CN110218027B - 一种以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆及其制备方法，包括：水性碳钛笼树脂15‑25％；天然石英砂和改性玻璃微珠60‑70％；超疏水纳米二氧化硅1‑2％；有机表面改性的纳米二氧化钛1‑2％；膨胀玻化微珠保温砂浆2‑3％；润湿剂0.01‑0.1％；分散剂0.01‑0.5％；消泡剂0.01‑0.05％；成膜助剂0.05‑0.5％；增稠剂0.1‑0.3％；水余量。本发明通过水性碳钛笼树脂、改性玻璃微珠进行改性、改性纳米二氧化钛进行改性、在天然石英砂表面喷洒含有巴斯德芽孢杆菌的菌液相配合，从而有效的避免使用羟乙基纤维素，得到的真石漆仍具有很好的粘度和流变性能。本发明的真石漆具备卓越的耐玷污性能，优异的耐水白性，能够克服雨痕现象，并且保色性、持久性佳，不产生发花现象，易施工，喷涂无障碍，成膜收缩小、不流坠。

Description

一种以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆及其制备方法

技术领域

本发明涉及建筑涂料技术领域，尤其涉及一种以玻璃微珠为骨料自清 洁真石漆及其制备方法。

背景技术

随着工业化和城镇化进程的加快以及各类车辆的快速增加，大气环境 污染日益严重，空气中含有大量的粉尘、油污等污染物，这些污染物很容 易粘附在建筑物外墙，日积月累使得建筑物外墙变得灰暗老旧；而那些沉 积于建筑物平面结构如窗台、露台等处的污染物在雨水的作用下也会污染 建筑物外墙，严重影响建筑物的美观和装饰材料的装饰效果，增加了建筑 物墙面清洁和维护成本。目前国内每年均需花费大量的财力、物力和人力用于建筑物外墙的清洗。

目前有文献公开在真石漆中添加纳米二氧化硅和纳米二氧化钛能使真 石漆具有耐污及自洁能力，能有效地阻止大气污染对建筑物的外墙污染及 侵蚀，较好的保持建筑物外墙的整洁、美观和完好，创造清洁、优美的城 市市容环境。但是纳米二氧化钛和纳米二氧化硅由于粒子尺寸小、具有极 大的比表面积和表面能，表面局部电荷分布不均，粒子之间易团聚，且分 散性差，而且一旦团聚，通常的机械搅拌手段也很难再将其打开、分散， 这样不但纳米材料本身的性能得不到正常发挥，还会影响真石漆的综合性 能，如破坏真石漆的稳定性。

目前的真石漆产品都是以纤维素如羟乙基纤维素来调解粘度和流变性 能。但是纤维素耐水性差，易霉变，导致真石漆涂膜遇水发白，且使真石 漆储存时易发霉变质；而且用纤维素的真石漆，漆膜在干燥过程中慢慢收 缩，漆膜变薄，小砂粒和乳液等向底层靠拢，大的砂粒慢慢凸出表面，因 粗细砂粒颜色差异而使被装饰的墙面发花。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种以玻璃微珠 为骨料自清洁真石漆。

一种以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆，包括以下组分及其重量百分含 量：

水性碳钛笼树脂 15-25％

天然石英砂和改性玻璃微珠 60-70％

超疏水纳米二氧化硅 1-2％

有机表面改性的纳米二氧化钛 1-2％

膨胀玻化微珠保温砂浆 2-3％

润湿剂 0.01-0.1％

分散剂 0.01-0.5％

消泡剂 0.01-0.05％

成膜助剂 0.05-0.5％

增稠剂 0.1-0.3％

水 余量。

碳钛笼是以碳纤维结构为内核，纳米二氧化钛聚集体为外壳组成的蛋 壳型结构的材料。碳钛笼是由高活性的功能纳米材料与一种表面带有活性 基团的超高分子材料反应制得，反应过程中，纳米材料聚集于高分子材料 的表面，而高分子本身由于受到壳层纳米材料聚集体的强力催化作用，在 反应条件下脱氢碳化，最终形成碳纤维结构。中空的碳纤维结构，使反应 产物形成中空的“碳钛笼”结构。碳钛笼是一种超高分子纳米材料，由于聚集 体的共振效应和笼子效应，它具有比原有的纳米材料更强的反应活性。高 分子和有机大分子很容易进入碳钛笼内，形成稳定的分散体即碳钛笼水性 树脂。碳钛笼内核的碳纤维结构和壳体上的纳米颗粒，被成膜物质挤压后 相互融为一体，大大提高致密度，使之具有超强的防腐性能。此外，采用 活性纳米材料交联，可制成超高硬度，超耐磨的表面涂层。碳钛笼乳液有 以下特点：①碳钛笼的粒径通常可达150nm左右，没有小尺寸纳米材料渗 透带来的毒副作用，具有生物安全性；其超强的反应活性具有很强的杀菌 能力。②高硬度，高耐磨和一定的柔韧性，可使涂膜高度交联，从而可使 涂膜达到很高的硬度。③干燥速度快；树脂在成膜的过程中，水分受到碳 钛笼的挤压迅速逸出，因此，碳钛笼水性树脂成膜速度很快。④高耐腐蚀 性能。由于高分子基材与碳钛笼的碳纤维和纳米材料三方紧密结合，形成 致密的涂层，加之树脂在聚合过程中不用添加任何乳化剂。因此，采用碳 钛笼乳液制成涂料后，耐水、耐酸碱性能优良。室温固化、单组份涂料， 耐盐雾即可达1440小时，是真正的水性不锈涂料。⑤高附着力，和无机材 料相容性好。⑥纳米材料容易迁移，其制成的涂料具有一定的自修复功能。 ⑦低表面要求的水性涂料，施工环境对湿度要求不高，在很多溶剂型涂料 不能施工的湿度环境条件下，也能正常施工。

本发明采用水性碳钛笼树脂的腐蚀性等级Im3中应用的防腐蚀涂料的 水性树脂。制成涂料后其耐盐雾性可达到3000小时，耐酸(30％硫酸)可 达到3000小时，耐水可达到3000小时。

本发明的膨胀玻化微珠保温砂浆是以普通硅酸盐水泥、膨胀玻化微珠、 粉煤灰、短切纤维、各种外加剂为主要原材料制成。膨胀玻化微珠与膨胀 玻化微珠保温胶粉料共同组成了膨胀玻化微珠保温砂浆。膨胀玻化微珠保 温砂浆燃烧性能为A级。具有高耐火性、高保温隔热性、比强度高、不易 碎裂、无毒无害、寿命长等特点。

优选的，所述改性玻璃微珠是玻璃微珠由C6氟硅烷偶联剂、一缩二丙 二醇进行表面改性处理。C6氟硅烷偶联剂为十三氟辛基三乙氧基硅烷。十 三氟辛基三乙氧基硅烷的硅烷氧基，易水解，变成活泼的硅醇，与基材表 面的-OH、-COOH及含氧基因发生化学反应。F-C链为6个C原子，不会 产生毒性及环境问题。玻璃微珠由C6氟硅烷偶联剂表面改性处理后，在水 性碳钛笼树脂中具有更好的湿润点和流动性。再接枝上一缩二丙二醇，与 水性碳钛笼树脂具有良好的相容性。

优选的，所述有机表面改性的纳米二氧化钛是由硅烷偶联剂、马来酸 酐、油酸进行进行表面包覆处理。纳米二氧化钛由于粒子尺寸小、具有极 大的比表面积和表面能，表面局部电荷分布不均，易团聚，从而破坏真石 漆的稳定性。纳米二氧化钛硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸进行进行表面包 覆处理，从而降低表面能，改善在水性碳钛笼树脂中的流动性和相溶性， 改善二氧化钛的分散性。

优选的，所述天然石英砂表面喷洒含有巴斯德芽孢杆菌的菌液。天然 石英砂表面喷洒含有巴斯德芽孢杆菌的菌液后，在天然石英砂表面形成巴 斯德芽孢杆菌产生的微生物化学沉积产物碳酸钙，可作为物理填充剂和化 学粘合剂。

优选的，所述天然石英砂粒径为10-120目，所述超疏水纳米二氧化硅 和所述有机表面改性的纳米二氧化钛的粒径为20-200nm。

优选的，所述改性玻璃微珠的含量为10-60％。

优选的，所述C6氟硅烷偶联剂与一缩二丙二醇的摩尔比为2-3：1。

优选的，所述硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸的摩尔比为3：1：1。

优选的，所述水性碳钛笼树脂粒径为150nm-200nm。

上述的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆的制备方法，主要包括以下步 骤：

(1)按照比例称取各组分；

(2)先依次加入水、水性碳钛笼树脂、湿润剂、分散剂、消泡剂、成 膜助剂，搅拌混合10-20min；

(3)再加入天然石英砂、改性玻璃微珠、超疏水纳米二氧化硅和有机 表面改性的纳米二氧化钛搅拌混合20-30min；

(4)再加入增稠剂，灌装。

与现有技术相比，本发明通过水性碳钛笼树脂、改性玻璃微珠进行改 性、改性纳米二氧化钛进行改性以及在天然石英砂表面喷洒含有巴斯德芽 孢杆菌的菌液相配合，从而有效的避免使用羟乙基纤维素，得到的真石漆 仍具有很好的粘度和流变性能。用水性碳钛笼树脂来替代硅丙乳液，可以 提高纳米二氧化钛、纳米二氧化硅的分散性；还可以提高真石漆的耐水性、 耐腐蚀性和耐磨性，降低真石漆对施工环境的要求。本发明还在真石漆中 加入膨胀玻化微珠保温砂浆可以提高真石漆的耐火性、保温隔热性。本发 明得到的真石漆具有真实感，展色效果好，着色均匀，成膜性好，干燥速 度快，不开裂，遇水不泛白，在生产和施工过程中不产生发花现象，易施 工，喷涂无障碍，成膜收缩小、不流坠，稳定性好。本发明的真石漆还具 备卓越的耐玷污和自洁性能，优异的耐水白性，能够克服雨痕现象，并且 保色性、持久性佳；还具有一定的抗菌、耐火、保温隔热作用。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进 一步地详细描述。

实施例1-实施例8

实施例1-8的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆，包括如表1所示的重量 百分含量的组分。

表1实施例1-8的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆的组分及其重量百分含量

其中天然石英砂粒径为10-120目，超疏水纳米二氧化硅和有机表面改 性的纳米二氧化钛的粒径为20-200nm。水性碳钛笼树脂粒径为 150nm-200nm。

改性玻璃微珠是玻璃微珠由C6氟硅烷偶联剂、一缩二丙二醇进行表面 改性处理。C6氟硅烷偶联剂与一缩二丙二醇的摩尔比为2-3：1。

有机表面改性的纳米二氧化钛是由硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸进行 进行表面包覆处理。硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸的摩尔比为3：1：1。

天然石英砂表面喷洒的菌液为含有巴斯德芽孢杆菌。

上述以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆的制备方法，主要包括以下步骤：

(1)按照比例称取各组分；

(2)先依次加入水、水性碳钛笼树脂、湿润剂、分散剂、消泡剂、成 膜助剂，搅拌混合10-20min；

(3)再加入天然石英砂、改性玻璃微珠、超疏水纳米二氧化硅和有机 表面改性的纳米二氧化钛搅拌混合20-30min；

(4)再加入增稠剂，灌装。

1、实施例1-3的性能相关检测及结果对比，如表2所示。

表2实施例1-3的性能相关检测结果对比

其中，耐玷污性检测标准：JGT24-2000《合成树脂乳液砂壁状建筑涂 料》W型，要求5次循环试验后≤2级。在低温(4-6℃)、湿度高(70-80％) 的条件下，具有短期内(1.5h内)施工，遇水不泛白。

2、实施例4-8的性能相关检测及结果对比，如表3所示。

表3实施例4-8的性能相关检测结果对比

3、玻璃微珠改性的探索

将玻璃微珠由C6氟硅烷偶联剂进行表面处理后，与为进行表面改性的 玻璃微珠进行对比。发现由C6氟硅烷偶联剂表面改性处理后的玻璃微珠， 在水性碳钛笼树脂中具有更好的湿润点和流动性。

C6氟硅烷偶联剂与一缩二丙二醇的摩尔比为分别设为1：1、2：1、3： 1和4：1，发现当C6氟硅烷偶联剂与一缩二丙二醇的摩尔比为2：1和3： 1时改性玻璃微珠在水性碳钛笼树脂中具有更好的湿润点、流动性及相容 性。

4、有机表面改性的纳米二氧化钛的探索

采用硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸对纳米二氧化钛进行表面包覆处理， 将硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸的摩尔比为1：1：1、3：0：1、0：1：1、 3：1：0，3：3：1、3：1：3、3：0：2、3：2：0，发现当硅烷偶联剂、马 来酸酐、油酸的摩尔比为3：1：1时，有机表面改性的纳米二氧化钛在水 性碳钛笼树脂中具有最佳的流动性、相溶性及其分散性。

Claims (6)

1.一种以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆，其特征在于，包括以下组分及其重量百分含量：

水性碳钛笼树脂15-25 %

天然石英砂和改性玻璃微珠60-70 %

超疏水纳米二氧化硅 1-2 %

有机表面改性的纳米二氧化钛1-2 %

膨胀玻化微珠保温砂浆 2-3%

润湿剂 0.01-0.1%

分散剂 0.01-0.5%

消泡剂 0.01-0.05%

成膜助剂0.05-0.5%

增稠剂 0.1-0.3%

水余量；

所述改性玻璃微珠是玻璃微珠由C6氟硅烷偶联剂、一缩二丙二醇进行表面改性处理；所述C6氟硅烷偶联剂与一缩二丙二醇的摩尔比为2-3：1；

所述有机表面改性的纳米二氧化钛是由硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸进行进行表面包覆处理；所述硅烷偶联剂、马来酸酐、油酸的摩尔比为3：1：1。

2.根据权利要求1所述的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆，其特征在于，所述天然石英砂表面喷洒含有巴斯德芽孢杆菌的菌液。

3.根据权利要求1所述的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆，其特征在于，所述天然石英砂粒径为 10-120 目，所述超疏水纳米二氧化硅和所述有机表面改性的纳米二氧化钛的粒径为20-200 nm。

4.根据权利要求1所述的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆，其特征在于，所述改性玻璃微珠的含量为10-60 %。

5.根据权利要求1所述的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆，其特征在于，所述水性碳钛笼树脂粒径为150nm-200nm。

6.根据权利要求1所述的以玻璃微珠为骨料自清洁真石漆的制备方法，其特征在于，主要包括以下步骤：

（1）按照比例称取各组分；

（2）先依次加入水、水性碳钛笼树脂、湿润剂、分散剂、消泡剂、成膜助剂，搅拌混合10-20min；

（3）再加入天然石英砂、改性玻璃微珠、超疏水纳米二氧化硅和有机表面改性的纳米二氧化钛搅拌混合20-30min；

（4）再加入增稠剂，灌装。