CN114836097A - 一种多功能纳米建筑外墙涂料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种多功能纳米建筑外墙涂料，其原料包括以下组分：水性弹性乳液15～50份、水性氟碳乳液10～30份、二硫化钼/纳米纤维素复合物10～15份、纳米二氧化钛10～15份、纳米填料15～30份、分散剂1～3份、润湿剂0.1～2份、成膜助剂1～5份、消泡剂0.1～2份、PH调节剂0.1～1份、增稠剂0.2～1份、防腐剂0.3～0.7份、水10～30份。本发明提供的外墙涂料具备优异的耐候性、耐沾污性、抗菌性、机械强度等性能，是一种综合性能较佳的外墙涂料。

Description

一种多功能纳米建筑外墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明属于水性涂料领域，具体涉及一种多功能纳米建筑外墙涂料及其制备方法。
背景技术
随着人们环保意识的不断提高以及各向环保政策和指标的持续升级，水性涂料越来越备受关注并得以不断发展。在工业涂料中，外墙涂料由于长期暴露在复杂的外部环境中，因而外墙涂料收到外部污染的程度加大，表面污染物多，而清理外墙时往往需要人工高空作业，不仅效率低、成本高、增加污水污染，还存在极高的安全风险。另外，加上外墙涂料常年被暴晒或者淋雨，导致外墙涂料性能收到破坏，使其表面出现易出现裂纹等缺陷，导致其使用寿命大大降低。
因此，开发出一种耐候性、耐沾污性、耐霉变性、机械强度高等多功能性的建筑外墙材料具有非常重大的意义。
发明内容
为解决现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种多功能纳米建筑外墙涂料，使其具备优异的耐候性、耐沾污性、抗菌性、机械强度等综合性能，以提高外墙涂料的使用寿命。
本发明提供一种多功能纳米建筑外墙涂料，水性弹性乳液15～50份、水性氟碳乳液10～30份、二硫化钼/纳米纤维素复合物10～15份、纳米二氧化钛10～15份、纳米填料15～30份、分散剂1～3份、润湿剂0.1～2份、成膜助剂1～5份、消泡剂0.1～2份、PH调节剂0.1～1份、增稠剂0.2～1份、防腐剂0.3～0.7份、水10～30份；水性弹性乳液为纯丙烯酸树脂乳液，氟碳乳液为含氟丙烯酸酯乳液。
二硫化钼/纳米纤维素复合物的制备方法如下，
制备纳米纤维素：利用2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物/溴化钠/次氯酸钠氧化体系对纤维原木浆进行氧化后进一步分散均匀，得到纳米纤维素分散液；
制备二硫化钼纳米片：配制乙醇和水的混合溶液A，将二硫化钼粉末和聚乙烯吡咯烷酮加入到混合溶液A中混合以形成混合溶液B，对混合溶液B进行超声24～72小时，得到二硫化钼纳米片分散液；
制备二硫化钼/纳米纤维素复合物：将纳米纤维素分散液与所述二硫化钼纳米片分散液混合形成混合溶液C，将混合溶液C加热到80～90℃回流0.5～2小时，得到所述二硫化钼/纳米纤维素复合物。
优选地，纤维原木浆包括竹原浆纤维。
优选地，水性弹性乳液和水性氟碳乳液的比例为1～2:1。
优选地，水性弹性乳液和水性氟碳乳液的比例为2:1。
水性弹性乳液为具有较低的玻璃化转变温度(Tg)的纯丙烯酸树脂乳液，应用于涂料中可以覆盖裂纹并阻止裂纹进一步扩展的能力，但其形成的涂层表面较为柔软，易造成涂层回粘沾灰，导致耐沾污性能下降；另外，纯丙烯酸酯乳液在常年的户外暴晒和淋雨的情况下，也容易发生树脂降解而导致耐候性不足。而氟碳乳液中的氟碳树脂中的C-F键能较高，在自然条件在很难发生降解，将其引入单一的纯丙烯酸酯树脂中，可以有效提高涂料的耐候性能。且氟碳乳液中的-F为憎水基团，具有极高的电负性能，因此氟碳树脂具有极高的耐沾污性能和耐化学品性。本方案中通过将以一定比例的纯丙烯酸酯树脂乳液和氟碳树脂乳液混合，是的最终制备的涂料同时具备优异的耐沾污性、耐候性及弹性。
优选地，二硫化钼/纳米纤维素复合物中的纳米纤维素为纳米纤维素纤维。纳米纤维素纤维具有较大的长径比，因此其具有极佳的机械强度性能，是增强树脂机械强度的极佳材料，少量的纳米纤维素纤维即可实现树脂材料机械强度的明显增强。
优选地，纳米纤维素纤维的直径为30～60nm，所述纳米纤维素纤维的长径比为不低于100。
优选地，纳米二氧化钛经过水合氧化铝包覆改性。纳米二氧化钛颗粒非常小，表面能较高，颗粒之间已发生团聚，分散性较差。且锐钛矿二氧化钛光催化活性太强，能够催化降解其表面的有机物。在二氧化钛表面进行水合氧化铝包覆改性，一方面水合氧化铝可以在二氧化钛颗粒表面形成连续的絮状包覆层，增加了二氧化钛颗粒表面的羟基含量，提升了二氧化钛颗粒表面的湿润性，进而提升了二氧化钛的分散速度；另一方面，絮状包覆层可以增加二氧化钛颗粒表面电位，是的颗粒之间具有更强的排斥力，减少颗粒之间的碰撞和团聚，进一步增强了二氧化钛颗粒的分散性。此外，在二氧化钛颗粒表面包覆水合氧化铝后可以对二氧化钛的光催化活性进行调控，可以有效提高二氧化钛颗粒参与制备的涂料的耐候性并充分发挥二氧化钛优良的光降解性能，提高涂料降解表面污染物的能力。
优选地，二硫化钼/纳米纤维素复合物为金属掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物。
优选地，金属掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物为铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物。
优选地，多功能纳米建筑外墙涂料的原料还包括0.5～5份碳量子点。
优选地，纳米填料包括云母粉、硫酸钡、长石粉、硅藻土中的至少一种。
优选地，纳米填料的粒径为300～1000nm。
优选地，分散剂包括高分子聚合物分散剂。
优选地，润湿剂包括非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂中的至少一种。
优选地，成膜助剂包括二异丙醇己二酸酯、丙烯酸双环戊烯基氧乙基酯中的至少一种。
优选地，消泡剂包括有机硅消泡剂。
优选地，PH调节剂包括氨水、氢氧化钠溶液、AMP95中的至少一种。
优选地，增稠剂包括丙烯酸类增稠剂、聚氨酯类增稠剂中的至少一种。
优选地，防腐剂包括卡松防腐剂。
本发明相对于现有技术具有以下有益效果：
1.弹性纯丙烯酸酯乳液和氟碳乳液的联合使用，可以保证外墙涂料具备较好弹性的同时使其耐候性能得到明显增强，特别的，氟碳树脂中的氟原子疏水性较强，可以使得外部污染物较难粘附在涂层表面，使得涂层具有较好的耐粘污性能，具备一定的自清洁能力。
2.在制备的二硫化钼/纳米纤维素复合物中，纳米纤维素为纳米纤维素纤维，其被氧化后其中的一个伯羟基被氧化为羧酸根基团，一方面，羧酸根使纳米纤维素纤维之间产生相互排斥，使得纳米纤维素纤维可以很好的分散在水中，进一步保证了其可以与二硫化钼纳米片的良好复合，一维的纳米纤维素纤维可以与插层到二硫化钼纳米片的层间，可形成紧密的二硫化钼/纳米纤维素复合结构，进一步增强纳米纤维素的机械性能的同时增强了二硫化钼纳米片在水中的分散性，另一方面，纳米纤维素纤维表面大量的羟基和羧基可与乳液中的丙烯酸树脂中的羟基或羧基形成氢键，增强了纳米纤维素纤维与基体树脂的复合能力，进一步增强了二硫化钼/纳米纤维素于基体的复合能力，使得最后形成的涂层更加紧密，从而使得涂层具备更为优异的机械性能、耐候性能、耐沾污性能、耐酸碱性能等。
3.纳米二氧化钛表面包覆一层水合氧化铝，可以有效的调控二氧化钛的光催化降解性能，使得二氧化钛颗粒表面含有更多的羟基，增强其同时增强了二氧化钛颗粒与二硫化钼/纳米纤维素复合物和基体树脂的复合性能，使整个涂料体系形成有较强的协同作用，并使得最后形成的涂层具备更佳的致密性，从而使涂层的综合性能大大增强。
4.在制备的涂料中，二硫化钼/纳米纤维素复合物中的二硫化钼暴露的大量活性边缘可与水溶液反应产生活性氧，部分活性氧可氧化细菌细胞膜上的磷脂和蛋白质，进而使得二硫化钼/纳米纤维素复合物和利用其制备的涂料也具备较好的抗菌性能。进一步地，二硫化钼/纳米纤维素复合物为铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物，由铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物制备的涂料具有更为优异的抗菌性能，原因是涂层中释放的部分Fe2+可被二硫化钼与水反应生成的活性氧氧化生成Fe3+，一方面，Fe2+和Fe3+可直接抑制细菌生长，亦可与活性氧自由基组成类芬顿系统，发生类芬顿反应，加速产生活性氧，进一步增强涂层的抗菌性能。另外，本方案中的二氧化钛也具备优异的抗菌性能，水合氧化铝包覆的二氧化钛可以与二硫化钼/纳米纤维素复合物协同作用，发挥出更为优异的抗菌性能。
5.纳米二氧化钛还具备优异的抗紫外性能，可使外墙涂料在暴晒的情况下有较好的耐候性能，而在本发明中的一个优选方案中，在涂层中引入具有较强的紫外吸收性能的碳量子点，碳量子点与二氧化钛颗粒协同作用使得涂层的抗紫外性能大大增强，进一步增强涂层常年处在暴晒环境中的耐候性，延长了涂层的使用寿命。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
1.制备二硫化钼/纳米纤维素复合物
(1)处理I
制备纳米纤维素纤维：取一定量的纤维原木浆悬浮液，依次加入6.0mol/LNaBr溶液、0.01mol/L TEMPO溶液及6.0mol/LNaClO溶液混合均匀形成混合溶液，并利用0.2mol/LNaOH溶液将上述混合溶液调节pH值至10～10.5。随后将上述混合溶液进行机械搅拌1小时，并超声30分钟，然后加入适量甲醇终止反应，接着加入0.1mol/L HCl溶液调节pH值至7,过滤、洗涤2～3次，重新分散即得到纳米纤维素纤维分散液；
制备二硫化钼：采用仲钼酸铵((NH4)6Mo7O24·6H2O)为钼源，硫脲(CS(NH2)2)为硫源，将0.3g仲钼酸铵与0.6g硫脲溶于60mL超纯水作为反应溶液，将反应溶液于200℃下反应18小时，反应结束后洗涤、干燥得到二硫化钼粉末；
制备二硫化钼纳米片：将二硫化钼粉末和聚吡咯烷酮加入到乙醇和水的混合溶液中超声36小时，得到二硫化钼纳米片分散液；
制备二硫化钼/纳米纤维素复合物：将纳米纤维素纤维分散液与二硫化钼纳米片分散液混合后加热到80～90℃回流0.5～2小时，得到二硫化钼/纳米纤维素复合物。
(2)处理II
制备纳米纤维素纤维：将纤维原木浆悬浮液机械搅拌1小时，并超声30分钟得到纳米纤维素纤维分散液；
制备二硫化钼：采用仲钼酸铵((NH4)6Mo7O24·6H2O)为钼源，硫脲(CS(NH2)2)为硫源，将0.3g仲钼酸铵与0.6g硫脲溶于60mL超纯水作为反应溶液，将反应溶液于200℃下反应18小时，反应结束后洗涤、干燥得到二硫化钼粉末；
制备二硫化钼纳米片：将二硫化钼粉末和聚吡咯烷酮加入到乙醇和水的混合溶液中超声36小时，得到二硫化钼纳米片分散液；
制备二硫化钼/纳米纤维素复合物：将纳米纤维素纤维分散液与二硫化钼纳米片分散液混合后加热到80～90℃回流0.5～2小时，得到二硫化钼/纳米纤维素复合物。
(3)处理III
处理III-1，
制备纳米纤维素纤维：将纤维原木浆悬浮液机械搅拌1小时，并超声30分钟得到纳米纤维素纤维分散液；
制备铁掺杂二硫化钼：采用仲钼酸铵((NH4)6Mo7O24·6H2O)为钼源，硫脲(CS(NH2)2)为硫源，乙二胺四乙酸铁钠(C10H12FeN2NaO8)为铁源，将0.3g仲钼酸铵、0.37g乙二胺四乙酸铁钠、0.6g硫脲溶于60mL超纯水作为反应溶液，将反应溶液于200℃下反应18小时，反应结束后洗涤、干燥得到二硫化钼粉末；
制备铁掺杂二硫化钼纳米片：将二硫化钼粉末和聚吡咯烷酮加入到乙醇和水的混合溶液中超声36小时，得到铁掺杂二硫化钼纳米片分散液；
制备二硫化钼/纳米纤维素复合物：将纳米纤维素纤维分散液与铁掺杂二硫化钼纳米片分散液混合后加热到80～90℃回流0.5～2小时，得到铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物。
处理III-2，
制备纳米纤维素纤维：将纤维原木浆悬浮液机械搅拌1小时，并超声30分钟得到纳米纤维素纤维分散液；
制备银掺杂二硫化钼：采用仲钼酸铵((NH4)6Mo7O24·6H2O)为钼源，硫脲(CS(NH2)2)为硫源，硝酸银(AgNO3)为银源，将0.3g仲钼酸铵、0.17g硝酸银、0.6g硫脲溶于60mL超纯水作为反应溶液，将反应溶液于200℃下反应18小时，反应结束后洗涤、干燥得到银掺杂二硫化钼粉末；
制备二硫化钼纳米片：将银掺杂二硫化钼粉末和聚吡咯烷酮加入到乙醇和水的混合溶液中超声36小时，得到银掺杂二硫化钼纳米片分散液；
制备银掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物：将纳米纤维素纤维分散液与银掺杂二硫化钼纳米片分散液混合后加热到80～90℃回流0.5～2小时，得到银掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物。
处理III-3，
制备纳米纤维素纤维：将纤维原木浆悬浮液机械搅拌1小时，并超声30分钟得到纳米纤维素纤维分散液；
制备银掺杂二硫化钼：采用仲钼酸铵((NH4)6Mo7O24·6H2O)为钼源，硫脲(CS(NH2)2)为硫源，氯化铜(CuCl2)为银源，将0.3g仲钼酸铵、0.14g氯化铜、0.6g硫脲溶于60mL超纯水作为反应溶液，将反应溶液于200℃下反应18小时，反应结束后洗涤、干燥得到铜掺杂二硫化钼粉末；
制备二硫化钼纳米片：将铜掺杂二硫化钼粉末和聚吡咯烷酮加入到乙醇和水的混合溶液中超声36小时，得到二硫化钼纳米片分散液；
制备银掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物：将纳米纤维素纤维分散液银掺杂二硫化钼纳米片分散液混合后加热到80～90℃回流0.5～2小时，得到银掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物。
2.制备水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛
处理IV：将纳米二氧化钛分散于水中，加入六偏磷酸钠进行分散，使纳米二氧化钛完全分散，随后利用0.5mol/L NaOH调节pH值至10～10.5，同时将溶液加热至70℃左右搅拌分散30分钟，然后向溶液中滴加偏铝酸钠溶液，滴加时间为30～40分钟，滴加过程中温度维持在70℃左右并维持搅拌，滴加完后继续搅拌30～40分钟即可得到水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
实施例2
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理I的二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV的水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
实施例3
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液30份、水性氟碳乳液30份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理I的二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV的水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
实施例4
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理II的二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV的水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
实施例5
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理III-1的铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV的水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
实施例6
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理III-2的银掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV的水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
实施例7
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理III-3的铜掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV的水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
实施例8
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、碳量子点1份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理III-1的铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV的水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、碳量子点、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
对比例1
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼/纳米纤维素复合物12份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼/纳米纤维素复合物采用实施例1中处理I的二硫化钼/纳米纤维素复合物，纳米二氧化钛采用未经水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼/纳米纤维素复合物和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
对比例2
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼4份、纳米纤维素8份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼采用实施例1中处理I中的二硫化钼纳米片，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV中水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼、纳米纤维素和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
对比例3
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、二硫化钼4份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；其中，二硫化钼采用实施例1中处理I中的二硫化钼纳米片，纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV中水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼、纳米纤维素和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
对比例4
制备本实施例的涂料配方为：水性弹性乳液40份、水性氟碳乳液20份、纳米二氧化钛12份、纳米填料20份、分散剂2份、润湿剂0.8份、成膜助剂2份、消泡剂0.5份、PH调节剂0.2份、增稠剂0.4份、防腐剂0.3份、水15份；纳米二氧化钛采用实施例1中处理IV中水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛。
制备本实施例的涂料的方法如下：将二硫化钼、纳米纤维素和纳米二氧化钛搅拌30～40分钟至充分混合后，向其中加入水性弹性乳液、水性氟碳乳液、分散剂、润湿剂、成膜助剂继续搅拌30～40分钟至充分混合，接着继续加入纳米填料、消泡剂、PH调节剂、增稠剂、防腐剂、水搅拌15～20分钟至充分混合，得到涂料。
测试例
1.实验构建方式
(1)对实施例2～7和对比例1～2的涂料进行基本性能测试，其中，耐酸碱性按照GB/T 9274-1988相关标准进行测试，耐洗刷性、耐人工气候老化性、耐沾污性、拉伸强度、断裂伸长率按照JGT 172-2005相关标准进行测试。
(2)抗菌效果的测试：
采用两种细菌：革兰氏阴性的大肠杆菌(E.coli，ATCC 25922)与革兰氏阳性的金黄色葡萄球菌(S.aureus，ATCC 25923)与涂料共培养来对涂层的抗菌性能进行评价。
实验组：将1.0×07CFU/mL-1的大肠杆菌和金黄色葡萄混合菌液加入到培养皿中，再倒入一定量的培养基混合均匀，随后往培养基内放置利用实施例2～8和对比例1～2中所得到的固化后且经过消毒的涂料压制而成的直径为10mm、厚度为5mm的样片，然后将培养基放置于37℃恒温培养箱中培养24～48h。
对照组：将1.0×07CFU/mL-1的大肠杆菌和金黄色葡萄混合菌液加入到培养皿中，再倒入一定量的培养基混合均匀，然后将培养基放置于37℃恒温培养箱中培养24～48h。
抗菌率的测定：根据国标GB/T 4789.2数出细菌菌落个数，然后根据下列公式计算样品的抗菌效率：(A-B)/B×100％，其中，A为对照组样品对应的菌落个数，B为实验组样品对应的菌落个数。
2.实验结果
对实施例2～8和对比例1～2进行涂料的基本性能测试结果如表1所示。
表1实施例2～8和对比例1～2的涂料基本性能测试结果
Figure BDA0003681062320000121
Figure BDA0003681062320000131
Figure BDA0003681062320000141
以上实施例2～8和对比例1～2在容器中的搅拌均匀后无硬块，呈均匀状态，且皆属于VOC低排放产品。由表1可以看出，实施例2和实施例5～8的涂料具有较佳的综合性能，在实施例8中的涂料中还加入了碳量子点，使得实施例8中的涂料的耐老化性能更佳。实施例3中，水性弹性乳液：水性氟碳乳液的比例为1:1，其弹性性能相对于实施例2来说下降明显，其形成的涂料更容易开裂。实施例4中，所采用的的纳米纤维素纤维没有经过氧化，导致纳米纤维素纤维与二硫化钼以及基体树脂的相容性下降，使得最后形成的涂层不够致密，耐候性能和弹性性能皆有所下降。对比例1～4中的涂料的各方面性能均明显下降，表明纳米纤维素纤维/二硫化钼、水合氧化铝包覆改性的纳米二氧化钛、基体树脂中是存在相互协同作用的，这样的协同作用使得涂层的综合性能更优。
对实施例2～8和对比例1～4进行涂料的抗菌性能测试如表2所示。
表2实施例2～8和对比例1～24中的涂料抗菌性能测试结果
性能 抗菌率(％)
实施例2 90.8
实施例3 90.4
实施例4 87.6
实施例5 98.6
实施例6 95.2
实施例7 93.5
实施例8 99.2
对比例1 83.2
对比例2 80.6
对比例3 77.2
对比例4 73.4
由表2可以看出，实施例2～8中的涂料的抗菌率达到87％以上，具有较好的抗菌性能，其中，由金属掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物制备的涂料的抗菌率效果好，且由铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物比银或铜掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物制备的涂料的抗菌性能更好，另外，与银、铜相比，铁源成本更低，可大大减少外墙涂料的成本。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，但这些修改或替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，按照重量份数计算，其原料包括以下组分：水性弹性乳液15～50份、水性氟碳乳液10～30份、二硫化钼/纳米纤维素复合物10～15份、纳米二氧化钛10～15份、纳米填料15～30份、分散剂1～3份、润湿剂0.1～2份、成膜助剂1～5份、消泡剂0.1～2份、PH调节剂0.1～1份、增稠剂0.2～1份、防腐剂0.3～0.7份、水10～30份；
所述水性弹性乳液为纯丙烯酸树脂乳液，所述氟碳乳液为含氟丙烯酸树酯乳液；
所述二硫化钼/纳米纤维素复合物的制备方法如下，
制备所述纳米纤维素：利用2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物/溴化钠/次氯酸钠氧化体系对纤维原木浆进行氧化后进一步分散均匀，得到纳米纤维素分散液；
制备二硫化钼纳米片：配制乙醇和水的混合溶液A，将二硫化钼粉末和聚乙烯吡咯烷酮加入到混合溶液A中混合以形成混合溶液B，对所述混合溶液B进行超声24～72小时，得到二硫化钼纳米片分散液；
制备所述二硫化钼/纳米纤维素复合物：将所述纳米纤维素分散液与所述二硫化钼纳米片分散液混合形成混合溶液C，将所述混合溶液C加热到80～90℃回流0.5～2小时，得到所述二硫化钼/纳米纤维素复合物。
2.如权利要求1所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，所述二硫化钼/纳米纤维素复合物中的纳米纤维素为纳米纤维素纤维。
3.如权利要求2所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，所述纳米纤维素纤维的直径为30～60nm，所述纳米纤维素纤维的长径比为不低于100。
4.如权利要求2所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，所述纳米二氧化钛经过水合氧化铝包覆改性。
5.如权利要求1所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，所述二硫化钼/纳米纤维素复合物为金属掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物。
6.如权利要求5所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，所述金属掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物为铁掺杂二硫化钼/纳米纤维素复合物。
7.如权利要求1所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，按照重量份数计算，所述原料还包括0.5～5份碳量子点。
8.如权利要求1所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，所述水性弹性乳液和水性氟碳乳液的比例为1～2:1。
9.如权利要求1所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于：所述纳米填料包括云母粉、硫酸钡、长石粉、硅藻土中的至少一种。
10.如权利要求9所述多功能纳米建筑外墙涂料，其特征在于，所述纳米填料的粒径为300～1000nm。
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