CN1401713A - 水性纳米氟碳涂料及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
一种单组份水性纳米氟碳涂料及其生产方法。该涂料是以水性乙烯基氟碳乳液为成膜物质，纳米材料作为改性材料，另加颜料、填料、助剂和水等配制而成。由于合理科学的配方，特别是引入了纳米材料，使涂料产品性能大幅度提高。涂料的涂膜外观呈光滑有荷叶性，并具有优异的耐候性、自洁性、防沾污性及耐化学性，可广泛应用于建筑内外墙、混凝土构作物、水泥、石膏、陶瓷、金属、木制品及其他材料表面的涂装，其耐久性可达15～20年，产品施工方便、成本低、寿命长并符合环保指标等要求。
Description
所属技术领域
本发明涉及氟碳涂料，且更具体的是关于一种水性纳米氟碳涂料及其生产方法。
背景技术
以氟烯烃与其它单体的含氟共聚物树脂为主成膜物质生产的氟碳涂料，与一般涂料产品相比，具有耐候性、耐化学腐蚀、耐磨性等优良特性，因而深受各方注视。二十世纪七十年代研制成功的氟碳涂料是溶剂性涂料，因其具有气味大、污染重、施工难、成本高等缺点，难以推广应用。从而世界各国于九十年代将注意力转向水性氟碳涂料的研制。例如，2001年中国专利CN1322775A公开一种含有水性氟碳树脂的水性氟碳涂料，但其还是先制成溶剂性树脂，再由溶剂性树脂转化为水性树脂，这样成本高，且其制成的涂料耐人工老化性也比较差，未能达到国家标准GB/T9755-2001“合成树脂乳液外墙涂料”优等品技术指标的要求，并是双组份涂料，使用时还需要加入固化剂混合、匀化，使用极不方便，还可能因此引起质量问题。
发明内容
为了克服已有技术存在的缺点，本发明提供一种单组份的水性纳米氟碳涂料及其生产方法。该涂料是由水性乙烯基氟碳乳液、纳米材料、颜料、填料、助剂和水等配制而成。涂料产品具有优异的耐候性、耐水性、耐化学性、自洁性及耐沾污性。
本发明水性纳米氟碳涂料按下列配方组成：
组成物 重量(份)
水性乙烯基氟碳乳液 20～60
纳米材料 0.01～0.8
颜料 10～25
填料 0～37
水 16～27
分散剂 0.1～0.8
消泡剂 0.1～0.5
防霉杀菌剂 0.01～0.1
成膜助剂 0.01～1
增稠剂 0.06～0.9
中和剂 调节PH值为8～9的量
功能助剂 0.01～0.1
上述配方中各组成物都为市售商品。
水性乙烯基氟碳乳液是市售的水性氟碳乳液，固体含量为50±2％，是为产品的成膜物质。
纳米材料为市售的纳米三氧化二铁、纳米氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米氧化银、纳米氧化锆中的一种或一种以上的混合物。
颜料可按涂料配色的需要任选市售商品，例如可以是钛白粉、硅灰粉，珠光金粉，珠光银粉及各色颜料配制的不同色浆中的一种或一种以上的混合物。
填料为市售的立德粉、滑石粉、硅酸铝、碳酸钙中的一种或一种以上的混合物。
分散剂为市售的聚羧酸钠、油酰基环氧烷共聚物、聚硅氧烷、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺中的一种或一种以上的混合物。
消泡剂为市售的矿特油基含硅及多种混合物、脂肪烃的乳化物、非硅酮有机酯碳氢化合物、非硅酮胺类碳氢化合物、含疏水粒子矿物油混合物中一种或一种以上的混合物。
防腐杀菌剂为市售的含氮有机杂环化合物、四氯间苯二甲腈、5氯2甲苯4异噻唑啉-3酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮中一种或一种以上的混合物。
成膜助剂为市售的乙二醇单丁醚、十二碳醇酯、二丙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚中的一种或一种以上的混合物。
增稠剂为市售的改性聚丙烯酸钠、改性聚丙烯酸胺、乙氧化氨基甲酸酯聚合物、非离子聚氨酯化合物中的一种或一种以上的混合物。
中和剂为市售的二甲基乙醇胺、乙醇胺、氨水、氢氧化钾中的一种或一种以上的混合物，常用的氨水浓度为27％。
功能助剂为市售的水性纳米疏水剂、水性纳米抗老剂、水性纳米抗沾污剂、水性纳米增强剂、水性纳米防水剂中的一种或一种以上的混合物。
本发明水性纳米氟碳涂料的生产方法：
按上述配方称量的水、钛白粉、填料、纳米材料、防腐杀菌剂、分散剂、消泡剂及成膜助剂，在配料锅内边加料边搅拌，搅拌速度为1000～1600转/分；将上述搅拌均匀的混合料再进行机械乳合，制成中间浆液，其细度达到40～60μm、粘度为20～25秒；然后再将上述中间的中间浆液，在另一的配料锅中边搅拌边加入所述的水性乙烯基氟碳乳液，搅拌速度为400～600转/分，搅拌均匀后用中和剂，例如浓度为27％的氨水调节PH值达8～9，再加入增稠剂、功能助剂、消泡剂，以及按要求加入色彩颜料，用于调整光泽、色泽、粘度，并用80～100目网过滤得涂料产品，产品的粘度为40～50秒。
本发明生产方法制得的水性纳米氟碳涂料的主要性能，与CN1322775A文献报道值、国家标准GB/T 9755-2001“合成树脂乳液外墙涂料”的优等品技术指标比较，如表1所示。
表1
| 性能项目 | 文献报导 | GB/T9755-2001优等品 | 本发明涂料产品 |
| 在容器中状态 | 无硬块。搅拌后呈均匀状态 | 无硬块。搅拌后呈均匀状态 | 无硬块。搅拌后呈均匀状态 |
| 施工性 | 刷涂二道无障碍 | 刷涂二道无障碍 | 刷涂二道无障碍 |
| 涂膜外观 | 正常 | 正常 | 光滑，有荷叶性 |
| 对比率 | 0.93 | ≥0.93 | ≥0.96 |
| 人工气候老化 | 250h漆膜无粉化 | 600h | ≥2000h |
| 耐沾污性 | ≤15 | ≤12 | |
| 耐洗刷性 | ＞5000次 | ≥2000次 | ≥12000次 |
| 耐碱性 | 288h无异常 | 48h无异常 | ≥288h无异常 |
| 耐水性 | 288h无异常 | 96h无异常 | ≥288h无异常 |
| 耐酸性(30％硫酸) | —— | —— | 148h无异常 |
| 耐盐雾性 | —— | —— | ≥1000h |
从上列性能对比表明，本发明的水性纳米氟碳涂料真正体现了氟碳涂料优异的耐候性、耐沾污性、耐洗刷性、耐水性及耐化学性，可以广泛地应用于建筑内外墙、混凝土构作物的涂装，也可广泛应用于航空、航海、工业、民用等各个领域的表面装饰。
本发明的有益效果是，采用合理科学的配方，克服了已有技术中存在的缺点，提供了一种单组份水性纳米氟碳涂料。由于本发明为单组份水性氟碳涂料，在使用前不需要再加入固化剂，使用方便。并引入了纳米材料，使涂料产品性能大幅度提高。利用纳米材料的疏水性及光化分解作用的特性，可除去空气中酸、碱性气体及有机沾污物对涂料膜的沾污。结合氟碳乳液的光透率高、耐化学性能好、能抗御光催化的氧化作用的特性，因此本发明涂料产品的涂膜外观呈光滑有荷叶性，并具有优异的耐候性、自洁性、防沾污性、耐水性及耐化学性。其耐久性可达15～20年，是硅丙、纯丙、苯丙类涂料使用年限的3～5倍，产品施工方便、成本低、寿命长、符合环保指标等要求。
具体实施方式
下面的实施例将对本发明作进一步的阐述，但并不限制本发明的范围。
实施例1：白色亚光水性纳米氟碳外墙涂料的生产：
在不锈钢容器内一边加入以下物质，一边进行搅拌，搅拌速度为1000～1600转/分。其重量如下：
水 16kg
钛白粉(颜料) 22kg
滑石粉(填料) 5kg
硅酸铝(填料) 5kg
乙二醇(成膜助剂) 1kg
十二碳醇酯(成膜助剂) 0.01kg
纳米氧化锌(水性纳米材料) 0.1kg
聚羧酸胺(分散剂) 0.2kg
矿特油基含硅(消泡剂) 0.01kg
2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮(防腐杀菌剂) 0.01kg
然后将上述搅拌均匀的混合料再进行机械乳合，制成中间浆液，其细度达到40～60μm，粘度为20～25秒。
再将上述中间浆液，在另一的配料锅中进行搅拌，搅拌速度为400～600转/分，并且边搅拌边加入以下物质，其重量如下：
乙烯基氟碳乳液 50kg
矿特油基含硅(消泡剂) 0.01kg
27％氨(中和剂) 调节PH值为8～9的量
改性聚丙烯酸钠(增稠剂) 0.06kg(将粘度调到40～50秒)
水性纳米增强剂(功能助剂) 0.01kg
并用80～100目网过滤，涂料产品粘度为40～50秒。经抽样检测，合格后的成品分装、入库。
以上述方法制得的白色亚光水性纳米氟碳外墙涂料，经实测其主要技术性能达到：
耐人工气候老化性 2400h
耐洗刷性 13370次
耐沾污性 ＜12
挥发性有机化合物(VOC值) 76g/L
耐碱性 288h无异常
耐水性 ≥288h无异常
耐酸性(30％硫酸) 148h
耐盐雾性 ≥1000h
其它性能也都明显地超过了国家标准GB/T9755-2001“合成树脂乳液外墙涂料”优等品技术指标。
实施例2～4：
水性纳米氟碳外墙涂料配方如下表2。
表2 重量：kg
生产工艺步骤，同实施例1。
以上述方法制得的水性纳米氟碳涂料，主要技术性能均与实施例1的技术性能数据相似。
实施例5～6：
水性纳米氟碳内墙涂料配方如下表3。
表3 重量：kg
生产工艺步骤，同实施例1。
以上述方法制得的水性纳米氟碳内墙涂料，主要技术性能如下：
耐洗刷性 ＞5000次
挥发性有机化合物(VOC值) ＜80g/L
游离甲醛mg/L ≤0.1
重金属含量mg/kg
可溶性铅 0
可溶性镉 ＜1
可溶性铬 ＜1
可溶性汞 0
抗菌率(24小时)％ ＞50
上述指标明显地优于国家标准GB/T9756-2001“合成树脂乳液内墙涂料”优等品及GB18582-2001“室内装饰装修材料内墙涂料”中有害物质限量的技术指标。
Claims (12)
1.一种水性纳米氟碳涂料，其特征在于按下列配方组成：
组成物 重量(份)
水性乙烯基氟碳乳液 20～60
纳米材料 0.01～0.8
颜料 10～25
填料 0～37
水 16～27
分散剂 0.1～0.8
消泡剂 0.1～0.5
防霉杀菌剂 0.01～0.1
成膜助剂 0.01～1
增稠剂 0.06～0.9
中和剂 调节PH值为8～9的量
功能助剂 0.01～0.1
2.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于：所述的纳米材料为纳米三氧化二铁、纳米氧化钛、纳米碳酸钙、纳米氧化锌、纳米氧化银、纳米氧化锆中的一种或一种以上的混合物。
3.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的颜料为钛白粉、硅灰粉，珠光金粉，珠光银粉及各色颜料配制的不同色浆中的一种或一种以上的混合物。
4.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的填料为立德粉、滑石粉、硅酸铝、碳酸钙中的一种或一种以上的混合物。
5.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的分散剂为聚羧酸钠、油酰基环氧烷共聚物、聚硅氧烷、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸胺中的一种或一种以上的混合物。
6.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的消泡剂为矿特油基含硅及多种混合物、脂肪烃的乳化物、非硅酮有机酯碳氢化合物、非硅酮胺类碳氢化合物、含疏水粒子矿物油混合物中一种或一种以上的混合物。
7.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的防腐杀菌剂为含氮有机杂环化合物、四氯间苯二甲腈、5氯2甲苯4异噻唑啉-3酮、2-正辛基-4-异噻唑啉-3-酮中一种或一种以上的混合物。
8.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的成膜助剂为乙二醇单丁醚、十二碳醇酯、二丙二醇丁醚、乙二醇、丙二醇乙醚、丙二醇丁醚中的一种或一种以上的混合物。
9.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的增稠剂为改性聚丙烯酸钠、改性聚丙烯酸胺、乙氧化氨基甲酸酯聚合物、非离子聚氨酯化合物中的一种或一种以上的混合物。
10.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的中和剂为二甲基乙醇胺、乙醇胺、氨水、氢氧化钾中的一种或一种以上的混合物。
11.根据权利要求1所述的水性纳米氟碳涂料，其特征在于；所述的功能助剂为水性纳米疏水剂、水性纳米抗老剂、水性纳米抗沾污剂、水性纳米增强剂、水性纳米防水剂中的一种或一种以上的混合物。
12.权利要求1所述水性纳米氟碳涂料的生产方法，其特征在于；将按权利要求1所述配方称量的水、颜料、填料、纳米材料、防腐杀菌剂、分散剂、消泡剂及成膜助剂，在配料锅内边加料、边搅拌，搅拌速度为1000～1600转/分，将上述搅拌均匀的混合料再进行机械乳合，制成中间浆液，其细度达到40～60μm、粘度为20～25秒；然后再将所述的中间浆液，在另一的配料锅中边搅拌边加入所述的水性乙烯基氟碳乳液，搅拌速度为400～600转/分，搅拌均匀后用中和剂调节PH值达8～9，再加入增稠剂、功能助剂、消泡剂，以及按要求加入色彩颜料，搅拌均匀，用80～100目网过滤，涂料产品粘度为40～50秒。
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