CN110698930A - 一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料，包括组分A与组分B，组分A：水性氟碳乳液35～50％、水性硅丙乳液5～10％、水性聚氨酯乳液5～10％、水性保护胶溶液10～15％、颜料色素1～2％、无铅填料3～5％、水性纳米疏水剂1～2％、光稳定剂0.1～0.3％、防冻剂0.5～1％、触变剂0.5～1％、去离子水15～20％、其它水性助剂；组份B：水性氟碳乳液40～60％、水性硅丙乳液10～15％、水性聚氨酯乳液5～10％、水性纳米疏水剂1～3％、光稳定剂0.1～0.3％、防冻剂0.2～0.5％、触变剂0.2～0.5％、去离子水25～35％、其它水性助剂。本发明制备的涂料耐候性好，自清洁性优异。

Description

一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料及其制备方法

所属技术领域

本发明涉及功能型建筑材料技术领域，具体说是一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料及其制备方法及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展和基础设施建设规模的扩大，促进了建筑业的迅猛发展，同时许多建筑工程项目的防护涂装老化问题已成为建筑工程界的重要课题。建筑材料的品种和质量水平制约着建筑与结构形式和施工方法，直接影响土木和建筑工程的安全可靠性、耐久性及适用性(经济适用、美观、节能)等各种性能。

建筑涂料赋予建筑基体一种全新的表面，一方面它可有效地改善和提高材料和产品的性能(耐蚀，耐磨，防火、装饰性能)，建筑基体进行性能优异的防护、装饰的同时，延长使用寿命，节约资源和能源，减少环境污染，另一方面还可赋予建筑基体材料特殊的物理和化学性能，因此受到了国内外广泛地关注和重视。

外墙防护材料之一的涂料，作为最有效、最经济、应用最普遍的防护方法，是土木工程、建筑工程体系架构中的最主要的防护形式。建筑外墙长期暴露自然环境中，受到自然光、酸雨、烟雾、粉尘、海边的盐碱等物质侵蚀，造成机械性能，如屈服点，抗拉及弹性模量等下降，建筑材料之一的长效防护技术问题相当突出，据统计，全世界每年因老化造成的经济损失为火灾、风灾和地震造成损失的同等。

随着社会的发展和进步，人民生活条件的改善和追求环保健康生活理念，确保产品使用的可靠性和安全性的同时，对建筑涂料的装饰性、防护性能、配套及施工提出了更高、更新的要求，进而推动了传统建筑涂料品种的改进提高和高性能品种的开发和应用，特别是特种功能型水性建筑涂料更成为发展的热点。

目前传统型建筑涂料，也还存在一些缺点，如含有大量的溶剂、VOC等有毒挥发物质，在生产和使用过程中释放出有毒的甲醛、挥发性有机物等，造成空气污染，人体健康，在施工过程中挥发造成对环境的污染严重，且成本较高，某些品种的建筑涂料物理性能不够理想。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料，能在被涂覆基材表面形成长效防护，抗菌防霉等性能的同时，具有美观大方，装饰性强、环保无污染、能耗低、自清洁、可进行多样调色的功能且使用寿命长的装饰装修材料。

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料及其制备方法，其工艺简单，易于实施，以便能高效、节能地制备出能在被涂覆基材表面形成有效防护，装饰性强、耐沾污、自清洁、可进行多样调色的功能且使用寿命长的长效高耐候自清洁水性多彩涂料。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料，包括在施工时的所需的多彩基础组分A与防护组分B，而获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品，本发明的目的将通过以下技术措施来实现。其配方以质量百分计，包含所述组分A与组分B的生产原料由下述各组分组成，其中，所述组分A以质量百分比计包括：水性氟碳乳液35～50％、水性硅丙乳液5～10％、水性聚氨酯乳液5～10％、水性保护胶溶液10～15％、颜料色素1～2％、无铅填料3～5％、水性纳米疏水剂1～2％、水性分散润湿剂0.1～0.3％、水性消泡剂0.5～1％、光稳定剂0.1～0.3％、防冻剂0.5～1％、触变剂0.5～1％、抗菌剂0.1～0.2％、防霉剂0.1～0.2％、中和剂0.5～1％、成膜助剂0.5～1％及去离子水15～20％；组份B以质量百分比计包括：水性氟碳乳液40～60％、水性硅丙乳液10～15％、水性聚氨酯乳液5～10％、水性纳米疏水剂1～3％、水性分散润湿剂0.1～0.3％、水性消泡剂0.1～0.3％、光稳定剂0.1～0.3％、防冻剂0.2～0.5％、触变剂0.2～0.5％、抗菌剂0.1～0.2％、防霉剂0.1～0.2％、中和剂0.5～1％、成膜助剂0.5～1％及去离子水25～35％。

进一步地，组分A和组分B所述的水性氟碳乳液为水性特种氟树脂共聚阴离子型乳液、水性氟单体纯丙烯酸酯共聚物乳液的一种；

进一步地，组分A和组分B所述的水性硅丙乳液为水性非离子哌嗪基丙烯酸乳液、水性环硅氧烷改性阴离子丙烯酸乳液、水性聚硅氧烷丙烯酸乳液的一种或其组合；

进一步地，组分A和组分B所述的水性聚氨酯乳液为水性聚硅氧烷改性聚氨酯乳液、水性聚硅氧烷多元醇接枝的聚氨酯乳液的一种；

进一步地，所述的水性保护胶溶液为锂镁硅酸盐固体分含量在5～10％、去离子水90～95的水溶液；

进一步地，所述的颜料色素为从植物中提取的天然有机颜料色素；

进一步地，所述的无铅填料为天然彩砂、天然石粉、钛白粉、立德粉的一种；

进一步地，组分A和组分B所述的水性纳米疏水剂为天然脂肪醇、高级脂肪醇、氟单体、纳米二氧化硅、硅氧烷、活性剂、乳化剂、去离子水组成的水性纳米疏水剂；

进一步地，组分A和组分B所述的水性润湿分散剂为水性多元醇类分散润湿剂；

进一步地，组分A和组分B所述的水性消泡剂为c12～c28的高级天然蜂花醇基的水性消泡剂；

进一步地，组分A和组分B所述的光稳定剂为水性纳米氧化锌类紫外光吸收稳定剂、水性聚硅烷－聚醚共聚物紫外光吸收稳定剂的一种；

进一步地，组分A和组分B所述的防冻剂为食品级丙三醇、甘油的一种；

进一步地，组分A和组分B所述的触变剂为天然纤维素衍生物、海藻酸的至少一种；

进一步地，组分A和组分B所述的抗菌剂为日化级重氮咪唑烷基脲、日化级2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇的至少一种；

进一步地，组分A和组分B所述的防霉剂为日化级咪唑烷基脲、日化级3-碘丙炔基正丁氨基甲酸酯的至少一种；

进一步地，组分A和组分B所述的中和剂为偏酒石酸、苹果酸、富马酸的至少一种；

进一步地，组分A和组分B所述的成膜助剂为2-羟丙基－丁基醚、十六碳双酯的一种；

进一步地，组分A和组分B所述的去离子水为去除杂质的自来水。

另一方面，本发明还提供一种以上任一项所述的一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料的制备方法，其方法如下：

分别制备组分A和组分B；以及包括在施工时的所需的多彩基础组分A与防护组分B，而获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品；

其中，所述组份A的制备过程如下：在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的高低温一体反应釜中，按配方的质量百分比计，把占去离子水总质量的30～40％的去离子水加入到分散混合釜中，把占总质量20～30％触变剂进行添加，在200～300的转速下分散搅拌均匀后，依次将无铅填料、颜料色素、占总质量50％水性分散润湿剂进行添加，然后在1300～1500rmp的转速下，高速搅拌分散30～50min，将颜填料分散均匀后，调节转速到600～800rmp，开始依次添加占总质量15～30％的水性氟碳乳液、占总质量15～30％的水性硅丙乳液、占总质量15～30％的水性聚氨酯乳液、占总质量15～30％的水性保护胶溶液、占总质量30～40％的消泡剂、占总质量50％的光稳定剂、占总质量50％的水性纳米疏水剂、抗菌剂、占总质量30～40％的中和剂，占总质量50％的成膜助剂，保持转速600～800rmp继续进行搅拌分散，得到制备长效高耐候自清洁水性多彩涂料所需的预溶液A；

进一步地，把占总质量30～40％的去离子水加入到分散混合釜中，占总质量20～30％触变剂触变剂进行添加，在200～300的转速下分散搅拌均匀后，调节转速到600～800rmp，开始依次添剩余的水性氟碳乳液、剩余的的水性硅丙乳液、剩余的的水性聚氨酯乳液、剩余的消泡剂、占总质量50％的光稳定剂、占总质量50％的水性纳米疏水剂、防霉剂、占总质量30～40％的中和剂、剩余的成膜助剂，保持转速600～800rmp继续进行搅拌分散均匀后，得到制备长效高耐候自清洁水性多彩涂料所需的预溶液B；

进一步地，按配方的质量百分比计，把剩余的去离子水加入到分散混合釜中，然后依次添加剩余的水性保护胶溶液、预溶液A35～60％、预溶液B20～40％、剩余的触变剂，剩余的中和剂、防冻剂、在200～300rmp的转速下，搅拌分散15～20min后，移至造粒机进行颗粒成型制备，即得到长效高耐候自清洁水性多彩涂料的多彩基础组分A；

所述组分B的制备过程如下：按照配方的质量百分比计包括：把去离子水加入到分散混合釜中，然后依次将水性氟碳乳液、水性硅丙乳液、水性聚氨酯乳液、触变剂进行添加，在600～800rmp的转速下，搅拌分散20～30min；然后依次加入水性纳米疏水剂、水性分散润湿剂、水性消泡剂，光稳定剂，继续分散15～20min；然后依次加入防冻剂、抗菌剂、防霉剂、成膜助剂，继续分散25～35min，加入中和剂，9±0.5，测得黏度为95ku±5的时候，过滤出料，即得到长效高耐候自清洁水性多彩涂料的防护组分B。

进一步地，在施工的时候，所述多彩基础组分A与防护组分B进行使用时，将多彩基础组分A进行搅拌，直到其彻底混合均匀后开始涂覆基材，形成多彩基础层；然后将防护组分B进行搅拌，直到其彻底混合均匀后，涂覆在组分A多彩基础层形成防护，即获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品。

进一步地，所述的水性纳米疏水剂为预先制备。按照以下的配方重量百分比计的原料组成：纳米无铅二氧化硅35～50％、天然植物脂肪醇2～5％、氢氧化钠0.5～1％、硅烷5～10％、氟聚合物1～2％、炔二醇1～2％、偶联剂2～3％、表面活性剂1～2％、甲醇3～8％及去离子水25～35％。

进一步地，所述纳米无铅二氧化硅为中位粒径在10～100nm的氰氧热分解法无铅二氧化硅、粒径在5～100nm的沉降法无铅二氧化硅的一种；所述天然植物脂肪醇为碳数在c14～c28的可可脂醇、棕榈核醇、甘蔗醇的一种；所述氢氧化钠为纯氢氧化钠；所述硅烷为封端羟基的甲基-3,3,3-三氟丙基聚硅氧烷、3,7,11-三甲基十二烷基、侧链聚醚接枝改性的聚硅氧烷的一种；所述氟聚合物为全氟聚醚活性单体、全氟聚醚烯丙基醚的一种；所述炔二醇为4,7-二羟基-2,4,7,9-四甲基-5-癸炔、叔炔二醇的一种；所述偶联剂为N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述表面活性剂为两性离子氟碳表面活性剂；所述甲醇为饱和一元醇；所述去离子水可以为去除杂质的自来水。

进一步地，所述水性纳米疏水剂按照以下工艺预先制得：

在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压耐压反应容器中，按配方的质量百分比计，将去离子水总质量的1～5％的去离子水加入分散反应混合釜中，然后加入氢氧化钠，在200～300rmp的转速下溶解，获得氢氧化钠溶液；

氮气保护下，在20±5℃的温度下，依次将占总质量30～50％的去离子、水纳米无铅二氧化硅、占总质量比20％的硅烷、占总质量比30％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇进行添加，保持温度，以800～1200rpm的转速，充分分散混合20～35min，加入氢氧化钠溶液调节pH值为1～1.5；升温至120℃±5℃，边低速搅拌边进脱水干燥，测得含水率为2～3时，停止搅拌，然后降温冷却至15～25℃，抽真空后充入氮气密封；

氮气保护下，将剩余的去离子水进行滴加，以100～150rmp进行低速搅拌，于0.6～1.3kpa的减压下，开始缓慢滴加氟聚合物，1.5～2.5hr滴完，然后依次将剩余的天然植物醇、剩余的硅烷、剩余的偶联剂、剩余的炔二醇、表面活性剂进行滴加，3.5～4.5hr滴完，低速搅拌充分均匀混合；

氮气保护下，升温至90℃～110℃，反应2.5～3.5hr，然后降温冷却至25±5℃，从滴定管开始滴加甲醇，边滴加边用磁力搅拌器搅拌，保持恒温，直至粉体全部悬浮，测得液体混合物的体积百分率的M值为50～70时停机，即得到水性纳米疏水剂。

采用上述技术方案后，本发明至少具有如下有益效果：

建筑涂料在国民经济发展中起着重要的作用，随着科技水平和装备技术的不断创新、完善，各种新型建材也不断被发明、创造、生产，同时新的技术和工艺为新产品的生产提供了质量保证。

1.本发明的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，能够对建筑基体进行性能优异的长效防护、装饰性强、自清洁同时，不含VOCs和甲醛等有机污染物、在自然环境中不会产生对生物植物的累积效应，储存、运输及施工过程安全无污染。

2.本发明的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，攻克了利用纳米二氧化硅/氟聚合物/复合材料接枝共聚的产业化制备与应用关键技术，纳米二氧化硅作为一种多孔的介质，在水系统溶液中具有活性高、化学性质稳定，无毒无害等优点，引入全氟基团，通过接枝和制备技术，对其进行表面嵌载处理，有效降低聚合物的结晶度，使其熔融温度点降低，解决了传统疏水自清洁存在低温应用性能差等缺点，在许多恶劣环境下完全可以胜任，应用于水基系统领域，能够显著提高其加工性能的同时，尤其在各种低温、高温环境下依然表现出优越的物理机械性能、耐老化、耐油污性和耐化学品性。

3.高耐候、保色持久。本发明所述的水性纳米疏水剂，独有的分子结构，加入与均聚物具有相同结构的氟、炔、硅烷等共聚物，可有效提供整体系统的各项介质相融性，可以避免体系中的色彩色素产生宏观相分离的发生，同时提供微观相分离的性质，在不相容聚合物的共混体系中，稳定相态和增强相间的粘附力的同时，具有更低的扩散效应和临界胶束浓度，因而比起传统的低分子量的硅油类疏水剂具有更高的接触角和表面自清洁性，这将赋予长效高耐候自清洁水性多彩涂料被涂覆的基材，在各种应用环境中，有着超长效的耐候性、抗各种介质沾污、强大的自清洁性能。

4.用途广泛。本发明采用多重质剂聚合接枝组合型水性化技术方案，尤其是水性化配制技术后的组合溶液成品，充分利用材料间的互补优势，尤其利用其自清洁的高效疏水抗污，能够长期防止被涂覆基体污垢堆积和霉菌繁殖产生，可以实现有效份活性的叠加、强化各项性能机理的同时，拓宽其应用领域，且安全性高、效力持久，效果明显优于传统同类水性多彩涂料产品。

纳米材料/聚合物/复合材料接枝共聚技术，具有一般聚合方法所不可替代的优点，特别是在控制聚合物一次结构方面具有的优势，为高分子的分子设计提供了强有力的技术手段，已经受到高分子科学家及工业部门的广泛关注，成为分子结构规整聚合物中研究最多、应用最广的聚合物类型之一，成为化学、化工、石油、医学、材料、物理学、电子学、生命科学等诸多学科相互交叉研究的对象，不仅在理论研究上取得巨大进展，而且在工业生产上也已得到很好的应用，产品种类不断增加，应用范围不断扩大，经济和社会效益日益明显。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合，下面结合具体实施例对本申请作进一步详细说明。

本发明提供长效高耐候自清洁水性多彩涂料，包括在施工时的所需的多彩基础组分A与防护组分B，而获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品，对于组份A与组份B的具体成分及配方分别描述如下。所述组分A以质量百分计包含以下成分：

水性氟碳乳液35～50％

水性硅丙乳液5～10％

水性聚氨酯乳液5～10％

水性保护胶溶液10～15％

颜料色素1～2％

无铅填料3～5％

水性纳米疏水剂1～2％

水性分散润湿剂0.1～0.3％

水性消泡剂0.5～1％

光稳定剂0.1～0.3％

防冻剂0.5～1％

触变剂0.5～1％

抗菌剂0.1～0.2％

防霉剂0.1～0.2％

中和剂0.5～1％

成膜助剂0.5～1％及

去离子水15～20％。

在具体实施时，组分A和组分B所述特水性氟碳乳液为水性特种氟树脂共聚阴离子型乳液、水性氟单体纯丙烯酸酯共聚物乳液的一种。该类型氟碳乳液含有的碳氟键的键能大，极化率小，间距短，既是憎水基又是憎油基，协同本技术方案的其他材料组合形成的界面，不仅对基材的装饰性，尤其有着对基材超强的渗透力，使漆面与被涂覆材质表面结合得更为紧密的同时，能发挥其独特的耐候性能，获得更低的表面张力，显著的增强漆面的防水防污、自清洁、抗老化粉化、抗紫外性能，延长漆面在各种恶劣环境中的使用寿命；

在一个实施例中，组分A和组分B所述水性硅丙乳液为水性非离子哌嗪基丙烯酸乳液、水性环硅氧烷改性阴离子丙烯酸乳液、水性聚硅氧烷丙烯酸乳液的一种或其组合；

在一个实施例中，组分A和组分B所述水性聚氨酯乳液为水性聚硅氧烷改性聚氨酯乳液、水性聚硅氧烷多元醇接枝的聚氨酯乳液的一种；该水性聚氨酯具有耐磨、耐腐蚀和光亮，柔软有弹性，耐水性和机械力学性能好，耐候性佳等特性，协同本发明方案的其他材料，更是可实现成品在各种形状材质表面有着更快捷的滚涂、淋涂、喷涂、刮涂、刷涂、浸涂的施工。

在一个实施例中，所述的水性保护胶溶液为锂镁硅酸盐固体分含量在5～10％、去离子水90～95的水溶液；

在一个实施例中，所述颜料色素为从植物中提取的天然有机颜料色素；

在一个实施例中，所述无铅填料为天然彩砂、天然石粉、钛白粉、立德粉的一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述水性纳米疏水剂为天然脂肪醇、高级脂肪醇、氟单体、纳米二氧化硅、硅氧烷、活性剂、乳化剂、去离子水组成的水性纳米疏水剂；氟是元素周期表中最活泼的非金属元素，能与大部分其他元素反应生成非常稳定的化合物，具有优异的化学惰性、极高的抗氧化性、抗强腐蚀性等优异，是其他元素不能具备的。尤其有着良好的贮藏、稀释、离心及耐热耐寒稳定性，含氟单体参与共聚反应，含氟基团接入共聚物大分子链，共聚物乳胶粒之间无团聚现象，非常稳定。

在一个实施例中，组分A和组分B所述水性润湿分散剂为水性多元醇类分散润湿剂；

在一个实施例中，组分A和组分B所述水性消泡剂为c12～c28的高级天然蜂花醇基的水性消泡剂；

在一个实施例中，组分A和组分B所述光稳定剂为水性纳米氧化锌类紫外光吸收稳定剂、水性聚硅烷－聚醚共聚物紫外光吸收稳定剂的一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述防冻剂为食品级丙三醇、甘油的一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述触变剂为天然纤维素衍生物、海藻酸的至少一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述的抗菌剂为日化级重氮咪唑烷基脲、日化级2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇的至少一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述的防霉剂为日化级咪唑烷基脲、日化级3-碘丙炔基正丁氨基甲酸酯的至少一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述中和剂为偏酒石酸、苹果酸、富马酸的至少一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述成膜助剂为2-羟丙基－丁基醚、十六碳双酯的一种；

在一个实施例中，组分A和组分B所述去离子水为去除杂质的自来水。

具体实施时，所述组分A可参考采用以下几个配方，表中的百分比均为质量百分比：

需要先按照以上组分A的各配方需预先配制好多彩基础组分A备用。

对于所述防护组分B，其以质量百分计包含以下成分：

水性氟碳乳液40～60％

水性硅丙乳液10～15％

水性聚氨酯乳液5～10％

水性纳米疏水剂1～3％

水性分散润湿剂0.1～0.3％

水性消泡剂0.1～0.3％

光稳定剂0.1～0.3％

防冻剂0.2～0.5％

触变剂0.2～0.5％

抗菌剂0.1～0.2％

防霉剂0.1～0.2％

中和剂0.5～1％

成膜助剂0.5～1％及

去离子水25～35％

具体实施时，所述防护组分B可参考采用以下几个配方，表中的百分比均为质量百分比：

以上防护组分B也是需要相应的配方预先配制好备用。

另一方面，为更好地获得上述长效高耐候自清洁水性多彩涂料，本发明还提供一种上述长效高耐候自清洁水性多彩涂料的制备方法，包括以下步骤：分别制备在施工时的所需的多彩基础组分A与防护组分B，而获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品。

其中，所述多彩基础组分A的制备过程如下：在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的高低温一体反应釜中，按配方的质量百分比计，把占去离子水总质量的30～40％的去离子水加入到分散混合釜中，把占总质量20～30％触变剂进行添加，在200～300的转速下分散搅拌均匀后，依次将无铅填料、颜料色素、占总质量50％水性分散润湿剂进行添加，然后在1300～1500rmp的转速下，高速搅拌分散30～50min，将颜填料分散均匀后，调节转速到600～800rmp，开始依次添加占总质量15～30％的水性氟碳乳液、占总质量15～30％的水性硅丙乳液、占总质量15～30％的水性聚氨酯乳液、占总质量15～30％的水性保护胶溶液、占总质量30～40％的消泡剂、占总质量50％的光稳定剂、占总质量50％的水性纳米疏水剂、抗菌剂、占总质量30～40％的中和剂，占总质量50％的成膜助剂，保持转速600～800rmp继续进行搅拌分散，得到制备长效高耐候自清洁水性多彩涂料所需的预溶液A；

把占总质量30～40％的去离子水加入到分散混合釜中，占总质量20～30％触变剂触变剂进行添加，在200～300的转速下分散搅拌均匀后，调节转速到600～800rmp，开始依次添剩余的水性氟碳乳液、剩余的的水性硅丙乳液、剩余的的水性聚氨酯乳液、剩余的消泡剂、占总质量50％的光稳定剂、占总质量50％的水性纳米疏水剂、防霉剂、占总质量30～40％的中和剂、剩余的成膜助剂，保持转速600～800rmp继续进行搅拌分散均匀后，得到制备长效高耐候自清洁水性多彩涂料所需的预溶液B；

把剩余的去离子水加入到分散混合釜中，然后依次添加剩余的水性保护胶溶液、预溶液A35～60％、预溶液B20～40％、剩余的触变剂，剩余的中和剂、防冻剂、在200～300rmp的转速下，搅拌分散15～20min后，移至造粒机进行颗粒成型制备，即得到长效高耐候自清洁水性多彩涂料的多彩基础组分A；

所述防护组分B的制备过程如下：

按照配方的质量百分比计包括：把去离子水加入到分散混合釜中，然后依次将水性氟碳乳液、水性硅丙乳液、水性聚氨酯乳液、触变剂进行添加，在600～800rmp的转速下，搅拌分散20～30min；然后依次加入水性纳米疏水剂、水性分散润湿剂、水性消泡剂，光稳定剂，继续分散15～20min；然后依次加入防冻剂、抗菌剂、防霉剂、成膜助剂，继续分散25～35min，加入中和剂，9±0.5，测得黏度为95ku±5的时候，过滤出料，即得到长效高耐候自清洁水性多彩涂料的防护组分B。

在实施时，所述多彩基础组分A与防护组分B进行使用时，将多彩基础组分A进行搅拌，直到其彻底混合均匀后开始涂覆基材，形成多彩基础层；然后将防护组分B进行搅拌，直到其彻底混合均匀后，涂覆在组分A多彩基础层形成防护，即获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品。一般是在施工现场才进行所述的步骤，以便混合好后即马上进行涂装作业。

其中，在上述方法中采用的所述水性纳米疏水剂为预先制备。所述水性纳米疏水剂，按照以下的配方重量百分比计的成分组成：纳米无铅二氧化硅35～50％、天然植物脂肪醇2～5％、氢氧化钠0.5～1％、硅烷5～10％、氟聚合物1～2％、炔二醇1～2％、偶联剂2～3％、表面活性剂1～2％、甲醇3～8％及去离子水25～35％。

而在具体实施时，所述纳米无铅二氧化硅为中位粒径在10～100nm的氰氧热分解法无铅二氧化硅、粒径在5～100nm的沉降法无铅二氧化硅的一种；所述天然植物脂肪醇为碳数在c14～c28的可可脂醇、棕榈核醇、甘蔗醇的一种；所述氢氧化钠为纯氢氧化钠；所述硅烷为封端羟基的甲基-3,3,3-三氟丙基聚硅氧烷、3,7,11-三甲基十二烷基、侧链聚醚接枝改性的聚硅氧烷的一种；所述氟聚合物为全氟聚醚活性单体、全氟聚醚烯丙基醚的一种；所述炔二醇为4,7-二羟基-2,4,7,9-四甲基-5-癸炔、叔炔二醇的一种；所述偶联剂为N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述表面活性剂为两性离子氟碳表面活性剂；所述甲醇为饱和一元醇；所述去离子水可以为去除杂质的自来水。

所述水性纳米疏水剂按照以下工艺预先制得：

在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压耐压反应容器中，按配方的质量百分比计，将去离子水总质量的1～5％的去离子水加入分散反应混合釜中，然后加入氢氧化钠，在200～300rmp的转速下溶解，获得氢氧化钠溶液；

氮气保护下，在20±5℃的温度下，依次将占总质量30～50％的去离子、水纳米无铅二氧化硅、占总质量比20％的硅烷、占总质量比30％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇进行添加，保持温度，以800～1200rpm的转速，充分分散混合20～35min，加入氢氧化钠溶液调节pH值为1～1.5；升温至120℃±5℃，边低速搅拌边进脱水干燥，测得含水率为2～3时，停止搅拌，然后降温冷却至15～25℃，抽真空后充入氮气密封；

氮气保护下，将剩余的去离子水进行滴加，以100～150rmp进行低速搅拌，于0.6～1.3kpa的减压下，开始缓慢滴加氟聚合物，1.5～2.5hr滴完，然后依次将剩余的天然植物醇、剩余的硅烷、剩余的偶联剂、剩余的炔二醇、表面活性剂进行滴加，3.5～4.5hr滴完，低速搅拌充分均匀混合；

氮气保护下，升温至90℃～110℃，反应2.5～3.5hr，然后降温冷却至25±5℃，从滴定管开始滴加甲醇，边滴加边用磁力搅拌器搅拌，保持恒温，直至粉体全部悬浮，测得液体混合物的体积百分率的M值为50～70时停机，即得到水性纳米疏水剂。

本发明的长效高耐候自清洁水性多彩涂料具有以下有益效果：

1.绿色环保，耐候性能优秀。可广泛应用于建筑工程的装饰防护，且VOCs、甲醛、苯类等有机污染物含量几乎为零，耐候指标远远优于GB/T9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》、同时符合GB/T35602-2017《绿色产品评价涂料》、GB/24408-2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》、HJ/2537-2014《环境标志产品技术要求水性涂料》、HJ/T4343-2012《水性多彩建筑涂料》、DB13/3005-2017《建筑涂料与胶粘剂挥发性有机化合物含量限值标准》、GB18582-2008《室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质》、GB/T50378-2014《绿色建筑评价标准》、GB/50300-2013《建筑工程施工质量验收统一标准》、GB/50204-2015《混凝土结构工程施工质量验收规范》、DB11/T 1315-2015《绿色建筑工程验收规范》等相关文件的的限定，符合国建筑材料要求；

2.自清洁、抗污性佳。本发明产品以水基涂料的方式，自清洁的指标远高于GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》、GB/T 9780-2013《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》、GB/T9780-2013《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》、JC/T 2002-2009《建筑材料吸放湿性能测试方法》等规范性引用文件的数值限定。在建筑工业系统领域中应用，具有卓越的防水、防油、防污性能，渗透快和渗透能力强等特点，既有利于施工，又可以确保高效防护强效防护，同时独有纳米/氟基团聚合结构可以在阻止水分子通过的同时保证良好的透气性；用于处理混凝土基材表覆以后，表面对水的静态接触角达到140.89°，耐静水压达到1.73Kpa，拒油等级为4.5级，表现出优异的拒水拒油效果，并且经循环水洗以后，仍然保留着拒水拒油效果。

3.应用广泛，性能持久。本发明产品引入全氟基团，通过接枝和制备技术，有效降低聚合物的结晶度，使其熔融温度点降低，解决了传统建筑涂料存在低温应用性能差等缺点，在许多恶劣环境下完全可以胜任，尤其在各种低温、高温环境下依然表现出优越的物理机械性能、耐老化、耐油污性和耐化学品性。国家标准对国家经济、技术发展有重要意义，是国家最高一级的规范性技术文件，标准化工作是一项重要的基础技术工作，以氟化工行业为例，近年来，中国氟工业发展迅速，主要产品在国际市场的占有率和影响力也在不断扩大，随着新产品、新工艺、新技术的不断成熟，重视产品技术进步的同时，也日益加大知识产权的保护力度。目前，我国现行的(包括发布待实施的以及即将发布的)与氟工业与氟材料相关的国家标准已达210多项。本发明产品，符合氟材料相关标准GB/T 33893-2017《分离膜中全氟辛烷磺酰基化合物(PFOS)和全氟辛酸(PFOA)的测定》、《DL/T 1495-2016《火力发电厂脱硫石膏及浆液中水溶性氟离子的测定》、GB/T 35925-2018《水溶性化工品中杂质氟离子的测定》等国标、行标的限定。

4.防护性能突出，性能持久。在各种条件下的自然环境中，涂料建筑工程进行涂装应用后，需要考虑到基材的特定的物理化学条件，附着在建筑基材表面一个相对长的时间，并且要经过一定的自然环境中各种温度，湿度，压力，紫外光照，腐蚀，冲击力等物理化学的考验，可以提高膜层的致密度，使其强度大增，显著提高抗腐蚀能力，能形成性能调节提供长效的抗侵蚀作用，防止基材外界酸性环境锈蚀；能显著提高漆基内部润湿性、防雾、抗紫外线能，抗老化和抗化学性作用明显，显著增加基材使用持久性，尤其在各种低温、高温环境下依然表现出优越的物理机械性能、耐老化、耐油污性和耐化学品性并且长久保持。

5.本发明的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，以水为基质，水资源丰富，尤其制备方法工艺简单，包装、贮存和运输方便，从而降低产业化成本，利于工业化生产。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解的是，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种等效的变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同范围限定。

Claims (10)

1.一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，所述涂料包括在施工时的所需的多彩基础组分A与防护组分B，其中，所述组分A生产原料，由质量百分比计包括：水性氟碳乳液35～50％、水性硅丙乳液5～10％、水性聚氨酯乳液5～10％、水性保护胶溶液10～15％、颜料色素1～2％、无铅填料3～5％、水性纳米疏水剂1～2％、水性分散润湿剂0.1～0.3％、水性消泡剂0.5～1％、光稳定剂0.1～0.3％、防冻剂0.5～1％、触变剂0.5～1％、抗菌剂0.1～0.2％、防霉剂0.1～0.2％、中和剂0.5～1％、成膜助剂0.5～1％及去离子水15～20％；组份B以质量百分比计包括：水性氟碳乳液40～60％、水性硅丙乳液10～15％、水性聚氨酯乳液5～10％、水性纳米疏水剂1～3％、水性分散润湿剂0.1～0.3％、水性消泡剂0.1～0.3％、光稳定剂0.1～0.3％、防冻剂0.2～0.5％、触变剂0.2～0.5％、抗菌剂0.1～0.2％、防霉剂0.1～0.2％、中和剂0.5～1％、成膜助剂0.5～1％及去离子水25～35％。

2.如权利要求1所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，组分A和组分B所述的水性氟碳乳液为水性特种氟树脂共聚阴离子型乳液、水性氟单体纯丙烯酸酯共聚物乳液的一种；组分A和组分B所述的水性硅丙乳液为水性非离子哌嗪基丙烯酸乳液、水性环硅氧烷改性阴离子丙烯酸乳液、水性聚硅氧烷丙烯酸乳液的一种或其组合；组分A和组分B所述的水性聚氨酯乳液为水性聚硅氧烷改性聚氨酯乳液、水性聚硅氧烷多元醇接枝的聚氨酯乳液的一种；所述的水性保护胶溶液为锂镁硅酸盐固体分含量在5～10％、去离子水90～95的水溶液。

3.如权利要求1所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，所述的颜料色素为从植物中提取的天然有机颜料色素；所述的无铅填料为天然彩砂、天然石粉、钛白粉、立德粉的一种。

4.如权利要求1所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，组分A和组分B所述的水性纳米疏水剂为天然脂肪醇、高级脂肪醇、氟单体、纳米二氧化硅、硅氧烷、活性剂、乳化剂、去离子水组成的水性纳米疏水剂。

5.如权利要求1所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，组分A和组分B所述的水性润湿分散剂为水性多元醇类分散润湿剂；组分A和组分B所述的水性消泡剂为c12～c28的高级天然蜂花醇基的水性消泡剂；组分A和组分B所述的光稳定剂为水性纳米氧化锌类紫外光吸收稳定剂、水性聚硅烷－聚醚共聚物紫外光吸收稳定剂的一种；组分A和组分B所述的防冻剂为食品级丙三醇、甘油的一种；组分A和组分B所述的触变剂为天然纤维素衍生物、海藻酸的至少一种；组分A和组分B所述的抗菌剂为日化级重氮咪唑烷基脲、日化级2-溴-2-硝基-1,3-丙二醇的至少一种；组分A和组分B所述的防霉剂为日化级咪唑烷基脲、日化级3-碘丙炔基正丁氨基甲酸酯的至少一种；组分A和组分B所述的中和剂为偏酒石酸、苹果酸、富马酸的至少一种；组分A和组分B所述的成膜助剂为2-羟丙基－丁基醚、十六碳双酯的一种；组分A和组分B所述的去离子水为去除杂质的自来水。

6.如权利要求1～5任一所述的一种长效高耐候自清洁水性多彩涂料的制备方法，包括以下步骤：

分别制备组分A和组分B；以及包括在施工时的所需的多彩基础组分A与防护组分B，而获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品；

其中，所述组份A的制备过程如下：在带有冷凝器、滴加装置、搅拌器和温度计的高低温一体反应釜中，按配方的质量百分比计，把占去离子水总质量的30～40％的去离子水加入到分散混合釜中，把占总质量20～30％触变剂进行添加，在200～300的转速下分散搅拌均匀后，依次将无铅填料、颜料色素、占总质量50％水性分散润湿剂进行添加，然后在1300～1500rmp的转速下，高速搅拌分散30～50min，将颜填料分散均匀后，调节转速到600～800rmp，开始依次添加占总质量15～30％的水性氟碳乳液、占总质量15～30％的水性硅丙乳液、占总质量15～30％的水性聚氨酯乳液、占总质量15～30％的水性保护胶溶液、占总质量30～40％的消泡剂、占总质量50％的光稳定剂、占总质量50％的水性纳米疏水剂、抗菌剂、占总质量30～40％的中和剂，占总质量50％的成膜助剂，保持转速600～800rmp继续进行搅拌分散，得到制备长效高耐候自清洁水性多彩涂料所需的预溶液A；

把占总质量30～40％的去离子水加入到分散混合釜中，占总质量20～30％触变剂触变剂进行添加，在200～300的转速下分散搅拌均匀后，调节转速到600～800rmp，开始依次添剩余的水性氟碳乳液、剩余的的水性硅丙乳液、剩余的的水性聚氨酯乳液、剩余的消泡剂、占总质量50％的光稳定剂、占总质量50％的水性纳米疏水剂、防霉剂、占总质量30～40％的中和剂、剩余的成膜助剂，保持转速600～800rmp继续进行搅拌分散均匀后，得到制备长效高耐候自清洁水性多彩涂料所需的预溶液B；

按配方的质量百分比计，把剩余的去离子水加入到分散混合釜中，然后依次添加剩余的水性保护胶溶液、预溶液A35～60％、预溶液B20～40％、剩余的触变剂，剩余的中和剂、防冻剂，在200～300rmp的转速下，搅拌分散15～20min后，移至造粒机进行颗粒成型制备，即得到长效高耐候自清洁水性多彩涂料的多彩基础组分A；

所述组分B的制备过程如下：

按照配方的质量百分比含量：把去离子水加入到分散混合釜中，然后依次将水性氟碳乳液、水性硅丙乳液、水性聚氨酯乳液、触变剂进行添加，在600～800rmp的转速下，搅拌分散20～30min；然后依次加入水性纳米疏水剂、水性分散润湿剂、水性消泡剂，光稳定剂，继续分散15～20min；然后依次加入防冻剂、抗菌剂、防霉剂、成膜助剂，继续分散25～35min，加入中和剂，9±0.5，测得黏度为95ku±5的时候，过滤出料，即得到长效高耐候自清洁水性多彩涂料的防护组分B。

7.如权利要求6所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料的制备方法，其特征在于，所述多彩基础组分A与防护组分B进行使用时，将多彩基础组分A进行搅拌，直到其彻底混合均匀后开始涂覆基材，形成多彩基础层；然后将防护组分B进行搅拌，直到其彻底混合均匀后，涂覆在组分A多彩基础层形成防护，即获得长效高耐候自清洁水性多彩涂料成品。

8.如权利要求1～5任一所述的长效耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，在上述方法中采用的所述水性纳米疏水剂为预先制得，按照以下的配方重量百分比计的原料组成：纳米无铅二氧化硅35～50％、天然植物脂肪醇2～5％、氢氧化钠0.5～1％、硅烷5～10％、氟聚合物1～2％、炔二醇1～2％、偶联剂2～3％、表面活性剂1～2％、甲醇3～8％及去离子水25～35％。

9.如权利要求8所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，所述的纳米无铅二氧化硅为中位粒径在10～100nm的氰氧热分解法无铅二氧化硅、粒径在5～100nm的沉降法无铅二氧化硅的一种；所述天然植物脂肪醇为碳数在c14～c28的可可脂醇、棕榈核醇、甘蔗醇的一种；所述氢氧化钠为纯氢氧化钠；所述硅烷为封端羟基的甲基-3,3,3-三氟丙基聚硅氧烷、3,7,11-三甲基十二烷基、侧链聚醚接枝改性的聚硅氧烷的一种；所述氟聚合物为全氟聚醚活性单体、全氟聚醚烯丙基醚的一种；所述炔二醇为4,7-二羟基-2,4,7,9-四甲基-5-癸炔、叔炔二醇的一种；所述偶联剂为N-β-氨乙基-γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷；所述表面活性剂为两性离子氟碳表面活性剂；所述甲醇为饱和一元醇；所述去离子水可以为去除杂质的自来水。

10.如权利要求8所述的长效高耐候自清洁水性多彩涂料，其特征在于，在上述方法中采用的所述水性纳米疏水剂的预先制备，包含如下步骤：

在能够进行搅拌、加热、冷却、滴加、氮气置换、利用氮气的加压、和利用真空泵的减压耐压反应容器中，按配方的质量百分比计，将去离子水总质量的1～5％的去离子水加入分散反应混合釜中，然后加入氢氧化钠，在200～300rmp的转速下溶解，获得氢氧化钠溶液；

氮气保护下，在20±5℃的温度下，依次将占总质量30～50％的去离子、水纳米无铅二氧化硅、占总质量比20％的硅烷、占总质量比30％的偶联剂、占总质量比30％的炔二醇进行添加，保持温度，以800～1200rpm的转速，充分分散混合20～35min，加入氢氧化钠溶液调节pH值为1～1.5；升温至120℃±5℃，边低速搅拌边进脱水干燥，测得含水率为2～3时，停止搅拌，然后降温冷却至15～25℃，抽真空后充入氮气密封；

氮气保护下，将剩余的去离子水进行滴加，以100～150rmp进行低速搅拌，于0.6～1.3kpa的减压下，开始缓慢滴加氟聚合物，1.5～2.5hr滴完，然后依次将剩余的天然植物醇、剩余的硅烷、剩余的偶联剂、剩余的炔二醇、表面活性剂进行添加，3.5～4.5hr滴完，低速搅拌充分均匀混合；

氮气保护下，升温至90℃～110℃，反应2.5～3.5hr，然后降温冷却至25±5℃，从滴定管开始滴加甲醇，边滴加边用磁力搅拌器搅拌，保持恒温，直至粉体全部悬浮，测得液体混合物的体积百分率的M值为50～70时停机，即得到水性纳米疏水剂。