CN110734696A - 一种水性环保室外自修复涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水性环保室外自修复涂料及其制备方法，属于涂料技术领域，该涂料包括以下组分：哑光弹性聚氨酯树脂、有机硅自修复材料、钛白粉、填料、润湿剂、分散剂、氮吡啶交联剂、水分散型聚异氰酸酯交联剂、中和剂、消泡剂、防腐杀菌剂、水、增稠剂；本发明为绿色环保型产品，具有自我修复力强，自行愈合裂缝和有破损的涂层，同时韧性强，耐久性好，其涂层延伸率大，耐水、耐腐蚀，具有超强的耐沾污性及耐候性，更持久的保护和装饰墙面，零VOC，不含重金属等有害物质，适用于工业、民用、公共场所等建筑物的墙体、地面、屋顶等部位。

Description

一种水性环保室外自修复涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，特别是涉及一种水性环保室外自修复涂料及其制备方法。

背景技术

外墙涂料是建筑装饰材料的重要组成部分，大部分由乳液、去离子水、颜料及其他助剂制成，但是大多数外墙漆还是存在涂层不坚固、附着力不强、涂层易脱落、耐洗刷性、耐酸碱性、耐污性不强、有害物质大大超出国家限量标准等方面的不足，同时墙体的微小移动，会导致漆膜的开裂，直接影响外墙涂料的装饰效果和功能性，现有技术方案中常采用弹性乳液进行改善，弥盖裂纹，但是常规弹性乳液的附着力和耐沾污性差，直接影响产品的装饰持久性，而较硬的乳液附着力和耐沾污性较好，但是其漆膜太硬，不能满足墙体细微移动，漆膜出现开裂现象，积极开发研制水性环保室外自修复涂料具有十分重要的现实意义和长远的社会意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种水性环保室外自修复涂料及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种水性环保室外自修复涂料，以质量份计，包括以下组分：

进一步地，所述哑光弹性聚氨酯树脂为阴离子型脂肪族聚氨酯水分散体，如三升化工的PU-3000，延伸率可达500-600％，拉伸强度为30-32mpa，具有优异的抗粘性，耐黄变性，搭配氮吡啶交联剂和水分散型聚异氰酸酯交联剂可进一步提高耐水性和耐溶剂性。

进一步地，所述有机硅自修复材料为基于金属配体配位相互作用的、以聚二甲基硅氧烷为骨架的自修复配合物，如道康宁的535，其具有高拉伸性高介电强度和机械致动性。该交联配合物由中心Fe(Ⅲ)和2，6-吡啶二甲酰胺配体组成，通过三种不同的相互作用配位：强吡啶基铁和两个较弱的甲酰胺基铁(羧酰胺基团的氮原子和氧原子)。该体系中，弱的配位键容易断裂和重新形成，而中心Fe(Ⅲ)仍然通过与吡啶基环的强的配位作用保持交联状态，这保证了链的可逆解折叠和再折叠在无任何外界作用的情况下，膜在低至-20℃的低温下也显示出优异的自修复性，并且基本不受表面老化和水分的影响。

进一步地，所述氮吡啶交联剂为羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基吖丙啶基)丙酸酯]。

进一步地，所述水分散型聚异氰酸酯交联剂，固含84-86％，NCO含量为13-15％，如江阴摩尔化工的MR-6018。

进一步地，所述润湿剂的HLB值为12-15，零VOC，无APEO，能够改善涂料的浮色发花，还具有一定的防冻性能，去除了防冻剂的添加，大大降低了VOC的含量，如陶氏的CF-10。

进一步地，所述分散剂为聚羧酸钠盐，如OROTAN 731A。

进一步地，所述中和剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

进一步地，所述钛白粉为金红石型钛白粉，白度在94以上。

进一步地，所述填料为高岭土、重钙中的一种或两种。

进一步地，所述消泡剂为矿物油类、有机硅类、聚醚类中的一种或两种，如诺普科SN1360、巴斯夫A10。

进一步地，所述防腐杀菌剂的活性成份为BIT和MIT(异噻唑啉酮)。

进一步地，所述增稠剂为非离子聚氨酯缔合型增稠剂，以提供最佳的中、高剪切粘度，达到最佳的储存稳定性、施工性等，如RM-8W。

本发明还提供了一种上述的水性环保室外自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

将水加入容器中，在400-600r/min的搅拌状态下，缓慢依次加入分散剂，润湿剂，消泡剂，添加完成后搅拌1-2min；

提高转速至700-900r/min，依次加入钛白粉，填料；

提高转速至1000-1200r/min，分散30min，细度≤55um；

降低转速至400-600r/min，加入哑光弹性聚氨酯树脂，有机硅自修复材料，中和剂，防腐杀菌剂，氮吡啶交联剂，水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌2-3min后加入增稠剂，调整到合适粘度90-100KU(23±2℃)，搅拌15min，制得水性环保室外自修复涂料。

本发明公开了以下技术效果：

本发明选用哑光弹性聚氨酯树脂，延伸率可达500-600％，拉伸强度为30-32mpa，具有优异的抗粘性，耐黄变性。搭配氮吡啶交联剂和水分散型聚异氰酸酯交联剂可进一步提高耐水性和耐溶剂性，使漆膜具有弹性，弥盖细微裂纹。

本发明选用有机硅自修复材料，通过金属配体配位相互作用，以聚二甲基硅氧烷为骨架的自修复配合物，其具有高拉伸性高介电强度和机械致动性，使漆膜在低至-20℃的低温下也显示出优异的自修复性，并且基本不受表面老化和水分的影响。

本发明为绿色环保型产品，具有自我修复力强，自行愈合裂缝和有破损的涂层，同时韧性强，耐久性好，其涂层延伸率大，耐水、耐腐蚀，具有超强的耐沾污性及耐候性，更持久的保护和装饰墙面，零VOC，不含重金属等有害物质，适用于工业、民用、公共场所等建筑物的墙体、地面、屋顶等部位。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。

实施例1

一种水性环保室外自修复涂料，以质量份计，包括以下组分：

上述的水性环保室外自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

将水加入容器中，在500r/min的搅拌状态下，缓慢依次加入分散剂，润湿剂，消泡剂，添加完成后搅拌1.5min；

提高转速至800r/min，依次加入钛白粉，填料；

提高转速至1100r/min，分散30min，细度≤55um；

降低转速至500r/min，加入哑光弹性聚氨酯树脂，有机硅自修复材料，中和剂，防腐杀菌剂，氮吡啶交联剂，水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌2.5min后加入增稠剂，调整到合适粘度90-100KU(23±2℃)，搅拌15min，制得水性环保室外自修复涂料。

实施例2

一种水性环保室外自修复涂料，以质量份计，包括以下组分：

上述的水性环保室外自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

将水加入容器中，在500r/min的搅拌状态下，缓慢依次加入分散剂，润湿剂，消泡剂，添加完成后搅拌1.5min；

提高转速至800r/min，依次加入钛白粉，填料；

提高转速至1100r/min，分散30min，细度≤55um；

降低转速至500r/min，加入哑光弹性聚氨酯树脂，有机硅自修复材料，中和剂，防腐杀菌剂，氮吡啶交联剂，水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌2.5min后加入增稠剂，调整到合适粘度90-100KU(23±2℃)，搅拌15min，制得水性环保室外自修复涂料。

实施例3

一种水性环保室外自修复涂料，以质量份计，包括以下组分：

上述的水性环保室外自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

将水加入容器中，在550r/min的搅拌状态下，缓慢依次加入分散剂，润湿剂，消泡剂，添加完成后搅拌1min；

提高转速至850r/min，依次加入钛白粉，填料；

提高转速至1050r/min，分散30min，细度≤55um；

降低转速至450r/min，加入哑光弹性聚氨酯树脂，有机硅自修复材料，中和剂，防腐杀菌剂，氮吡啶交联剂，水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌3min后加入增稠剂，调整到合适粘度90-100KU(23±2℃)，搅拌15min，制得水性环保室外自修复涂料。

实施例4

一种水性环保室外自修复涂料，以质量份计，包括以下组分：

上述的水性环保室外自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

将水加入容器中，在600r/min的搅拌状态下，缓慢依次加入分散剂，润湿剂，消泡剂，添加完成后搅拌1min；

提高转速至900r/min，依次加入钛白粉，填料；

提高转速至1000r/min，分散30min，细度≤55um；

降低转速至600r/min，加入哑光弹性聚氨酯树脂，有机硅自修复材料，中和剂，防腐杀菌剂，氮吡啶交联剂，水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌2min后加入增稠剂，调整到合适粘度90-100KU(23±2℃)，搅拌15min，制得水性环保室外自修复涂料。

实施例5

一种水性环保室外自修复涂料，以质量份计，包括以下组分：

上述的水性环保室外自修复涂料的制备方法，包括以下步骤：

将水加入容器中，在400r/min的搅拌状态下，缓慢依次加入分散剂，润湿剂，消泡剂，添加完成后搅拌2min；

提高转速至700r/min，依次加入钛白粉，填料；

提高转速至1200r/min，分散30min，细度≤55um；

降低转速至400r/min，加入哑光弹性聚氨酯树脂，有机硅自修复材料，中和剂，防腐杀菌剂，氮吡啶交联剂，水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌3min后加入增稠剂，调整到合适粘度90-100KU(23±2℃)，搅拌15min，制得水性环保室外自修复涂料。

对比例1

以市场常见的某款具有自修复功能的涂料作为对比例1。

对比例2

与实施例1的不同之处仅在于，对比例2将氮吡啶交联剂等量替换为水分散型聚异氰酸酯交联剂。

对比例3

与实施例1的不同之处仅在于，对比例3将水分散型聚异氰酸酯交联剂等量替换为氮吡啶交联剂。

对比例4

与实施例1的不同之处仅在于，对比例4加入实施例1半量的有机硅自修复材料。

对上述实施例及对比例所述的涂料进行漆膜划痕恢复时间测试，测试方法为：在基材为0.9mm的透明PC基材上，采用80um的线棒涂布一层均匀的漆膜，每个产品制备3个漆膜，以便于测试结果取平均值，置于23±2℃,湿度在50±5％的恒温恒湿环境下养护7天后进行性能测试，用铜刷(重约0.3Kg)来回刷20次后，测试痕迹恢复时间。测试结果如表1所示。

表1

对上述实施例及对比例所述的涂料根据JG/T172-2014《弹性建筑涂料》、GB24408—2009《建筑用外墙涂料中有害物质限量》共2个标准进行性能检测，结果如表2所示。

表2

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (9)

1.一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，以质量份计，包括以下组分：

2.根据权利要求1所述的一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，所述哑光弹性聚氨酯树脂为阴离子型脂肪族聚氨酯水分散体。

3.根据权利要求1所述的一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，所述有机硅自修复材料为基于金属配体配位相互作用的、以聚二甲基硅氧烷为骨架的自修复配合物。

4.根据权利要求1所述的一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，所述氮吡啶交联剂为羟甲基丙烷-三[3-(2-甲基吖丙啶基)丙酸酯]。

5.根据权利要求1所述的一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，所述水分散型聚异氰酸酯交联剂，固含84-86％，NCO含量为13-15％。

6.根据权利要求1所述的一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，所述润湿剂的HLB值为12-15。

7.根据权利要求1所述的一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，所述分散剂为聚羧酸钠盐。

8.根据权利要求1所述的一种水性环保室外自修复涂料，其特征在于，所述中和剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。

9.一种如权利要求1-8任一项所述的水性环保室外自修复涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将水加入容器中，在400-600r/min的搅拌状态下，缓慢依次加入分散剂，润湿剂，消泡剂，添加完成后搅拌1-2min；

提高转速至700-900r/min，依次加入钛白粉，填料；

提高转速至1000-1200r/min，分散30min，细度≤55um；

降低转速至400-600r/min，加入哑光弹性聚氨酯树脂，有机硅自修复材料，中和剂，防腐杀菌剂，氮吡啶交联剂，水分散型聚异氰酸酯交联剂，搅拌2-3min后加入增稠剂，调整到合适粘度90-100KU(23±2℃)，搅拌15min，制得水性环保室外自修复涂料。