CN114106645A - 一种疏水性建筑外墙涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种疏水性建筑外墙涂料及其制备方法，属于装饰材料技术领域。包括以下重量份组分：含氟丙烯酸乳液8‑10份，硅橡胶5‑8份，改性气相二氧化硅4‑6份，甲基三甲氧基硅烷4‑7份，分散剂1‑3份，促进剂0.8‑1.5份，有机溶剂10‑12份，水15‑20份。该材料具有超好的疏水性能和保温性能，且稳定性好，涂层不会出现龟裂。

Description

一种疏水性建筑外墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于装饰材料技术领域，具体涉及一种疏水性建筑外墙涂料及其制备方法。
背景技术
随着我国建筑事业的蓬勃发展，大量的新型建筑如雨后春笋般大量兴起，开始步入了我国建筑事业的兴盛时期。对于建筑装饰材料的需求来说也达到了可观的地步，这在一定程度上是得益于人们对建筑物美化要求的提高和节能意识的日益增强。
近年来，疏水材料由于其独特的防水、自清洁、防腐蚀、流体减阻等性能得到了学术界的广泛关注与研究，其性能直接影响着建筑物的性能和人们的居住环境，从环境保护角度出发，建筑涂料产品应向水性化、无公害化、节约能源和资源的方向发展，能耗低、生产成本低，具有广阔的市场前景。但目前的疏水性涂料普遍存在制备成本高、稳定性差、涂层出现龟裂等缺点，使其难以得到大规模应用。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种疏水性建筑外墙涂料及其制备方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种疏水性建筑外墙涂料，包括以下重量份组分：含氟丙烯酸乳液8-10份，硅橡胶5-8份，改性气相二氧化硅4-6份，甲基三甲氧基硅烷4-7份，分散剂1-3份，促进剂0.8-1.5份，有机溶剂10-12份，水15-20份。
进一步地，所述改性气相二氧化硅是在氢气氛围下，将气相二氧化硅粉体于300-450℃下用六甲基二硅氮烷进行改性制得。
进一步地，所述改性气相二氧化硅比表面积为200-300m2/g。
进一步地，所述促进剂为甲硅氧基共聚树脂、二月桂酸二丁基锡、氨基硅氧烷中的一种。
本发明还提供一种疏水性建筑外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅橡胶、有机溶剂和一部分改性气相二氧化硅混合，搅拌，然后加入甲基三甲氧基硅烷，得到混合体A；
(2)将含氟丙烯酸乳液与剩余改性气相二氧化硅混合，搅拌，得到混合体B；
(3)将混合体A、混合体B、分散剂、促进剂和水混合，在800-1000r/min转速下搅拌10-15min，得到疏水性建筑外墙涂料。
进一步地，步骤(1)所述搅拌是在1200-1500r/min转速下搅拌20-30min；步骤(2)所述搅拌是在600-800r/min转速下搅拌20-30min。
进一步地，步骤(1)、步骤(2)中改性气相二氧化硅的重量比为2:1。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明采用六甲基二硅氮烷对气相二氧化硅进行改性得到改性气相二氧化硅，然后与含氟丙烯酸乳液混合，使气相二氧化硅表面的硅羟基数量大大减少，在气相二氧化硅的疏水性增强的同时提高了对有机物的相容性，使涂料性质稳定，避免了涂层出现龟裂。
本发明将硅橡胶与改性气相二氧化硅混合，二者反应过程中由于相互聚集，较大颗粒的二氧化硅与硅橡胶形成微米级的乳突，较小颗粒的二氧化硅经过甲基三甲氧基硅烷改性后，与剩余的硅羟基发生接枝反应，并大量分布在乳突上，从而形成类似荷叶面积的微米-纳米双重结构，该结构具有极高的接触角和较小的滚动角，大大提高了疏水性能。
本发明使用含氟基团的乳液和硅橡胶，在交联固化后引入疏水基团，进一步提高了疏水性能。两个混合体的混合，加大了涂层的层次感，在防止热量传输使其具有优异的保温性能的同时，提高了结构的稳定性。
本发明严格控制各原料用量及参数，使各成分充分利用，从而使疏水性能、保温性能最大化，并且极具稳定性，且方法简单，可以大力推广使用。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
一种疏水性建筑外墙涂料，包括以下重量份组分：含氟丙烯酸乳液8-10份，硅橡胶5-8份，改性气相二氧化硅4-6份，甲基三甲氧基硅烷4-7份，分散剂1-3份，促进剂0.8-1.5份，有机溶剂10-12份，水15-20份。
所述改性气相二氧化硅是在氢气氛围下，将气相二氧化硅粉体于300-450℃下用六甲基二硅氮烷进行改性制得。
所述改性气相二氧化硅比表面积为200-300m2/g。
所述促进剂为甲硅氧基共聚树脂、二月桂酸二丁基锡、氨基硅氧烷中的一种。
一种疏水性建筑外墙涂料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅橡胶、有机溶剂和一部分改性气相二氧化硅混合，搅拌，然后加入甲基三甲氧基硅烷，得到混合体A；
(2)将含氟丙烯酸乳液与剩余改性气相二氧化硅混合，搅拌，得到混合体B；
(3)将混合体A、混合体B、分散剂、促进剂和水混合，在800-1000r/min转速下搅拌10-15min，得到疏水性建筑外墙涂料。
步骤(1)所述搅拌是在1200-1500r/min转速下搅拌20-30min；步骤(2)所述搅拌是在600-800r/min转速下搅拌20-30min。
步骤(1)、步骤(2)中改性气相二氧化硅的重量比为2:1。
本发明分散剂的选择为不违背反应原理即可。
改性气相二氧化硅的制备方法：
在氢气氛围下，利用六甲基二硅氮烷对气相二氧化硅粉体进行改性，温度为300-450℃，其中，六甲基二硅氮烷与气相二氧化硅粉体重量比为3:5。得到的改性气相二氧化硅比表面积为200-300m2/g。
以下实施例中步骤(1)、步骤(2)中改性气相二氧化硅的重量比为2:1。
本发明所称的“份”均为“重量份”。
实施例1
一种疏水性建筑外墙涂料，包括以下重量份组分：含氟丙烯酸乳液9份，硅橡胶7份，改性气相二氧化硅5份，甲基三甲氧基硅烷5份，分散剂2份，促进剂1.2份，有机溶剂11份，水18份。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅橡胶、甲苯和一部分改性气相二氧化硅混合，在1300r/min转速下搅拌25min，然后加入甲基三甲氧基硅烷，继续搅拌10min，得到混合体A；
(2)将含氟丙烯酸乳液与剩余改性气相二氧化硅混合，在700r/min转速下搅拌25min，得到混合体B；
(3)将混合体A、混合体B、分散剂、二月桂酸二丁基锡和水混合，在900r/min转速下搅拌12min，得到疏水性建筑外墙涂料。
实施例2
一种疏水性建筑外墙涂料，包括以下重量份组分：含氟丙烯酸乳液10份，硅橡胶5份，改性气相二氧化硅4份，甲基三甲氧基硅烷4份，分散剂1份，促进剂1.5份，有机溶剂10份，水15份。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅橡胶、丙酮和一部分改性气相二氧化硅混合，在1200r/min转速下搅拌30min，然后加入甲基三甲氧基硅烷，继续搅拌10min，得到混合体A；
(2)将含氟丙烯酸乳液与剩余改性气相二氧化硅混合，在800r/min转速下搅拌20min，得到混合体B；
(3)将混合体A、混合体B、分散剂、二月桂酸二丁基锡和水混合，在1000r/min转速下搅拌10min，得到疏水性建筑外墙涂料。
实施例3
一种疏水性建筑外墙涂料，包括以下重量份组分：含氟丙烯酸乳液8份，硅橡胶8份，改性气相二氧化硅6份，甲基三甲氧基硅烷7份，分散剂3份，促进剂0.8份，有机溶剂12份，水20份。
制备方法，包括以下步骤：
(1)将硅橡胶、甲苯和一部分改性气相二氧化硅混合，在1500r/min转速下搅拌20min，然后加入甲基三甲氧基硅烷，继续搅拌10min，得到混合体A；
(2)将含氟丙烯酸乳液与剩余改性气相二氧化硅混合，在600r/min转速下搅拌30min，得到混合体B；
(3)将混合体A、混合体B、分散剂、二月桂酸二丁基锡和水混合，在800r/min转速下搅拌15min，得到疏水性建筑外墙涂料。
对比例1
同实施例1，区别在于，将改性气相二氧化硅替换成气相二氧化硅。
对比例2
同实施例1，区别在于，不加入甲基三甲氧基硅烷。
对比例3
同实施例1，区别在于，不进行步骤(2)。
对比例4
同实施例1，区别在于，步骤(1)中搅拌转速为1000r/min。
对比例5
同实施例1，区别在于，步骤(2)中在800r/min转速下搅拌30min。
对比例6
同实施例1，区别在于，步骤(3)中搅拌转速为1000r/min。
对比例7
同实施例1，区别在于，改性气相二氧化硅的制备过程中，温度为200℃。
试验例1
按照《建筑用反射隔热涂料》(JG/235-2014)、《外墙无机建筑涂料》(JG/T26-2002)等国家涂料行业相关标准对上述实施例1-3、对比例1-7得到的疏水性建筑外墙涂料的性能进行测试，结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0003407067530000081
从表1中可以看出，经过本发明配方及制备方法制备的疏水性建筑外墙涂料疏水性能极强，热导率小，具有较好的保温效果，经过30次耐温变性处理后无气泡、裂纹、剥落现象，说明该涂料稳定性强。而使用未改性的气相二氧化硅以及换一种改性方式，得到的改性气相二氧化硅疏水性能降低，且稳定性也较差，说明本发明中的各组分之间存在相互作用关系，缺少任何一步操作都有可能使效果变差，无法将有益效果最大化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种疏水性建筑外墙涂料，其特征在于，包括以下重量份组分：含氟丙烯酸乳液8-10份，硅橡胶5-8份，改性气相二氧化硅4-6份，甲基三甲氧基硅烷4-7份，分散剂1-3份，促进剂0.8-1.5份，有机溶剂10-12份，水15-20份。
2.根据权利要求1所述的疏水性建筑外墙涂料，其特征在于，所述改性气相二氧化硅是在氢气保护下，将气相二氧化硅粉体于300-450℃下用六甲基二硅氮烷进行改性制得。
3.根据权利要求2所述的疏水性建筑外墙涂料，其特征在于，所述改性气相二氧化硅比表面积为200-300m2/g。
4.根据权利要求1所述的疏水性建筑外墙涂料，其特征在于，所述促进剂为甲硅氧基共聚树脂、二月桂酸二丁基锡、氨基硅氧烷中的一种。
5.根据权利要求1所述的疏水性建筑外墙涂料，其特征在于，所述有机溶剂为甲苯或丙酮。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的疏水性建筑外墙涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将硅橡胶、有机溶剂和一部分改性气相二氧化硅混合，搅拌，然后加入甲基三甲氧基硅烷，得到混合体A；
(2)将含氟丙烯酸乳液与剩余改性气相二氧化硅混合，搅拌，得到混合体B；
(3)将混合体A、混合体B、分散剂、促进剂和水混合，在800-1000r/min转速下搅拌10-15min，得到疏水性建筑外墙涂料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述搅拌是在1200-1500r/min转速下搅拌20-30min；步骤(2)所述搅拌是在600-800r/min转速下搅拌20-30min。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)、步骤(2)中改性气相二氧化硅的重量比为2:1。
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