CN110093078B

CN110093078B - 混凝土外墙涂料

Info

Publication number: CN110093078B
Application number: CN201810119992.8A
Authority: CN
Inventors: 姚永健; 荣仲尼
Original assignee: Guangdong Good Brand Graphene Technology Co ltd
Current assignee: Guangdong Good Brand Graphene Technology Co ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2022-06-21
Anticipated expiration: 2038-01-31
Also published as: CN110093078A

Abstract

混凝土外墙涂料提供了一种单组份涂料及其制备方法和应用，按质量百分含量包括如下组分：有机硅‑丙烯酸酯树脂30～60wt％；无机填料16～45wt％；溶剂9～35wt％；经过修饰的氧化石墨烯1～8wt％；防沉剂0.5～3wt％；润湿分散剂0.5～4wt％；其他助剂至100wt％。包括有机硅‑丙烯酸酯树脂、硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯，在涂料中添加硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯可以增加涂料对基材的附着力，使其不易脱落，在涂料中添加硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯可以增加涂料的耐酸碱性和防渗透性，提供的双组份涂料对基材的附着力强对混凝土的附着力可达2MPa以上，因此不易从基材表面脱落。

Description

混凝土外墙涂料

技术领域

本发明涉及一种双组份涂料及其制备方法和应用

背景技术

1998年以来，新加坡把高档重型外墙硬饰材料用立法的形式限制使用，要求所有高层建筑装饰均用外墙涂料。美国洛杉矶几乎全部采用建筑涂料，只有少数高层建筑采用铝塑板装饰，很难找到面砖类装饰材料。在纽约，还能看到面砖类装饰材料，但仍以建筑涂料为主，尤其是新建筑。丰富多彩的外墙涂料把城市打扮得十分美丽。事实上，这是非常成功的经验，完全可供借鉴和效仿。

国外建筑外墙涂料种类繁多，其成膜物一般都以有机材料为主，如丙烯酸酯类、聚氨酯类、硅溶胶和氟树脂类等，以乳液型涂料为主，约占建筑涂料的75％。其中氟树脂涂料是近年来美国率先研制开发的新品种，是一种有发展前途的新型超耐候性涂料。开发高性能高档次的建筑外墙涂料已是当今世界的发展趋势。

在国外，外墙涂料的质量与品种能够满足不同建筑物墙面使用功能与期限的要求。其涂料涂层的耐久性是根据涂料质量、施工方法、使用条件的不同而定，有小于2、3年的，也有大于10年、20年、30年的，如日本按涂层材料耐久性能分等级，根据涂料等级制订涂料维修保养及翻新周期。日本还立法规定涂料不能对人体有害。

国外还十分重视涂料施工工艺研究和施工机具的改进，特别重视被覆基层的处理，不同种类涂料都有涂装工艺规范可循。发达国家对建筑物外墙面涂装特别重视，规定每隔5-8年或3-5年视建筑物不同要求由专门管理机构对外墙面重新涂刷，始终保持建筑物外墙面洁净、美观，达到美化城市和保护墙体的作用。

开发具有耐候性、耐热性、耐玷污性优良，涂抹硬度高，具有自清洁性的混凝土外墙涂料已经成为未来的趋势。

国产的外墙涂料保色性、耐候性、耐玷污性都不太理想，市场占有率很低。目前需要开发一种新的涂料来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单组份涂料及其制备方法和应用。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种单组份涂料，所述单组分按质量百分含量包括如下组分：

所述原料的质量百分比之和为100wt％；

本发明提供的单组份涂料中包括有机硅-丙烯酸酯树脂、硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯，在涂料中添加硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯可以增加涂料对基材的附着力，使其不易脱落，另一方面，氧化石墨烯具有良好的耐酸碱性和防渗透作用，在涂料中添加硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯可以增加涂料的耐酸碱性和防渗透性。

在本发明中，所述有机硅-丙烯酸酯树脂的质量百分含量为30～50wt％，例如30wt％、35wt％、40wt％、45wt％、50wt％、55wt％、60wt％等。

在本发明中，所述硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯的质量百分含量为1～8wt％，例如1wt％、2wt％、4wt％、6wt％、8wt％等。

优选地，所述硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯的制备方法如下：

(1)将氧化石墨烯分散于溶剂中，得到分散液；

(2)将硅烷偶联剂加入步骤(1)得到的分散液中，搅拌分散，然后进行升温反应，得到硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯分散液；

优选地，步骤(1)所述氧化石墨烯的比表面积≥50m²/g(例如50m²/g、55m²/g、70m²/g、100m²/g、120m²/g、200m²/g、300m²/g等)，进一步优选≥100m²/g。

优选地，步骤(1)所述溶剂为二甲苯与正丁醇按质量比5∶2得到的混合溶剂。

优选地，步骤(1)所述分散液中，氧化石墨烯的浓度为20-30wt％，例如20wt％、22wt％、25wt％、27wt％、30wt％等。

在制备硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯的方法中，步骤(2)所述硅烷偶联剂为带有不饱和双键的硅烷偶联剂。

在本发明中，硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯的双键与乙烯基酯树脂发生聚合反应，硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯的羟基既能有机硅树脂反应，又能和基材表面的羟基结合，进而可以增强本发明提供的涂料的内聚力和对基材的附着力。

优选地，所述带有不饱和双键的硅烷偶联剂为KH570。

优选地，所述氧化石墨烯与KH570的质量比为3∶1。

优选地，步骤(2)所述搅拌分散的时间为15-30min，例如15min、20min、22min、25min、27min、30min等。

优选地，步骤(2)所述搅拌分散的搅拌速度为1000-2000r/min，例如1000r/min、1200r/min、1500r/min、1700r/min、2000r/min等。

优选地，步骤(2)所述升温反应的温度为50-55℃，例如50℃、51℃、52℃、53℃、54℃、55℃等。

优选地，步骤(2)所述升温反应的时间为45-90min，例如45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、90min等。

优选地，步骤(2)之后进行步骤(3)；将硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯分散液除溶剂至反应产物固含量≥90％(例如90％、92％、94％、96％、98％、100％等)，得到所述硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯。

在本发明中，所述有机硅-丙烯酸酯树脂由正硅酸乙酯和羟基丙烯酸酯聚合得到。

在本发明中，所述溶剂的质量百分含量为9～35wt％，例如9wt％、14wt％、19wt％、24wt％、29wt％、35wt％等。

优选地，所述溶剂为二甲苯、丁醇、乙酸丁酯的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为二甲苯∶乙酸丁酯∶丁醇的质量比为4∶2∶1的组合物。

在本发明中，所述填料的质量百分含量为16～45wt％，例如16wt％、22wt％、28wt％、34wt％、40wt％、45wt％等。

优选地，所述填料的粒径为1-100μm(例如1μm、5μm、10μm、50μm、75μm、100μm等)，进一步优选10-50μm。

优选地，所述填料为钛白粉、滑石粉或硫酸钡中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选钛白粉∶滑石粉∶硫酸钡的质量比为3∶1∶1的组合物。

在本发明中，所述润湿分散剂的质量百分含量为0.5～4wt％，例如0.5wt％、1wt％、2wt％、3wt％、4wt％等。

优选地，所述分散剂为有机硅和/或含羟基的嵌段共聚物；进一步优选有机硅。

在本发明中，所述防沉剂的质量百分含量为0.5～3wt％，例如0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％等。

优选地，所述防沉剂为膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡或聚乙烯蜡中的任意一种或至少两种的组合；进一步优选为膨润土。

在本发明中，单组份中的其他助剂包括如下组分：

邻苯二甲酸二丁酯 0.3～4wt％；

5％硅油二甲苯溶液 0.1～2wt％；

在本发明中，所述邻苯二甲酸二丁酯的质量百分含量为0.3～4wt％，例如0.3wt％、0.6wt％、1.2wt％、2.4wt％、3.6wt％、4wt％等。

在本发明中，所述5％硅油二甲苯溶液的质量百分含量为0.1～2wt％，例如0.1wt％、0.2wt％、0.4wt％、0.8wt％、1.6wt％、2wt％等。

作为优选技术方案，所述单组分按质量百分含量包括如下组分：

所述原料的质量百分比之和为100wt％；

第二方面，本发明提供了如上所述的单组份涂料的制备方法，所述制备方法包括：

将配方量的有机硅-丙烯酸酯树脂、溶剂、润湿分散剂分散均匀，再依次加入经过修饰的氧化石墨烯、无机填料、防沉剂、其他助剂至100％，混合均匀，得到涂料产品；

本发明提供的制备方法简单易行，利用本发明提供的制备方法可以通过硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯与有机硅-丙烯酸酯树脂反应，使涂料的成膜物质的耐蚀性，保色性，防污性更加突出。

第三方面，本发明提供了如上所述的单组份涂料的用途，将所述单组份涂料用作装饰防腐涂料。

优选地，所述单组份涂料用作混凝土外墙的装饰和防腐。

相对于现有技术，本发明具有以下增益效果：

本发明提供的双组份涂料对基材的附着力强对混凝土的附着力可达2MPa以上，因此不易从基材表面脱落，起到很好的保护基材的效果；耐人工老化大于2000h，抗污染性能小于5％，变色性小于2级，耐洗刷性能大于12000h，可以有效的延长基材的使用寿命，间接地节约了成本。本发明提供的制备方法简单易行。

具体实施方式

下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

实施例1

本实施例提供的单组份涂料按质量百分含量包括如下组分：

其中硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯为KH570修饰的氧化石墨烯；溶剂为二甲苯；乙酸丁酯：丁醇的质量比为4∶2∶1的组合物；无机填料为金红石型钛白粉、滑石粉、硫酸钡质量比为3∶1∶1的混合物，粒径为20μm；分散剂为有机硅；防沉剂为膨润土。

制备方法如下：

将有机硅-丙烯酸酯树脂、溶剂、润湿分散剂分散均匀，再依次加入经过修饰的氧化石墨烯、无机填料、防沉剂、邻苯二甲酸二丁酯、5％硅油二甲苯溶液，混合均匀，得到涂料产品。

实施例2

本实施例提供的单组份涂料按质量百分含量包括如下组分：

其中硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯为KH570修饰的氧化石墨烯；溶剂为二甲苯∶乙酸丁酯∶丁醇的质量比为4∶2∶1的组合物；无机填料为金红石型钛白粉、滑石粉、硫酸钡质量比为3∶1∶1的混合物，粒径为20μm；分散剂为有机硅；防沉剂为膨润土。

制备方法如下：

实施例3

本实施例提供的单组份涂料按质量百分含量包括如下组分：

制备方法如下：

实施例4

本实施例提供的单组份涂料按质量百分含量包括如下组分：

制备方法如下：

实施例5

本实施例提供的单组份涂料按质量百分含量包括如下组分：

制备方法如下：

实施例6

本实施例提供的单组份涂料按质量百分含量包括如下组分：

其中硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯为KH570修饰的氧化石墨烯；溶剂为二甲苯∶乙酸丁酯∶丁醇的质量比为4∶2∶1的组合物；无机填料为金红石型钛白粉、滑石粉、硫酸钡质量比为3∶1∶1的混合物，粒径为50μm；分散剂为有机硅；防沉剂为膨润土。

制备方法如下：

实施例7

本实施例提供的单组份涂料按质量百分含量包括如下组分：

制备方法如下：

对比例1

与实施例1的区别仅在于，本对比例不添加硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯，其他组份含量以及制备方法不变。

对比例2

与实施例1的区别仅在于，本对比例添加的氧化石墨烯未经过任何修饰。

对比例3

与实施例1的区别仅在于，本对比例添加的硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯的质量百分含量为15wt％，而有机硅-丙烯酸酯树脂的质量百分含量为38wt％，其他组份含量以及制备方法不变。

对实施例1-7和对比例1-3提供的单组份涂料进行性能测试，结果见表1。

其中，测试单组份涂料对基材的附着力为对混凝土和腻子的附着力。

表1

由表中数据可知，本发明提供的单组份涂料的附着力均很高，耐玷污性、耐人工老化、耐洗刷性以及变色性都优于国内优秀的外墙涂料；而从实施例1和对比例1的对比可知，当不添加硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯，单组份涂料的各项性能都会降低；从实施例1和对比例2的对比可知，当添加的氧化石墨烯未经过任何修饰时，单组份涂料的性能略有提升，但是没有发生质变；从实施例1和对比例3的对比可知，当添加过多的硅烷偶联剂修饰的氧化石墨烯时，虽然涂料的性能仍能保持较优的范围，但是会造成氧化石墨烯的浪费，增加涂料成本。

Claims

1.一种涂料涂覆于混凝土建筑外墙作为建筑外墙的防腐或装饰涂层的用途，其特征在于，所述涂料的原料按质量百分比含量为如下组分：

有机硅-丙烯酸酯树脂 30~60wt%

无机填料 16~45wt%

溶剂 9~35wt%

经过修饰的氧化石墨烯 1~8wt%

防沉剂 0.5~3wt%

润湿分散剂 0.5~4wt%

其他助剂 0.4~6wt%

所述原料的质量百分比之和为100wt%；

所述涂料中经过修饰的氧化石墨烯材料的修饰方法为：

将烘干后的氧化石墨烯分散于质量比为5：2的二甲苯与正丁醇的混合溶剂中，制成氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯占氧化石墨烯分散液总重量的20％-30％；向氧化石墨烯分散液中加入“γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷”，氧化石墨烯与“γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷”的质量比为3:1，搅拌15-30min后，加热，将温度保持在50-55℃，继续搅拌45-90min，搅拌速度为1000~2000转/分，完成“γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷”对氧化石墨烯的修饰，得到产品稀溶液；对产品稀溶液进行抽真空处理，直到产品的固含量达到90%以上即可；

所述涂料中氧化石墨烯的比表面积为≥50m²/g；

所述其他助剂为质量比为2:1的邻苯二甲酸二丁酯和5%硅油二甲苯溶液。

2.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中氧化石墨烯的比表面积为≥100m²/g。

3.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的氧化石墨烯由单质石墨经过Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法中的任意一种方法得到。

4.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中有机硅-丙烯酸酯树脂是用有机硅树脂的中间体和羟基丙烯酸酯聚合而成。

5.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的防沉剂包括膨润土、气相二氧化硅、聚酰胺蜡、聚乙烯蜡中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求5所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的防沉剂为膨润土。

7.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的润湿分散剂包括有机硅类和/或含羟基的嵌段共聚物。

8.根据权利要求7所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的润湿分散剂为有机硅类。

9.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的无机填料的粒径为1~100μm。

10.根据权利要求9所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的无机填料的粒径为10~50μm。

11.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的无机填料包括金红石型钛白粉、滑石粉、长石粉、硫酸钡中的任意一种或至少两种的混合物。

12.根据权利要求11所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的无机填料为金红石型钛白粉、滑石粉、硫酸钡质量比为3:1:1的混合物。

13.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的有机溶剂包括苯、甲苯、二甲苯、异丙醇、正丁醇、乙酸丁酯中的任意一种或至少两种的混合物。

14.根据权利要求13所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的有机溶剂为二甲苯、正丁醇和乙酸丁酯。

15.根据权利要求1所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料中的原料按质量百分比含量为如下组分：

有机硅-丙烯酸酯树脂 40~60wt%

无机填料 20~40wt%

溶剂 10~25wt%

经过修饰的氧化石墨烯 2~6wt%

防沉剂 0.5~3wt%

润湿分散剂 0.5~4wt%

其他助剂 0.4~3wt%

所述原料的质量百分比之和为100wt%。

16.一种如权利要求1~15之一所述的涂料的用途，其特征在于，所述涂料的制备方法包括：通过将经过修饰的氧化石墨烯分散于溶剂中，再混合有机硅丙烯酸酯树脂、润湿分散剂、防沉剂、无机填料和其他助剂，分散均匀得到。