CN113913073A - 一种耐候防水阻燃一体化涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种耐候防水阻燃一体化涂料及其制备方法，涂料由如下重量份的组分组成：纯丙乳液43‑52份；聚丙烯酸乳液17‑22份；成膜助剂2‑4份；分散剂3‑8份；增塑剂4‑9份；消泡剂2‑4份；纳米二氧化钛8‑16份；阻燃剂9‑15份；氧化石墨烯溶液17‑23份；石墨烯纳米片13‑17份；去离子水43‑52份。本发明的涂料具有较好的耐候性、防水性、抗裂性、粘结性和阻燃性，又能协同提高防水性、粘结性和阻燃性。

Description

一种耐候防水阻燃一体化涂料及其制备方法

技术领域

本发明涉及涂料领域，具体涉及一种耐候防水阻燃一体化涂料及其制备方法。

背景技术

涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面，并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜涂层，因涂层暴露于大气中，冷热变化、空气氧化等作用，涂层易发生开裂、渗水、剥落等现象，使涂层失去原有的功能。这一问题都会给居住的居民造成困扰，所以发展集耐候、防水、抗裂等多功能于一体的涂料成为趋势。

中国专利文献CN103952049B公开了一种抗裂防水涂料，其由以下重量份的组份组成：聚氨酯丙烯酸树脂4-10，硅丙烯酸酯乳液25-35，石英砂10-20，二甲苯4-7，乙二醛1-3，乙酸乙酯8-12，硅酸钾3-5，钛白粉2-6，甲苯二异氰酸酯2-8，聚乙烯醇2-5，余量为水。该发明不但具有良好的防水和防腐性能，还具有良好的防裂性能。

中国专利文献CN103043971B公开了一种抗裂水泥基防水涂料，它由以下重量份的组分组成：普通硅酸盐水泥46～47份，硅灰4～5份，石英砂37～39份，石英粉3～5份，纤维素醚0.02～0.05份，流动改性剂0.1～0.3份，甲酸钙0.05～0.08份，憎水剂1～1.2份，可再分散胶粉8～10份，填料0.38份，水35～40份。本发明改变了传统水泥涂料中水泥、砂的含量以及可再分散性胶粉的配比，增加了抗开裂性能。

中国专利文献CN105778646A公开了一种抗裂、防水、耐候型建筑涂料，该建筑涂料组分包括聚乙烯醇，聚丙乳液，硅溶胶，聚酰胺，生石灰，蓖麻油，氧化钾，氧化锌，三氧化二铝，聚醋酸乙烯，甲基丙烯酸甲酯，酚醛树脂，重质碳酸钙，膨润土等。本发明提供的建筑涂料粘结力强，抗开裂，提高了防水效果。

中国专利文献CN109575736A公开了一种基于柔性聚合物修饰的氧化石墨烯阻尼涂料，其利用利用石墨烯的片状、纳米尺寸和超薄柔韧等性能，采用柔性高分子链段与氧化石墨烯进行反应，打开环氧基团并将石墨烯通过化学键连接在柔性高分子链段的端部，添加在阻尼涂料中增强阻尼涂料的柔性，从而极大地提高机车用阻尼涂料的阻尼性能，使阻尼涂料具有优异的减震和减噪功能。但是上述专利需要对石墨烯进行改性，工艺较为复杂。

上述的涂料在粘结性等功能上还可以进一步提高，为此发明人进一步研发，得到了一种耐候防水阻燃一体化涂料及其制备方法。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种耐候防水阻燃一体化涂料及其制备方法，该涂料具有较好的耐候性、防水性、抗裂性、粘结性和阻燃性，又能协同提高防水性、粘结性和阻燃性。

采用的技术方案如下：

本发明的一种耐候防水阻燃一体化涂料，由如下重量份的组分组成：

进一步地，所述阻燃剂为有机阻燃剂。

进一步地，所述有机阻燃剂为有机氮系阻燃剂和磷系阻燃剂的复配。

进一步地，所述有机氮系阻燃剂为三嗪；所述磷系阻燃剂为磷酸酯。

进一步地，所述成膜助剂为BA、EB、PPH中的一种或多种。

进一步地，所述分散剂为铵盐分散剂。

进一步地，所述增塑剂为DOS、DOA、DBS、DBP中的一种或多种。

进一步地，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

上述任一方案所述的耐候防水阻燃一体化涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将纯丙乳液、聚丙烯酸乳液、成膜助剂、增塑剂、消泡剂和去离子水混合并搅拌，搅拌速度为900-1100r/min；

S2.再加入分散剂、阻燃剂、纳米二氧化钛、氧化石墨烯溶液和石墨烯纳米片，提高搅拌速度至2500-3000r/min，使纳米二氧化钛、阻燃剂、氧化石墨烯溶液和石墨烯纳米片充分分散。

进一步地，步骤S1的搅拌时间为30-40min，步骤S2的搅拌时间为50-70min。

在上述技术方案中，纯丙乳液是透明或是乳白略带蓝色粘稠液体，本身具有优良的耐候性，其作为本发明涂料的主料。

聚丙烯酸乳液是一种乳白色黏稠液，主要成分是丙烯酸丁酯、丙烯酸甲酯、N一羟甲基丙烯酰胺和丙烯腈的共聚物。其作用在于使涂料增稠。

成膜助剂可以选择为BA、EB、PPH中的一种或多种。其中BA为苯甲醇，EB为乙二醇丁醚，PPH为丙二醇苯醚。这三者均与纯丙乳液相容性较好。成膜助剂在于促进涂料成膜。

增塑剂可以选择为DOS、DOA、DBS、DBP中的一种或多种。其中癸二酸二异辛酯。DOA是己二酸二辛酯，DBS是癸二酸二丁酯，DBP是邻苯二甲酸二丁酯。增塑剂可以使涂料的柔韧性增强，提高抗开裂能力。

消泡剂可以选择为有机硅消泡剂，例如为二甲基硅油。它挥发性低并比较稳定。用于消除涂料在制备过程中产生的泡沫。

分散剂可以选择为铵盐分散剂，例如选择商品QF-5030，其具有良好的分散性能，有效含量干燥后变成了不溶于水的物质，赋予涂料良好的耐水性能。

纳米二氧化钛是白色疏松粉末，其屏蔽紫外线作用强，能够提高涂料的耐候性。

氧化石墨烯溶液和石墨烯纳米片具有协同作用，能够协同提高涂料的粘结强度。经过氧化处理后，氧化石墨烯仍保持石墨烯的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团。这些氧基功能团的引入使得其比单一的石墨烯结构性质更加活泼，增加与其他组分的交联度。石墨烯纳米片与氧化石墨烯溶液充分分散在涂料里，能够协同提高涂料的粘结强度和防水性。

阻燃剂优选为有机氮系阻燃剂和磷系阻燃剂的复配。石墨烯纳米片和氧化石墨烯溶液本身具有阻燃作用，由于石墨烯或者氧化石墨烯独特的二维片层结构，具有良好的物理阻隔效应，能够降低热释放速率而发挥阻燃作用。氧化石墨烯溶液、石墨烯纳米片和阻燃剂，三者能够组成石墨烯/氮系/磷系复合型的阻燃剂。将该复合型的阻燃剂加入涂料中，一方面，由于氧化石墨烯片层引入了许多氧基功能团，可增强氧化石墨烯与组分之间的结合，防止石墨烯纳米片团聚；另一方面，在复合型的阻燃剂中，通过石墨烯(氧化石墨烯、石墨烯纳米片)与氮、磷产生协同阻燃效应，可显著提高涂料的阻燃性能。

综上，本发明的有益效果在于：

通过多次的实验测试，本发明得到了一种耐候防水阻燃一体化涂料，该涂料具有较好的耐候性、防水性、抗裂性、粘结性和阻燃性，又能协同提高防水性、粘结性和阻燃性。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明进行详细说明，但这些例举性实施方式的用途和目的仅用来例举本发明，并非对本发明的实际保护范围构成任何形式的任何限定，更非将本发明的保护范围局限于此。

实施例1

本实施例的一种耐候防水阻燃一体化涂料，其由如下重量份的组分组成：

阻燃剂为三嗪和磷酸酯的复配。成膜助剂为EB。分散剂为铵盐分散剂。增塑剂为DOA。消泡剂为有机硅消泡剂。

本实施例的的耐候防水阻燃一体化涂料的制备方法，包括如下步骤：

S1.将纯丙乳液、聚丙烯酸乳液、成膜助剂、增塑剂、消泡剂和去离子水混合并搅拌，搅拌速度为900-1100r/min，搅拌时间为30-40min；

S2.再加入分散剂、阻燃剂、纳米二氧化钛、氧化石墨烯溶液和石墨烯纳米片，提高搅拌速度至2500-3000r/min，搅拌时间为50-70min；使纳米二氧化钛、阻燃剂、氧化石墨烯溶液和石墨烯纳米片充分分散。

实施例2

参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的一种耐候防水阻燃一体化涂料，其由如下重量份的组分组成：

制备方法参照实施例1。

实施例3

参照实施例1，与实施例1不同的是，本实施例的一种耐候防水阻燃一体化涂料，其由如下重量份的组分组成：

制备方法参照实施例1。

对比例1

参照实施例2，与实施例2不同的是，本对比例只加了氧化石墨烯溶液34份，不加石墨烯纳米片。

制备方法参照实施例1，不同的是，步骤S2不加石墨烯纳米片。

对比例2

参照实施例2，与实施例2不同的是，本对比例只加了石墨烯纳米片34份，不加氧化石墨烯溶液。

制备方法参照实施例1，不同的是，步骤S2不加氧化石墨烯溶液。

实验测试：

将实施例1-3与对比例1-2制得的涂料进行测试，测试结果参见表1。其中粘结强度、透水性、低温柔性、抗压强度和拉伸强度参照国家标准或行业标准测试。例如粘结强度、低温柔性参照GB/T 16777-2008。

阻燃性测试方法如下：取20cm×20cm的三夹板试样，分别将实施例和对比例制得涂料涂敷在试样一面，涂敷厚度为5mm，80℃下干燥12h，然后将试样置于盛有无水乙醇的燃料杯上，涂层面朝下，燃料杯上沿到涂层面的距离为2.5cm，点燃乙醇，观察记录三夹板面发生碳化所需的时间，即阻燃时间，用于衡量涂料的阻燃性能。

表1

以粘结强度测试来体现粘结性；以透水性测试来体现防水性；以低温柔性测试来体现耐候性；以抗压强度和拉伸强度测试来体现抗裂性。以阻燃时间来体现阻燃性。

从表1可以看出，本发明得到了一种耐候防水阻燃一体化涂料，其具有高耐候性、防水性、抗裂性和粘结性等。

且相对于对比例1和对比例2，本实施例1-3在粘结性、防水性和阻燃性上具体协同提高作用。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，由如下重量份的组分组成：

2.根据权利要求1所述的耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，所述阻燃剂为有机阻燃剂。

3.根据权利要求2所述的耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，所述有机阻燃剂为有机氮系阻燃剂和磷系阻燃剂的复配。

4.根据权利要求3所述的耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，所述有机氮系阻燃剂为三嗪；所述磷系阻燃剂为磷酸酯。

5.根据权利要求1所述的耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，所述成膜助剂为BA、EB、PPH中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，所述分散剂为铵盐分散剂。

7.根据权利要求1所述的耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，所述增塑剂为DOS、DOA、DBS、DBP中的一种或多种。

8.根据权利要求1所述的耐候防水阻燃一体化涂料，其特征在于，所述消泡剂为有机硅消泡剂。

9.一种权利要求1-8任一所述的耐候防水阻燃一体化涂料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.将纯丙乳液、聚丙烯酸乳液、成膜助剂、增塑剂、消泡剂和去离子水混合并搅拌，搅拌速度为900-1100r/min；

S2.再加入分散剂、阻燃剂、纳米二氧化钛、氧化石墨烯溶液和石墨烯纳米片，提高搅拌速度至2500-3000r/min，使纳米二氧化钛、阻燃剂、氧化石墨烯溶液和石墨烯纳米片充分分散。

10.根据权利要求9所述的耐候防水阻燃一体化涂料的制备方法，其特征在于，步骤S1的搅拌时间为30-40min，步骤S2的搅拌时间为50-70min。