CN1245465C

CN1245465C - 超耐候自清洁外墙涂料及其制备方法

Info

Publication number: CN1245465C
Application number: CN 03126626
Authority: CN
Inventors: 石玉英; 丁春台; 周子鹄; 李赉周
Original assignee: GUANGZHOU XIUBO CHEMICAL CO Ltd
Current assignee: Guangzhou Supe Chemical Coating Co ltd
Priority date: 2003-05-16
Filing date: 2003-05-16
Publication date: 2006-03-15
Anticipated expiration: 2023-05-16
Also published as: CN1460697A

Abstract

一种超耐候自清洁外墙涂料，由颜填料、润湿分散剂、消泡剂、增稠剂A、B、C、聚合物乳液、防霉杀菌剂以及成膜助剂、水等组分组成，该乳胶漆具有耐水性、抗污性、拨水性、抗老化性能好的特点，尤其在加入锐钛型纳米二氧化钛粉体后使该漆具有自清洁功能。其制备方法为预混合、高速分散之后加入0.1～0.2%的增稠剂B，中速分散5～8分钟进入调漆阶段，最后过滤包装制出产品。

Description

超耐候自清洁外墙涂料及其制备方法

技术领域：

本发明涉及一种超耐候自清洁外墙涂料及其制备方法，特别是涉及一种利用光催化反应，分解附着在涂料表面的污染物以及锐钛型纳米TiO₂粉体的微粉化的特性，将锐钛型钠米TiO₂粉体加入到涂料中，制成一种适用于大型化、高层化建筑物外墙的新型水性硅丙超耐候自清洁的乳胶涂料，本发明属于建筑涂料领域。

背景技术：

经过多年努力，丙烯酸酯类乳胶涂料的生产技术已经成熟，在中低建筑上得到广泛应用，试用期基本上可满足5年～10年要求。而随着经济的发展，许多大中型城市的建筑在向大型化、高层化发展，对涂料的性能要求逐步提高。现有的丙烯酸涂料存在高温易返粘，低温易脆裂的缺陷而难以满足要求。目前，这类建筑物贴面砖或幕墙玻璃装饰，贴面砖或幕墙玻璃，因粘结剂老化带来的高空堕落伤人隐患及城市光污染等危害，被有关部门明令禁止在某些范围内使用。

本发明目的在于提供一种超耐候、超耐玷污性、高保色性和低污染的高性能低成本建筑乳胶涂料，特别是通过在该涂料中添加锐钛型纳米二氧化钛粉体使水性硅丙超耐候外墙涂料具有自清洁功能。

发明内容：

本发明超耐候自清洁外墙涂料其组分的重量百分比如下：

颜料 20～30％

填料 5～10％

润湿分散剂 0.4～0.8％

消泡剂 0.3～0.5％

增稠剂A 0.2～0.3％

增稠剂B 0.1～0.2％

增稠剂C 0.4～0.6％

防霉杀菌剂 0.2～0.6％

防冻剂 2.0～2.5％

助结剂 1.0～2.0％

PH调节剂 0.1～0.2％

聚合物乳液 30.0～40.0％

其余为自来水。

颜料是金红石型钛白粉和锐钛型纳米TiO₂搭配使用，金红石型钛白粉具有良好的耐候性能，其最佳用量为15～22％。锐钛型纳米TiO₂为白色粉体，该粉体的特殊复合结构有利于光致载流子的分离和运输，因而具有很高的光催化活性，使用寿命长。纳米粒子的用量很关键，若加量不足，则起不到预期的效应；加量过多，不仅是一种浪费，反而会起副作用，使涂料产品质量下降，其最佳用量为5～8％。

填料是高岭土，绢云母，硅灰石等，填料的使用不仅会降低成本，而且会赋予涂料一些特殊的性能。如高岭土的片状结构使得涂料具有一定的触变性，从而提高涂料的储存稳定性；绢云母的片状结构对紫外线，微波，红外线具有良好的屏蔽效应增强了涂料的的抗老化性，抗紫外线等耐候性指标，但填料的用量不宜过大，以保证体系的颜料体积浓度(PVC)在25～35％之间为佳。

本发明配方中使用了通用的润湿分散剂和消泡剂，润湿分散剂采用聚丙烯酸铵水溶液，如Ciba公司聚丙烯酸铵水溶液的GA-40，Henkel公司的SN-5040，H100等；消泡剂采用矿物油消泡剂，如Henkel公司的NXZ，BYK公司的憎水固体和破泡聚硅氧烷混合物消泡剂BYK-022，BYK-024，BLACKBURN公司的有机硅油CF-246消泡剂等，其作用是使颜填料有效分散并形成一个稳定的、无气泡和缩孔缺陷的涂料体系。

增稠剂A是羟乙基纤维素，例如美国HERCULES公司的羟乙基纤维素NATROSOL 250 HBR、NATROSOL PLUS 330和美国联合碳化有限公司的CellosizeER-4400、Cellosize ER-15000等，其作用是增加水相的粘度以提高颜填料的分散效率、增加涂料的最终粘度，最佳用量为0.2～0.3％；增稠剂B是硅酸铝镁，例如美国安格亚太集团的水合硅酸铝镁ATTAGEL50或者ATTAGEL40以及胶态无机矿物型凹凸样土增稠剂等，其作用是为体系带来抗流挂性，控制粘度，分散性能好，改善涂料的流平性，最佳用量0.1～0.2％；增稠剂C是非离子型无溶剂聚氨酯类流变改性增稠剂，例如Rohm&Haas公司的RM2020，RM-8W等二异氰酸酯的水/丙二醇/异丙醇(3∶2∶1)溶液，例如BASF公司的Pu-75，Pu-85等，其作用是调整涂料在不同剪切力作用下的粘度和流变性，最佳用量为0.4～0.6％。

三种增稠剂配合使用，可有效的调整涂料在低、中、高剪切速率下的流变行为，以获得流平性好、不流挂、贮存稳定性好，易施工的外墙乳胶涂料。

防霉杀菌剂是2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑或者异噻唑衍生物+羟甲基脲+1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷的混合物，其作用是防止涂料储存过程中的腐化变质及涂装后涂膜长霉。

防冻剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇等，助结剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇甲乙丁酸酯、苯甲醇、丙二醇苯醚等，PH调节剂为氨水、纯碱(NaCO₃)或者美国ANGUS公司的一种低分子量有机氨类酯类PH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其作用分别是增加涂料的冻融稳定性，帮助成膜及调节涂料的PH值以增加涂料体系的稳定性。

本发明配方中的聚合物乳液不同于现在市面上常用于外墙涂料的纯丙、苯丙乳液，而是一种利用化学共聚法将有不饱和键的有机硅氧烷单体和丙烯酸酯类单体共聚得到的改性硅丙乳液，其最佳用量是漆总量的30～40％。

本发明超耐候自清洁外墙涂料涂料的生产方法是：

(1)预混合：按配方标准称取各种物料于调漆缸中，开通搅拌，在低速搅拌(300～400转/分)下按顺序加入自来水、润湿分散剂、消泡剂、颜料、填料以及增稠剂A；

(2)高速分散：在高速搅拌机内进行高速(1200～1500转/分)分散。颜填料粒子在高速搅拌机高剪切速率作用下，被分散成原级粒子，并且在分散助剂体系作用下得到分散稳定状态。高速分散时间在20～30分钟。然后加入增稠剂B，中速(800～1000转/分)分散，分散5～8分钟；

(3)调漆：当颜添料达到所要求的细度时，加入聚合物乳液、消泡剂、PH调节剂、增稠剂C及其他助剂，此过程在调漆缸中低速进行(300～400转/分)，以得到具有合适粘度和良好稳定性的涂料；

(4)过滤包装。

本发明的特点是：(一)漆的基料是高耐候性硅丙乳液。硅丙乳液在干燥成膜时，硅氧烷水解、缩聚，可在聚合物分子之间以及聚合物与基材之间形成牢固交联的立体网络(-Si-O-Si-)结构，使漆膜具有很强的耐水性和附着力，而且，聚硅氧烷分子呈螺旋结构，甲基向外排列并绕Si-O链旋转，分子体积大，内聚能密度低，从而使乳液有很强的憎水性和防尘性。另外，硅丙乳液中Si-O的键能远大于C-C键跟C-O键，这使得硅丙乳液的耐热性、耐候性、抗氧能力增强，因此，该涂料的耐水性、抗污性、拨水性性能明显优于纯丙烯酸涂料，同时该涂料具有良好的稳定性，储存期可达一年以上。(二)本配方中除了添加传统的金红石型钛白粉外，还添加了具有特殊结构的锐钛型纳米TiO₂。该粉体由超微细无机功能材料经特殊工艺复合而成，粒径小，比表面积大，具有很高的化学稳定性和热稳定性。将其添加到涂料中，可通过光催化反应，分解附着在涂料表面的污染物，从而起到自清洁的作用，同时，利用锐钛型钛白粉容易粉化这一现象，我们加入少量的锐钛型纳米TiO₂，在紫外光照射下，一年左右发生微粉化，一年大约消耗6～8微米的漆膜厚度，使沾在墙体上的灰尘随之脱落，墙体也能长期保持清洁。漆膜本身具有自洁功能，这一独特性能对空气粉尘污染日益严重的城市环境来说是十分重要的。

具体实施例：

实施例一：配方为：(总量为100公斤计)自来水22公斤，聚丙烯酸铵润湿分散剂GA-40 0.6公斤，金红石型钛白粉(CR-828)16公斤，锐钛型纳米TiO₂粉体8公斤，高岭土(3000目)5公斤，绢云母(1250目)3公斤，BLACKBURN公司的有机硅油消泡剂CF-2460.4公斤，羟乙基纤维素增稠剂NATROSOL PLUS330 0.3公斤，硅酸铝镁增稠剂ATTAGEL50 0.1公斤，疏水改型聚氨酯增稠剂RM2020 0.4公斤，PH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.2公斤，杀菌剂为bayer公司生产的异噻唑衍生物+羟甲基脲+1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷混合制成的杀菌剂0.2公斤，防霉剂为Progiven公司的2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑、0.3公斤，防冻剂丙二醇2公斤，助结剂2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇甲乙丁酸酯1.5公斤，硅丙乳液40公斤。配制工艺步骤为：①首先在不锈钢分散缸中加入分散介质水，开动搅拌机，然后按配方准确称取各种物料，在慢速搅拌情况下加入润湿分散剂、1/2消泡剂、增稠剂A、防冻剂、金红石型钛白粉、锐钛型纳米TiO₂粉体及其他填料低速(300～400转/分钟)搅拌5分钟。②在高速搅拌机内高速(1200～1500转/分)分散。颜填料粒子在高速搅拌机的高剪切速率作用下，被分散成原级粒子。检查颜料浆的细度小于30μm。加入增稠剂B，中速(800～1000转/分)分散5分钟，低转速以便调漆。③调漆。将②所得的浆料转移到调漆缸中，在低速(300～400转/分)下依次加入聚合物乳液、剩余1/2消泡剂、PH调节剂，以及增稠剂C、助结剂及其他助剂，调漆。④用震动筛过滤，按客户要求包装。本产品无毒无害，无环境污染，流平性卓越，遮盖力强。经检测，该涂料具有优良的耐水、耐碱性能，其涂膜耐洗刷次数大于3000；有超高的耐候性及自清洁能力，耐人工老化性大于1000个小时，是高层化建筑的最优选择。

实施例二：

某新建商业大楼，因属于大型化、高层化建筑，采用了本产品进行外墙涂饰。配方为(总重量以100公斤计)：自来水23公斤，聚丙烯酸铵润湿分散剂H-100 0.5公斤，金红石型钛白粉(CR-828)20公斤，锐钛型纳米TiO₂粉体5公斤，高岭土(3000目)5公斤，绢云母3公斤，硅灰石粉(900目)2公斤，BLACKBURN公司的有机硅油混合物消泡剂CF-246 0.4公斤，羟乙基纤维素增稠剂CellosizeER-150000.25公斤，增稠剂硅酸铝镁Attgel500.1公斤，疏水改型聚氨酯增稠剂RM2020 0.45公斤PH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.2公斤，杀菌剂为Progiven公司或bayer公司将异噻唑衍生物+羟甲基脲+1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷混合制成的杀菌剂0.2公斤，防霉剂为Progiven公司生产的2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑防霉剂、0.4公斤，防冻剂丙二醇2公斤，助结剂2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇甲乙丁酸酯1.5公斤，硅丙乳液36公斤。施工时加入20％乳胶涂料量的自来水，搅拌10分钟，使其混合均匀，即可使用。在涂刷涂料前，墙面是洁净、平整和干燥的，其上已刮好配套腻子，刷过封固底漆，用合成硬毛刷刷涂施工。涂刷本发明制得的涂料，漆面幼滑如丝，流平性能卓越，涂刷简便，抗碱防霉性强，长久使用不退色，耐沾污、耐擦洗等性能优越。工程完工两年后到工地进行复查，本发明涂料有很好的自清洁性能所以墙面仍光亮如新。涂层经受日晒，雨淋、风吹、冰冻及各种化学物质的浸蚀，依然能保光保色，不剥落、不损坏，具有良好的耐碱、耐工业废气、耐紫外线、耐霉菌、耐沾污，耐擦洗等优越性能。

实施例三：

某高层写字楼10楼～22楼采用了本发明产品进行外墙涂饰，其配方为(总量为100公斤计)自来水25公斤，聚丙烯酸铵润湿分散剂H100 0.5公斤，金红石型钛白粉(CR-828)16公斤，锐钛型纳米TiO₂粉体8公斤，高岭土(3000目)5公斤，绢云母(1250目)3公斤，BLACKBURN公司的有机硅油消泡剂CF-2460.5公斤，羟乙基纤维素增稠剂NATROSOL PLUS 330 0.3公斤，硅酸铝镁增稠剂ATTAGEL50 0.1公斤，疏水改型聚氨酯增稠剂RM2020 0.4公斤，PH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.2公斤，杀菌剂为bayer公司生产的异噻唑衍生物+羟甲基脲+1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷混合制成的杀菌剂0.2公斤，防霉剂为Progiven公司的2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑防霉剂、0.3公斤，防冻剂丙二醇2公斤，助结剂2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇甲乙丁酸酯1.5公斤，硅丙乳液37公斤。而同时其1楼～9楼采用本公司生产的纯丙外墙乳胶漆进行涂饰。配方为：水25公斤，聚丙烯酸铵分散剂GA-40 0.6公斤，金红石型钛白粉(CR-828)23公斤，碳酸钙(700目)6公斤，有机硅油混合物消泡剂CF-246 0.5公斤，增稠剂A(羟乙基纤维素Cellosize ER-4400)0.34公斤，增稠剂B(疏水改性聚氨酯类增稠剂RM2020)0.6公斤，其余为其他助剂，纯丙乳液35.0公斤。施工时分别加入20％乳胶漆量的自来水，搅拌15分钟，使其混合均匀，就可使用。在涂刷涂料前，墙壁都是洁净、平整和干燥的。采用羊毛滚筒滚涂施工。工程完工一年后到该写字楼探察发现，10楼～22楼墙面仍光亮如新，1楼～9楼墙面颜色变暗而且有明显的灰色污物粘附在墙面上。由此可见本发明产品具有超耐候性及自清洁功能。

Claims

1.一种超耐候自清洁外墙涂料，其特征在于其组分及重量百分比如下；

金红石型钛白粉 15～22％、

锐钛型纳米TiO₂， 5～8％、

填料 5～10％、

利用化学共聚法将有不饱和键的有机硅氧烷单体和丙烯酸酯类单体共

聚所得的改性硅丙乳液 30～40％、

润湿分散剂 0.4～0.8％、

消泡剂 0.3～0.5％、

羟乙基纤维素增稠剂 0.2～0.3％、

硅酸铝镁增稠剂 0.1～0.2％、

非离子型无溶剂聚氨酯类流变改性增稠剂 0.4～0.6％、

防霉杀菌剂 0.2～0.6％、

防冻剂 2.0～2.5％、

助结剂 1.0～2.0％、

PH调节剂 0.1～0.2％、

其余为自来水。

2.根据权利要求1所述的超耐候自清洁外墙涂料，其特征在于填料为高岭土、绢云母、硅灰石其中的一种或几种。

3.根据权利要求1所述的超耐候自清洁外墙涂料，其特征在于润湿分散剂采用聚丙烯酸铵水溶液，消泡剂采用矿物油消泡剂，防冻剂为乙二醇、丙二醇或丙三醇，助结剂为2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇甲乙丁酸酯、苯甲醇或丙二醇苯醚，PH调节剂为氨水、纯碱(NaCO₃)或低分子量有机氨类酯类PH调节剂2-氨基-2-甲基-1-丙醇，防霉杀菌剂为2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮苯并咪唑或者异噻唑衍生物+羟甲基脲+1，6二羟基-2-5二氧杂环己烷的混合物。

4.如权利要求1所述超耐候自清洁外墙涂料，其特征在于其制备方法如下：

(1)预混合：按配方标准称取各种物料于调漆罐中，开通搅拌机，在300～400转/分的低速搅拌下按顺序加入自来水、润湿分散剂、消泡剂、颜料、填料以及羟乙基纤维素增稠剂；

(2)高速分散：在高速搅拌机内进行1200～1500转/分的高速分散，颜填料粒子在高速搅拌机高剪切速率作用下，被分散成原级粒子，并且在分散助剂体系作用下得到分散稳定状态，高速分散时间在20～30分钟，然后加入硅酸铝镁增稠剂，在800～1000转/分的中速下分散，分散5～8分钟；

(3)调漆：颜填料达到所要求的细度时，加入基料、消泡剂、PH调节剂、非离子型无溶剂聚氨酯类流变改性增稠剂及其他助剂，此过程在调漆缸中以300～400转/分的低速进行，以得到具有合适粘度和良好稳定性的涂料；

(4)过滤包装。