CN116426203B - 一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用 - Google Patents
一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116426203B CN116426203B CN202310403140.2A CN202310403140A CN116426203B CN 116426203 B CN116426203 B CN 116426203B CN 202310403140 A CN202310403140 A CN 202310403140A CN 116426203 B CN116426203 B CN 116426203B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- surface coating
- coating material
- building surface
- stirring
- parts
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 11
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 28
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims abstract description 24
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 239000001856 Ethyl cellulose Substances 0.000 claims abstract description 20
- ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N Ethyl cellulose Chemical compound CCOCC1OC(OC)C(OCC)C(OCC)C1OC1C(O)C(O)C(OC)C(CO)O1 ZZSNKZQZMQGXPY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 229920001249 ethyl cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 235000019325 ethyl cellulose Nutrition 0.000 claims abstract description 20
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims abstract description 20
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000007822 coupling agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010008 shearing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000003995 emulsifying agent Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 claims description 11
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 8
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 7
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims description 6
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N Dimethyl ether Chemical compound COC LCGLNKUTAGEVQW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 3
- GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N dodecyl benzenesulfonate;sodium Chemical compound [Na].CCCCCCCCCCCCOS(=O)(=O)C1=CC=CC=C1 GVGUFUZHNYFZLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 3
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 3
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940080264 sodium dodecylbenzenesulfonate Drugs 0.000 claims description 3
- ALVYUZIFSCKIFP-UHFFFAOYSA-N triethoxy(2-methylpropyl)silane Chemical group CCO[Si](CC(C)C)(OCC)OCC ALVYUZIFSCKIFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- BTVWZWFKMIUSGS-UHFFFAOYSA-N dimethylethyleneglycol Natural products CC(C)(O)CO BTVWZWFKMIUSGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 abstract description 8
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000011162 core material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 abstract description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 abstract description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 abstract description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 abstract description 2
- 239000003094 microcapsule Substances 0.000 description 25
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 17
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 11
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 125000004177 diethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 5
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 4
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229920000877 Melamine resin Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012669 compression test Methods 0.000 description 1
- 239000004567 concrete Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N melamine Chemical compound NC1=NC(N)=NC(N)=N1 JDSHMPZPIAZGSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N polynoxylin Chemical compound O=C.NC(N)=O ODGAOXROABLFNM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011527 polyurethane coating Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 230000000979 retarding effect Effects 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D175/00—Coating compositions based on polyureas or polyurethanes; Coating compositions based on derivatives of such polymers
- C09D175/04—Polyurethanes
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
- C09D5/18—Fireproof paints including high temperature resistant paints
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/60—Additives non-macromolecular
- C09D7/63—Additives non-macromolecular organic
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
- C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
- C09D7/40—Additives
- C09D7/65—Additives macromolecular
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/18—Oxygen-containing compounds, e.g. metal carbonyls
- C08K3/20—Oxides; Hydroxides
- C08K3/22—Oxides; Hydroxides of metals
- C08K2003/2237—Oxides; Hydroxides of metals of titanium
- C08K2003/2241—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K2201/00—Specific properties of additives
- C08K2201/011—Nanostructured additives
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L2201/00—Properties
- C08L2201/02—Flame or fire retardant/resistant
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Paints Or Removers (AREA)
Abstract
本发明提供了一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用，属于建筑表面涂料技术领域，包括油相和水相；所述油相包括以下原料：纳米TiO2、偶联剂、聚氨酯、氧化石墨烯、阻燃剂、乙基纤维素和有机溶剂；所述水相为乳化剂溶液。其制备方法包括以下步骤：(1)第一乳液的制备；(2)油相乳液的制备；(3)将所述油相乳液滴加至水相溶液中，并经高速剪切、搅拌挥发后，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，得到所述建筑表面涂层材料。本发明提高了芯材利用率及修复率，且避免了使用甲醛、苯酚等有毒有害液体，并使得研究方向朝着绿色、无污染、可持续靠拢。
Description
技术领域
本发明建筑表面涂料技术领域，尤其涉及一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用。
背景技术
建筑表面涂层材料以其优异的复合性能被广泛应用到土木工程、地热工程、造船业、机械工业、海洋业等各个领域。在长期的使用年限下，建筑表面涂层材料受到内、外部恶劣环境的影响，在材料表面和内部不可避免地产生不同尺寸的裂缝，导致结构的耐久性大大降低，同时，建筑表面涂层材料的防火性能不佳，严重时会引发一系列安全性问题，危及我们的生命安全。在建筑表面涂层材料的修复上，传统的修复方法每年都造成巨大的经济损失。因此，建筑表面涂层材料修复与阻燃问题一个亟待解决的具有挑战性的问题。
微胶囊自修复技术可以在基体材料内部形成智能仿生的自愈合化学系统，具有巨大的应用价值，因而受到越来越多的关注。在建筑表面涂层材料的修复上，现有技术中多是脲醛/环氧微胶囊、三聚氰胺/环氧微胶囊、酚醛/环氧微胶囊等，而以上微胶囊为断裂释放型，其中使用甲醛作为原材料，而甲醛对人体有巨大的损害，在使用过程中极易释放，这限制了自修复微胶囊的广泛应用。同时微胶囊的断裂释放需要达到一定的力学触发点促使微胶囊破裂，其修复能力与稳定性不理想。
聚氨酯为建筑表面涂层中常用的树脂，然而其本身属于易燃物，且热释量大，在应用过程当中遇火源、高温等条件，非常容易燃烧，严重影响了建筑的防火安全性能，并且，聚氨酯燃烧过程中会产生一氧化氮和含氮氧化物等有毒物质，对人体造成伤害，同时对环境造成污染。
因此，如何提供一种防火性能好的聚氨酯建筑涂料是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种建筑表面涂层材料，包括油相和水相；
所述油相包括以下重量份数的原料：纳米TiO21-3份、偶联剂2-5份、聚氨酯3.5-4.5份、氧化石墨烯0.5-1份、阻燃剂0.3-0.5份、乙基纤维素2-4份和有机溶剂60-70份；
所述水相为乳化剂溶液。
有益效果：本发明利用了纳米TiO2的体积效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等，合成了有机-无机杂化壁材，同时选择硅烷偶联剂桥接纳米粒子与乙基纤维素，促使纳米粒子深入到乙基纤维素高分子链的π键附近，与其电子云发生重叠，两者互相结合成为致密立体的网状结构，有效地提高了乙基纤维素的力学性能，并且与氧化石墨烯以及聚氨酯混合后，能够在一定程度上提高阻燃效果；同时，本发明中硅烷偶联剂的引用可以减少纤丝之间的碰撞，避免微胶囊发生团聚效应，而聚氨酯与阻燃剂的共混，有效地改善了聚氨酯自身的缺陷，可以在建筑表面涂层材料的阻燃上起到很大作用。
优选的，所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅或3-氨丙基三乙氧基硅烷。
优选的，所述阻燃剂为苯膦酰二氨基双乙基四膦酸。
优选的，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇、四氢呋喃、二甲醚、乙二醇和丙三醇中的一种或几种。
有益效果：本发明中的有机溶剂均使用能够与水互溶的溶剂，避免了使用甲醛、苯酚等有毒有害液体，制备过程中不会残留于产品中，进而使得产品具有绿色环保的特点。
优选的，所述乳化剂质量浓度为0.3-0.6％；
所述乳化剂包括聚乙烯醇、明胶和十二烷基苯磺酸钠中的一种或任意几种。
一种建筑表面涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将纳米TiO2和氧化石墨烯分散于部分有机溶剂中，然后加入偶联剂混合均匀，再进行超声乳化，得到第一乳液；
(2)将乙基纤维素分散于剩余有机溶剂中，再加入步骤(1)所得第一乳液后搅拌溶胀，然后加入聚氨酯与阻燃剂的共混物，得到油相乳液；
(3)将所述油相乳液滴加至水相溶液中，并经高速剪切、搅拌挥发后，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，得到所述建筑表面涂层材料。
有益效果：本发明具有自修复和阻燃特点的多功能缓释微胶囊采用超声乳化-溶剂挥发法进行制备，超声乳化交联技术利用了超声波空化效应，促使壁材表面产生的孔洞更加细小、均一。
优选的，步骤(1)中所述加入偶联剂前还包括调节pH至9-10；
所述超声乳化时间为2h；
步骤(1)中所述部分有机溶剂与步骤(2)中所述剩余有机溶剂的体积比为(1.5-2.5)∶1。
优选的，步骤(2)中所述搅拌溶胀过程中，搅拌速率为800rpm，搅拌温度为50℃，溶胀时间为30min；
所述聚氨酯与阻燃剂的共混物为将聚氨酯与阻燃剂在搅拌速率800rpm、搅拌温度130℃条件下搅拌20min共混后，降温至50℃。
优选的，步骤(3)中所述高速剪切速率为1800-2500rpm，搅拌挥发时间为2h。
有益效果：在上述高速剪切条件下，能够令微胶囊粒径更为均匀，提高产品稳定性，且本发明经过将溶剂搅拌挥发，不会在产品中残留，进而避免了使用过程中有机溶剂残留对人体及环境带来的危害。
一种建筑表面涂层材料在建筑表面涂层材料自修复中的应用。
本发明提供了一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用，本发明制备的具有自修复和阻燃特点的缓释微胶囊，在建筑表面涂层材料自修复的基础上，增加了芯材的阻燃性能以及防腐性能，极大地提高了复合材料的安全性，同时，纳米二氧化钛的引入，使得制备出的多功能缓释微胶囊具有粒径小、分散度高、力学性能佳的特点，氧化石墨烯具有高化学稳定性，二者使得产品在有效地修复建筑表面涂层材料的同时，提高了建筑表面涂层材料的阻燃性能与防腐性能。本发明以具有缓释特性的骨料作为壁材，采用微胶囊化技术将聚氨酯修复剂包裹，通过壁材的微孔来控制芯材的缓慢释放，使微胶囊具有控释的能力与多次释放的能力，有效的避免了断裂释放型微胶囊应力触发不足的问题，在一定程度上可以提高芯材利用率及修复率。这种缓释微胶囊在材料的选择上，避免了使用甲醛、苯酚等有毒有害液体，并使得研究方向朝着绿色、无污染、可持续靠拢。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1为本发明提供的具有自修复和阻燃特点的多功能缓释微胶囊壁材分子形成过程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明中的原料均通过市售途径购买获得。
实施例1
一种建筑表面涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取2份纳米TiO2粒子以及0.7份氧化石墨烯溶于盛有21份无水乙醇的烧杯中，然后加入氨水调节pH至9-10，再向其中加入2份的3-氨丙基三乙氧基硅烷充分混合后，超声乳化2h，得到纳米TiO2醇溶液；
(2)将2份乙基纤维素溶于盛有42份无水乙醇的烧杯中，充分溶解得到乙基纤维素醇溶液，再向该乙基纤维素醇溶液中加入步骤(1)所得纳米TiO2醇溶液，然后在800rpm与50℃下搅拌30min充分溶胀，得到有机-无机杂化壁材乳液；
(3)将4份聚氨酯与0.4份苯膦酰二氨基双乙基四膦酸在800rpm、130℃下搅拌20min共混后，降温至50℃，再与有机-无机杂化壁材乳液充分混合，得到油相乳液；
(4)配置质量分数为0.6％的聚乙烯醇溶液，利用微孔注射器将步骤(3)所得油相乳液缓缓滴加至聚乙烯醇溶液中，并在2000rpm条件下高速剪切、敞口搅拌挥发2h，再经过滤、洗涤、干燥后得到建筑表面涂层材料。
实施例2
一种建筑表面涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取1份纳米TiO2粒子以及0.5份氧化石墨烯溶于盛有20份无水乙醇的烧杯中，然后加入氨水调节pH至10，再向其中加入3份的3-氨丙基三乙氧基硅烷充分混合后，超声乳化2h，得到纳米TiO2醇溶液；
(2)将3份乙基纤维素溶于盛有50份无水乙醇的烧杯中，充分溶解得到乙基纤维素醇溶液，再向该乙基纤维素醇溶液中加入步骤(1)所得纳米TiO2醇溶液，然后在800rpm与50℃下搅拌30min充分溶胀，得到有机-无机杂化壁材乳液。
(3)将3.5份聚氨酯与0.3份苯膦酰二氨基双乙基四膦酸在800rpm、130℃下搅拌20min共混后，降温至50℃，再与有机-无机杂化壁材乳液充分混合，得到油相乳液；
(4)配置质量分数为0.3％的聚乙烯醇溶液，利用微孔注射器将步骤(3)所得油相乳液缓缓滴加至聚乙烯醇溶液中，并在2300rpm条件下高速剪切、敞口搅拌挥发2h，再经过滤、洗涤、干燥后得到建筑表面涂层材料。
实施例3
一种建筑表面涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取3份纳米TiO2粒子以及1份氧化石墨烯溶于盛有28份甲醇的烧杯中，然后加入氨水调节pH至9-10，再向其中加入5份的异丁基三乙氧基硅充分混合后，超声乳化2h，得到纳米TiO2醇溶液；
(2)将4份乙基纤维素溶于盛有42份甲醇的烧杯中，充分溶解得到乙基纤维素醇溶液，再向该乙基纤维素醇溶液中加入步骤(1)所得纳米TiO2醇溶液，然后在800rpm与50℃下搅拌30min充分溶胀，得到有机-无机杂化壁材乳液。
(3)将4.5份聚氨酯与0.5份苯膦酰二氨基双乙基四膦酸在800rpm、130℃下搅拌20min共混后，降温至50℃，再与有机-无机杂化壁材乳液充分混合，得到油相乳液；
(4)配置质量分数为0.5％的十二烷基苯磺酸钠溶液，利用微孔注射器将步骤(3)所得油相乳液缓缓滴加至聚乙烯醇溶液中，并在1800rpm条件下高速剪切、敞口搅拌挥发2h，再经过滤、洗涤、干燥后得到建筑表面涂层材料。
实施例4
一种建筑表面涂层材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)称取2份纳米TiO2粒子以及0.5份氧化石墨烯溶于盛有20份无水乙醇的烧杯中，然后加入氨水调节pH至9-10，再向其中加入4份的3-氨丙基三乙氧基硅烷充分混合后，超声乳化2h，得到纳米TiO2醇溶液；
(2)将3份乙基纤维素溶于盛有40份无水乙醇的烧杯中，充分溶解得到乙基纤维素醇溶液，再向该乙基纤维素醇溶液中加入步骤(1)所得纳米TiO2醇溶液，然后在800rpm与50℃下搅拌30min充分溶胀，得到有机-无机杂化壁材乳液。
(3)将3.5份聚氨酯与0.4份苯膦酰二氨基双乙基四膦酸在800rpm、130℃下搅拌20min共混后，降温至50℃，再与有机-无机杂化壁材乳液充分混合，得到油相乳液；
(4)配置质量分数为0.4％的明胶溶液，利用微孔注射器将步骤(3)所得油相乳液缓缓滴加至聚乙烯醇溶液中，并在2500rpm条件下高速剪切、敞口搅拌挥发2h，再经过滤、洗涤、干燥后得到建筑表面涂层材料。
对比例1
一种建筑表面涂层材料的制备方法，与实施例1不同之处在于，步骤(1)中不包括纳米TiO2。
对比例2
一种建筑表面涂层材料的制备方法，与实施例1不同之处在于，将步骤(1)中的纳米TiO2替换为纳米SiO2。
对比例3
一种建筑表面涂层材料的制备方法，与实施例1不同之处在于，步骤(1)中不使用超声乳化，而是在1000rpm的搅拌速度下高速乳化，得到第一乳液。
对比例4
一种建筑表面涂层材料的制备方法，与实施例1不同之处在于，步骤(3)中不包括阻燃剂苯膦酰二氨基双乙基四膦酸。
对比例5
一种建筑表面涂层材料的制备方法，与实施例1不同之处在于，步骤(1)中不包括氧化石墨烯。
技术效果：
将实施例1-4及对比例1-5的微胶囊样品放入哈特曼管中进行阻燃性能测定，测量出的最高火焰长度与火焰传播平均速度结果如表1所示。
表1
通过表1可以发现，本发明制备的微胶囊具有很高的阻燃性能，本发明实施例1中最高火焰长度仅为256-267mm，平均速度减少至2.08-2.63m/s，火焰最大的传播速度也降低至3.19-4.01m/s。
通过单轴压缩试验来评判微胶囊的自修复性能，如表2所示。将实施例1中的材料掺入标准混凝土试件中，以此来进行抗压强度和修复率的测试，判断其性能，其中取实施例1中的微胶囊按照掺量0％、3％、6％、9％进行设计，试件成型尺寸为70mm×70mm×70mm。
表2
| 实施掺量 | 抗压强度(MPa) | 修复率(％) |
| 0％ | 8.16 | 11 |
| 3％ | 7.96 | 41 |
| 6％ | 7.63 | 60 |
| 9％ | 7.52 | 62 |
通过表2可以发现，本发明制备的微胶囊具有良好的修复效果，修复率在掺量为9％的情况下，可达到63％。考虑抗压强度与修复率两者，选择6％为最佳。
按照GB/T10125-2012《人造气氛腐蚀试验盐雾试验》的规定，对涂覆实施例1-4和对比例1-5所得建筑表面涂层材料后的钢片进行耐腐蚀性检测，用中性NaCl溶液，采用连续喷雾进行加速腐蚀并测试；将添加微胶囊的聚氨酯涂层自修复后划痕处和未添加微胶囊划痕处进行扫描电镜测试涂层的自修复性能。结果显示，盐雾测试24h时，实施例1-4所得产品未出现腐蚀或腐蚀面积小于1％，涂层的耐腐蚀性能优良。而实施例1-4所得产品腐蚀面积大于1％且小于3％，实施例5所得产品腐蚀面积则为5％。可见，本发明中的产品具有良好的耐腐性性能。
由以上数据可以得知，本发明极大地延长了建筑表面涂层材料的使用寿命，能够及时有效地修复建筑表面涂层材料内部微裂缝，避免不必要的损失。此外，本发明还可以有效的提高建筑表面涂层材料的阻燃性能，加强了建筑材料的稳定性与安全性。在材料的选择上，本发明所使用的材料无毒无害，改善了现有技术的不足之处。
以上，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种建筑表面涂层材料，其特征在于，包括油相和水相；
所述油相包括以下重量份数的原料：纳米TiO2 1-3份、偶联剂2-5份、聚氨酯3.5-4.5份、氧化石墨烯0.5-1份、阻燃剂0.3-0.5份、乙基纤维素2-4份和有机溶剂60-70份；
所述水相为乳化剂溶液；
所述建筑表面涂层材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将纳米TiO2和氧化石墨烯分散于部分有机溶剂中，然后加入偶联剂混合均匀，再进行超声乳化，得到第一乳液；
（2）将乙基纤维素分散于剩余有机溶剂中，再加入步骤（1）所得第一乳液后搅拌溶胀，然后加入聚氨酯与阻燃剂的共混物，得到油相乳液；
（3）将所述油相乳液滴加至水相溶液中，并经高速剪切、搅拌挥发后，将所得沉淀过滤、洗涤、干燥，得到所述建筑表面涂层材料；
步骤（1）中所述加入偶联剂前还包括调节pH至9-10；
所述超声乳化时间为2h；
步骤（1）中所述部分有机溶剂与步骤（2）中所述剩余有机溶剂的体积比为（1.5-2.5）∶1；
步骤（2）中所述搅拌溶胀过程中，搅拌速率为800rpm，搅拌温度为50℃，溶胀时间为30min；
所述聚氨酯与阻燃剂的共混物为将聚氨酯与阻燃剂在搅拌速率800rpm、搅拌温度130℃条件下搅拌20min共混后，降温至50℃；
步骤（3）中所述高速剪切速率为1800-2500rpm，搅拌挥发时间为2h。
2.根据权利要求1所述的一种建筑表面涂层材料，其特征在于，所述偶联剂为异丁基三乙氧基硅或3-氨丙基三乙氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的一种建筑表面涂层材料，其特征在于，所述阻燃剂为苯膦酰二氨基双乙基四膦酸。
4.根据权利要求1所述的一种建筑表面涂层材料，其特征在于，所述有机溶剂包括乙醇、甲醇、异丙醇、四氢呋喃、二甲醚、乙二醇和丙三醇中的一种或任意几种。
5.根据权利要求1所述的一种建筑表面涂层材料，其特征在于，所述乳化剂溶液质量浓度为0.3-0.6%；
所述乳化剂包括聚乙烯醇、明胶和十二烷基苯磺酸钠中的一种或任意几种。
6.如权利要求1-5任一项所述的一种建筑表面涂层材料在建筑表面涂层材料自修复中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310403140.2A CN116426203B (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202310403140.2A CN116426203B (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116426203A CN116426203A (zh) | 2023-07-14 |
| CN116426203B true CN116426203B (zh) | 2024-05-14 |
Family
ID=87086898
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202310403140.2A Active CN116426203B (zh) | 2023-04-11 | 2023-04-11 | 一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116426203B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006225648A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-31 | Showa Denko Kk | 導電性樹脂組成物、その製造方法及び用途 |
| WO2011081023A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | 東レ株式会社 | 導電積層体およびそれを用いてなるタッチパネル |
| CN106221346A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-14 | 武汉工程大学 | 一种自修复型钢结构防火涂料及其制备方法 |
| CN108341958A (zh) * | 2017-01-25 | 2018-07-31 | 翁秋梅 | 一种基于杂化动态聚合物的吸能方法 |
| CN108864913A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-23 | 安徽省神洲建材科技有限公司 | 一种在建筑墙体表面形成防水阻燃耐污涂层的方法 |
| CN109550466A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-02 | 南昌大学 | 一种用于材料自修复的多功能型微胶囊及其制备方法 |
| CN110172300A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-08-27 | 常州巢典建筑科技有限公司 | 一种墙体损伤自修复装饰涂料及其制备方法 |
| CN110746845A (zh) * | 2018-07-24 | 2020-02-04 | 滨州学院 | 一种自修复地网导电涂料的制备方法 |
| CN113058510A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种杂化自修复微胶囊及其制备方法 |
-
2023
- 2023-04-11 CN CN202310403140.2A patent/CN116426203B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006225648A (ja) * | 2005-01-21 | 2006-08-31 | Showa Denko Kk | 導電性樹脂組成物、その製造方法及び用途 |
| WO2011081023A1 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-07 | 東レ株式会社 | 導電積層体およびそれを用いてなるタッチパネル |
| CN106221346A (zh) * | 2016-07-29 | 2016-12-14 | 武汉工程大学 | 一种自修复型钢结构防火涂料及其制备方法 |
| CN108341958A (zh) * | 2017-01-25 | 2018-07-31 | 翁秋梅 | 一种基于杂化动态聚合物的吸能方法 |
| CN108864913A (zh) * | 2018-07-13 | 2018-11-23 | 安徽省神洲建材科技有限公司 | 一种在建筑墙体表面形成防水阻燃耐污涂层的方法 |
| CN110746845A (zh) * | 2018-07-24 | 2020-02-04 | 滨州学院 | 一种自修复地网导电涂料的制备方法 |
| CN109550466A (zh) * | 2018-12-04 | 2019-04-02 | 南昌大学 | 一种用于材料自修复的多功能型微胶囊及其制备方法 |
| CN110172300A (zh) * | 2019-04-11 | 2019-08-27 | 常州巢典建筑科技有限公司 | 一种墙体损伤自修复装饰涂料及其制备方法 |
| CN113058510A (zh) * | 2021-03-03 | 2021-07-02 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种杂化自修复微胶囊及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 功能型水性聚氨酯建筑涂料的研究现状和最新进展;许凯翔;杨建军;;聚氨酯工业;20160428(第02期);11-17 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116426203A (zh) | 2023-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101550309B (zh) | 纳米材料改性ⅱ型聚合物水泥防水涂料及其制备方法 | |
| CN109439083B (zh) | 一种超薄膨胀型钢结构水性防火涂料及其制备方法 | |
| CN108689632B (zh) | 一种有机氟硅和偏高岭土混凝土防水增强剂、其制备方法及应用 | |
| CN104072667A (zh) | 一种基于多元复合高吸水纳米材料的森林灭火剂的合成方法 | |
| DE102016208084A1 (de) | Poröse Wärmedämmbeschichtung und Herstellungsverfahren für dieselbe | |
| CN113372065B (zh) | 一种储热混凝土及其制备方法 | |
| CN106861571A (zh) | 一种三聚氰胺－甲醛树脂包覆镁铝层状双金属氢氧化物微胶囊的制备方法 | |
| CN112126422B (zh) | 一种稳定性高的减阻剂及其制备方法和应用 | |
| CN111499272B (zh) | 一种环保型温拌沥青混合料及其制备方法 | |
| CN102816524A (zh) | 一种膨润土防水涂料及其生产方法 | |
| CN112456849A (zh) | 一种利用氟铝络合物制备的无碱液体速凝剂及制备方法 | |
| CN116426203B (zh) | 一种建筑表面涂层材料及其制备方法与应用 | |
| CN109574583B (zh) | 一种高强混凝土及其制备方法 | |
| CN114940853A (zh) | LDH@PDA@ZrPP水性环氧树脂膨胀型防火涂料 | |
| CN110041889B (zh) | 环保结壳型抑尘剂及其制备方法和使用方法 | |
| CN110627402B (zh) | 一种基于混酯相变微胶囊的水泥基复合相变储热调温材料 | |
| CN114941204B (zh) | 一种耐高温的阻燃隔热棉及其加工工艺 | |
| CN112480898B (zh) | 一种复合清洁压裂液体系及制备方法 | |
| CN112094632A (zh) | 一种纳米解除伤害剂及其制备方法 | |
| CN108165102B (zh) | 石墨烯改性水性涂料及其制备方法 | |
| CN111494863A (zh) | 一种气凝胶灭火剂 | |
| CN105949494B (zh) | 一种热膨胀微球及其制备方法和应用 | |
| CN107011917B (zh) | 一种聚硅氧烷超疏水膨胀土改良剂及其使用方法 | |
| CN115595062B (zh) | 一种多功能混凝土防护膏体及其制备方法 | |
| CN116178630B (zh) | 一种膨胀型钢结构防火涂料专用乳液及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |