CN112266665A - 一种防结露防霉涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种防结露防霉涂料及其制备方法。其中防结露防霉涂料包括下述质量百分比的原料：VAE乳液6～10％、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液5～8％、多孔矿物材料15～20％、醛基改性纳米纤维素4～6％、无机填料15～20％、明矾1～3％、分散剂1～5％、增稠剂1～3％、防霉剂0.5～1％、消泡剂0～1％、余量为水。本发明的防结露防霉涂料不仅具有良好的防霉、防结露性能，而且具有高硬度、高耐磨性，其与基材的附着力强，能够起到很好的防护效果，具有优良的耐用性。

Description

一种防结露防霉涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种防结露防霉涂料及其制备方法。

背景技术

结露现象是指物体的表面温度低于周围空气的露点温度，而引起的在物体表面凝结水珠的现象。由于建筑的地下室、仓库、机房等位置通常存在空气流动不佳的情况，在梅雨天气等湿度较大的气候条件下房间内的墙面、设备表面容易发生结露、起霉，不仅影响美观、造成污染，还存在一定的安全隐患。因此，对建筑墙面以及设备表面的防结露、防霉处理有着迫切的需求。目前，物体表面防结露处理的主要方法是涂覆一层具有吸湿功能的防结露涂料，其主要由吸水性树脂或者无机矿物材料等能够吸附、透过水分子的物质与乳液、防霉剂等成分配制而成，虽然具有良好的防霉、防结露性能，但是在机械性能、附着性能等方面不够理想，耐用性不足。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种防结露防霉涂料及其制备方法。

本发明提出的一种防结露防霉涂料，包括下述质量百分比的原料：

VAE乳液6～10％、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液5～8％、多孔矿物材料15～20％、醛基改性纳米纤维素4～6％、无机填料15～20％、明矾1～3％、分散剂1～5％、增稠剂1～3％、防霉剂0.5～1％、消泡剂0～1％、余量为水。

优选地，所述二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液的制备方法为：在惰性气氛下，将蛋白和还原改性剂溶解于水中，在pH为8～11、温度为65～85℃的条件下搅拌反应1～3h，然后加入聚合物单体、乳化剂、引发剂和纳米二氧化硅，充分溶解或者分散后，在温度为80～95℃的条件下搅拌反应2～5h，即得。

优选地，所述蛋白和还原改性剂的质量比为1：(0.01～0.02)，蛋白、聚合物单体、乳化剂、引发剂和纳米二氧化硅的质量比为1：(1.5～2)：(0.1～0.15)：(0.02～0.05)：(0.1～0.2)。

优选地，所述蛋白为大豆蛋白、胶原蛋白、角蛋白中的至少一种；所述还原改性剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾中的至少一种；所述聚合物单体为丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一种；所述乳化剂为SDS、OP-10、Span-60中的至少一种；所述引发剂为过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸钾中的至少一种。

优选地，所述二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液的固含量为35～45％；优选地，所述VAE乳液的固含量为40～50％。

优选地，所述醛基改性纳米纤维素的制备方法为：将纳米纤维素分散在水中，得到纳米纤维素的水分散液，然后加入高碘酸钠，在酸性条件下搅拌反应，经过固液分离、洗涤、干燥，即得。

优选地，所述醛基改性纳米纤维素的制备方法中，纳米纤维素的水分散液的质量分数为3～5％，纳米纤维素与高碘酸钠的质量比为1：(1～2)，搅拌反应的pH为3～4，温度为30～45℃，反应时间为2～4h。

优选地，所述醛基改性纳米纤维素的平均直径为10～50nm，平均长径比为2～5。

优选地，所述多孔矿物材料选自海泡石、硅藻土、膨胀珍珠岩中的至少一种；所述无机填料选自轻质碳酸钙、云母粉、沉淀硫酸钡、灰钙粉、钛白粉、滑石粉中的至少一种；所述防霉剂为纳米氧化锌；所述分散剂为六偏磷酸钠、三聚磷酸钠或其组合；所述增稠剂为羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚乙烯醇中的至少一种；所述消泡剂为有机硅消泡剂。

一种所述的防结露防霉涂料的制备方法，包括下述步骤：

S1、将明矾溶于水中，然后加入多孔矿物材料、醛基改性纳米纤维素、无机填料、分散剂、增稠剂、防霉剂、消泡剂，搅拌均匀，得到第一组分；

S2、将VAE乳液、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液混合均匀，得到第二组分；

S3、将第一组分和第二组分混合后，搅拌均匀，即得。

本发明的有益效果如下：

本发明的防结露防霉涂料，在配方中引入适量的二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液、醛基改性纳米纤维素进行复配，其中醛基改性纳米纤维素是采用高碘酸钠对纳米纤维素进行氧化制得，利用纤维素上丰富的醛基活性位点，能够与二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液中的蛋白表面活性基团发生交联，与乳液中的纳米二氧化硅配合，可以固化形成更为紧密的交联网络，从而起到协同作用，大幅度提高涂层的硬度和耐磨性，并且醛基基团与基材能够发生相互作用，有助于提高涂料的附着力，但是涂层交联密度的提高会导致吸湿性的下降；而二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液是将还原改性剂处理后的蛋白以及聚合物单体进行接枝共聚，并且与纳米二氧化硅均匀共混制得的复合乳液，利用蛋白优良的粘结能力以及亲水性，在提高涂料附着力的同时，可以一定程度上提高涂料的吸湿性。因此，通过各组分之间的协同作用，使得本发明的防结露防霉涂料与市售防结露防霉涂料(防结露性45～50g/cm³、硬度55～65、附着力1～2级)相比，能够在保持优良防结露、防霉性能的情况下，大幅度提高涂膜的机械性能和对基材的附着力，从而起到很好的防护效果，具有优良的耐用性。

具体实施方式

下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

一种防结露防霉涂料，包括下述质量百分比的原料：

固含量为40％的VAE乳液10％、固含量为35％的二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液8％、硅藻土15％、醛基改性纳米纤维素4％、灰钙粉10％、轻质碳酸钙5％、明矾1％、三聚磷酸钠1％、羧甲基纤维素钠1％、纳米氧化锌0.5％、余量为水。

二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液的制备方法为：在氮气气氛下，将大豆蛋白和亚硫酸钠溶解于水中，在pH为8、温度为65℃的条件下搅拌反应3h，然后加入醋酸乙烯酯、SDS、过硫酸钠溶解完全，再加入纳米二氧化硅超声分散均匀，在温度为80℃的条件下搅拌反应5h，即得，其中大豆蛋白和亚硫酸钠的质量比为1：0.01，大豆蛋白、醋酸乙烯酯、SDS、过硫酸钠和纳米二氧化硅的质量比为1：1.5：0.1：0.02：0.1。

醛基改性纳米纤维素的制备方法为：将平均直径为20nm，平均长径比为2.5的纳米纤维素分散在水中，得到质量分数为3％的纳米纤维素的水分散液，然后加入高碘酸钠，在pH为3，温度为30℃的条件下搅拌反应4h，经过固液分离，将得到的固体物质洗涤、干燥，即得，其中纳米纤维素与高碘酸钠的质量比为1：1。

上述防结露防霉涂料的制备方法包括下述步骤：

S1、将明矾溶于水中，然后加入硅藻土、醛基改性纳米纤维素、灰钙粉、轻质碳酸钙、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素钠、纳米氧化锌，搅拌均匀，得到第一组分；

S2、将VAE乳液、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液混合均匀，得到第二组分；

S3、将第一组分和第二组分混合后，搅拌均匀，即得。

实施例2

一种防结露防霉涂料，包括下述质量百分比的原料：

固含量为50％的VAE乳液6％、固含量为45％的二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液5％、硅藻土20％、醛基改性纳米纤维素6％、灰钙粉10％、轻质碳酸钙10％、明矾3％、三聚磷酸钠5％、羧甲基纤维素钠3％、纳米氧化锌1％、有机硅消泡剂1％、余量为水。

二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液的制备方法为：在氮气气氛下，将大豆蛋白和亚硫酸钠溶解于水中，在pH为11、温度为85℃的条件下搅拌反应1h，然后加入醋酸乙烯酯、SDS、过硫酸钠溶解完全，再加入纳米二氧化硅超声分散均匀，在温度为95℃的条件下搅拌反应2h，即得，其中大豆蛋白和亚硫酸钠的质量比为1：0.02，大豆蛋白、醋酸乙烯酯、SDS、过硫酸钠和纳米二氧化硅的质量比为1：2：0.15：0.05：0.2。

醛基改性纳米纤维素的制备方法为：将平均直径为20nm，平均长径比为2.5的纳米纤维素分散在水中，得到质量分数为5％的纳米纤维素的水分散液，然后加入高碘酸钠，在pH为4，温度为45℃的条件下搅拌反应2h，经过固液分离，将得到的固体物质洗涤、干燥，即得，其中纳米纤维素与高碘酸钠的质量比为1：2。

上述防结露防霉涂料的制备方法包括下述步骤：

S1、将明矾溶于水中，然后加入硅藻土、醛基改性纳米纤维素、灰钙粉、轻质碳酸钙、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素钠、纳米氧化锌、有机硅消泡剂，搅拌均匀，得到第一组分；

S2、将VAE乳液、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液混合均匀，得到第二组分；

S3、将第一组分和第二组分混合后，搅拌均匀，即得。

上述防结露防霉涂料的制备方法同实施例1。

实施例3

一种防结露防霉涂料，包括下述质量百分比的原料：

固含量为45％的VAE乳液8％、固含量为40％的二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液6％、硅藻土16％、醛基改性纳米纤维素5％、灰钙粉10％、轻质碳酸钙8％、明矾2％、三聚磷酸钠3％、羧甲基纤维素钠2％、纳米氧化锌0.8％、有机硅消泡剂0.2％、余量为水。

二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液的制备方法为：在氮气气氛下，将大豆蛋白和亚硫酸钠溶解于水中，在pH为10、温度为80℃的条件下搅拌反应2h，然后加入醋酸乙烯酯、SDS、过硫酸钠溶解完全，再加入纳米二氧化硅超声分散均匀，在温度为85℃的条件下搅拌反应3h，即得，其中大豆蛋白和亚硫酸钠的质量比为1：0.015，大豆蛋白、醋酸乙烯酯、SDS、过硫酸钠和纳米二氧化硅的质量比为1：1.8：0.12：0.03：0.15。

醛基改性纳米纤维素的制备方法为：将平均直径为20nm，平均长径比为2.5的纳米纤维素分散在水中，得到质量分数为4％的纳米纤维素的水分散液，然后加入高碘酸钠，在pH为3.5，温度为40℃的条件下搅拌反应3h，经过固液分离，将得到的固体物质洗涤、干燥，即得，其中纳米纤维素与高碘酸钠的质量比为1：1.5。

上述防结露防霉涂料的制备方法包括下述步骤：

S1、将明矾溶于水中，然后加入硅藻土、醛基改性纳米纤维素、灰钙粉、轻质碳酸钙、三聚磷酸钠、羧甲基纤维素钠、纳米氧化锌、有机硅消泡剂，搅拌均匀，得到第一组分；

S2、将VAE乳液、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液混合均匀，得到第二组分；

S3、将第一组分和第二组分混合后，搅拌均匀，即得。

上述防结露防霉涂料的制备方法同实施例1。

对实施例1～3制得的防结露防霉涂料与市售防结露防霉涂料进行性能测试，其中，防结露测试参照JISA 6909-2003标准，综合霉菌抑菌等级测试参见GB/T 1741-2007标准，硬度测试采用邵尔硬度法，附着力测试参照GB/T9286-1988，测试涂料对水泥基材的附着力。测试结果如表1所示：

表1防结露防霉涂料性能测试结果

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种防结露防霉涂料，其特征在于，包括下述质量百分比的原料：

VAE乳液6～10％、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液5～8％、多孔矿物材料15～20％、醛基改性纳米纤维素4～6％、无机填料15～20％、明矾1～3％、分散剂1～5％、增稠剂1～3％、防霉剂0.5～1％、消泡剂0～1％、余量为水。

2.根据权利要求1所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液的制备方法为：在惰性气氛下，将蛋白和还原改性剂溶解于水中，在pH为8～11、温度为65～85℃的条件下搅拌反应1～3h，然后加入聚合物单体、乳化剂、引发剂和纳米二氧化硅，充分溶解或者分散后，在温度为80～95℃的条件下搅拌反应2～5h，即得。

3.根据权利要求2所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述蛋白和还原改性剂的质量比为1：(0.01～0.02)，蛋白、聚合物单体、乳化剂、引发剂和纳米二氧化硅的质量比为1：(1.5～2)：(0.1～0.15)：(0.02～0.05)：(0.1～0.2)。

4.根据权利要求2或3所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述蛋白为大豆蛋白、胶原蛋白、角蛋白中的至少一种；所述还原改性剂为亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钾中的至少一种；所述聚合物单体为丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸甲酯中的至少一种。

5.根据权利要求1～4任一项所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液的固含量为35～45％；优选地，所述VAE乳液的固含量为40～50％。

6.根据权利要求1～5任一项所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述醛基改性纳米纤维素的制备方法为：将纳米纤维素分散在水中，得到纳米纤维素的水分散液，然后加入高碘酸钠，在酸性条件下搅拌反应，经过固液分离、洗涤、干燥，即得。

7.根据权利要求6所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述醛基改性纳米纤维素的制备方法中，纳米纤维素的水分散液的质量分数为3～5％，纳米纤维素与高碘酸钠的质量比为1：(1～2)，搅拌反应的pH为3～4，温度为30～45℃，反应时间为2～4h。

8.根据权利要求1～7任一项所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述醛基改性纳米纤维素的平均直径为10～50nm，平均长径比为2～5。

9.根据权利要求1～8任一项所述的防结露防霉涂料，其特征在于，所述多孔矿物材料选自海泡石、硅藻土、膨胀珍珠岩中的至少一种；所述无机填料选自轻质碳酸钙、云母粉、沉淀硫酸钡、灰钙粉、钛白粉、滑石粉中的至少一种；所述防霉剂为纳米氧化锌。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的防结露防霉涂料的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：

S1、将明矾溶于水中，然后加入多孔矿物材料、醛基改性纳米纤维素、无机填料、分散剂、增稠剂、防霉剂、消泡剂，搅拌均匀，得到第一组分；

S2、将VAE乳液、二氧化硅改性蛋白接枝共聚物乳液混合均匀，得到第二组分；

S3、将第一组分和第二组分混合后，搅拌均匀，即得。