CN115340795B - 一种丙烯酸高弹防水涂料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种丙烯酸高弹防水涂料，包括以下组分：改性纯丙乳液、钛白粉、填料和功能助剂，所述改性纯丙乳液通过将改性无机纳米石墨烯胶囊加入纯丙乳液中制得，所述改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.1‑0.5。本发明提供的丙烯酸高弹防水涂料的耐老化性能和抗菌性能得到明显提升。

Description

一种丙烯酸高弹防水涂料及其制备方法

技术领域

本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种丙烯酸高弹防水涂料及其制备方法。

背景技术

现市面普遍防水涂料不能外露，耐紫外线、耐酸耐碱耐候性能差，耐老化时间短，一般使用寿命只能达到3—5年且要打保护层覆盖。而光伏屋面的光伏太阳能板设计年限25年且要外露，市面普遍防水涂料满足不了其要求。

常用的纯丙烯酸乳液的粒径分布均匀，稳定性高，涂膜综合性能好，且防水性能好，其用于材料中会提高材料的韧性，用于金属屋面时，屋面受拉力或者拉力影响，其都能保持稳定，屋面不受力开裂，长久保持三防性能，但其耐老化性能和抗菌性能较差。

发明内容

针对现有丙烯酸高弹防水涂料存在耐老化性能和抗菌性能差的问题，本发明提供了一种丙烯酸高弹防水涂料及其制备方法。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种丙烯酸高弹防水涂料，包括以下组分：改性纯丙乳液、钛白粉、填料和功能助剂，所述改性纯丙乳液通过将改性无机纳米石墨烯胶囊加入纯丙乳液中制得，所述改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.1-0.5。

可选的，所述丙烯酸高弹防水涂料包括以下重量组分：改性纯丙乳液45-50份，钛白粉3-5份，填料35-45份和功能助剂2.4-4份。

可选的，所述改性无机纳米石墨烯的制备方法为：

将铝酸酯偶联剂加入到中空石墨烯胶囊悬浮液中，搅拌，干燥后得到第一石墨烯粉体；

将第一石墨烯粉体与硬酯酸混合，干燥得到改性无机纳米石墨烯胶囊。

可选的，所述纯丙乳液通过丙烯酸类化合物、甲基丙烯酸类化合物、甲基丙烯酸甲酯类化合物聚合而成。

可选的，所述填料包括云母粉和硫酸钡中的一种或两种。

可选的，以所述丙烯酸高弹防水涂料的重量为基准，所述填料包括云母粉15～20份和硫酸钡20～25份。

可选的，所述功能助剂包括抗氧化剂、抗UV助剂、防冻剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、pH调节剂和增稠剂中的一种或多种。

可选的，以所述丙烯酸高弹防水涂料的重量为基准，所述功能助剂包括抗氧化剂0.3-0.5份、抗UV助剂0.3-0.5份、防冻剂0.3-0.5份、分散剂0.3-0.5份、消泡剂0.3-0.5份、防腐剂0.3-0.5份、pH调节剂0.3-0.5份、增稠剂0.3-0.5份。

可选的，所述丙烯酸高弹防水涂料还包括溶剂0～10份，所述溶剂为水。

另一方面，本发明实施例提供了如上所述的丙烯酸高弹防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

将改性纯丙乳液、钛白粉和填料搅拌20-40min至混合均匀，得到混合料，将混合料进行研磨过滤；

向研磨后的混合料中加入功能助剂，搅拌10-30min，即得到丙烯酸高弹防水涂料。

在本发明中，通过将改性无机纳米石墨烯胶囊加入纯丙乳液中，提高纯丙乳液的耐洗刷性、耐候性等性能并赋予纯丙乳液抗菌、自洁的特殊功能。改性无机纳米石墨烯胶囊中改性后的纳米粒子具有良好的疏水性，无机纳米粒子与纯丙乳液的单体之间更容易形成化学键，进而使得包含改性纯丙乳液的丙烯酸高弹防水涂料形成的涂膜拉伸强度、延伸率、粘结强度和耐候性明显提升，耐热性和耐老化得到明显改善。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明一实施例公开了一种丙烯酸高弹防水涂料，包括以下组分：改性纯丙乳液、钛白粉、填料和功能助剂，所述改性纯丙乳液通过将改性无机纳米石墨烯胶囊加入纯丙乳液中制得，所述改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.1-0.5。

具体地，改性纯丙乳液的耐候性优异，人工加速气候老化可达5000h，耐热性能优异，80℃不流淌。低温柔性优异，-30℃弯折不断裂。对基材的附着力为0.3N/mm，拉伸强度为1.5MPa。

钛白粉的性能如下：固含≥98％、粒径0.15～0.35um、消色力≥1900、吸油量≤30、pH值6.5～8.0、耐候性日光暴晒下不变色、耐热性高温105℃不返黄。

在本实施例中，通过将改性无机纳米石墨烯胶囊加入纯丙乳液中，提高纯丙乳液的耐洗刷性、耐候性等性能并赋予纯丙乳液抗菌、自洁的特殊功能。改性无机纳米石墨烯胶囊中改性后的纳米粒子具有良好的疏水性，无机纳米粒子与纯丙乳液的单体之间更容易形成化学键，进而使得包含改性纯丙乳液的丙烯酸高弹防水涂料形成的涂膜拉伸强度、延伸率、粘结强度和耐候性明显提升，耐热性和耐老化得到明显改善。

在一些实施例中，所述丙烯酸高弹防水涂料包括以下重量组分：改性纯丙乳液45-50份，钛白粉3-5份，填料35-45份和功能助剂2.4-4份。

在一些实施例中，所述改性无机纳米石墨烯的制备方法为：

将铝酸酯偶联剂加入到中空石墨烯胶囊悬浮液中，搅拌，干燥后得到第一石墨烯粉体。

将第一石墨烯粉体与硬酯酸混合，干燥得到改性无机纳米石墨烯胶囊。

经实验发现，未经改性的无机纳米石墨烯胶囊粒径小，比表面积和比表面能都很大，表面原子严重配位不足，很容易吸附而发生团聚，在非极性聚合物中表现出低分散相容性，降低了无机纳米石墨烯胶囊的机械性能。本实施例中采用铝酸酯偶联剂和硬酯酸混合改性剂对无机纳米石墨烯胶囊进行改性，改性后的石墨烯具有疏水亲油的表面特性，阻止石墨烯粒子间的团聚。改性后的石墨烯壳快速、均匀分散在其他体系中，提高了石墨烯与聚合物之间的相容性。同时改性后的纳米粒子具有良好的疏水性，无机纳米粒子与单体之间更容易形成化学键。因而提高了纯丙乳液的耐老化性、耐洗刷性、耐水性、耐碱性等性能。

铝酸酯偶联剂、硬酯酸和无机纳米石墨烯之间存在物理吸附和化学吸附。物理吸附是指铝酸酯偶联剂和硬酯酸与无机纳米石墨烯之间的结合力主要是范德华力和静电力，形成可逆的多层吸附，包覆在无机纳米石墨烯表面。而化学吸附则是指铝酸酯偶联剂中的单烷氧基与无机纳米石墨烯表面上的羟基氢离子反应，形成化学键合。另外改性无机纳米石墨烯胶囊的两个有机长链与纯丙乳液的聚合物分子发生缠绕，将聚合物与改性无机纳米石墨烯胶囊紧密的结合起来。这一过程使铝酸酯偶联剂在无机纳米石墨烯表面形成单分子层，可防止填充体系的的粘度增大，保持良好的流动性，实现高填充率。

在一些实施例中，所述纯丙乳液通过丙烯酸类化合物、甲基丙烯酸类化合物、甲基丙烯酸甲酯类化合物聚合而成。

在一些实施例中，所述填料包括云母粉和硫酸钡中的一种或两种。

具体地，所述云母粉的性能如下：径厚比>80，比重2.6-2.7，硬度2-3，富弹性，可弯曲，抗磨性和耐磨性好。耐热绝缘，难溶于酸碱溶液，化学性质稳定，弹性模量1505-2134MPa，耐热度500-600℃，导热率0.419-0.670W.(m.K)，电绝缘性200kv/mm，抗放射性5×1014热中子/cm对照度。

所述硫酸钡主要性能如下：BaSO₄含量≥98％、105℃挥发份≤0.2％、水溶物≤0.3％、白度≥94％、吸油量10～30g/100g、pH值6.5～9.0。

在一些实施例中，以所述丙烯酸高弹防水涂料的重量为基准，所述填料包括云母粉15～20份和硫酸钡20～25份。

在一些实施例中，所述功能助剂包括抗氧化剂、抗UV助剂、防冻剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、pH调节剂和增稠剂中的一种或多种。其中，抗氧化剂、抗UV助剂、防冻剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、pH调节剂和增稠剂均为常见的市售试剂。

具体地，所述抗氧化剂主要性能如下：熔点110～125℃、含量≥98％、密度1.10～1.15g/cm³、灰份≤0.1％、透光率≥95％、色度50。

所述抗UV助剂主要性能如下：UVA透射率≤5％、UVB透射率≤1％、UPF≥40。

所述防冻剂主要性能如下：比重1.0～1.1g/cm³、沸点105～110℃、冰点-40～-50℃。

所述分散剂主要性能如下：主要成分为阴离子型聚羧酸盐、外观淡黄色透明粘稠液体、固含量：(％)38±2、特性粘度[η]0.1000-0.1200(0.1N NaCL乌式粘度)、比重：1.25-1.30、pH值6-7、溶解性易溶于水，不溶于醇、醚、苯等有机化合物。

所述消泡剂主要性能如下：外观乳白色液体、不挥发物35～40％、pH值6～8、稳定性(1500转/10分钟)不分层非离子型、消泡率≥95％。

所述防腐剂主要性能如下：比重1.08～1.12g/cm³、闪点50～60℃、pH值2～4、粘度5～6mPas、抗菌活性值≥2.0、抗菌率≥99％。

所述PH调节剂主要性能如下：溶解性与水互溶无沉淀、pH值≥10、密度1.0～1.1g/cm³、抗剪切能力≥50mPa.S。

所述增稠剂主要性能如下：及外观乳白色微稠状，主要成份为水溶性聚丙烯酸盐、pH值(1％溶液)9.0～10.5、固含量32～36％、增稠能力30000～50000mPa.S。

在一些实施例中，以所述丙烯酸高弹防水涂料的重量为基准，所述功能助剂包括抗氧化剂0.3-0.5份、抗UV助剂0.3-0.5份、防冻剂0.3-0.5份、分散剂0.3-0.5份、消泡剂0.3-0.5份、防腐剂0.3-0.5份、pH调节剂0.3-0.5份、增稠剂0.3-0.5份。

本发明的另一实施例公开了如上所述的丙烯酸高弹防水涂料的制备方法，包括以下步骤：

将改性纯丙乳液、钛白粉和填料搅拌20-40min至混合均匀，得到混合料，将混合料进行研磨过滤；

向研磨后的混合料中加入功能助剂，搅拌10-30min，即得到丙烯酸高弹防水涂料。

以下通过实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

本实施例用于说明本发明公开的丙烯酸高弹防水涂料及其制备方法，包括以下操作步骤：

按质量称取以下各组分的原料：

改性纯丙乳液45份、水10份、钛白粉5份、云母粉17.6份、硫酸钡20份、抗氧化剂0.3份、抗UV助剂0.3份、防冻剂0.3份、分散剂0.3份、消泡剂0.3份、防腐剂0.3份、pH调节剂0.3份、增稠剂0.3份。其中，改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.3。

所述改性无机纳米石墨烯胶囊通过以下方法制备得到：将铝酸酯偶联剂加入到中空石墨烯胶囊悬浮液中，搅拌，干燥后得到第一石墨烯粉体；将第一石墨烯粉体与硬酯酸混合，干燥得到改性无机纳米石墨烯胶囊。

将改性纯丙乳液、清水、钛白粉、云母粉、硫酸钡搅拌30min至混合均匀，得到混合料，将混合料进行研磨过滤。在研磨后的混合料中加入抗氧化剂、抗UV助剂、防冻剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、pH调节剂、增稠剂，搅拌20min，即得到丙烯酸高弹防水涂料。

实施例2

包括实施例1中大部分操作步骤，在本实施例中，与实施例1不同的是，水5份、硫酸钡25份。

实施例3

包括实施例1中大部分操作步骤，在本实施例中，与实施例1不同的是，改性纯丙乳液50份、硫酸钡25份，不含溶剂。

实施例4

包括实施例1中大部分操作步骤，在本实施例中，与实施例1不同的是，改性纯丙乳液50份、云母粉17.2份、硫酸钡25份、抗氧化剂0.5份、抗UV助剂0.5份，不含溶剂。

实施例5

包括实施例1中大部分操作步骤，在本实施例中，与实施例1不同的是，改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.1。

实施例6

包括实施例1中大部分操作步骤，在本实施例中，与实施例1不同的是，在本实施例中，与实施例1不同的是，改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.5。

实施例7

包括实施例1中大部分操作步骤，在本实施例中，与实施例1不同的是，所述改性无机纳米石墨烯胶囊通过以下方法制备得到：

将中空石墨烯胶囊悬浮液干燥得到第一石墨烯粉体；将第一石墨烯粉体与硬酯酸混合，干燥得到改性无机纳米石墨烯胶囊。

实施例8

包括实施例1中大部分操作步骤，在本实施例中，与实施例1不同的是，所述改性无机纳米石墨烯胶囊通过以下方法制备得到：

将铝酸酯偶联剂加入到中空石墨烯胶囊悬浮液中，搅拌，干燥后得到改性无机纳米石墨烯胶囊。

对比例1

包括实施例1中大部分操作步骤，在本对比例中，与实施例1不同的是，使用未加入改性无机纳米石墨烯胶囊的纯丙乳液。

对比例2

包括实施例1中大部分操作步骤，在本对比例中，与实施例1不同的是，改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.05。

对比例3

包括实施例1中大部分操作步骤，在本对比例中，与实施例1不同的是，改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.6。

性能测试

将上述实施例1-8和对比例1-3所制得的丙烯酸高弹防水涂料制备的防水膜养护7d后按JG/T375-2012测试性能。

各项测试结果见表1。

表1

从表1测试结果可知，本发明丙烯酸高弹防水涂料物理性能优异，成膜的骨架物料含量高、断裂伸长率和低温弯折更好、拉伸强度和撕裂强度更高，热处理和人工气候老化指标都远超国标。各项物理性能指标超过JG/T375-2012中的技术指标。根据实施例1-实施例4的测试结果可知，当增加硫酸钡用量，成膜后的产品固含、拉伸强度、撕裂强度指标均增大。当增加改性纯丙乳液、硫酸钡用量，成膜后的产品固含、拉伸强度、撕裂强度、延伸率指标均增大。当增加改性纯丙乳液、硫酸钡、抗氧化剂、抗UV助剂用量，成膜后的产品固含、拉伸强度、撕裂强度、延伸率指标均增大，且热处理和人工气候老化指标得到明显改善。根据实施例1、实施例5、实施例6、对比例2和对比例3的测试结果可知，通过控制改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比，可以改变成膜后的产品耐老化性能。根据实施例1和对比例1的测试结果可知，通过使用未改性的纯丙乳液，成膜后的产品各项物理性能指标均下降。根据实施例1、实施例7和实施例8可知，相较于实施例1的丙烯酸高弹防水涂料，通过铝酸酯偶联剂或硬酯酸得到的改性无机纳米石墨烯胶囊使丙烯酸高弹防水涂料的拉伸强度和断裂伸长率均下降。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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 (9)

1.一种丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，包括以下组分：改性纯丙乳液、钛白粉、填料和功能助剂，所述改性纯丙乳液通过将改性无机纳米石墨烯胶囊加入纯丙乳液中制得，所述改性无机纳米石墨烯胶囊和所述纯丙乳液的质量比为0.1-0.5；

所述改性无机纳米石墨烯胶囊的制备方法为：

将铝酸酯偶联剂加入到中空石墨烯胶囊悬浮液中，搅拌，干燥后得到第一石墨烯粉体；

将第一石墨烯粉体与硬脂酸混合，干燥得到改性无机纳米石墨烯胶囊。

2.根据权利要求1所述的丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，所述丙烯酸高弹防水涂料包括以下重量组分：改性纯丙乳液45-50份，钛白粉3-5份，填料35-45份和功能助剂2.4-4份。

3.根据权利要求1所述的丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，所述纯丙乳液通过丙烯酸化合物、甲基丙烯酸化合物、甲基丙烯酸甲酯化合物聚合而成。

4.根据权利要求1所述的丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，所述填料包括云母粉和硫酸钡中的一种或两种。

5.根据权利要求4所述的丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，以所述丙烯酸高弹防水涂料的重量为基准，所述填料包括云母粉15~20份和硫酸钡20~25份。

6.根据权利要求1所述的丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，所述功能助剂包括抗氧化剂、抗UV助剂、防冻剂、分散剂、消泡剂、防腐剂、pH调节剂和增稠剂中的一种或多种。

7. 根据权利要求6所述的丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，以所述丙烯酸高弹防水涂料的重量为基准，所述功能助剂包括抗氧化剂0.3-0.5份、抗UV助剂 0.3-0.5份、防冻剂0.3-0.5份、分散剂0.3-0.5份、消泡剂0.3-0.5份、防腐剂0.3-0.5份、pH调节剂0.3-0.5份、增稠剂0.3-0.5份。

8.根据权利要求1所述的丙烯酸高弹防水涂料，其特征在于，所述丙烯酸高弹防水涂料还包括溶剂0~10份，所述溶剂为水。

9.如权利要求1~8中任意一项所述的丙烯酸高弹防水涂料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

将改性纯丙乳液、钛白粉和填料搅拌20-40min至混合均匀，得到混合料，将混合料进行研磨过滤；

向研磨后的混合料中加入功能助剂，搅拌10-30min，即得到丙烯酸高弹防水涂料。