CN110845953A - 一种外墙环保涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保涂料技术领域，涉及一种外墙环保涂料及其制备方法，外墙环保涂料包括如下重量份的原料：丙烯酸乳液40‑50份，聚醚多元醇20‑30份，填料20‑30份，羧甲基甜菜碱10‑20份，异氰酸酯5‑10份，陶瓷纤维5‑10份，纳米二氧化硅5‑10份，表面活性剂5‑8份，增塑剂3‑6份，干燥剂1‑3份，抗老化剂1‑2份，抗紫外线剂0.5‑1份；其中抗老化剂由氧化锆、纳米二氧化钛、改性石墨烯按质量比为10‑5:4‑8:1组成。本发明外墙环保涂料无毒无味，绿色安全，有良好的弹性、柔韧性、防水性、耐老化、耐擦损、抗紫外线的功效，固化时间短，可以直接涂刷，操作方便，坚硬度好，使用寿命长，适合在外墙上应用。

Description

一种外墙环保涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于环保涂料技术领域，涉及一种外墙环保涂料及其制备方法。
背景技术
涂料是在被保护或被装饰的物体表面，并在其表面形成薄膜而起到保护、装饰和特定的作用的液体或固定材料，随着经济的发展，涂料在工农业、国防、科研和人民生活中得到越来越广泛的应用。随着工业的发展，涂料品种日益增多，质量和性能不断提高，人们对涂料的功能要求也越来越高，比如具有防水、防潮、保温、阻燃等功能涂料越来越受关注。
外墙涂料主要是用于粉刷建筑外部的涂料，可以起到保护外墙减缓外界各种环境对其的损害并具有美化外墙的作用，要具有抗紫外线、抗水、耐霉变性、耐寒等保护建筑物的作用。
中国专利公开号CN104804485A公开了一种防水无机干粉内外墙涂料，所述涂料由以下组分按其重量份组成：助剂粉1.3-2.6份、钛白粉5-15份、煅烧高岭土5-10份、滑石粉5-10份、凹凸棒土5-10份、纳米碳酸钙粉50-65份、纤维素醚0.2-0.4份、无机膨润土0.2-1份、气相二氧化硅1-2份、防腐粉2-4份、可分散乳胶粉5-15份、甲基硅酸盐2-6份、灰钙粉1-3份、无机颜料0-5份，该发明透明度好，不易返碱，返白，防水效果突出。但是该涂料的干燥时间较长，受天气影响程度大，会影响后续工程的进行。
专利公开号CN103937340A公开了一种外墙涂料及其制备方法，外墙涂料由以下成分按照重量比组成：氢化松香酯为12～14份、醇酸树脂为6～8份、磷酸二氢钠为3～6份、苯丙乳液为22～25份、甘油为11～15份、乙酸乙酯为4～6份、水为16～19份。本发明的外墙涂料组成的各成分通过加热、混合、搅拌等步骤，制备得到的外墙涂料具备良好的耐冲击和耐洗刷的性能。
目前同时具备防水、耐老化、耐擦损、快干的外墙涂料少之又少，因此急需研发一种这样的涂料来满足人们的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服上述缺陷，提供一种可以快速干燥的具备防水、耐老化、耐擦损的外墙环保涂料及其制备方法。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：
一种外墙环保涂料，包括如下重量份的原料：丙烯酸乳液40-50份，聚醚多元醇20-30份，填料20-30份，羧甲基甜菜碱10-20份，异氰酸酯5-10份，陶瓷纤维5-10份，纳米二氧化硅5-10份，表面活性剂5-8份，增塑剂3-6份，干燥剂1-3份，抗老化剂1-2份，抗紫外线剂0.5-1份；其中抗老化剂由氧化锆、纳米二氧化钛、改性石墨烯按质量比为10-5:4-8:1组成。
优选的，所述填料为纳米炭黑、纳米硅灰石、纳米硫酸钡的混合物。
优选的，所述纳米硅灰石、纳米炭黑、二氧化硅气凝胶的重量比为1-3:1-3:1。
优选的，所述增塑剂为甲基丙烯酸甲酯、磷酸三甲苯酯、乙酸乙烯酯按质量比为1:1:1组成的混合物。
优选的，所述干燥剂由如下重量份的原料组成：丙二醇二乙酸酯30份、聚丁烯酸酯聚合物25份、纳米微晶纤维素10份、硫酸钇3份。
优选的，所述改性石墨烯由氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮在有机溶剂中进行改性反应所得，其中所述有机溶剂优选为。
优选的，所述抗紫外线剂为纳米氧化锌。
本发明的另一目的提供一种外墙环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份称取丙烯酸乳液加入到反应釜中，加入聚醚多元醇、羧甲基甜菜碱、异氰酸酯，在65-80℃下以300-600rpm的速度搅拌15-20min；
(2)将填料、陶瓷纤维、纳米二氧化硅混合后继续研磨；与表面活性剂、增塑剂一起加入到步骤(1)中的反应釜中，加入6-10倍量的水搅拌反应10-20min，加入干燥剂、抗老化剂后，升温到85-105℃继续搅拌反应，冷却后即得所述防水涂料。
优选的，步骤(2)中加入水后搅拌速度为600-700rpm，加入干燥剂、抗老化剂后的搅拌速度为800-1000rpm，搅拌5-15min；将搅拌速度降低为650-750rpm继续搅拌6-12min。
与现有技术相比本发明的有益效果是：
(1)本发明外墙环保涂料无毒无味，施工及施工后涂膜表面不会产生刺激性气味，对人的身体没有任何影响，绿色安全，而且具有良好的弹性、柔韧性、防水性、耐老化、耐擦损、抗紫外线的功效；以丙烯酸乳液和聚醚多元醇、羧甲基甜菜碱、异氰酸酯为基料、添加填料、陶瓷纤维、纳米二氧化硅，使涂层更加致密，增强了涂料对基材的附着力，提高了涂料层的耐冲击性能、耐磨性和抗腐蚀性，增强涂料的使用寿命。
(2)本发明外墙环保涂料中添加由特定组分组成的干燥剂，实现快速固化成膜，干燥固化时间大幅缩短，涂刷后实干时间可由9小时缩短至3小时，使下一道工序可以快速实施，显著提升施工效率；快速干燥固化后，拉伸强度和粘接强度可提升20-25％。
(3)本发明外墙环保涂料中添加由特定组分组成的抗老化剂，利用改性后的石墨烯与氧化锆、纳米二氧化钛混合，经改性后的石墨烯在涂料分散性能好，利用其巨大的内表面积负载氧化锆、纳米二氧化钛，三者合理比例的搭配，可以起到协同作用，提高涂料的抗老化性能和耐擦损性能；在涂料中添加纳米氧化锌抗紫外线剂，具有表面效应、体积效应、量子尺寸效应，从而对涂料进行改性，提高了涂料的紫外线屏蔽性和耐候性，使涂料更加耐腐蚀和抗老化。
(4)制备现有外墙涂料时，各种原料依次添加然后混合，而制备本方案的外墙环保涂料，各种原料并非逐一的依次添加，而是根据需求对不同的原料进行预处理，确保预混后得到的物料能够稳定存在；根据不同物料的加入设计不同的搅拌速度，确保物料既能充分的与体系相容又不会被破坏，也避免出现破乳的现象，确保制得的外墙环保涂料的质量。
(5)本发明外墙环保涂料制作工艺简单，可以直接涂刷，操作方便，坚硬度好，使用寿命长。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
一种外墙环保涂料，包括如下重量份的原料：丙烯酸乳液40份，聚醚多元醇20份，填料20份，羧甲基甜菜碱10份，异氰酸酯5份，陶瓷纤维5份，纳米二氧化硅5份，表面活性剂5份，增塑剂3份，干燥剂1份，抗老化剂1份，纳米氧化锌0.5份；
其中，填料为纳米炭黑、纳米硅灰石、纳米硫酸钡按重量比为1:1:1的混合物；
其中，增塑剂为甲基丙烯酸甲酯、磷酸三甲苯酯、乙酸乙烯酯按质量比为1:1:1组成的混合物。
其中，干燥剂由如下重量份的原料组成：丙二醇二乙酸酯30份、聚丁烯酸酯聚合物25份、纳米微晶纤维素10份、硫酸钇3份；
其中，抗老化剂由氧化锆、纳米二氧化钛、改性石墨烯按质量比为10:4:1组成。
一种外墙环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份称取丙烯酸乳液加入到反应釜中，加入聚醚多元醇、羧甲基甜菜碱、异氰酸酯，在65℃下以300rpm的速度搅拌20min；
(2)将填料、陶瓷纤维、纳米二氧化硅混合后继续研磨；与表面活性剂、增塑剂一起加入到步骤(1)中的反应釜中，加入6倍量的水以600rpm下搅拌反应20min，加入干燥剂、抗老化剂后，升温到85℃，以800rpm下继续搅拌反应15min，将搅拌速度降低为650rpm继续搅拌12min，冷却后即得所述防水涂料。
实施例2
一种外墙环保涂料，包括如下重量份的原料：丙烯酸乳液50份，聚醚多元醇20份，填料20份，羧甲基甜菜碱20份，异氰酸酯10份，陶瓷纤维10份，纳米二氧化硅5份，表面活性剂5份，增塑剂3份，干燥剂3份，抗老化剂1份，纳米氧化锌1份；
其中，填料为纳米炭黑、纳米硅灰石、纳米硫酸钡按重量比为3:1:1的混合物；
其中，增塑剂为甲基丙烯酸甲酯、磷酸三甲苯酯、乙酸乙烯酯按质量比为1:1:1组成的混合物。
其中，干燥剂由如下重量份的原料组成：丙二醇二乙酸酯30份、聚丁烯酸酯聚合物25份、纳米微晶纤维素10份、硫酸钇3份；
其中，抗老化剂由氧化锆、纳米二氧化钛、改性石墨烯按质量比为10:5:1组成。
一种外墙环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份称取丙烯酸乳液加入到反应釜中，加入聚醚多元醇、羧甲基甜菜碱、异氰酸酯，在70℃下以400rpm的速度搅拌18min；
(2)将填料、陶瓷纤维、纳米二氧化硅混合后继续研磨；与表面活性剂、增塑剂一起加入到步骤(1)中的反应釜中，加入7倍量的水以650rpm下搅拌反应18min，加入干燥剂、抗老化剂后，升温到90℃，以850rpm下继续搅拌反应12min，将搅拌速度降低为680rpm继续搅拌10min，冷却后即得所述防水涂料。
实施例3
一种外墙环保涂料，包括如下重量份的原料：丙烯酸乳液45份，聚醚多元醇25份，填料25份，羧甲基甜菜碱15份，异氰酸酯8份，陶瓷纤维6份，纳米二氧化硅6份，表面活性剂6份，增塑剂5份，干燥剂2份，抗老化剂2份，纳米氧化锌1份；
其中，填料为纳米炭黑、纳米硅灰石、纳米硫酸钡按重量比为3:3:1的混合物；
其中，增塑剂为甲基丙烯酸甲酯、磷酸三甲苯酯、乙酸乙烯酯按质量比为1:1:1组成的混合物。
其中，干燥剂由如下重量份的原料组成：丙二醇二乙酸酯30份、聚丁烯酸酯聚合物25份、纳米微晶纤维素10份、硫酸钇3份；
其中，抗老化剂由氧化锆、纳米二氧化钛、改性石墨烯按质量比为10:8:1组成。
一种外墙环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份称取丙烯酸乳液加入到反应釜中，加入聚醚多元醇、羧甲基甜菜碱、异氰酸酯，在75℃下以500rpm的速度搅拌15min；
(2)将填料、陶瓷纤维、纳米二氧化硅混合后继续研磨；与表面活性剂、增塑剂一起加入到步骤(1)中的反应釜中，加入9倍量的水以700rpm下搅拌反应10min，加入干燥剂、抗老化剂后，升温到100℃，以950rpm下继续搅拌反应10min，将搅拌速度降低为750rpm继续搅拌6min，冷却后即得所述防水涂料。
实施例4
一种外墙环保涂料，包括如下重量份的原料：丙烯酸乳液40份，聚醚多元醇30份，填料30份，羧甲基甜菜碱20份，异氰酸酯10份，陶瓷纤维10份，纳米二氧化硅10份，表面活性剂8份，增塑剂6份，干燥剂3份，抗老化剂2份，纳米氧化锌1份；
其中，填料为纳米炭黑、纳米硅灰石、纳米硫酸钡按重量比为3:2:1的混合物；
其中，增塑剂为甲基丙烯酸甲酯、磷酸三甲苯酯、乙酸乙烯酯按质量比为1:1:1组成的混合物。
其中，干燥剂由如下重量份的原料组成：丙二醇二乙酸酯30份、聚丁烯酸酯聚合物25份、纳米微晶纤维素10份、硫酸钇3份；
其中，抗老化剂由氧化锆、纳米二氧化钛、改性石墨烯按质量比为5:4:1组成。
一种外墙环保涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)按重量份称取丙烯酸乳液加入到反应釜中，加入聚醚多元醇、羧甲基甜菜碱、异氰酸酯，在80℃下以600rpm的速度搅拌15min；
(2)将填料、陶瓷纤维、纳米二氧化硅混合后继续研磨；与表面活性剂、增塑剂一起加入到步骤(1)中的反应釜中，加入10倍量的水以700rpm下搅拌反应10min，加入干燥剂、抗老化剂后，升温到105℃，以1000rpm下继续搅拌反应5min，将搅拌速度降低为750rpm继续搅拌6min，冷却后即得所述防水涂料。
对比例1
与实施例3区别在于，本对比例中原料中不含干燥剂，其余原料及制备方法与实施例2相同。
对比例2
与实施例3区别在于，本对比例中原料中不含纳米二氧化硅和陶瓷纤维，其余原料及制备方法与实施例2相同。
对比例3
与实施例3区别在于，本对比例中原料中不含抗老化剂，其余原料及制备方法与实施例2相同。
性能测试
将上述实施例与对比例得到的外墙环保涂料进行检测，对喷涂后的涂层按照GB/T1720-88《涂膜附着力测定法》内容测定涂膜的附着力，按照GB/T14522-93检测对涂料抗老化性的测定，按照GB/T1733-93甲法规定对涂膜耐水性的测定，按照GB/T1768-79对涂料的耐冲击性能的测定，把涂料涂抹于外墙，观察其色差，得到的结果如表1所示。
表1
Figure BDA0002255773170000051
结果分析：
对实施例1-4分析可得，实施例3中的附着力、抗老化性以及耐水性能均优于实施例1、实施例2、实施例4中的附着力、耐老化性以及耐水性能，说明实施例2中的原料间的量有助于提高涂料的附着力，耐水性能以及耐老化性能，同时也说明当涂料原料的量少于或者多于实施例3中的原料的含量时，会导致涂料的各项性能下降，多于实施例4中的原料的含量的，同时也会造成涂料浪费。
对比例1-3和实施例3比较可得，对比例1-3中的各项性能均比实施例3中的各项性能差，说明当原料中缺少纳米二氧化硅、陶瓷纤维、干燥剂以及抗老化剂时，原料的附着力、耐水性、耐老化性能以及快干性能均会降低，且当原料中缺少干燥剂时，对比例1的表干时间及实干时间均大于对比例2和对比例3，说明干燥剂的加入能够实现快速固化成膜，干燥固化时间大幅缩短；当原料中缺少抗老化剂时，对比例3中的涂抹严重起泡、剥落、裂纹，说明抗老化剂的加入能够有效提高涂膜的的抗老化性能。
以上为本发明较佳实施例，只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种外墙环保涂料，其特征在于：包括如下重量份的原料：丙烯酸乳液40-50份，聚醚多元醇20-30份，填料20-30份，羧甲基甜菜碱10-20份，异氰酸酯5-10份，陶瓷纤维5-10份，纳米二氧化硅5-10份，表面活性剂5-8份，增塑剂3-6份，干燥剂1-3份，抗老化剂1-2份，抗紫外线剂0.5-1份；其中抗老化剂由氧化锆、纳米二氧化钛、改性石墨烯按质量比为10-5:4-8:1组成。
2.根据权利要求1所述的外墙环保涂料，其特征在于：所述填料为纳米炭黑、纳米硅灰石、纳米硫酸钡的混合物。
3.根据权利要求2所述的外墙环保涂料，其特征在于：所述纳米硅灰石、纳米炭黑、二氧化硅气凝胶的重量比为1-3:1-3:1。
4.根据权利要求1所述的外墙环保涂料，其特征在于：所述增塑剂为甲基丙烯酸甲酯、磷酸三甲苯酯、乙酸乙烯酯按质量比为1:1:1组成的混合物。
5.根据权利要求1所述的外墙环保涂料，其特征在于：所述干燥剂由如下重量份的原料组成：丙二醇二乙酸酯30份、聚丁烯酸酯聚合物25份、纳米微晶纤维素10份、硫酸钇3份。
6.根据权利要求1所述的外墙环保涂料，其特征在于：所述改性石墨烯由氧化石墨烯、聚乙烯吡咯烷酮在有机溶剂中进行改性反应所得。
7.根据权利要求1所述的外墙环保涂料，其特征在于：所述抗紫外线剂为纳米氧化锌。
8.一种权利要求1-7所述的外墙环保涂料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)按重量份称取丙烯酸乳液加入到反应釜中，加入聚醚多元醇、羧甲基甜菜碱、异氰酸酯，在65-80℃下以300-600rpm的速度搅拌15-20min；
(2)将填料、陶瓷纤维、纳米二氧化硅混合后继续研磨；与表面活性剂、增塑剂一起加入到步骤(1)中的反应釜中，加入6-10倍量的水搅拌反应10-20min，加入干燥剂、抗老化剂后，升温到85-105℃继续搅拌反应，冷却后即得所述防水涂料。
9.根据权利要求8所述的外墙环保涂料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中加入水后搅拌速度为600-700rpm，加入干燥剂、抗老化剂后的搅拌速度为800-1000rpm，搅拌5-15min；将搅拌速度降低为650-750rpm继续搅拌6-12min。
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