CN111154363A - 一种高反射型金属屋面防水涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高反射型金属屋面防水涂料及其制备方法，该涂料以重量份数计，包括如下的组分：纯丙乳液30‑40份；有机硅橡胶乳液2‑8份；钛白粉11‑15份；填料25‑30份；纤维素0.2‑0.3份；成膜剂0.2‑0.3份；消泡剂0.5‑1份；分散剂0.4‑0.6份；氧化锌粉末1‑1.5份；增塑剂2‑3份；含氟助剂0.05‑0.15份；水10‑15份。该涂料以纯丙乳液、有机硅橡胶乳液复配作为主要成膜物质，配合增塑剂等辅剂的情况下，赋予了涂料优异的弹性性能、低温柔性、耐候性、耐沾污性和粘接性能。

Description

一种高反射型金属屋面防水涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于建筑用防水涂料技术领域，涉及一种高反射型金属屋面防水涂料及其制备方法。
背景技术
近年来，彩钢板屋面由于具有外形美观、自重较轻且施工便捷等优点被广泛应用于大型公共建筑、车间厂房、活动板房等墙面和屋面工程。但由于设计、施工方法以及所用材料等原因，一般的金属屋面涂料在使用一定年限后，会随着温度变化、氧化腐蚀、金属涂层漆膜老化等，使金属不断锈蚀，最终造成屋面漏水。彩钢板屋面多采用防水卷材、密封胶、聚氨酯等常用防水材料，但是当夏季高温时，由于热膨胀变形不均匀容易导致防水涂料从彩钢板表面剥离，最终造成屋面防水失效而再次漏水。
发明内容
本发明的目的是提供一种高反射型金属屋面防水涂料及其制备方法，该涂料以纯丙乳液、有机硅橡胶乳液复配作为主要成膜物质，配合增塑剂等辅剂的情况下，赋予了涂料优异的弹性性能、低温柔性、耐候性、耐沾污性和粘接性能。
一种高反射型金属屋面防水涂料，以重量份数计，包括如下的组分：
纯丙乳液30-40份；
有机硅橡胶乳液2-8份；
钛白粉11-15份；
填料25-30份；
纤维素0.2-0.3份；
成膜剂0.2-0.3份；
消泡剂0.5-1份；
分散剂0.4-0.6份；
氧化锌粉末1-1.5份；
增塑剂2-3份；
隔热粉1-3份；
含氟助剂0.05-0.15份；
水10-15份；
各组分重量份数之和为100份。
另外，本发明还在于公开一种高反射型金属屋面防水涂料的制备方法，主要包括如下步骤：
(1)将水和8-12份纯丙乳液混合均匀，低速搅拌(300-500r/min)状态加入成膜剂、分散剂和0.3-0.5份的消泡剂，搅拌3-10min；
(2)在步骤(1)所得的混合物中加入填料、钛白粉、含氟助剂、隔热粉、氧化锌粉末和0.05-0.15份的纤维素后高速搅拌(1000-1400r/min)30～40min；条件允许的话可以用研磨机或砂磨机研磨一遍，分散效果更佳；
(3)在低速搅拌(300-500r/min)状态向步骤(2)所得的混合物中加入有机硅橡胶乳液，搅拌5～10min；该低速搅拌使得有机硅橡胶乳液能更好吸附在颜填料(钛白粉、氧化锌粉末)表面；
(4)在中速搅拌(500-1000r/min)状态下加入剩余纯丙乳液、消泡剂和纤维素，搅拌10～15min后调整体系pH值到8～9，搅拌至均匀状态，即得。
上述搅拌速度并没有具体限定，而是以不产生大量气泡为准。
其中，纯丙乳液为纯丙乳液1791，该型号纯丙乳液粒径细，高光泽，优良的耐候性，优良的抗回粘性。
其中，该有机硅橡胶乳液型号优选为NaPoly KD6，该型号的有机硅橡胶乳液是一种超细粒径、疏水性、多用途的胶乳，且较其他型号乳液的有机硅含量高。可配成罩面清漆、封闭底漆、多彩涂料、透明密封底漆、半透明涂料、色漆或其他涂料，用在木材或水泥基材上，能提供杰出的防水性，因其优异的疏水特性，故具有杰出的抗水性及干膜在水中无泛白的现象。以适当的配方配成涂料后，干燥的漆膜在浸入水中无泛白的现象。另外，由于聚合物的抗水解稳定性使得在高碱性的基材(例如新的水泥面)上，具有抗“起霜”的性能。其超细粒径使胶乳能渗透入基材的表层，赋予其优异的密封性能。
另，该有机硅橡胶乳液中的硅元素和碳元素同属第四主族，硅元素带14个电子，分成三层排列，其核内电荷得到较好的屏蔽，故其电负性较低，因此和氧等非金属元素成键时，硅键比碳键要强。有机硅橡胶乳液以硅–氧(Si-O)键为主链结构，Si-O键的键能高达452kJ·mol-1，远大于C-C键能(345kJ·mol-1)和C-O键能(351kJ·mol-1)，因此其热稳定性很好，在高温和低温环境下有很强的稳定性。同时，Si-O键长较长，它对侧基转动的位阻较小，再加上Si-O键的极性大，有51的离子化倾向，对硅原子上连接的烃基有偶极感应影响从而提高其稳定性。此外有机硅氧烷分子对称性高，整个分子呈非极性，这种结构赋予其良好的耐高温、低温能力。
在同一涂料体系中，随着硅树脂乳液加量的增加，涂层耐沾污性能具有较明显的提高，这是由于当有机硅乳液添加到纯丙乳液后，能形成类似网状结构的大分子，这种网状结构比较坚硬，与普通丙烯酸乳液具有热塑性不同的是，在外界温度较高如夏天户外的环境中，有机硅涂料仍具有良好的耐沾污性。有机硅中—Si—O—Si—键键能是452kJ/mol，比C—C键键能(356kJ/mol)高很多，所以当紫外线能量(418kJ/mol)照射200h后，纯丙乳液漆膜中聚合物会有部分降解，导致漆膜耐洗刷性能下降，但有机硅基本不受影响，所以加入有机硅乳液对提高涂料耐候性有很好的效果。
因此，本发明涂料采用紫外交联纯丙乳液、有机硅橡胶乳液复配作为主要成膜物质，赋予了涂料优异的弹性性能、低温柔性和耐候性。同时硅元素的存在对于提升涂膜在其他基面的粘接力效果显著。
其中，所述消泡剂为NXZ或SN154中的一种或两种。树脂涂料中助剂与普通外墙涂料基本相似，由于硅树脂属于热固型成膜，所以配方中成膜助剂的用量应减少。硅树脂表面张力较低，选用消泡剂时应选择合适的品种添加量。NXZ是金属皂类消泡剂，SN154是二氧化硅类消泡剂。SN154比NXZ消泡效果略好，但更易产生“油缩”等外观病态，由此，选择NXZ作为消泡剂，且实验表面消泡剂多次加入效果更好。因此，本发明的制备方法中选择两个阶段加入消泡剂，分别为在步骤(1)加入粉料前和步骤(4)调粘度前。
其中，所述钛白粉为金红石钛白粉，所述金红石钛白粉为R-105或R-595中的一种或两种。
其中，所述成膜剂为醇酯12系列。
其中，所述分散剂为TEGODispers 757W、TEGODispers 750W或TEGODispers 755W中的一种或几种。
其中，所述增塑剂为DOP，在涂料中减缓凝固速度，防止开裂。
其中，所述含氟助剂为氟化丙烯酸化合物。固化的涂膜对粉尘、油污粘性弱，具有自净功能，使涂料耐沾污性(白色和浅色)小于20。采用含氟助剂增强涂料的自净功能，主要源于氟碳链RF和CF3基团的低极性和超低表面张力。由于表面张力的差异，含氟助剂在在涂膜表面富集一层疏水层，使污染源在雨水的冲刷下容易脱离涂层表面，从而实现自清洁功能，进而提高涂膜产品的防水长效性、耐候性、耐腐蚀性。在金属屋面施工方便，与其他材料相容，粘结力强。
进一步地，所述含氟助剂优选为日本信越KY-1203氟化丙烯酸化合物，该成分能调节涂膜与水、油和酸等物质接触角，实现易清洁性。
其中，所述填料为滑石粉或碳酸钙中的一种，优选细度为800目以上。
其中，隔热粉不作为必须使用的成分，其主要作用是隔热节能，在金属屋面涂料中能提高反射比，辅助增强涂膜的耐污性。如果没有隔热要求可以不加，用部分颜填料替代即可。其可以为纳米累托粉、六钛酸钾晶须和镍铁尖晶石粉末中的一种或几种。
其中，氧化锌粉末的折射率较高，具有吸收紫外光的能力，而且它的着色力和遮盖力强，颜色纯白，具有良好的耐光，耐热作用；它能与涂料中的羧酸根离子形成配位化合物从而能降低涂膜中水的敏感性，因此，氧化锌可以提高涂膜的耐候性和抗粉化性能力。氧化锌具有一定的防腐抗菌能力，可以形成致密的锌钛化合物，降低腐蚀介质进一步渗入的速度。
本发明的有益效果：该涂料以纯丙乳液、有机硅橡胶乳液复配作为主要成膜物质，配合增塑剂等辅剂的情况下，赋予了涂料优异的弹性性能、低温柔性、耐候性、耐沾污性和粘接性能。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本发明实施例中一种高反射型金属屋面防水涂料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将水和10份的纯丙乳液混合均匀，低速搅拌(350r/min)状态加入成膜剂、分散剂和0.4份的消泡剂，搅拌5min；
(2)在步骤(1)所得的混合物中加入填料、钛白粉、含氟助剂、隔热粉、氧化锌粉末和0.1份的纤维素后高速搅拌(1200r/min)30～40min；并用研磨机研磨一遍；
(3)在低速搅拌(350r/min)状态向步骤(2)所得的混合物中加入有机硅橡胶乳液，搅拌5～10min；
(4)在中速搅拌(650r/min)状态下加入剩余纯丙乳液、消泡剂和纤维素，搅拌10～15min后调整体系pH值到8～9，搅拌至均匀状态，即得。
按照上述制备方法，实施例1-3和对比例1-2的涂料组分如下：
实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
纯丙乳液(1791) 35 33 37 39 37
有机硅橡胶乳液(KD6) 5 7 3 0 0
金红石钛白粉(R-105) 15 12 15 15 15
填料(碳酸钙800目) 26 28 26 30 30
纤维素 0.2 0.2 0.2 0.3 0.3
成膜剂(醇酯12系列) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
含氟助剂(KY-1203) 0.1 0.1 0.1 0 0
隔热粉(纳米累托粉) 2 2 2 2 2
消泡剂(NXZ) 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
分散剂(TEGODispers 757W) 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4
氧化锌粉末 1.2 1.2 1.2 0 0
增塑剂(DOP) 2 2 2 0 2
水 12 13 12 12.2 12.2
总量 100 100 100 100 100
通常用于屋面的防水涂料应具备几项关键特性：
粘接力保证涂料与建筑物各种基面粘接良好，长时间外露使用不脱落。通常的涂料粘接力主要由丙烯酸乳液制成，与金属基面的粘接力较弱，长时间外露使用后会出现脱落现象。
延伸率是涂料的物理性能，在成膜后保持柔性可以防止涂膜开裂，长期保持柔性，能有效增加涂料防水持久性，耐候性。
太阳光反射比是保持涂膜洁净反射太阳光提高耐候性的重要特性，通常的涂料反射比不足，用于金属屋面防水时吸收太阳光比例大，日照造成的温升较大，而高温是高分子乳液材料老化的重要元凶。
耐沾污性是保持涂膜清洁，抗污染，保持高反射比的关键特性，因丙烯酸具有极性，对于自然界中常见的油性和水性的污染因子基本没有抵抗力，污染后的涂膜太阳光反射能力下降，受紫外线和热的侵蚀后易老化开裂等。
因此，本发明对于上述实施例1-实施例3进行了如下性能测试。测试方法和标准按照《JGT 375-2012金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》中的要求进行。
关键性能测试和指标 实施例1 实施例2 实施例3 对比例1 对比例2
拉伸强度(Mpa)≥1.5 2.08 2.2 1.96 2.8 1.6
伸长率(％)≥150 255 178 264 88.57 270
撕裂强度(N/mm)≥12 16 18 15 20 13
剥离粘结性(N/mm)≥0.3 0.56 0.64 0.37 0.28 0.34
耐沾污性(％)＜20 17 18 16 27 24
太阳光反射比≥0.8 0.84 0.81 0.85 0.6 0.72
其中对比例1和对比例2参照普通金属屋面丙烯酸涂料的配比，不添加本方案中的关键助剂，按照同样的工艺制得。
对比例样品都属于金属屋面丙烯酸涂料，主要以纯丙烯酸酯乳液成膜物质，加入一定比例的颜填料(含钛白粉和钙粉)，辅以一些功能性助剂(常用的消泡剂、防腐剂、成膜剂)通过搅拌分散制得。
以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，以重量份数计，包括如下的组分：
纯丙乳液30-40份；
有机硅橡胶乳液2-8份；
钛白粉11-15份；
填料25-30份；
纤维素0.2-0.3份；
成膜剂0.2-0.3份；
消泡剂0.5-1份；
分散剂0.4-0.6份；
氧化锌粉末1-1.5份；
增塑剂2-3份；
含氟助剂0.05-0.15份；
水10-15份；
各组分重量份数之和为100份。
2.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，所述消泡剂为NXZ或SN154中的一种或两种。
3.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，所述钛白粉为金红石钛白粉，所述金红石钛白粉为R-105或R-595中的一种或两种。
4.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，所述成膜剂为醇酯12系列。
5.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，所述分散剂为TEGODispers 757W、TEGODispers 750W或TEGODispers 755W中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，所述增塑剂为DOP。
7.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，所述含氟助剂为氟化丙烯酸化合物。
8.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，所述填料为滑石粉或碳酸钙中的一种或几种，优选细度为800目以上。
9.根据权利要求1所述的一种高反射型金属屋面防水涂料，其特征在于，该防水涂料还包括质量分数为1-3隔热粉，所述隔热粉为纳米累托粉、六钛酸钾晶须、镍铁尖晶石粉末中的一种或几种。
10.根据权利要求1-9任一所述的高反射型金属屋面防水涂料的制备方法，其特征在于，主要包括如下步骤：
(1)将水和8-12份的纯丙乳液混合均匀，低速搅拌状态加入成膜剂、分散剂和0.3-0.5份的消泡剂，搅拌3-10min；
(2)在步骤(1)所得的混合物中加入填料、钛白粉、含氟助剂、隔热粉、氧化锌粉末和0.05-0.15份纤维素后高速搅拌30～40min；
(3)在低速搅拌状态向步骤(2)所得的混合物中加入有机硅橡胶乳液，搅拌5～10min；
(4)在中速搅拌状态下加入剩余纯丙乳液、消泡剂和纤维素，搅拌10～15min后调整体系pH值到8～9，搅拌至均匀状态，即得。
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