CN111849263A - 一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆及其制备方法 - Google Patents

一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及外墙漆技术领域，尤其涉及一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆及其制备方法。外墙漆包括光触媒纳米粉体、水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂和超分散剂；制备方法包括：将光催化纳米粉体、超分散剂采用高速搅拌机，在转速1000～5000rpm下高速搅拌0.5～5小时，制得纳米预分散液；将水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂和紫外光活化助剂加入水中在转速500～2000rpm下高速搅拌0.5～2小时，制得树脂基料；将预分散液加入到树脂基料中，在转速100～500rpm下搅拌0.5～1小时，得到外墙漆。所得到的外墙漆可在光照条件下激活超亲水性，使其可以达到较强的抗污自清洁功能，同时具备高耐候性能。

Description

一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆及其制备方法
技术领域
本发明涉及外墙漆技术领域，尤其涉及一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆及其制备方法。
背景技术
由于现代工业，汽车等飞速发展，在带给人民现代便捷生活的同时，也造成了很大的环境负担，出现了大量新的污染物，给美丽的建筑外墙蒙上了一层阴影。目前，能有效清除污染的方式，就是让“蜘蛛人”通过高空作业人工清理，不仅效率低，成本高，还增加了污水污染，另外，高空作业也有着极高的安全风险。
纳米光触媒在光照射下，价带电子被激发到导带，形成了电子和空穴，与吸附于其表面的O2和H2O作用，生成超氧化物阴离子自由基，O2-和羟基自由基-OH，其自由基具有很强的氧化分解能力，能破坏有机物中的C-C键、C-H键、C-N键、C-O键、O-H键、N-H键，分解有机物为二氧化碳与水；同时破坏细菌的细胞膜固化病毒的蛋白质，改变细菌，病毒的生存环境从而杀死细菌、病毒。
目前，光触媒应用在外墙漆中，利用光触媒的抗菌特性，提高外墙漆的抗菌性能。在公开号为CN101857390A的专利中，公开了一种具有抗菌和隔热功能的复合粉体及其制备方法和用途，其应用光触媒来提高外墙漆的抗菌和隔热性能。
在公开号为CN103740198A的专利中，公开了一种光催化自清洁高效防水单层弹性涂料，其应用自清洁光触媒来提高弹性涂料的抗污性能够，并具有防水性能。但是，其由于外墙涂料本身会遭受强紫外线的侵蚀，在添加了光触媒粉体后，紫外老化情况会加重，会大大影响最终涂层的耐久性。此外，其需要采用球磨工艺才能将纳米粉体分散，然而球磨工艺由于效率较低，很难在大规模生产中应用。
发明内容
(一)要解决的技术问题
鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种利用高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，其解决了附着力不受水影响的和光触媒粉体不抗紫外老化的技术问题。
相应的，本发明还提供一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆的制备方法。
(二)技术方案
为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：
一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，其包括按重量份计的：光触媒纳米粉体0.1～20份、水性丙烯酸树脂10～30份、水性氟碳树脂10～30份和超分散剂0.1～6份、紫外光活化助剂2～4份；
超分散剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚酯型分散剂、聚烯烃类分散剂或聚醚型分散剂中的一种或几种的混合物。
可选地，光触媒纳米粉体主要由纳米锐钛矿型二氧化钛和亲水纳米氧化硅按重量份比为5～9∶1～5混合而成；
或
光触媒纳米粉体主要由纳米锐钛矿型二氧化钛和纳米二氧化锡按重量份比为5～9∶1～5混合，并在200-800℃活化而成。
可选地，纳米锐钛矿型二氧化钛的粒径为5～200nm；纳米氧化硅的粒径为5～100nm；纳米二氧化锡的粒径为5～200nm。
可选地，其还包括按重量份的钛白粉5～20份、碳酸钙5～15份、丙二醇苯醚1～6份、聚醚改性聚硅氧烷0.5～2份、阴离子/非离子表面活性剂0.1～2份、消泡剂1～2份或/和增稠剂0.5～1份。
消泡剂为金属皂型消泡剂或聚硅氧烷类消泡剂；
增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。
在建筑涂料中，纳米粉体与其它固体粉体的粒径相差很大，分散程度与均匀性很难保证，大大影响了漆面抗污性能。因此，本发明还提供一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆的制备方法，其包括以下步骤：
S1包括：将光催化纳米粉体、超分散剂采用高速搅拌机，在转速1000～5000rpm下高速搅拌0.5～5小时，制得纳米预分散液；
S2包括：将水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂和紫外光活化助剂加入水中在转速500～2000rpm下高速搅拌0.5～2小时，制得树脂基料；
S3包括：将预分散液加入到树脂基料中，在转速100～500rpm下搅拌0.5～1小时，得到所述外墙漆。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，由于采用光触媒、水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂和十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇和环氧乙烷的混合物作为超分散剂的组合，相对于现有技术而言，其可以达到较强的抗污的功能，达到了能在自然光照条件下使其表面产生超亲水特性，雨水、自来水、中水能在其表面迅速铺展，将漆膜表面沾污剥离，达到自我清洁的目的。
其中，由于采用亲水性树脂乳液作为基料，在光触媒粉体的叠加作用下，使最终涂层具有超亲水性(接触角＜10°)，能使水滴在表面迅速铺展冲开污染物。所采用的树脂乳液为耐候、耐水解的纯丙烯酸树脂乳液，其与水性氟碳树脂、光触媒纳米粉体、超分散剂的提高了外墙漆产品的耐候性，且不会因超亲水性而导致易脱落的问题。其中，超分散剂为多种组分的组合能在高速搅拌中将纳米粉体稳定分散，避免试用球磨工艺。
2.本发明污外墙漆的制备工艺中，先将光触媒纳米粉体与对应超分散剂进行分散，再与其它成分调和，能大大提高分散效率与分散均匀性，从而提高产品性能。将树脂乳液先与紫外线吸收剂或/和受阻胺类光稳定剂等助剂混合，能有效避免光催化作用对树脂的加速老化作用，提高外墙漆的耐候性。
附图说明
图1为本发明高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆的制备方法的工艺流程图。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。
本发明提供一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，其包括按重量份计的：光触媒纳米粉体0.1～20份、水性丙烯酸树脂10～30份、水性氟碳树脂10～30份和超分散剂0.1～6份和紫外光活化助剂2～4份；
超分散剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚酯型超分散剂、聚烯烃类超分散剂或聚醚型超分散剂中的一种或几种的混合物。
由于纳米光触媒粉体在阳光照射下具有光催化降解作用，对外墙漆树脂具有较强的氧化作用，易造成粉化，加入紫外光活化助剂能有效保护树脂，达到高耐候的目的。
其中，紫外光活化助剂可以为紫外线吸收剂或/和受阻胺类光稳定剂物。
本发明通过紫外光活化助剂可有效防止光触媒纳米粉体作为超亲水抗污外墙漆的抗紫外老化的效果。
光触媒纳米粉体主要由纳米锐钛矿型二氧化钛和亲水纳米氧化硅按重量份比为5～9∶1～5混合而成的复合物；
或
光触媒纳米粉体主要由纳米锐钛矿型二氧化钛和纳米二氧化锡按重量份比为5～9∶1～5混合，并在200-800℃活化而成的复合物。
本发明的光触媒纳米粉体为复合光触媒纳米粉体。
纳米锐钛矿型二氧化钛的粒径为5～200nm；纳米氧化硅的粒径为5～100nm；纳米二氧化锡的粒径为5～200nm。
其还包括按重量份的钛白粉5～20份、碳酸钙5～15份、丙二醇苯醚1～6份、聚醚改性聚硅氧烷0.5～2份、阴离子/非离子表面活性剂0.1～2份、消泡剂1～2份或/和增稠剂0.5～1份。
消泡剂为金属皂型消泡剂或聚硅氧烷类消泡剂；
增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。
在建筑涂料中，纳米粉体与其它固体粉体的粒径相差很大，分散程度与均匀性很难保证，大大影响了漆面抗污性能。
本发明还提供一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆的制备方法，其包括以下步骤：
S1包括：将光催化纳米粉体、超分散剂采用高速搅拌机，在转速1000～5000rpm下高速搅拌0.5～5小时，制得纳米预分散液；
S2包括：将水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂和紫外光活化助剂加入水中在转速500～2000rpm下高速搅拌0.5～2小时，制得树脂基料；
S3包括：将预分散液加入到树脂基料中，在转速100～500rpm下搅拌0.5～1小时，得到所述外墙漆。
进一步的，如图1所示，高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆的制备方法，其包括以下步骤：
S1包括：将光催化纳米粉体在200-800摄氏度煅烧后，与超分散剂混合采用高速搅拌机，在转速1000～5000rpm下高速搅拌0.5～5小时，制得纳米预分散液；
S2包括：再依次加入其它粉末填料，在转速500～2000rpm下中速搅拌，制得稳定均匀的粉体分散液；
S3包括：将水性丙烯酸树脂和水性氟碳树脂与加入水中在转速500～2000rpm下中速搅拌0.5～2小时，制得树脂基料；
S4包括：将预分散乳液加入基料中，在转速100-500rpm下搅拌0.5～1小时，得到所述外墙漆。
其中，光催化纳米粉体为复合光催化纳米粉体。如图1所示，步骤S1中，在高速搅拌机中，还可以添加其它填料粉体一起搅拌制备得到纳米预分散液。再依次加入钛白粉、碳酸钙粉体在转速1000rpm下中速搅拌1小时，制得稳定均匀的粉体分散液。
步骤S3中，其它的助剂同紫外光活化助剂一起加入到水中制备得到树脂基料。
步骤S4中，还可以加入调节剂制得外墙漆。
在本发明的制备方法中，光触媒纳米粉体经过低温煅烧使粉体表面活化，能更好地与超分散剂、表面活性剂结合，经高速分散后可形成更为稳定分散体系的纳米预分散液；
其中，将树脂乳液与紫外线吸收剂预先混合形成树脂乳液，能更有效的提高树脂的抗紫外线能力得到树脂基料；将稳定的纳米预分散液加入到树脂基料中，得到的外墙漆具有最好的抗老化效果。其中，稳定的纳米预分散液加入到树脂基料中的顺序相对于树脂基料加入到纳米预分散液所得到的外墙漆的亲水性和抗老化效果显著优于前者。
可知，紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂预先与水性氟碳树脂或水性丙烯酸树脂不影响外墙漆的亲水性，通过紫外线吸收剂的作用，其具有更好的其抗老化的效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面将更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
实施例1
高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆中包括如表1中质量分数的组分。
表1
Figure BDA0002603140330000071
其中，光触媒纳米粉体是由纳米锐钛矿型二氧化钛按重量比5﹕5配合纳米氧化硅构成，纳米锐钛矿型二氧化钛的粒径为20-50nm，纳米氧化硅的粒径为50-100nm。其中，防霉剂为
Figure BDA0002603140330000072
YL002涂料专用防腐防霉剂。
实施例2
高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆中包括如表2中质量分数的组分
表2
Figure BDA0002603140330000081
其中，光触媒纳米粉体是由纳米锐钛矿型二氧化钛按重量比6﹕4配合纳米氧化锡构成。纳米锐钛矿型二氧化钛的粒径为20-50nm，纳米二氧化锡的粒径为5-50nm。其中，防霉剂为
Figure BDA0002603140330000082
YL002涂料专用防腐防霉剂。
实施例3
实施例1中的外墙漆的制备方法为：将光触媒纳米粉体在350摄氏度煅烧后，与丙二醇苯醚、超分散剂、非离子表面活性剂混合，采用高速搅拌机，在转速2000rpm下高速搅拌1小时，制得纳米预分散液；再依次加入钛白粉、碳酸钙粉体在转速1000rpm下中速搅拌1小时，制得稳定均匀的粉体分散液；将水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂和紫外线吸收剂加入水中在转速500rpm下中速搅拌0.5小时，制得树脂基料；将粉体预分散液加入树脂基料中，再加入防霉剂、金属皂型消泡剂、聚醚改性聚硅氧烷、聚氨酯在转速300rpm下搅拌0.5小时，得到所述外墙漆。
实施例4
实施例2中的高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆的制备方法，具体为：按照配方量首先将光触媒纳米粉体在500摄氏度煅烧后，与丙二醇苯醚、超分散剂、非离子表面活性剂混合，采用高速搅拌机，在转速3000rpm下高速搅拌0.5小时，制得纳米预分散液；再依次加入钛白粉、碳酸钙，在转速1000rpm下中速搅拌1小时，制得稳定均匀的粉体分散液；将水性氟碳树脂乳液、水性丙烯酸树脂与受阻胺类光稳定剂加入水中在转速1000rpm下中速搅拌0.5小时，制得树脂基料；将粉体预分散液加入树脂基料中，再加入防霉剂、金属皂型消泡剂、聚醚改性聚硅氧烷、聚氨酯，在转速300rpm下搅拌0.5小时，得到所述外墙漆。
对比例1
其它同实施例4，不同点在于：未添加光触媒纳米粉体。
对比例2
其它同实施例4，不同点在于：未添加紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂。
试验表明：
1.本发明实施例1-4得到的高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆相对于CN103740198A的专利得到的弹性涂料，具有更低的接触角(＜10°)，更强的亲水性。
另外，本发明实施例4得到的外墙漆相对于对比例1得到的墙漆，其也具有更低的接触角。说明，纳米二氧化钛的光催化作用可大大提高本发明墙漆的亲水性。
表1高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆代表性接触角(紫外光下)
Figure BDA0002603140330000101
2.本发明实施例1-4制备得到的外墙漆具有很强的附着力，虽然其表面具有较强的亲水性，但是不会因为其亲水性导致易脱落的问题。
3.经过试验表明：
本发明实施例4制备得到的外墙漆的抗老化效果显著强于对比例2，而对比例2基本无抗紫外老化效果，说明紫外线吸收剂和受阻胺类光稳定剂预先与水性氟碳树脂和水性丙烯酸树脂混合能大大提高本发明外墙漆耐候性。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (5)

1.一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，其特征在于，其包括按重量份计的：光触媒纳米粉体0.1～20份、水性丙烯酸树脂10～30份、水性氟碳树脂10～30份、超分散剂0.1～6份和紫外光活化助剂2～4份，
所述超分散剂为十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、聚酯型分散剂、聚烯烃类分散剂或聚醚型分散剂中的一种或几种的混合物。
2.如权利要求1所述的高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，其特征在于：
所述光触媒纳米粉体主要由纳米锐钛矿型二氧化钛和亲水纳米氧化硅按重量份比为5～9∶1～5混合而成的复合粉体；
或
所述光触媒纳米粉体主要由纳米锐钛矿型二氧化钛和纳米二氧化锡按重量份比为5～9∶1～5混合而成的复合粉体。
3.如权利要求2所述的高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，其特征在于：所述纳米锐钛矿型二氧化钛的粒径为5～200nm；所述纳米氧化硅的粒径为5～100nm；所述纳米二氧化锡的粒径为5～200nm。
4.如权利要求1所述的高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆，其特征在于：其还包括按重量份的钛白粉5～20份、碳酸钙5～15份、丙二醇苯醚1～6份、聚醚改性聚硅氧烷0.5～2份、阴离子/非离子表面活性剂0.1～2份、消泡剂1～2份或/和增稠剂0.5～1份，
所述消泡剂为金属皂型消泡剂或聚硅氧烷类消泡剂；
所述增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。
5.一种高耐候光致超亲水自洁抗污外墙漆的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1包括：将光催化纳米粉体、超分散剂采用高速搅拌机，在转速1000～5000rpm下高速搅拌0.5～5小时，制得纳米预分散液；
S2包括：将水性丙烯酸树脂、水性氟碳树脂和紫外光活化助剂加入水中在转速500～2000rpm下高速搅拌0.5～2小时，制得树脂基料；
S3包括：将预分散液加入到树脂基料中，在转速100～500rpm下搅拌0.5～1小时，得到所述外墙漆。
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