CN115160837A - 一种亲水自清洁涂料组合物和一种亲水自清洁涂料 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及自清洁涂料技术领域，具体公开了一种亲水自清洁涂料组合物和一种亲水自清洁涂料。一种亲水自清洁涂料组合物包括以质量百分比计的以下组分：纳米光触媒1.71～2.86%、导电性纳米微粒0.42～0.72%、无机粘合剂0.85～1.43%、成膜剂30～35%；所述成膜剂为重量比为(3～5):(0.8～1.2):(0.4～0.6)的无机硅酸盐树脂、丙烯酸乳液和硅溶胶的混合物。一种亲水自清洁涂料是由所述亲水自清洁涂料组合物制得。本申请提高了亲水自清洁涂料的耐光催化分解性。
Description
技术领域
本申请涉及自清洁涂料技术领域，具体涉及一种亲水自清洁涂料组合物和一种亲水自清洁涂料。
背景技术
随着城市化的进程，道路、桥梁建筑物越来越多。而水泥基材在风吹日晒的自然条件下由于灰尘和油污等而特别的容易引起顽固性的污痕。亲水自清洁涂料主要应用在玻璃等致密基材领域，但是亲水自清洁涂料应用在具有多孔的水泥基材表面上还没有先例。亲水自清洁涂料应用在多孔基材表面的难点在于，成膜物虽然能够使亲水自清洁涂料能够应用在多孔基材表面，但是成膜物易被被光催化分解。
发明内容
为了提高亲水自清洁涂料的耐光催化分解性，本申请提供一种亲水自清洁涂料组合物和一种亲水自清洁涂料。
第一方面，本申请提供的一种亲水自清洁涂料组合物，采用如下技术方案：
一种亲水自清洁涂料组合物，以所述亲水自清洁涂料组合物基准，所述亲水自清洁涂料组合物包括以质量百分比计的以下组分：
纳米光触媒1.71～2.86％、导电性纳米微粒0.42～0.72％、无机粘合剂0.85～1.43％、成膜剂30～35％；
所述成膜剂为重量比为(2.5～5.5):(0.7～1.3):(0.3～0.7)的无机硅酸盐树脂、丙烯酸乳液和硅溶胶的混合物。
在一些实施方式中，所述成膜剂为重量比为(3～5):(0.8～1.2):(0.4～0.6)的无机硅酸盐树脂、丙烯酸乳液和硅溶胶的混合物。
在一些实施方式中，所述成膜剂为重量比为4:1:0.5的无机硅酸盐树脂、丙烯酸乳液和硅溶胶的混合物。
在一些实施方式中，所述无机硅酸钾树脂可以选自KS33plus型无机硅酸盐树脂和KS35plus型无机硅酸盐树脂。
在一些实施方式中，所述丙烯酸乳液为选自纯丙乳液和苯丙乳液。例如：Acronal7015型纯丙乳液、Acronal 7016G型纯丙乳液等。
在一些实施方式中，所述硅溶胶为碱性硅溶胶。例如：Levasil CS30-130型硅溶胶、CC301型硅溶胶等。
在一些实施方式中，所述成膜剂的用量可以为30wt％、31wt％、32wt％、33wt％、34wt％、35wt％等。
在一些实施方式中，所述纳米光触媒的用量可以为1.7wt％、1.8wt％、1.9wt％、2wt％、2.1wt％、2.2wt％、2.3wt％、2.4wt％、2.5wt％、2.6wt％、2.7wt％、2.8wt％。
在一些实施方式中，所述导电性纳米微粒的用量可以为0.45wt％、0.5wt％、0.55wt％、0.6wt％、0.65wt％、0.7wt％。
在一些实施方式中，所述无机粘合剂的用量可以为0.85wt％、0.9wt％、0.95wt％、1wt％、1.05wt％、1.1wt％、1.15wt％、1.2wt％、1.3wt％、1.4wt％。
在一些实施方式中，所述纳米光触媒、所述导电性纳米微粒和所述无机粘合剂的重量比为2:0.5:1。
在一些实施方式中，所述纳米光触媒为纳米二氧化钛。
在一些实施方式中，所述无机粘合剂为纳米二氧化硅。
在一些实施方式中，所述导电性纳米微粒为纳米氧化铟锡。
在一些实施方式中，所述亲水自清洁涂料组合物还包括以质量百分比计的以下组分：去离子水41～52％、亲水性有机溶剂12～15％、消泡剂0.1～0.3％、润湿分散剂0.2～0.4％、流平剂0.2～0.3％、硅烷偶联剂2～3％、增稠剂0.2～0.3％、稳定剂0.3～0.5％。
在一些实施方式中，所述去离子水的用量可以为42wt％、43wt％、44wt％、45wt％、46.1wt％、47wt％、48wt％、49wt％、50wt％、51wt％等。
在一些实施方式中，所述亲水性有机溶剂的用量可以为12.5wt％、13wt％、13.5wt％、14wt％、14.5wt％等。
在一些实施方式中，所述亲水性有机溶剂的用量可以为12.5wt％、13wt％、13.5wt％、14wt％、14.5wt％等。
在一些实施方式中，所述亲水性有机溶剂为醇类有机溶剂。其中，所述醇类有机溶剂可以选自乙醇、异丙醇和丙醇。所述醇类有机溶剂可以为重量比为(1～3):(0.5～1.5)的乙醇和异丙醇的混合物，例如：2:1。
在一些实施方式中，所述消泡剂的用量为0.15wt％、0.2wt％、0.25wt％等。
在一些实施方式中，所述消泡剂为水性消泡剂。例如：TEGO FOAMEX 810型消泡剂。
在一些实施方式中，所述润湿分散剂的用量可以为0.25wt％、0.3wt％、0.35wt％等。
在一些实施方式中，所述润湿分散剂为阴离子润湿分散剂。例如：Disperbx S60型润湿分散剂。
在一些实施方式中，所述流平剂的用量为0.25wt％。
在一些实施方式中，所述流平剂可以为TEGO FLOW 425型流平剂。
在一些实施方式中，所述硅烷偶联剂的用量为2.5wt％。所述硅烷偶联剂可以为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
在一些实施方式中，所述增稠剂的用量为0.25wt％。例如：所述增稠剂可以选自A200气相二氧化硅和膨润土。
在一些实施方式中，所述稳定剂的用量为0.35wt％、0.4wt％、0.45wt％。
在一些实施方式中，所述稳定剂可以为STAB PV型稳定剂。
第二方面，本申请提供的一种亲水自清洁涂料，采用如下技术方案：
一种亲水自清洁涂料是由上述亲水自清洁涂料组合物制得。
在一些实施方式中，所述亲水自清洁涂料的制备方法包括以下步骤：
S1、将所述去离子水、所述硅烷偶联剂和所述亲水性有机溶剂混合均匀；
S2、将所述去离子水、所述消泡剂、所述润湿分散剂和所述流平剂混合均匀，之后加入所述导电性纳米微粒、所述纳米光触媒和所述无机粘合剂并分散均匀；
S3、将步骤S2得到的混合料加入到步骤S1得到的混合料中并混合均匀；
S4、将所述成膜剂和所述去离子水混合均匀；
S5、将步骤S3得到的混合料加入到步骤S4得到的混合料中并混合均匀；
S6、向步骤S5得到的混合料中，先加入稳定剂并混合均匀，再加入增稠剂并混合均匀，得到所述亲水自清洁涂料。
综上所述，本申请具有以下有益效果：
本申请通过加入由无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶组合得到的成膜剂，使得亲水自清洁涂料同时具备优良的亲水性、耐水性、耐气候老化性和耐光催化分解性。尤其是对于提升亲水自清洁涂料的耐光催化分解性而言，无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶，三者缺一不可。
具体实施方式
以下结合实施例对本申请作进一步详细说明。
在没有特别说明的情况下，本申请所用实验原料均采用市售产品。其中，本申请所用的实验原料来源如下：
(1)无机硅酸盐树脂：KS33plus型无机硅酸盐树脂、KS35plus型无机硅酸盐树脂。
(2)纯丙乳液：Acronal 7015型纯丙乳液：固含量为48wt％，pH＝7.5～9.0，最低成膜温度28℃；Acronal 7016G型纯丙乳液：固含量为48wt％，pH＝6.5～8.0，最低成膜温度35℃。
(3)硅溶胶硅溶胶：Levasil CS30-130型硅溶胶：pH＝10.0～11.0；CC301型硅溶胶：pH＝8。
(4)消泡剂：TEGO FOAMEX 810型消泡剂。
(5)润湿分散剂：Disperbx S60型润湿分散剂。
(6)流平剂：TEGO FLOW 425型流平剂。
(7)硅烷偶联剂：γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷
(8)增稠剂：A200型气相二氧化硅。
(9)稳定剂：STAB PV型稳定剂。
亲水自清洁涂料的制备
本申请中，各个实施例和对比例亲水自清洁涂料的配料表如表1所示。
表1：本申请亲水自清洁涂料的配料表
其中，亲水自清洁涂料的制备方法包括以下步骤：
S1、将所述去离子水、所述硅烷偶联剂和所述亲水性有机溶剂混合至混合料呈完全透明的均匀液体；
S2、将所述去离子水、所述消泡剂、所述润湿分散剂和所述流平剂混合均匀，之后加入所述导电性纳米微粒、所述纳米光触媒和所述无机粘合剂并分散均匀；
S3、将步骤S2得到的混合料加入到步骤S1得到的混合料中并混合均匀；
S4、将所述成膜剂和所述去离子水混合均匀；
S5、将步骤S3得到的混合料加入到步骤S4得到的混合料中并混合均匀；
S6、向步骤S5得到的混合料中，先加入稳定剂并混合均匀，再加入增稠剂并混合均匀，得到所述亲水自清洁涂料。
亲水自清洁涂料的性能检测
(1)接触角：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定测定接触角。其中，接触角越小，表明亲水自清洁涂料的亲水性越好。
(2)分解有机物试验(甲基红)：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定测定色差值ΔE。其中，色差值ΔE越大，表明亲水自清洁涂料的自清洁能力越强。
(3)干燥时间：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定进行检测。
(4)涂膜外观：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定进行检测。
(5)附着力：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定进行检测。
(6)耐水性：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定进行检测。
(7)耐碱性：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定进行检测。
(8)耐湿冷热循环性：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定进行检测。
(9)耐人工气候老化：按照GB/T31815-2015《建筑外表面用自清洁涂料》规定进行检测。
(10)耐光催化分解性：其中，检测方法包括以下步骤：
步骤一：准备四块0.25平米玻璃，将玻璃表面清洗干净，晾干备用；
步骤二：将涂料采用喷涂/刷涂的施工方法，均匀的涂布在玻璃表面，自然干燥固化3天，备用；
步骤三：将1立方米的密封标准实验舱，清洗干净，消除内部的VOC至国标以下；将实验舱放置于在空旷场地，白天可以被阳光全天，阳光消失后接通紫外光源，测试15天，监控15天后实验舱内的VOC值；
步骤四：判断涂层被分解的状况；其中，数值越高，证明涂层被分解的越多。
实施例1～16和对比例1～3
实施例1～7和对比例1～9的区别在于：成膜剂中的无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶的用量不同。其中，实施例1～7和对比例1～9中成膜剂的配料表和性能检测结果如表2-1～表2-5所示。
表2-1：实施例1和对比例1～3中成膜剂的配料和性能检测结果
表2-2：实施例2～5中成膜剂的配料和性能检测结果
表2-3：实施例6～9中成膜剂的配料和性能检测结果
表2-4：实施例10～13中成膜剂的配料表和性能检测结果
实施例14～16
相较于实施例1，实施例14～16的区别在于：使用了不同的无机硅酸盐树脂、纯丙乳液或者硅溶胶。
表2-5：实施例14～16的配料和性能检测结果
由表2-1～表2-5可以看出，本申请通过加入由无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶组合得到的成膜剂，使得亲水自清洁涂料同时具备优良的亲水性、耐水性、耐气候老化性和耐光催化分解性。尤其是对于提升亲水自清洁涂料的耐光催化分解性而言，无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶，三者缺一不可。
通过比较实施例1和对比例1～3可以看出，对于提升亲水自清洁涂料的耐光催化分解性和耐水性，成膜剂中组合使用的无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶，三者缺一不可。
通过比较实施例1～13可以看出，成膜剂中无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶的重量比对于亲水自清洁涂料的耐水性、分解有机物的能力、亲水自洁性和耐候性都会产生一定的影响。这是由于成膜剂中无机成膜物属于多孔结构，亲水耐候但不耐水；成膜剂中有机成膜物质属于交联封闭结构，不仅耐水性好、耐候稍差、尤其容易被纳米二氧化钛催化分解，而且有机成膜物质的添加比例会对亲水自清洁涂料的亲水性和光催化分解性、及其他功能性填料的原本性能产生很大的影响。当将成膜剂中无机硅酸盐树脂、纯丙乳液和硅溶胶调到合适的重量比，不仅可以充分发挥有机成膜物质和无机成膜物质的优势，还可以避开有机成膜物质和无机成膜物质的短处。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，以所述亲水自清洁涂料组合物基准，所述亲水自清洁涂料组合物包括以质量百分比计的以下组分：
纳米光触媒1.71～2.86%、导电性纳米微粒0.42～0.72%、无机粘合剂0.85～1.43%、成膜剂30～35%；
所述成膜剂为重量比为(2.5～5.5):(0.7～1.3):(0.3～0.7)的无机硅酸盐树脂、丙烯酸乳液和硅溶胶的混合物。
2.根据权利要求1所述的亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，所述成膜剂为重量比为(3～5):(0.8～1.2):(0.4～0.6)的无机硅酸盐树脂、丙烯酸乳液和硅溶胶的混合物。
3.根据权利要求2所述的亲水自清洁涂料组合物，所述成膜剂为重量比为4:1:0.5的无机硅酸盐树脂、丙烯酸乳液和硅溶胶的混合物。
4.根据权利要求1所述的亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸乳液选自纯丙乳液和苯丙乳液。
5.根据权利要求1所述的亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，所述硅溶胶为碱性硅溶胶。
6.根据权利要求1所述的亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，所述纳米光触媒、所述导电性纳米微粒和所述无机粘合剂的重量比为2:0.5:1；
优选的，所述纳米光触媒为纳米二氧化钛；
优选的，所述导电性纳米微粒为纳米氧化铟锡；
优选的，所述无机粘合剂为纳米二氧化硅。
7.根据权利要求1所述的亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，所述亲水自清洁涂料组合物还包括以质量百分比计的以下组分：去离子水41～52%、亲水性有机溶剂12～15%、消泡剂0.1～0.3%、润湿分散剂0.2～0.4%、流平剂0.2～0.3%、硅烷偶联剂2～3%、增稠剂0.2～0.3%、稳定剂0.3～0.5%。
8.根据权利要求7所述的亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，所述亲水性有机溶剂为醇类有机溶剂；
优选的，所述醇类有机溶剂选自乙醇、异丙醇和丙醇；
优选的，所述醇类有机溶剂为重量比为2:1的乙醇和异丙醇的混合物。
9.根据权利要求7所述的亲水自清洁涂料组合物，其特征在于，所述硅烷偶联剂为γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。
10.一种亲水自清洁涂料，其特征在于，所述亲水自清洁涂料是由权利要求1～9中任一项所述的亲水自清洁涂料组合物制得。
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- 2022-08-10 CN CN202210956498.3A patent/CN115160837A/zh active Pending
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