專利名稱：一種多功能建筑工程涂料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，是一種多功能建筑工程涂料的制備方法。
背景技術(shù)：
大多數(shù)建筑物外墻裝飾使用建筑涂料，但表面經(jīng)過風(fēng)吹雨淋、日曬及夏熱冬凍后，往往會(huì)出現(xiàn)涂料粉化、剝落及網(wǎng)狀裂紋，普通的外墻涂料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高，難以遏制墻體表面的微小裂紋，使用壽命短，嚴(yán)重影響了涂膜的裝飾效果和保護(hù)功能，所以常采用彈性外墻涂料遏制墻面裂紋。要使涂料在使用環(huán)境下具有一定的彈性，必須保證乳液聚合物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)低于環(huán)境溫度，一般Tg值愈低，彈性愈好，但Tg過低的涂膜雖然延伸率高彈性好，但涂膜太軟，耐污染性及抗積塵性很差，另外，隨著城市的日益發(fā)展，各種污染包括噪音污染日益嚴(yán)重，不僅影響人的聽力，而且能夠?qū)е赂哐獕骸⑿呐K病、記憶力衰退、注意力不集中及其它精神綜合征，是人類一大危害。常規(guī)的吸音材料只有在厚度達(dá)到30mm以上，低頻吸音性能才能有明顯改善。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高彈性、低溫柔性、高抗拉強(qiáng)度及良好的低頻吸音性能等多功能建筑工程涂料的制備方法。
本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征是先將無機(jī)氧化物納米粒子分散在水中，制備得水分散液，再與交聯(lián)彈性乳液共混制備納米復(fù)合交聯(lián)彈性乳液，將水、分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水、納米復(fù)合交聯(lián)彈性乳液混合均勻，再加入鈦白粉、吸音材料，分散均勻后加入成膜助劑、增稠劑調(diào)節(jié)粘度即可，按重量百分比計(jì)上述各原料用量如下組分 重量百分比(wt％)丙二醇1-3自交聯(lián)彈性乳液25-45納米無機(jī)氧化物粒子1-5鈦白粉5-15吸音材料 30-50成膜助劑 0.5-5
水10-20適量的分散劑、防腐劑、氨水、增稠劑。
適量的分散劑、防腐劑、氨水、增稠劑在上述體系中按常規(guī)用量是如下用量(wt％)分散劑0.2-1防腐劑0.05-0.5氨水 0.1-1增稠劑0.05-1。
具體制備步驟如下將納米粒子加入20-80℃水中分散，制備均勻的納米粒子水分散液，加入自交聯(lián)彈性乳液，混合，制備得納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液；將水、分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水加入分散釜中攪拌均勻，然后加入納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液，混合均勻，再加入鈦白粉和吸音粉體，攪拌均勻，緩慢加入成膜助劑，最后用增稠劑調(diào)節(jié)粘度即可。
本發(fā)明中，納米無機(jī)氧化物粒子采用球磨或高速剪切0.5-2小時(shí)，再超聲0.5-2小時(shí)制得水分散液。
本發(fā)明中，納米粒子水分散液加入自交聯(lián)彈性乳液后在室溫五200-600轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合0.5-2小時(shí)，得納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液。
本發(fā)明中，納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液與水、分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水混合時(shí)在500-1000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌混合，加入鈦白粉和吸音粉體后在700-1500轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌混合，時(shí)間0.5-1小時(shí)即可。
本發(fā)明中，增稠劑調(diào)節(jié)粘度至100-150KU即獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
具體地說，本發(fā)明的多功能建筑工程涂料是由分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水、納米粒子、自交聯(lián)彈性乳液、鈦白粉、吸音材料、成膜助劑、增稠劑、水組成，其中，(1)含有由至少一種交聯(lián)乙烯基單體和至少一種非交聯(lián)乙烯基單體制備的自交聯(lián)彈性乳液，用量為總量的25-45wt％；(2)至少含有兩種無機(jī)氧化物納米粒子，用量為總量的1-5wt％；(3)至少含有兩種多孔性無機(jī)吸音材料，用量為總量的30-50wt％；(4)至少含有一種常規(guī)涂料分散劑、一種常規(guī)涂料防腐劑、一種常規(guī)涂料成膜助劑、一種常規(guī)涂料增稠劑，分散劑用量為總量的0.2-1wt％，防腐劑用量為總量的0.05-0.5wt％，成膜助劑用量為總量的0.5-5wt％，增稠劑用量為總量的0.05-1wt％。
本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，是采用自制的自交聯(lián)彈性乳液，即采用乳液聚合先制備種子乳液，再與乙烯基單體共聚制備自交聯(lián)彈性乳液，所用乙烯基單體為丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體、烯基芳族化合物單體，再與乙烯基單體共聚時(shí)采用其中至少一種交聯(lián)乙烯基單體和至少一種非交聯(lián)乙烯基單體混合使用，乙烯基單體如丙烯酸、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥丙酯、甲基丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸羥丙酯、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸-2-甲基酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、甲基丙烯酸正辛酯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、3-叔丁基苯乙烯等。
上述合成的自交聯(lián)彈性乳液玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-15-0℃，乳液涂膜的拉伸強(qiáng)度大于4Mpa，斷裂延伸率大于600％。
本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，是采用粒徑10-150nm的無機(jī)氧化物納米粒子，如納米二氧化硅、納米二氧化鈦、納米氧化鋁、納米氧化銥、納米氧化鋅、納米氧化鐵、納米氧化鈷、納米氧化鎂等的兩種或兩種以上混合。
本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，可以是先采用球磨分散或高速剪切分散再超聲分散在20-80℃水中，再與自交聯(lián)彈性乳液共混，制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液。
本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，采用的多孔性無機(jī)吸音材料，粒徑50-2000目，如硅藻土、云母粉、空心玻璃微珠、海泡石、膨脹珍珠巖，采用兩種或兩種以上復(fù)配使用，涂膜厚度1-4mm。
本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，采用的分散劑、防腐劑、成膜助劑、增稠劑為制備涂料常規(guī)分散劑、防腐劑、成膜助劑、增稠劑，其用量與現(xiàn)有技術(shù)的涂料助劑用量類同。
綜上所述，本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，是先將納米粒子加入水中，球磨分散或高速剪切分散0.5-2h，再超聲0.5-2h，制備均勻的納米粒子水分散液，加入自交聯(lián)彈性乳液，在200-600轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合0.5-2h，制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液。將水、分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水加入分散釜中攪拌均勻，然后加入納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液，在500-1000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合均勻，再加入鈦白粉和吸音粉體，在700-1500轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌0.5-1小時(shí)，緩慢加入成膜助劑，最后用增稠劑調(diào)節(jié)粘度，最終粘度在100-150KU左右。
本發(fā)明提出的一種多功能建筑工程涂料的制備方法，所制得的涂膜厚度2-3mm時(shí)，涂膜對比率≥0.90，耐洗刷性≥20000次，涂層耐溫變性5次無異常，拉伸強(qiáng)度≥0.2Mpa，斷裂延伸率≥400％，耐人工老化時(shí)間≥1500小時(shí)，無規(guī)入射吸音系數(shù)(125Hz-4000Hz)≥20％。
本發(fā)明制備的多功能建筑工程涂料可以用于各種建筑物的外墻、內(nèi)墻、屋面、地面裝飾。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)采用乳液聚合方法，先合成種子乳液，再加入含有交聯(lián)乙烯基單體的共聚單體，合成自交聯(lián)彈性乳液，乳液玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在-15-0℃，由于涂料能夠成膜過程中能產(chǎn)生一定的自交聯(lián)，這樣在保證涂膜具有優(yōu)異的低溫柔性、較好的伸長率和拉伸強(qiáng)度的同時(shí)，還具有較好的耐沾污性，乳液涂膜的拉伸強(qiáng)度大于4Mpa，斷裂延伸率大于600％；本發(fā)明在合成自交聯(lián)功能的彈性乳液基礎(chǔ)上，在乳液中復(fù)合納米粒子，利用某些納米粒子對紫外線的吸收或屏蔽特性，替代傳統(tǒng)的有機(jī)紫外吸收劑，避免有機(jī)紫外光吸收劑的緩慢分解、揮發(fā)、失效的缺點(diǎn)，耐人工老化時(shí)間≥1500小時(shí)，使涂料的使用壽命大大提高，同時(shí)復(fù)合的納米粒子可進(jìn)一步提高涂膜的拉伸強(qiáng)度，而斷裂延伸率與純的自交聯(lián)彈性乳液涂膜相當(dāng)甚至大于純的自交聯(lián)彈性乳液涂膜的延伸率；常規(guī)的吸音材料只有在厚度達(dá)到30mm以上，低頻吸音性能才能有明顯改善，本發(fā)明通過選擇兩種或兩種以上粒徑為50-2000nm的吸音粉體進(jìn)行復(fù)配，調(diào)整涂料的顏基比，在得到具有較好彈性的同時(shí)，涂膜厚度2-3mm時(shí)，即具有良好的吸音效果，無規(guī)入射吸音系數(shù)(125Hz-4000Hz)≥20％。采用本發(fā)明制備的高性能建筑工程涂料，可同時(shí)具有良好的延伸性、耐老化性和吸音性。


圖1為納米粒子含量為3wt％的納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液涂膜的投射電鏡(TEM)圖。
圖2為納米粒子均勻分散在聚合物乳液中的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)例1在250ml分散釜中，將5克納米二氧化硅粒子、5克納米二氧化鈦加入40克水中，升溫至50℃，高速攪拌1.5h，超聲0.5h，再加入215克自交聯(lián)彈性乳液，在300轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合0.5h，制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液240克。
在1000ml分散釜中，加入20克水、3克分散劑、10克丙二醇、1克防腐劑、2克氨水?dāng)嚢杈鶆?，加入納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液265克，在1000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌0.5h，再加入25克鈦白粉，50克硅藻土、50克空心玻璃微珠、70克海泡石，在1500轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌0.5小時(shí)，緩慢加入5克成膜助劑，用增稠劑調(diào)節(jié)粘度到100KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
實(shí)例2在250ml分散釜中，將5克納米二氧化硅粒子、10克納米氧化鋁、8克納米氧化鋅加入50克水中球磨2h，超聲2h，再加入151克自交聯(lián)彈性乳液，在500轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合1h，制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液225克。
在1000ml分散釜中，加入5克分散劑、15克丙二醇、3克防腐劑、1克氨水?dāng)嚢杈鶆?，加入自交?lián)彈性乳液225克，在700轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌1h，再加入25克鈦白粉，60克海泡石、65克云母粉、100克膨脹珍珠巖，在1200轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌1小時(shí)，緩慢加入5克成膜助劑，用增稠劑調(diào)節(jié)粘度到150KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
實(shí)例3在250ml分散釜中，將2克納米氧化鐵粒子、3克納米氧化銥加入30克水中，升溫至80℃，球磨1h，超聲1h，再加入150克自交聯(lián)彈性乳液，在200轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合1h，制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液185克。
在1000ml分散釜中，加入50克水、2克分散劑、6克丙二醇、0.5克防腐劑、4克氨水?dāng)嚢杈鶆?，加入自交?lián)彈性乳液185克，在1000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌1h，再加入60克鈦白粉，90克膨脹珍珠巖、70克空心玻璃微珠、30克硅藻土，在1000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌0.5小時(shí)，緩慢加入3克成膜助劑，用增稠劑調(diào)節(jié)粘度到130KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
實(shí)例4在250ml分散釜中，將7克納米氧化鎂粒子、4克納米氧化鋅、6克納米氧化鈷加入40克水中，升溫至60℃，高速攪拌2h，超聲1h，再加入188克自交聯(lián)彈性乳液，在500轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合2h，制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液245克。
在1000ml分散釜中，加入25克水、4克分散劑、7克丙二醇、0.2克防腐劑、5克氨水?dāng)嚢杈鶆?，加入自交?lián)彈性乳液245克，在600轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌0.5h，再加入30克鈦白粉，80克膨脹珍珠巖、80克空心玻璃微珠、20克云母粉，在1200轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌0.5小時(shí)，緩慢加入3克成膜助劑，用增稠劑調(diào)節(jié)粘度到120KU左右，即得到多功能建筑工程涂料。
權(quán)利要求
1.一種多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征是先將無機(jī)氧化物納米粒子分散在水中，制備得水分散液，再與自交聯(lián)彈性乳液共混制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液，將水、分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水、納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液混合均勻，再加入鈦白粉、吸音材料，分散均勻后加入成膜助劑、增稠劑調(diào)節(jié)粘度即可，按重量百分比計(jì)上述各原料用量如下組分 重量百分比wt％丙二醇 1-3自交聯(lián)彈性乳液 25-45納米無機(jī)氧化物粒子 1-5鈦白粉 5-15吸音材料 30-50成膜助劑 0.5-5水 10-20適量的分散劑、防腐劑、氨水、增稠劑。具體制備步驟如下將納米粒子加入20-80℃水中分散，制備均勻的納米粒子水分散液，加入自交聯(lián)彈性乳液，混合，制備得納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液；將水、分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水加入分散釜中攪拌均勻，然后加入納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液，混合均勻，再加入鈦白粉和吸音粉體，攪拌均勻，緩慢加入成膜助劑，最后用增稠劑調(diào)節(jié)粘度即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于納米無機(jī)氧化物粒子采用球磨或高速剪切0.5-2小時(shí)，再超聲0.5-2小時(shí)制得水分散液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于納米粒子水分散液加入自交聯(lián)彈性乳液后在室溫下200-600轉(zhuǎn)/分的剪切速度下混合0.5-2小時(shí)，得納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液與水、分散劑、丙二醇、防腐劑、氨水混合時(shí)在500-1000轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌混合，加入鈦白粉和吸音粉體后在700-1500轉(zhuǎn)/分的剪切速度下攪拌混合，時(shí)間0.5-1小時(shí)即可。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于用增稠劑調(diào)節(jié)粘度至100-150KU即獲得目標(biāo)產(chǎn)物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于自交聯(lián)彈性乳液是采用乳液聚合先制備種子乳液，再與乙烯基單體共聚制備獲得，所用乙烯基單體為丙烯酸類單體、丙烯酸酯類單體、丙烯酰胺類單體、烯基芳族化合物單體，再與乙烯基單體共聚時(shí)采用其中至少一種交聯(lián)乙烯基單體和至少一種非交聯(lián)乙烯基單體混合使用。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于采用的納米無機(jī)氧化物，是兩種或兩種以上混合使用。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于納米無機(jī)氧化物的粒徑是10-150nm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于先采用球磨或高速攪拌再超聲分散在20-80℃水中，再與自交聯(lián)彈性乳液共混，制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的制備方法，其特征在于所用吸音材料為無機(jī)多孔性材料，粒徑為50-2000目，采用兩種或兩種以上復(fù)配使用。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料的涂膜厚度為1-4mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能建筑工程涂料用于各種建筑物的外墻、內(nèi)墻、屋面、地面裝飾。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能建筑工程涂料的制備方法。彈性涂料是一種可隨應(yīng)力延伸和回縮、并在被拉伸時(shí)有合適的模量和拉伸強(qiáng)度的涂料，不僅具有普通涂料的保護(hù)和裝飾作用，而且具有防水和遮蓋裂縫的功能，利用某些納米粒子對紫外線的吸收或屏蔽特性，采用球磨分散或高速剪切分散和超聲分散與自交聯(lián)彈性乳液共混制備納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液，同時(shí)加入現(xiàn)有常用涂料助劑以提高涂膜的彈性和耐老化性能。在涂料制備過程中，采用納米復(fù)合自交聯(lián)彈性乳液和新型吸音材料，制備出具有良好吸音效果、同時(shí)具有高彈性和優(yōu)異的耐老化性能的多功能建筑工程涂料。本發(fā)明制備的多功能建筑工程涂料可以用于各種建筑工程，如高速公路兩旁建筑、屋面、地面等的裝飾和保護(hù)。
文檔編號C09D133/02GK1632012SQ200410084320
公開日2005年6月29日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月18日
發(fā)明者武利民, 顧廣新, 游波, 周樹學(xué) 申請人:復(fù)旦大學(xué)