化铁红为颜料，以白云石和重晶石为填料， PVC在35%或进一步增大颜料比例时，涂料对比率高，色差变化少，粉化程度较轻微。
2、当PVC小于临界比时随硅树脂乳液占乳液总体积的比例增加，涂料的透气性增加。当硅树脂乳液占乳液总体积的比例小于60%时涂料的耐沾污性随硅树脂乳液占乳液总体积的比例增加而增加。当硅树脂乳液占乳液总体积的比例大于60%时涂料的耐沾污性随硅树脂乳液占乳液总体积的比例增加而降低。硅树脂乳液中—Si—O—Si—键键能是452kJ/mol，比C—C键键能356kJ/mol高很多，所以当紫外线能量以418kJ/mol照射200h后，纯丙乳液漆膜中聚合物会有部分降解，导致漆膜耐洗刷性能下降，但硅树脂乳液基本不受影响。因此硅树脂乳液占乳液总体积的比例不超过60%的范围内比例越高，其透气性、耐沾污性和耐洗刷性更优。
3、不同的助剂种类和添加量对涂料性能影响较大，0.3%NXZ可获得较好的消泡效果和外观。2%润湿剂和4%OROTAN 1124分散剂配合在有色涂料中可以得到比较好的展色性。
具体实施方式
实施例1
一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料，它是由以下体积份的原料制备而成：去离子水270-330份、Orotan1124分散剂35-45份、聚磷酸钠1.5-2.5份、防腐剂1.5-2.5份、羟乙基纤维素醚2.5-3.5份、NXZ消泡剂2.5-3.5份、硅树脂乳液90-110份、纯丙乳液90-100份、有机硅憎水剂9-11份、白云石120-150份、重晶石100-120份、二氧化钛70-90份、氧化铁红35-45份、聚氨酯类增稠剂1.5-2.5份。
防水透气的纯硅树脂外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚氨酯类增稠剂、有机硅憎水剂、NXZ消泡剂、Orotan1124分散剂、防腐剂、纯硅树脂乳液、硅树脂乳液和去离子水加入搅拌机中，在40- 50℃下以30-50rpm的搅拌速度搅拌20-30min；
（2）加入二氧化钛、氧化铁红和羟乙基纤维素醚120-180rpm的搅拌速度搅拌6-12min，然后加入白云石、重晶石和聚磷酸钠，高速剪切混合均匀，制得建筑外墙耐温变抗氧化彩色涂料。
在颜料和填料的体积在总体积的占比一定的情况下，随着硅树脂乳液加量的增加，涂层耐沾污性能具有较明显的提高，这是由于当硅树脂乳液添加到外墙乳胶漆后，能形成类似网状结构的大分子，这种网状结构比较坚硬，与普通丙烯酸乳液具有热塑性不同的是，硅树脂乳液具有热固性，表观硬度几乎不随温度变化，所以即使在外界温度较高如夏天户外的环境中，硅树脂涂料仍具有良好的耐沾污性。
实施例2
一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料，它是由以下体积份的原料制备而成：去离子水300份、Orotan1124分散剂40份、聚磷酸钠2份、防腐剂2份、羟乙基纤维素醚3份、NXZ消泡剂3份、硅树脂乳液100份、纯丙乳液95份、有机硅憎水剂10份、白云石135份、重晶石110份、二氧化钛80份、氧化铁红40份、聚氨酯类增稠剂2份。
防水透气的纯硅树脂外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
（1）将聚氨酯类增稠剂、有机硅憎水剂、NXZ消泡剂、Orotan1124分散剂、防腐剂、纯硅树脂乳液、硅树脂乳液和去离子水加入搅拌机中，在40- 50℃下以30-50rpm的搅拌速度搅拌20-30min；
（2）加入二氧化钛、氧化铁红和羟乙基纤维素醚120-180rpm的搅拌速度搅拌6-12min，然后加入白云石、重晶石和聚磷酸钠，高速剪切混合均匀，制得建筑外墙耐温变抗氧化彩色涂料。
对通过上述配比和制备方法制备出的纯硅树脂外墙涂料的性能测试得出，该纯硅树脂外墙涂料透气性好、吸水性低、耐擦洗性能和耐候性能优异。
本发明实施例3-26提供的面层用高硬度自流平材料的配方见表1-4，其制备方法同实施例2。
表1
原料 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 实施例7 实施例8
去离子水 270 300 330 280 290 330
Orotan1124分散剂 45 40 35 36 45 35
聚磷酸钠 2 1.5 2.5 2 2.5 1.5
防腐剂 2.5 1.5 1.5 2 2 1.5
羟乙基纤维素醚 2.5 3.5 3 2.5 3 3.5
NXZ消泡剂 3 3.5 3 2.5 2.5 3.5
硅树脂乳液 110 105 100 95 90 100
纯丙乳液 90 95 100 91 92 93
有机硅憎水剂 10 9 11 10 11 9
白云石 150 120 135 150 135 120
重晶石 100 105 110 115 120 115
二氧化钛 80 70 90 75 85 80
氧化铁红 45 35 40 36 37 38
聚氨酯类增稠剂 2 1.5 2 2.5 1.5 2.5
表2
原料 实施例9 实施例10 实施例11 实施例12 实施例13 实施例14
去离子水 300 270 310 320 300 270
Orotan1124分散剂 40 37 38 40 35 45
聚磷酸钠 1.5 2 2.5 1.5 2.5 2
防腐剂 2.5 2 2.5 2 1.5 2.5
羟乙基纤维素醚 3 2.5 3.5 3 3.5 2.5
NXZ消泡剂 3 2.5 3.5 2.5 3 3.5
硅树脂乳液 110 90 100 95 90 110
纯丙乳液 95 100 90 94 96 95
有机硅憎水剂 9 10 11 9 11 10
白云石 125 130 120 135 150 135
重晶石 120 100 105 110 110 115
二氧化钛 90 70 85 75 90 75
氧化铁红 45 40 35 39 41 42
聚氨酯类增稠剂 1.5 2.5 2 1.5 2 2.5
表3
原料 实施例15 实施例16 实施例17 实施例18 实施例19 实施例20
去离子水 330 280 300 330 270 290
Orotan1124分散剂 39 40 35 45 41 42
聚磷酸钠 2.5 2 1.5 2.5 1.5 2
防腐剂 2.5 1.5 2.5 2 2.2 1.5
羟乙基纤维素醚 3.5 2.5 3 3.5 3 2.5
NXZ消泡剂 3.5 3 3.5 2.5 3.5 3.5
硅树脂乳液 105 90 110 105 100 95
纯丙乳液 90 100 97 98 95 100
有机硅憎水剂 11 9 10 11 10 9
白云石 140 120 150 135 150 120
重晶石 120 100 105 105 115 120
二氧化钛 85 80 70 90 70 75
氧化铁红 40 35 45 43 44 40
聚氨酯类增稠剂 1.5 2 2.5 1.5 2.5 2
表4
原料 实施例21 实施例22 实施例23 实施例24 实施例25 实施例26
去离子水 300 330 270 310 320 300
Orotan1124分散剂 40 45 35 43 44 40
聚磷酸钠 1.6 1.8 2.2 1.5 2 2.5
防腐剂 2 2.5 1.5 2 1.6 1.8
羟乙基纤维素醚 2.5 3 3.5 3.5 2.5 3
NXZ消泡剂 2.5 3 3 2.5 2.5 3
硅树脂乳液 90 100 110 95 105 100
纯丙乳液 90 99 90 95 100 99
有机硅憎水剂 9 10 11 11 9 10
白云石 145 140 135 120 150 140
重晶石 100 110 115 120 100 110
二氧化钛 85 80 80 70 75 85
氧化铁红 45 35 40 35 45 40
聚氨酯类增稠剂 1.5 2 2.5 1.5 2.5 2
颜填料在涂料中的体积比对涂料性能影响的试验
原料中颜料使用二氧化钛和氧化铁红，体积比为2:1，填料使用抗粉化性好、不易沉降、耐磨性好、吸水量少的白云石和重晶石。颜料与填料添加的体积比同实施例2。通过添加纯丙乳液调整PVC，此时不添加硅树脂乳液。试验结果见表5。
表5 不同颜填料比例对涂料色差、粉化程度的影响
PVC 对比率 △E 分化程度
10% 0.85 2.6 很严重
20% 0.88 2.1 严重
30% 0.90 1.6 轻微
35% 0.93 1.2 轻微
40% 0.96 0.9 轻微
45% 0.97 0.8 很轻微
50% 0.98 0.7 很轻微
从表5可以看出，当PVC在35%或进一步增大颜料比例时，涂料对比率达到优等品要求，色差变化少,粉化程度轻微。
硅树脂乳液添加量对涂料透气性和耐沾污性影响的试验
在配方中，选择纯丙乳液，调整涂料中PVC为35%、40%、50%和65%，颜料使用二氧化钛和氧化铁红，体积比为2:1，颜料与填料添加的体积比同实施例2。在保持PVC不变的情况下，用硅树脂乳液对纯丙乳液进行替换，体积比例分别为0、20%、40%、60%、80%和100%。涂料透气性Sd值（单位：m）测试结果见表6。
表6 硅树脂乳液添加量对透气性的影响
硅树脂乳液替换体积比 0 20% 40% 60% 80% 100%
PVC35% 0.64 0.62 0.57 0.48 0.43 0.39
PVC40% 0.54 0.52 0.45 0.40 0.36 0.30
PVC50% 0.45 0.41 0.35 0.32 0.29 0.23
PVC65% 0.15 0.15 0.14 0.14 0.14 0.14
纯丙乳液成膜时会形成连续的漆膜，降低涂层透气性，导致墙面中的水汽不能逸出墙体，影响涂膜的附着力。硅树脂不堵塞毛细孔，具有很好的透气性。从表6可看出PVC越高透气性越好，PVC对涂料的透气性影响较大。乳液刚好能完全包裹住颜料和填料时的PVC称为临界比，当PVC为65%时硅树脂乳液替换体积比的变化对透气性基本没有作用，而且透气性良好，是因为PVC超过了临界比，超过临界比时乳液不能完全包裹住颜料和填料，因此硅树脂乳液的含量对透气性影响不大，但PVC超过临界比时防水性差。当PVC没有超过临界比时，涂料中乳液能完全包裹住颜填料，因此涂料的透气性随硅树脂乳液的含量增加，透气性会增加。
涂料耐沾污性（单位：%）测试结果见表7。
表7 硅树脂乳液添加量对耐沾污性的影响
硅树脂乳液替换体积比 0 20% 40% 60% 80% 100%
PVC35% 18 17 9 7 8 9
PVC40% 17 16 12 10 11 10
PVC50% 16 14 12 12 13 11
PVC65% 31 23 18 17 20 23
从表7测试结果可以看出，不同PVC涂料耐沾污性能差异也很大。当PVC为35%、40%和50%时，此时PVC小于临界比，涂料中乳液能完全包裹住颜填料，耐沾污性能主要取决于乳液的玻璃化温度。当PVC大于临界比时，由于乳液不能完全包裹住颜填料，耐沾污性能会有较明显下降。但在同一PVC体系中，随着硅树脂乳液加量的增加，涂层耐沾污性能具有较明显的提高，这是由于当硅树脂乳液添加到外墙乳胶漆后，能形成类似网状结构的大分子，这种网状结构比较坚硬，与普通纯丙乳液具有热塑性不同的是，硅树脂乳液具有热固性，表观硬度几乎不随温度变化，所以即使在外界温度较高如夏天户外的环境中，硅树脂涂料仍具有良好的耐沾污性。但硅树脂乳液替换体积比超过60%后，性能略有下降，是硅树脂乳液添加量超过一定程度后，带来了过多的微孔，影响了涂料耐沾污性。
硅树脂中—Si—O—Si—键键能是452kJ/mol，比C—C键键能356kJ/mol高很多，所以当紫外线能量以418kJ/mol照射200h后，纯丙乳液漆膜中聚合物会有部分降解，导致漆膜耐洗刷性能下降，但硅树脂乳液基本不受影响。所以加入硅树脂乳液对提高涂料耐候性也有很好的效果。

Claims (3)

1.一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料，其特征在于它是由以下体积份的原料制备而成：去离子水270-330份、Orotan1124分散剂35-45份、聚磷酸钠1.5-2.5份、防腐剂1.5-2.5份、羟乙基纤维素醚2.5-3.5份、NXZ消泡剂2.5-3.5份、硅树脂乳液90-110份、纯丙乳液90-100份、有机硅憎水剂9-11份、白云石120-150份、重晶石100-120份、二氧化钛70-90份、氧化铁红35-45份、聚氨酯类增稠剂1.5-2.5份。
2.根据权利要求1所述的一种防水透气的纯硅树脂外墙涂料，其特征在于它是由以下体积份的原料制备而成：去离子水300份、Orotan1124分散剂40份、聚磷酸钠2份、防腐剂2份、羟乙基纤维素醚3份、NXZ消泡剂3份、硅树脂乳液100份、纯丙乳液95份、有机硅憎水剂10份、白云石135份、重晶石110份、二氧化钛80份、氧化铁红40份、聚氨酯类增稠剂2份。
3.一种如权利要求1或2所述的防水透气的纯硅树脂外墙涂料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将聚氨酯类增稠剂、有机硅憎水剂、NXZ消泡剂、Orotan1124分散剂、防腐剂、纯硅树脂乳液、硅树脂乳液和去离子水加入搅拌机中，在40- 50℃下以30-50rpm的搅拌速度搅拌20-30min；
（2）加入二氧化钛、氧化铁红和羟乙基纤维素醚120-180rpm的搅拌速度搅拌6-12min，然后加入白云石、重晶石和聚磷酸钠，高速剪切混合均匀，制得建筑外墙耐温变抗氧化彩色涂料。
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