專利名稱：超耐候自清潔外墻涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種超耐候自清潔外墻涂料及其制備方法，特別是涉及一種利用光催化反應(yīng)，分解附著在涂料表面的污染物以及銳鈦型納米TiO2粉體的微粉化的特性，將銳鈦型鈉米TiO2粉體加入到涂料中，制成一種適用于大型化、高層化建筑物外墻的新型水性硅丙超耐候自清潔的乳膠涂料，本發(fā)明屬于建筑涂料領(lǐng)域。
本發(fā)明目的在于提供一種超耐候、超耐玷污性、高保色性和低污染的高性能低成本建筑乳膠涂料，特別是通過在該涂料中添加銳鈦型納米二氧化鈦粉體使水性硅丙超耐候外墻涂料具有自清潔功能。
防霉殺菌劑 0.2～0.6％防凍劑 2.0～2.5％助結(jié)劑 1.0～2.0％PH調(diào)節(jié)劑 0.1～0.2％聚合物乳液 30.0～40.0％其余為自來水顏料是金紅石型鈦白粉和銳鈦型納米TiO2搭配使用，金紅石型鈦白粉具有良好的耐候性能，其最佳用量為15～22％。銳鈦型納米TiO2為白色粉體，該粉體的特殊復(fù)合結(jié)構(gòu)有利于光致載流子的分離和運(yùn)輸，因而具有很高的光催化活性，使用壽命長。納米粒子的用量很關(guān)鍵，若加量不足，則起不到預(yù)期的效應(yīng)；加量過多，不僅是一種浪費(fèi)，反而會起副作用，使涂料產(chǎn)品質(zhì)量下降，其最佳用量為5～8％。
填料是高嶺土，絹云母，硅灰石等，填料的使用不僅會降低成本，而且會賦予涂料一些特殊的性能。如高嶺土的片狀結(jié)構(gòu)使得涂料具有一定的觸變性，從而提高涂料的儲存穩(wěn)定性；絹云母的片狀結(jié)構(gòu)對紫外線，微波，紅外線具有良好的屏蔽效應(yīng)增強(qiáng)了涂料的的抗老化性，抗紫外線等耐候性指標(biāo)，但填料的用量不宜過大，以保證體系的顏料體積濃度(PVC)在25～35％之間為佳。
本發(fā)明配方中使用了通用的潤濕分散劑和消泡劑，潤濕分散劑采用聚丙稀酸銨水溶液，如Ciba公司聚丙烯酸銨水溶液的GA-40，Henkel公司的SN-5040，H100等；消泡劑采用礦物油消泡劑，如Henkel公司的NXZ，BYK公司的憎水固體和破泡聚硅氧烷混合物消泡劑BYK-022，BYK-024，BLACKBURN公司的有機(jī)硅油CF-246消泡劑等，其作用是使顏填料有效分散并形成一個穩(wěn)定的、無氣泡和縮孔缺陷的涂料體系。
增稠劑A是羥乙基纖維素，例如美國HERCULES公司的羥乙基纖維素NATROSOL 250 HBR、NATROSOL PLUS 330和美國聯(lián)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顏填料的分散效率、增加涂料的最終粘度，最佳用量為0.2～0.3％；增稠劑B是硅酸鋁鎂，例如美國安格亞太集團(tuán)的水合硅酸鋁鎂ATTAGEL50或者ATTAGEL40以及膠態(tài)無機(jī)礦物型凹凸樣土增稠劑等，其作用是為體系帶來抗流掛性，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％；增稠劑C是非離子型無溶劑聚氨酯類流變改性增稠劑，例如Rohm&Haas公司的RM2020，RM-8W等二異氰酸酯的水/丙二醇/異丙醇(3∶2∶1)溶液，例如BASF公司的Pu-75，Pu-85等，其作用是調(diào)整涂料在不同剪切力作用下的粘度和流變性，最佳用量為0.4～0.6％。
三種增稠劑配合使用，可有效的調(diào)整涂料在低、中、高剪切速率下的流變行為，以獲得流平性好、不流掛、貯存穩(wěn)定性好，易施工的外墻乳膠涂料。
防霉殺菌劑是Pvrogiven公司的2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮苯并咪唑、異噻唑衍生物、羥甲基脲1，6二羥基-2-5二氧雜環(huán)己烷等，其作用是防止涂料儲存過程中的腐化變質(zhì)及涂裝后涂膜長霉。
防凍劑為乙二醇、丙二醇、丙三醇等，助結(jié)劑為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調(diào)節(jié)劑為氨水、純堿(NaCO3)或者美國ANGUS公司的一種低分子量有機(jī)氨類酯類PH調(diào)節(jié)劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇，其作用分別是增加涂料的凍融穩(wěn)定性，幫助成膜及調(diào)節(jié)涂料的PH值以增加涂料體系的穩(wěn)定性。
本發(fā)明配方中的聚合物乳液不同于現(xiàn)在市面上常用于外墻涂料的純丙、苯丙乳液，而是一種利用化學(xué)共聚法將有不飽和鍵的有機(jī)硅氧烷單體和丙烯酸酯類單體共聚，在聚合物主鏈上引入硅氧烷的改性硅丙乳液，最佳用量是漆總量的30～40％。
本發(fā)明超耐候自清潔外墻涂料涂料的生產(chǎn)方法是(1)預(yù)混合按配方標(biāo)準(zhǔn)稱取各種物料于調(diào)漆缸中，開通攪拌，在低速攪拌(300～400轉(zhuǎn)/分)下按順序加入自來水、潤濕分散劑、消泡劑、顏料、填料以及增稠劑A；(2)高速分散在高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行高速(1200～1500轉(zhuǎn)/分)分散。顏填料粒子在高速攪拌機(jī)高剪切速率作用下，被分散成原級粒子，并且在分散助劑體系作用下得到分散穩(wěn)定狀態(tài)。高速分散時間在20～30分鐘。然后加入增稠劑B，中速(800～1000轉(zhuǎn)/分)分散，分散5～8分鐘；(3)調(diào)漆當(dāng)顏添料達(dá)到所要求的細(xì)度時，加入聚合物乳液、消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑、增稠劑C及其他助劑，此過程在調(diào)漆缸中低速進(jìn)行(300～400轉(zhuǎn)/分)，以得到具有合適粘度和良好穩(wěn)定性的涂料；
(4)過濾包裝。
本發(fā)明的特點(diǎn)是(一)漆的基料是高耐候性硅丙乳液。硅丙乳液在干燥成膜時，硅氧烷水解、縮聚，可在聚合物分子之間以及聚合物與基材之間形成牢固交聯(lián)的立體網(wǎng)絡(luò)(-Si-O-Si-)結(jié)構(gòu)，使漆膜具有很強(qiáng)的耐水性和附著力，而且，聚硅氧烷分子呈螺旋結(jié)構(gòu)，甲基向外排列并繞Si-O鏈旋轉(zhuǎn)，分子體積大，內(nèi)聚能密度低，從而使乳液有很強(qiáng)的憎水性和防塵性。另外，硅丙乳液中Si-O的鍵能遠(yuǎn)大于C-C鍵跟C-O鍵，這使得硅丙乳液的耐熱性、耐候性、抗氧能力增強(qiáng)，因此，該涂料的耐水性、抗污性、撥水性性能明顯優(yōu)于純丙烯酸涂料，同時該涂料具有良好的穩(wěn)定性，儲存期可達(dá)一年以上。(二)本配方中除了添加傳統(tǒng)的金紅石型鈦白粉外，還添加了具有特殊結(jié)構(gòu)的銳鈦型納米TiO2。該粉體由超微細(xì)無機(jī)功能材料經(jīng)特殊工藝復(fù)合而成，粒徑小，比表面積大，具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性。將其添加到涂料中，可通過光催化反應(yīng)，分解附著在涂料表面的污染物，從而起到自清潔的作用，同時，利用銳鈦型鈦白粉容易粉化這一現(xiàn)象，我們加入少量的銳鈦型納米TiO2，在紫外光照射下，一年左右發(fā)生微粉化，一年大約消耗6～8微米的漆膜厚度，使沾在墻體上的灰塵隨之脫落，墻體也能長期保持清潔。漆膜本身具有自潔功能，這一獨(dú)特性能對空氣粉塵污染日益嚴(yán)重的城市環(huán)境來說是十分重要的。
權(quán)利要求
1.一種超耐候自清潔外墻涂料，其特征在于其組分重量百分比如下顏料20～30％、填料5～10％，聚合物乳液 30～40％、潤濕分散劑 0.4～0.8％、消泡劑 0.3～0.5％、增稠劑A 0.2～0.3％、增稠劑B 0.1～0.2％、增稠劑C 0.4～0.6％、防霉殺菌劑 0.2～0.6％、防凍劑 2.0～2.5％、助結(jié)劑 1.0～2.0％、PH調(diào)節(jié)劑0.1～0.2％、其余為自來水
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超耐候自清潔外墻涂料，其特征在于顏料是金紅石型鈦白粉和銳鈦型納米TiO2搭配使用，金紅石型鈦白粉的最佳用量為15～22％，銳鈦型納米TiO2.其最佳用量為5～8％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超耐候自清潔外墻涂料，其特征在于填料為高嶺土、絹云母、硅灰石其中的一種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超耐候自清潔外墻涂料，其特征在于聚合物乳液是一種利用化學(xué)共聚法將有不飽和鍵的有機(jī)硅氧烷單體和丙烯酸酯類單體共聚，在聚合物主鏈上引入硅氧烷的改性硅丙乳液，最佳用量是漆總量的30～40％。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超耐候自清潔外墻涂料，其特征在于增稠劑A是羥乙基纖維素，增稠劑B是硅酸鋁鎂，增稠劑C是非離子型無溶劑聚氨酯類流變改性增稠劑，潤濕分散劑采用聚丙稀酸銨水溶液，消泡劑采用礦物油消泡劑，防凍劑為乙二醇、丙二醇或丙三醇，助結(jié)劑為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調(diào)節(jié)劑為氨水、純堿(NaCO3)低分子量有機(jī)氨類酯類PH調(diào)節(jié)劑2-氨基-2-甲基-1-丙醇，防霉殺菌劑為2-正辛基-4-異噻唑啉-3-酮苯并咪唑、異噻唑衍生物+羥甲基脲1或6二羥基-2-5二氧雜環(huán)己烷。
6.如權(quán)利要求1所述超耐候自清潔外墻涂料的制備方法，其特征在于其生產(chǎn)步驟及方法如下(1)預(yù)混合按配方標(biāo)準(zhǔn)稱取各種物料于調(diào)漆罐中，開通攪拌機(jī)，在低速攪拌(300～400轉(zhuǎn)/分)下按順序加入自來水、潤濕分散劑、消泡劑、顏料、填料以及增稠劑A；(2)高速分散在高速攪拌機(jī)內(nèi)進(jìn)行高速(1200～1500轉(zhuǎn)/分)分散。顏填料粒子在高速攪拌機(jī)高剪切速率作用下，被分散成原級粒子，并且在分散助劑體系作用下得到分散穩(wěn)定狀態(tài)，高速分散時間在20～30分鐘，然后加入增稠劑B，中速(800～1000轉(zhuǎn)/分)分散，分散5～8分鐘；(3)調(diào)漆當(dāng)顏填料達(dá)到所要求的細(xì)度時，加入基料、消泡劑、PH調(diào)節(jié)劑、增稠劑C及其他助劑，此過程在調(diào)漆缸中低速進(jìn)行(300～400轉(zhuǎn)/分)，以得到具有合適粘度和良好穩(wěn)定性的涂料；(4)過濾包裝。
全文摘要
一種超耐候自清潔外墻涂料，由顏填料、潤濕分散劑、消泡劑、增稠劑A、B、C、聚合物乳液、防霉殺菌劑以及成膜助劑、水等組分組成，該乳膠漆具有耐水性、抗污性、撥水性、抗老化性能好的特點(diǎn)，尤其在加入銳鈦型納米二氧化鈦粉體后使該漆具有自清潔功能。其制備方法為預(yù)混合、高速分散之后加入0.1～0.2％的增稠劑B，中速分散5～8分鐘進(jìn)入調(diào)漆階段，最后過濾包裝制出產(chǎn)品。
文檔編號C09D5/16GK1460697SQ0312662
公開日2003年12月10日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者石玉英, 丁春臺, 周子鵠, 李賚周 申請人:廣州秀珀化工有限公司