CN114456656B - 一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其中包括改性黑色素纳米颗粒、生物基乳液；其中，所述改性黑色素纳米颗粒，是由黑色素纳米颗粒与含氨基的硅烷偶联剂反应后的产物。本发明还涉及上述产物的制备方法。本发明提供的产品，通过加入改性黑色素纳米颗粒，借助黑色素表面腻子或者水泥基材表面之间的吸附作用，大大提高了描缝黑底漆与基材的附着力。

Description

一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆及其制备方法

技术领域

本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆及其制备方法。

背景技术

随着中国建筑涂料市场的不断发展，真石漆、质感漆和多彩漆等仿石材类涂料，由于其丰富多彩的颜色、变幻多样的造型以及对建筑物持久力新的保护，已经受到消费者们的广泛青睐。黑色描缝底漆作为这些仿石涂料的配套底漆，既肩负着封闭腻子基材盐碱物析出、加固基层提高面漆层附着力的使命，又扮演着“红花配绿叶”衬托的角色。在建筑外墙涂料施工工艺中，描缝黑色底漆一般是涂刷在建筑外墙的水泥基面或者腻子层上，然后用美纹纸划线分格，将整面墙面分割成砖块状，然后喷涂仿石类涂料，带涂料干燥成膜之前将美纹纸撕下。这样仿石涂料在黑色底漆的配套下，可以呈现出逼真的仿砖或大理石材效果。

然而，在现有技术产品中，由于描缝黑底漆与基材之间的附着力不够，经常出现美纹纸胶带讲黑的底漆撕脱的现象，有的甚至都会将面漆层一起撕脱，这样导致不仅影响了项目现场的施工效率，而且非常难以修补，浪费了大量的人力、物力和时间。在现有技术中，解决此问题的方式是有机无机结合的方式，在黑色底漆配方中加入硅溶胶等无机成膜物质，增加底漆在基材中的渗透性，这种方式对比较疏松的基材有一定的帮助，但是对于水泥基面或者比较致密的腻子层基面，效果就不是很明显。另外，现有技术的描缝黑底漆产品，为了追求在基材墙面的渗透性，将产品的粘度和固含降低，这样一来，底漆的渗透性有增加，但是底漆的加固性能提升有限，特别是对于比较致密的基材而言更是如此。

更进一步地，传统产品中用来调色的物质是炭黑色浆，其里面含有较多表面活性剂，这些表面活性剂在漆膜干燥过程中挥发到空气中，不仅对底漆和腻子基材以及下一道涂层之间的附着力产生了负面作用，而且在消费者越来越注重环保性能的时代，特别是《GB/T35602-2017绿色产品评价-涂料》标准颁布实施后，底漆涂料的环保性能更是成为行业内的一个痛点，挥发性VOC含量长期居高不下。

综上所述，针对现有描缝黑底漆产品技术中存在的不足，亟需设计一种新型描缝黑底漆产品，来解决以上缺陷。

发明内容

本发明针对现有描缝黑底漆产品技术中存在的不足，结合天然黑色素本身天然环保的特性，并同时纳入分子改性技术，提供了一种环保性能和物理性能非常优异的生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，以及其制备方法。

本发明的一个目的，在于提供一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其中包括改性黑色素纳米颗粒、生物基乳液；

其中，所述改性黑色素纳米颗粒，是由黑色素纳米颗粒与含氨基的硅烷偶联剂反应后的产物。

其中，改性黑色素纳米颗粒为一种粒径在95-155nm的球状颗粒，具有粒径细，易渗透的特点。

本发明的改性黑色素纳米颗粒用来代替传统产品中的起调色作用的炭黑色浆。

一方面，由于改性黑色素纳米颗粒中氨基的引入，使得改性黑色素纳米颗粒可以与腻子或者水泥基材表面羟基之间具有氢键作用，从而大大提高了描缝黑底漆与基材的附着力。而含有炭黑色浆的描缝黑底漆中，因为没有可以形成氢键的物质，则描缝黑底漆与基材之间，仅存在渗透作用，因此附着力会大打折扣。另一方面，改性黑色素纳米颗粒上接枝有硅烷偶联分子链，该结构本身也具有促进附着的效果。综上所述，改性黑色素纳米颗粒使得配方具有良好的基材附着力。

进一步地，所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆中还包括添加物质，所述添加物质选自纤维素、润湿剂、分散剂、多功能助剂、重钙、滑石粉、防冻剂、成膜助剂、防腐剂、消泡剂的至少一种。

进一步地，所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，包括如下质量份数的成分：

水。

其中，

所述纤维素选自非离子型乙基羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素中的一种；

所述润湿剂选自聚醚-硅氧烷共聚物、烷基聚氧乙烯醚、聚醚改性二甲基硅烷中的一种；

所述分散剂选自聚丙烯酸铵盐、顺丁烯二酸酐共聚物中的一种；

所述多功能助剂选自2-氨基-2甲基-1-丙醇、二乙醇胺、氨水中的一种；

所述重钙目数为800-1000目；

所述滑石粉目数为1000-1250目；

所述防冻剂选自丙二醇、乙二醇丁醚中的一种；

所述成膜助剂选自醇酯十二、丙二醇丁醚和二丙二醇甲醚中的一种；

所述防腐剂选自2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和1,2-苯并异噻唑啉-3-酮中的一种；

所述消泡剂选自聚醚改性二甲基硅氧烷、聚硅氧烷和乙二醇硅氧烷中的一种。

进一步地，所述生物基乳液选自生物基丙烯酸乳液，其具有气味低、耐水、耐碱性能优异的特点。

所述生物基丙烯酸乳液，采用万华的8175乳液。该乳液在聚合物链段上引入了高效的除醛基团，该基团可以与空气中的甲醛发生反应，从而将室内甲醛有效的固定的清除。

进一步地，所述生物基丙烯酸乳液中，生物基含量为30-35wt％；固含量为45-55wt％。

进一步地，所述含氨基的硅烷偶联剂为N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺。

本发明的另一个目的，在于提供上述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法。其包括如下步骤：

改性黑色素纳米颗粒的制备：

S1.将乌贼墨囊解剖，取出粉末；

S2.将所述粉末倒入水中洗涤，并离心、干燥，得到黑色素纳米颗粒；

S3.将所述黑色素纳米颗粒溶于溶剂中，并在加热条件下，向其中滴入含氨基的硅烷偶联剂，反应得到产物。

经处理的黑色素纳米颗粒的表面具有羟基，其可以与硅烷偶联剂在特定的条件下发生反应，使得硅烷偶联剂与黑色素纳米颗粒通过共价键的方式牢固连接在一起，形成改性黑色素纳米颗粒，从而使得黑色素纳米颗粒表面带有若干个氨基，完成改性。

进一步地，所述加热所达到的温度，为50-60℃。

进一步地，所述溶剂选自甲苯、乙酸乙酯、二甲苯、三甲苯、氯苯、四氢呋喃的一种或多种。

进一步地，S3中，滴入含氨基的硅烷偶联剂的时间，为0.5-1h。

本发明具有以下有益效果：

1.与常规描缝黑底漆相比，本发明提供的一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆不以常规的炭黑色浆作为调色剂，而是直接以改性黑色素纳米颗粒作为调色剂，一方面避免了炭黑色浆中大量的表面活性剂对底漆本身性能的影响，例如耐水、耐碱较差，容易浮色等；另一方面该改性黑色素纳米颗粒优选为一种粒径在95-155nm的球状颗粒，具有粒径细，易渗透的特点。更重要的是，通过加入改性黑色素纳米颗粒，借助黑色素表面改性的氨基基团与腻子或者水泥基材表面羟基之间的氢键作用，以及硅烷分子链结构本身的附着效果，大大提高了描缝黑底漆与基材的附着力。

2.本发明提供了一种改性黑色素纳米颗粒，在本技术发明的抗美纹纸撕拉描缝黑底漆中具有很好的分散性和着色力，可以使黑底漆具有更好的性能同时，兼有更优异的环保性能。

3.本发明提供的一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，与水泥或腻子基材之间的附着力可以达到0级，用美纹纸撕拉完全没有出现撕脱现象。

4.本发明提供的一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆具有优异的绿色环保的性能，按照GB18582-2020有害物检验标准检测，挥发性有机物含量、甲醛含量和重金属含量均低于标准检测限。

附图说明

图1示出了测试例2中的实施例1-3，以及对比例1-2的产品的抗美纹纸撕拉效果。图中(a)-(e)五条痕迹，依次为实施1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2的产品的抗美纹纸撕拉效果。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，列举如下实施例。实施例中所出现的原料、反应和后处理手段，除非特别声明，均为市面上常见原料，以及本领域技术人员所熟知的技术手段。

在本发明实施例中，

聚醚-硅氧烷共聚物采购自迪高公司；型号为tego450；

烷基聚氧乙烯醚采购自科宁公司；型号为PE-100；

聚丙烯酸铵盐采购自罗门哈斯公司；型号为OROTAN 1124；

聚醚改性二甲基硅烷采购自诺普科公司；型号为NXZ；

顺丁烯二酸酐共聚物采购自巴斯夫公司；型号为DispexAA4141；

生物基丙烯酸乳液采购自万华化学公司；型号为Archsol 8175，其中，生物基含量为30wt％；固含量为48±1wt％。

在本发明实施例中，黑色素纳米颗粒的获得方法为：将市售乌贼解剖，得到其墨囊，然后将该墨囊中的粉末倒入去离子水中洗涤，并在12000rpm的转速下离心20min；重复上述离心步骤若干次，得到纯净的黑色素纳米颗粒，其粒径约为95nm。

然后将该黑色素纳米颗粒放置于50℃烘箱中24h，用以除去多余的水分，得到干燥的天然黑色素粉末备用。

实施例1

一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，包括如下质量份数的成分：

上述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法如下：

1.改性黑色素纳米颗粒的制备：

S1.将上述黑色素纳米颗粒溶于甲苯中，加热至50℃，然后量取N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，并且保证黑色素纳米颗粒与N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺的摩尔比为1:1。

S2.用滴液漏斗盛装N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺，在0.5h的时间中，将其逐渐滴入至含黑色素纳米颗粒的甲苯溶液中反应。

S3.将上述反应体系继续搅拌4h，然后将混合液离心，并依次用甲苯、甲醇和去离子水洗涤，得到有机硅改性的天然黑色素粉末，并置于50℃的烘箱中24h，以出去多余的水分，烘干备用。

2.生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备：

按上述质量份数，将上述改性黑色素纳米颗粒，与去离子水、丙二醇、乙基羟乙基纤维素混合预溶，在400rpm转速下机械搅拌15min，直至溶液呈均匀纯黑色浆液。然后依次加入聚醚-硅氧烷共聚物、聚丙烯酸铵盐和2-氨基-2-甲基-1-丙醇，在600rpm转速下继续搅拌5min，然后提高转速至1000rpm，依次加入800重钙粉、1000目的滑石粉，持续搅拌8min；然后降低转速至600rpm，依次加入醇酯十二、2-甲基-4-4-异噻唑啉-3-酮、生物基丙烯酸乳液和聚醚改性二甲基硅氧烷，持续搅拌8min，即得到生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆。

实施例2

一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，包括如下质量份数的成分：

上述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法如下：

1.改性黑色素纳米颗粒的制备同实施例1。

2.生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备：

按上述质量份数，将上述改性黑色素纳米颗粒，与去离子水、乙二醇丁醚、甲基羟乙基纤维素混合预溶，在600rpm转速下机械搅拌10min，直至溶液呈均匀纯黑色浆液。然后依次加入烷基聚氧乙烯醚、顺丁烯二酸酐共聚物和二乙醇胺，在800rpm转速下继续搅拌3min，然后提高转速至1200rpm，依次加入1000重钙粉、1250目的滑石粉，持续搅拌8min；然后降低转速至800rpm，依次加入丙二醇丁醚、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、生物基丙烯酸乳液和聚硅氧烷，持续搅拌5min，即得到生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆。

实施例3

一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，包括如下质量份数的成分：

上述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法如下：

1.改性黑色素纳米颗粒的制备同实施例1。

2.生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备：

按上述质量份数，将上述改性黑色素纳米颗粒，与去离子水、二丙二醇甲醚、甲基羟乙基纤维素混合预溶，在500rpm转速下机械搅拌12min，直至溶液呈均匀纯黑色浆液。然后依次加入聚醚改性二甲基硅烷、顺丁烯二酸酐共聚物和氨水，在700rpm转速下继续搅拌4min，然后提高转速至1100rpm，依次加入1000重钙粉、1250目的滑石粉，持续搅拌6min；然后降低转速至700rpm，依次加入乙二醇丁醚、1,2-苯并异噻唑啉-3-酮、生物基丙烯酸乳液和聚硅氧烷，持续搅拌5min，即得到生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆。

对比例1

对比例1与实施例1所用成分、成分质量份数和制备方法均相同，唯一不同在于，对比例1中，将实施例1中的改性黑色素纳米颗粒用市面上常见的炭黑色浆(产品型号为：科莱恩N-131-CN)等质量份数替换。

对比例2

对比例2与实施例1所用成分、成分质量份数和制备方法均相同，唯一不同在于，对比例2中，将实施例2中的改性黑色素纳米颗粒用未改性的黑色素纳米颗粒(即上文中所述的从乌贼墨囊中获得的纯净的黑色素纳米颗粒)等质量份数替换。

测试例1

为了测试实施例1-3、对比例1-2的各项技术指标，作出以下测试。

附着力1、附着力2的测试方法根据GB/T9286-1998进行；

抗泛盐碱性的测试方法根据JG/T210-2018进行；

透水量的测试方法根据JG/T210-2018进行；

挥发性VOC的测试方法根据GB/T18582-2020进行；

甲醛含量的测试方法根据GB/T18582-2020进行。

所得结果如表1所示。

表1实施例1-3、对比例1-2的各项技术指标测试结果

注：附着力1与疏松水泥基材的附着力测试；附着力2是与致密水泥基材的附着力测试。

从表1中可以看出，本发明提供的实施例1-3无论是在疏松水泥基材还是致密性较好的水泥基材上测试，黑底漆与之配套的附着力都在0级，因此其也从实际施工方面验证了本发明的生物基抗美纹纸撕拉底漆与基材之间的作用力不仅仅是靠渗透作用，而是靠更稳定的吸附作用这一事实。反观对比例1，与基材之间的作用力仅仅是凭借渗透作用，因为其在疏松水泥基上的附着力较好，在致密水泥基材上的作用力就比较差。而对比例2的实验结果也有类似的情况：对比例2中不含有硅烷偶联分子链，从而也无法与基材之间形成牢固的吸附作用，因此附着力也明显差于实施例1-3。

从抗泛盐碱性和透水量的实验结果也可以看出，本技术发明的实施例1-3相对于对比例1-2来说也有明显优势。

测试例2

为了测试实施例1-3、对比例1-2的产品的抗美纹纸撕拉效果，作出以下测试。

测试方法为：将测试底漆滚涂于疏松腻子层上面，施工量约为0.12kg/m²，在恒温恒湿房养护24h后，再粘贴美纹纸；然后立即滚涂弹性外墙漆，施工耗量约为0.24kg/m²，继续放置于恒温恒湿房中养护24h；然后快速撕脱美纹纸，观察底漆撕脱现象和弹性外墙漆的美纹纸边缘现象。

所得结果如图1所示。从图1中可以看出：实施例1-3在快速撕脱美纹纸后，黑底漆表面漆膜完整，没有出底漆撕脱现象，而且表面的弹性漆边缘良好，没有被带起的破损现象。而对比例1-2在美纹纸撕脱处，可以明显看出底漆漆膜被破坏，有明显的被带起现象，而且弹性面漆的边缘有被破环。从以上实验结果可以明显看出，本技术发明的一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆具有优异的附着力和抗美纹纸撕脱性能。

另外从环保性能对比来看，本技术发明的实施例1-3使用的乳液是生物基环保乳液，而且最关键的是没有添加炭黑色浆，不含有色浆中带来的挥发性VOC和表面活性剂，所以VOC含量和甲醛含量均低于检测限，对比例1-2虽然都能达到国标要求的有害物限量，但是还是高于标准检测限。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其特征在于，所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆中包括改性黑色素纳米颗粒、生物基乳液；

其中，所述改性黑色素纳米颗粒，是由黑色素纳米颗粒与含氨基的硅烷偶联剂反应后的产物；

硅烷偶联剂与黑色素纳米颗粒通过共价键的方式牢固连接在一起，形成改性黑色素纳米颗粒，从而使得黑色素纳米颗粒表面带有若干个氨基。

2.根据权利要求1所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其特征在于，所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆中还包括添加物质，所述添加物质选自纤维素、润湿剂、分散剂、多功能助剂、重钙、滑石粉、防冻剂、成膜助剂、防腐剂、消泡剂的至少一种。

3.根据权利要求1所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其特征在于，所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，包括如下质量份数的成分：

纤维素 0.2-0.3份

润湿剂 0.1-0.2份

分散剂 0.3-0.5份

多功能助剂 0.1-0.2份

改性黑色素纳米颗粒 3.0-5.0份

重钙 5.0-10.0份

滑石粉 5.0-7.0份

防冻剂 1.5-2.0份

成膜助剂 1.5-2.0份

防腐剂 0.2-0.3份

生物基乳液 45.0-50.0份

消泡剂 0.1-0.2份

水。

4.根据权利要求1所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其特征在于，所述生物基乳液选自生物基丙烯酸乳液。

5.根据权利要求4所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其特征在于，所述生物基丙烯酸乳液中，生物基含量为30-35 wt%；固含量为45-55 wt%。

6.根据权利要求1所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆，其特征在于，所述含氨基的硅烷偶联剂为N-[3-(三甲氧基硅基)丙基]乙二胺。

7.权利要求1-6任一项所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法，其特征在于，所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法包括如下步骤：

改性黑色素纳米颗粒的制备：

S1. 将乌贼墨囊解剖，取出粉末；

S2. 将所述粉末倒入水中洗涤，并离心、干燥，得到黑色素纳米颗粒；

S3. 将所述黑色素纳米颗粒溶于溶剂中，并在加热条件下，向其中滴入含氨基的硅烷偶联剂，反应得到产物。

8.根据权利要求7所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法，其特征在于，所述加热所达到的温度，为50-60℃。

9.根据权利要求7所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法，其特征在于，所述溶剂选自甲苯、乙酸乙酯、二甲苯、三甲苯、氯苯、四氢呋喃的一种或多种。

10.根据权利要求7所述生物基抗美纹纸撕拉描缝黑底漆的制备方法，其特征在于，S3中，滴入含氨基的硅烷偶联剂的时间，为0.5-1 h。

Images