CN113122090B - 一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物和制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，包括凝胶阻隔乳液和硅溶胶；其中所述凝胶阻隔乳液具有核壳结构，所述核壳结构包括核层和壳层；所述核层包括丙烯酸酯乳液胶粒；所述壳层包括疏水凝胶层；所述疏水凝胶层包括聚甲基硅烷与硅烷低聚物的混合物。本发明还涉及上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物的制备方法和外墙涂料中的应用。本发明有效解决了亲水型涂层透水率较高的问题，耐沾污值可低至5‑8，透水率可控制在0.2‑0.5ml。

Description

一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物和制备方法及应用

技术领域

本发明涉及防尘面漆领域，具体地涉及一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物和制备方法及应用。

背景技术

罩面材料可有效增强真石漆、仿石漆涂层的防水、耐沾污、耐紫外线照射等性能，很大程度上提高装饰性墙漆的使用寿命，在实际应用中不可或缺。相比疏水型产品，亲水型面漆因易被雨水润湿而能快速移除颗粒状污染物的附着，更适用于户外建筑外墙工程的防沾污应用。专利CN105001728A、CN106752593A分别公开了一种有机/无机复合罩面清漆及其制备工艺，该类方法以硅酸盐材料与丙烯酸聚合物乳液作为主体成膜物，能有效提高漆膜亲水性和强度，赋予了涂膜优异的耐沾污性能与耐擦洗性能。但该类面漆引入的亲水组分很难阻隔雨水对涂膜的渗透，会导致内层涂膜因溶胀而出现起泡、脱落等问题。

此外，专利CN102690385B采用添加金属离子交联剂的方法提高了涂膜的致密性以阻挡雨水的渗透，得到一种耐水性、耐溶剂、耐酸、耐水及抗压性能都很好的涂膜，可是过多添加交联剂会增加涂膜在厚涂时收缩、开裂的风险。另有专利CN108559350B提出将疏水改性SiO₂/TiO₂微纳复合材料添加到水性罩面清漆中以提高涂膜的封闭性，但荷叶状态的涂层表面也会表现出低表面能的疏水行为，这类方法并不满足亲水型外墙防沾污面漆所需的润湿状态。

因此，亟需找到一种自洁防尘面漆，其涂覆在基材表面成膜后，既能够得到高强度涂膜，也能够解决涂膜耐污值与封闭性难以平衡的缺陷。

发明内容

本发明公开了一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物。该组合物中所述凝胶阻隔乳液采用一种新型的疏水胶囊结构，其壳层硅树脂形成的疏水凝胶可在成膜时停留在涂膜内部，起到阻隔作用，而不会溢出至表面。当组合物涂覆于基材表面后，疏水型凝胶阻隔乳液与亲水型硅溶胶最终可形成外部亲水内部疏水的膜结构，使自洁防尘面漆涂层宏观上表现出优异的高耐沾污高封闭性。该组合物解决了亲水型耐沾污涂膜因高透水率而引起的起泡、脱落的问题，并很大程度上拓宽了上述疏水胶囊的应用范围。

本发明的一个目的在于提供一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其包括凝胶阻隔乳液和硅溶胶；

其中

所述凝胶阻隔乳液为核壳结构，该核壳结构：

包括核层和壳层；

所述核层包括丙烯酸酯乳液；

所述壳层包括疏水凝胶体；

所述疏水凝胶体包括聚甲基硅烷与硅烷低聚物的混合物。

在本发明中，术语“硅烷低聚物”是指包含硅烷基的甲基或甲基苯基硅树脂。

进一步地，所述聚甲基硅烷与硅烷低聚物的质量比为1:2-1:4。

进一步地，所述聚甲基硅烷在25℃下的粘度为30-60mm²/s。

进一步地，所述硅烷低聚物在25℃下的粘度为25-100mm²/s。

进一步地，所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物还包括助剂，所述助剂包括消泡剂、防冻剂、杀菌剂、成膜助剂、增稠剂的一种或多种。

进一步地，所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物包括质量份数如下的成分：

凝胶阻隔乳液 100-150份

硅溶胶 20-50份

助剂

水。

进一步地，所述丙烯酸酯乳液固含量为31-42wt％。

本发明的另一个目的在于提供上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物的制备方法，其包括凝胶阻隔乳液的制备，所述凝胶阻隔乳液的制备步骤包括：

将丙烯酸酯乳液与润湿剂混匀后，向其中滴加疏水凝胶体，混匀，加入pH调节剂。

进一步地，所述丙烯酸酯乳液经过分散预处理。

本发明的另一个目的在于提供上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物在外墙涂料中的应用。

本发明有益效果在于：

1.该凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物制备工艺简单，在凝胶阻隔型自洁防尘面漆的制备过程中，疏水凝胶体可后续注入，对丙烯酸酯乳液聚合过程无影响；

2.该凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物成膜后，涂膜强度优异，耐擦洗性高达10000次以上；

3.该凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物成膜后，耐污值可低至5-8，透水率可控制在0.2-0.5ml，有效解决了亲水型涂层封闭性差的问题。

具体实施方式

本发明实施例所记载的内容中，除非特别说明，所有成分均为市售常见材料。

实施例1

一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其包括质量份数如下的成分：

凝胶阻隔乳液的制备方法中，其包括质量份数如下的原料：

上述凝胶阻隔乳液的制备方法如下：

在室温条件下，按上述质量份数，将丙烯酸酯乳液全部置于齿盘分散机中分散，控制转速为600rpm，然后加入润湿剂，分散5min；然后调整转速为1800rpm，滴加疏水凝胶体(羟基封端聚二甲基硅氧烷与硅烷低聚物的混合物)，滴加时间为10min，在该转速下搅拌10min，然后降速至200rpm，加入pH调节剂，分散5min。得到凝胶阻隔乳液。

上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物的制备方法如下：

按上述质量份数，在反应釜中将所有成分混合，在500rpm下搅拌30min，釜底出料，得到凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物。

实施例2

一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其包括质量份数如下的成分：

凝胶阻隔乳液的制备方法中，包括质量份数如下的原料：

上述凝胶阻隔乳液的制备方法如下：

在室温条件下，按上述质量份数，将丙烯酸酯乳液全部置于齿盘分散机中分散，控制转速为800rpm，然后加入润湿剂，分散10min；然后调整转速为2500rpm，滴加疏水凝胶体(为羟基封端聚二甲基硅氧烷与硅烷低聚物的混合物)，滴加时间为15min，在该转速下搅拌20min，然后降速至300rpm，加入pH调节剂，分散10min。得到凝胶阻隔乳液。

上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物的制备方法如下：

按上述质量份数，在反应釜中将所有成分混合，在300rpm下搅拌20min，釜底出料，得到凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物。

实施例3

一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其包括质量份数如下的成分：

凝胶阻隔乳液的制备方法中，包括质量份数如下的原料：

上述凝胶阻隔乳液的制备方法如下：

在室温条件下，按上述质量份数，将丙烯酸酯乳液全部置于齿盘分散机中分散，控制转速为800rpm，然后加入润湿剂，分散10min；然后调整转速为2000rpm，滴加疏水凝胶体(为羟基封端聚二甲基硅氧烷与硅烷低聚物的混合物)，滴加时间为15min，在该转速下搅拌20min，然后降速至300rpm，加入pH调节剂，分散10 min。得到凝胶阻隔乳液。

上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物的制备方法如下：

按上述质量份数，在反应釜中将所有成分混合，在400rpm下搅拌25min，釜底出料，得到凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物。

实施例4

一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其包括质量份数如下的成分：

凝胶阻隔乳液的制备方法中，包括质量份数如下的原料：

上述凝胶阻隔乳液的制备方法如下：

在室温条件下，按上述质量份数，将丙烯酸酯乳液全部置于齿盘分散机中分散，控制转速为700rpm，然后加入润湿剂，分散5min；然后调整转速为2500rpm，滴加疏水凝胶体(为羟基封端聚二甲基硅氧烷与硅烷低聚物的混合物)，滴加时间为20min，在该转速下搅拌15min，然后降速至300rpm，加入pH调节剂，分散10min。得到凝胶阻隔乳液。

上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物的制备方法如下：

按上述质量份数，在反应釜中将所有成分混合，在500rpm下搅拌20min，釜底出料，得到凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物。

实施例5

一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其包括质量份数如下的成分：

凝胶阻隔乳液的制备方法中，包括质量份数如下的原料：

上述凝胶阻隔乳液的制备方法如下：

在室温条件下，按上述质量份数，将丙烯酸酯乳液全部置于齿盘分散机中分散，控制转速为600rpm，然后加入润湿剂，分散10min；然后调整转速为2800rpm，滴加疏水凝胶体(为羟基封端聚二甲基硅氧烷与硅烷低聚物的混合物)，滴加时间为10min，在该转速下搅拌15min，然后降速至300rpm，加入pH调节剂，分散10min。得到凝胶阻隔乳液。

上述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物的制备方法如下：

按上述质量份数，在反应釜中将所有成分混合，在500rpm下搅拌25min，釜底出料，得到凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物。

对比例1

与实施例1相比，对比例1的所述制备方法中，丙烯酸酯乳液中不滴加疏水凝胶体，其余过程与实施例1相同。

对比例2

与实施例1相比，对比例2的所述制备方法中，丙烯酸酯乳液中所滴加的疏水凝胶体中，硅烷低聚物以等质量份数的聚甲基硅烷代替，其余过程与实施例1相同。

对比例3

与实施例1相比，对比例3的所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物中不含硅溶胶，其余过程与实施例1相同。

测试例

将实施例1-5、对比例1-3中所得样品进行如下测试。

耐沾污测试：按HG/T 5065-2016《建筑涂料用罩光清漆》执行；

透水率测试：按GB/T 9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》执行；

耐擦洗测试：按GB/T 9755-2014《合成树脂乳液外墙涂料》执行；

所得结果如表1所示。

表1实施例1-5、对比例1-3中所得样品的耐沾污、透水率与耐擦洗性能测试结果

将实施例1-5中所得样品进行应用性能测试。

应用性能测试：按HG/T 5065-2016《建筑涂料用罩光清漆》执行。

所得结果如表2所示。

表2实施例1-5中所得样品的应用性能测试结果

从表1可以看出，实施例1-5制备的凝胶阻隔型自洁防尘面漆样品，涂覆在基材上形成的涂膜，可在低透水率的情况下实现涂层的高耐沾污的目标。通过调整硅溶胶与凝胶前体的用量，实施例1-5可实现耐污值5-8％以及透水率0.2-0.5ml的优异性能。实施例1的样品的耐污值为7％，较无疏水阻隔凝胶注入的对比例1的样品低。更值得注意的是，对比例1的样品的透水率明显不如实施例1的样品。同时，对比例2的样品因没有添加硅烷低聚物形成凝胶，导致仅注入聚甲基硅烷制备的对比例2的样品对耐沾污的测试值明显高于实施例1的样品。而对比例3的样品因不添加亲水性硅溶胶，耐沾污明显差于实施例1的样品。实施例1-5的样品的耐擦洗均>10000次，强度较无硅溶胶的对比例3明显增强，对机械摩擦表现出一致的稳定性。

此外，从表2可以看出，实施例1-5制备的样品具有优异的应用性能，耐水>96h，耐酸雨，耐碱性>48h，耐1000h人工气候老化不起泡、不剥落、无裂纹，粉化、变色与失光均为0级。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本发明作出任何形式上和实质上的限制。本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更改、修饰与演变的同等变化均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对以上实施例所做的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本发明的由权利要求界定的范围内。

Claims (8)

1.一种凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其特征在于，包括凝胶阻隔乳液和硅溶胶；

其中

所述凝胶阻隔乳液包括核层和壳层；

所述核层包括丙烯酸酯乳液；

所述壳层包括疏水凝胶体；

所述疏水凝胶体由聚甲基硅烷与硅烷低聚物组成；

所述凝胶阻隔乳液的制备步骤包括：

将丙烯酸酯乳液与润湿剂混匀后，向其中滴加所述疏水凝胶体，混匀，加入pH调节剂。

2.根据权利要求1所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其特征在于，所述聚甲基硅烷与硅烷低聚物的质量比为1:2-1:4。

3.根据权利要求1所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其特征在于，所述聚甲基硅烷在25℃下的粘度为30-60mm²/s。

4.根据权利要求1所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其特征在于，所述硅烷低聚物在25℃下的粘度为25-100mm²/s。

5.根据权利要求1所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其特征在于，所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物还包括助剂，所述助剂包括消泡剂、防冻剂、杀菌剂、成膜助剂、增稠剂的一种或多种。

6.根据权利要求1所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其特征在于，所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物包括质量份数如下的成分：

7.根据权利要求1所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物，其特征在于，所述丙烯酸酯乳液固含量为31-42wt％。

8.权利要求1-7任一项所述凝胶阻隔型自洁防尘面漆组合物在外墙涂料中的应用。