CN110746824A - 无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料及其制备方法和应用。所述涂料的原料包括生物基丙烯酸乳液，纳米二氧化硅水分散液，成膜助剂，钛白粉，无机填料等。制备方法为：水、防冻剂、分散剂、投入pH调节剂、钛白粉混合分散；再投入无机填料、成膜助剂、生物基丙烯酸乳液、纳米二氧化硅水分散液、杀菌剂、流变助剂、消泡剂，搅拌，得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料。将其施工至常规建筑外墙底漆上1‑2道。本发明在常规漆膜表面形成了一层经杂化处理后的外墙涂料，具有良好的强度、抗开裂和韧性、同时漆膜表面富含硅羟基团超亲水涂膜，具有良好的抗沾污易清洁性能的外墙涂料涂膜。
Description
技术领域
本发明涉及一种纳米二氧化硅水分散液与生物基丙烯酸乳液混合经杂化，形成了有机无机复合杂化二氧化硅的纳米水分散液。该有机无机杂化纳米二氧化硅分散液配合颜料填料可作为外墙涂料涂覆建筑涂料表面，起到提高表面张力和降低漆膜水接触角、提高耐沾污性、表面硬度、耐磨性本发明属于建筑材料领域。
背景技术
生物基丙烯酸乳液是一类采用天然生物原料发酵产品聚合而成。天然生物原料作为可再生物质替代了不可再生的石油制品原料，降低了石油依赖，低碳排放，减少温室效应，推动涂料行业可持续发展。乳液同时具有超低VOC、超低气味，可以通过美国农业部USDA的生物产品认证。
相对于有机涂料基料来说，纳米二氧化硅水分散液的生产及使用过程中对环境的污染小，产品是以水为分散介质，尤其是在成膜过程中无环境和健康方面的不良影响。纳米二氧化硅水分散液的生产原料是砂石类的天然无机硅酸盐矿物来源极其丰富随手可得，纳米二氧化硅水分散液无机成膜物的使用可以在涂料配方中减少生物基丙烯酸乳液用量，这样就进一步降低了石油资源依赖，低碳排放，减少温室效应。
生物基丙烯酸乳液产品由于主打环保和低排放，为了在使用中减少成膜助剂的用量或不使用成膜助剂，生物基丙烯酸聚合物的硬度被设计很低，涂膜的强度较差表面有些发粘，耐沾污性不好。纳米二氧化硅水分散液无机成膜物成膜时不需要成膜助剂硬度很好，但是存在柔韧性差涂膜易开裂的问题。
因此将生物基丙烯酸乳液与纳米二氧化硅水分散液无机成膜物按合适的比例，配合颜料和填料制成成无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸乳液超亲水表面外墙涂料，在外墙涂料成膜时因水分挥发形成的渗透压将丙烯酸乳液粒子与纳米二氧化硅粒子杂化成有一定强度、抗开裂和韧性、表面富含硅羟基团超亲水涂膜，具有良好的抗沾污易清洁性能的外墙涂料涂膜。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料。
为了解决上述问题，本发明提供了一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，原料包括以质量百分比计的生物基丙烯酸乳液10-60％，防冻剂1-10％，纳米二氧化硅水分散液10-50％，成膜助剂1-6％，pH调节剂0.01-1％，钛白粉5-25％，无机填料0-50％，分散剂0.2-1.5％，水性色浆0-20％，消泡剂0.01-0.5％，干膜防霉防藻剂0.1-0.3％，杀菌剂0.1-0.5％，流变助剂1-5％及余量的水。
优选地，纳米二氧化硅水分散液20-80％为美国NALCO公司的NALCO1030其中，所述的纳米二氧化硅水分散液的pH值在7.5-10.5、固体含量在30±1％。
优选地，生物基丙烯酸乳液为万华的
8171乳液pH值在7.5-10.5、固体含量在48±1％。
优选地，所述的水为城市自来水或去离子水。
优选地，所述的pH调节剂为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐/碳酸氢盐、有机胺化合物和有机硅改性的pH调节剂中的至少一种。
优选地，所述的防冻剂为多元醇。
优选地，所述的消泡剂为矿物油型或有机硅型消泡剂。
优选地，所述的流变助剂采用美国陶氏水性缔合型增稠剂。
本发明还提供了上述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料的制备方法，其特征在于，在搅拌条件下在涂料分散釜中依次投入水、防冻剂、分散剂、投入pH调节剂，调整pH值至8.0-9.5，搅拌均匀后在搅拌条件下投入钛白粉，分散5-10分钟；再投入无机填料，分散30-60分钟，投入成膜助剂，分散2-5分钟，降低搅拌转速搅拌，投入生物基丙烯酸乳液、纳米二氧化硅水分散液、杀菌剂、流变助剂、消泡剂，搅拌15-60分钟，得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料；必要时，投入调配颜色水性色浆，调配至所需颜色即完成制备过程。
本发明还提供了上述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料的应用，其特征在于，首先施工常规建筑外墙底漆，底漆所施工的涂膜按说明书要求的时间充分干透；随后将所述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料施工至先前的漆膜上1-2道，两道施工间隔时间不小于2小时。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在常规漆膜表面形成了一层经杂化处理后的外墙涂料，在外墙涂料成膜时因水分挥发形成的高渗透压里将丙烯酸乳液粒子与纳米二氧化硅粒子强行挤压杂化成高度一体化，具有良好的强度、抗开裂和韧性、同时漆膜表面富含硅羟基团超亲水涂膜，具有良好的抗沾污易清洁性能的外墙涂料涂膜。
具体实施方式
为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。
实施例1
一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其原料包括以质量百分比计的水25.40％，防冻剂1.00％，分散剂1.50％，pH调节剂0.20％，钛白粉20.00％，无机填料12.00％，生物基丙烯酸乳液24.00％，纳米二氧化硅水分散液14.00％，成膜助剂1.20％，消泡剂0.20％，防霉防藻0.30％，杀菌剂0.10％及流变助剂0.10％。
纳米二氧化硅水分散液为美国NALCO公司的NALCO1030，pH值为7.5-10.5，固体质量含量为30±1％。
生物基丙烯酸乳液为万华的
8171乳液，pH值为7.5-10.5，固体质量含量为48±1％。
水为常规自来水或去离子水。
pH调节剂为质量浓度40±1％的氢氧化钾。
成膜助剂为coasol290。
防冻剂为丙二醇。
分散剂为均聚羧酸丙烯酸钠盐日本圣诺普科SN-Dispersant 5040水性涂料用分散剂。
消泡剂为聚羧酸型消泡剂WS360。
钛白粉为金红石型钛白粉R996
无机填料为1500目重质碳酸钙粉
防霉防藻剂为水性涂料干膜防霉防藻剂美国科莱恩DFX-1防霉剂。
杀菌剂为水性涂料罐内防腐剂陶氏631。
流变助剂采用美国陶氏水性缔合型增稠剂。
上述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料的制备方法为：在搅拌条件下在涂料分散釜中依次投入水、防冻剂、分散剂、投入pH调节剂调整pH值至8.0-9.5，搅拌均匀然后在高速搅拌的条件下投入钛白粉分散5-10分钟，再投入无机填料高速分散30-60分钟，投入成膜助剂，分散2-5分钟，降低搅拌转速至慢速搅拌，投入生物基丙烯酸乳液，投入纳米二氧化硅水分散液，投入杀菌剂，投入流变助剂，投入消泡剂搅拌15-60分钟得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料。
上述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料为：首先施工常规建筑外墙底漆，底漆所施工的涂膜按说明书要求的时间充分干透；随后将无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料施工至先前的漆膜上2道，两道施工间隔时间不小于2小时。
实施例2
一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其原料包括以质量百分比计的水23.20％，防冻剂1.00％，分散剂1.50％，pH调节剂0.20％，钛白粉18.00％，无机填料18.00％，生物基丙烯酸乳液24.00％，纳米二氧化硅水分散液12.00％，成膜助剂1.20％，消泡剂0.20％，防霉防藻0.30％，杀菌剂0.20％，流变助剂0.20％及水性色浆1.00％。
纳米二氧化硅水分散液为美国NALCO公司的NALCO1030，pH值为7.5-10.5，固体质量含量为30±1％。
生物基丙烯酸乳液为万华的
8171乳液，pH值为7.5-10.5，固体质量含量为48±1％。
水为常规自来水或去离子水。
pH调节剂为质量浓度40±1％的氢氧化钾。
成膜助剂为coasol290。
防冻剂为丙二醇。
分散剂为均聚羧酸丙烯酸钠盐日本圣诺普科SN-Dispersant 5040水性涂料用分散剂。
消泡剂为聚羧酸型消泡剂WS360。
钛白粉为金红石型钛白粉R996
无机填料为1500目重质碳酸钙粉
防霉防藻剂为水性涂料干膜防霉防藻剂美国科莱恩DFX-1防霉剂。
杀菌剂为水性涂料罐内防腐剂美国陶氏631。
流变助剂采用美国陶氏水性缔合型增稠剂。
水性色浆为世名公司水性建筑涂料通用色浆
上述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料的制备方法为：在搅拌条件下在涂料分散釜中依次投入水、防冻剂、分散剂、投入pH调节剂调整pH值至8.0-9.5，搅拌均匀然后在高速搅拌的条件下投入钛白粉分散5-10分钟，再投入无机填料高速分散30-60分钟，投入成膜助剂，分散2-5分钟，降低搅拌转速至慢速搅拌，投入生物基丙烯酸乳液，投入纳米二氧化硅水分散液，投入杀菌剂，投入流变助剂，投入消泡剂搅拌15-30分钟得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料。投入调配颜色水性色浆，调配至所需颜色即完成制备过程。
上述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料的使用方法为：首先施工常规建筑外墙底漆，底漆所施工的涂膜按说明书要求的时间充分干透；随后将无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料施工至先前的漆膜上2道，两道施工间隔时间不小于2小时。
Claims (10)
1.一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，原料包括以质量百分比计的生物基丙烯酸乳液10-60％，防冻剂1-10％，纳米二氧化硅水分散液10-50％，成膜助剂1-6％，pH调节剂0.01-1％，钛白粉5-25％，无机填料0-50％，分散剂0.2-1.5％，水性色浆0-20％，消泡剂0.01-0.5％，干膜防霉防藻剂0.1-0.3％，杀菌剂0.1-0.5％，流变助剂1-5％及余量的水。
2.如权利要求1所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，所述的纳米二氧化硅水分散液20-80％为美国NALCO公司的NALCO1030其中，纳米二氧化硅水分散液的pH值在7.5-10.5、固体含量在30±1％。
3.如权利要求1所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，所述的生物基丙烯酸乳液为万华的
8171乳液pH值在7.5-10.5、固体含量在48±1％。
4.如权利要求1所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，所述的水为城市自来水或去离子水。
5.如权利要求1所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，所述的pH调节剂为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐/碳酸氢盐、有机胺化合物和有机硅改性的pH调节剂中的至少一种。
6.如权利要求1所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，所述的防冻剂为多元醇。
7.如权利要求1所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，所述的消泡剂为矿物油型或有机硅型消泡剂。
8.如权利要求1所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料，其特征在于，所述的流变助剂采用美国陶氏水性缔合型增稠剂。
9.权利要求1-8任意一项所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料的制备方法，其特征在于，在搅拌条件下在涂料分散釜中依次投入水、防冻剂、分散剂、投入pH调节剂，调整pH值至8.0-9.5，搅拌均匀后在搅拌条件下投入钛白粉，分散5-10分钟；再投入无机填料，分散30-60分钟，投入成膜助剂，分散2-5分钟，降低搅拌转速搅拌，投入生物基丙烯酸乳液、纳米二氧化硅水分散液、杀菌剂、流变助剂、消泡剂，搅拌15-60分钟，得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料；必要时，投入调配颜色水性色浆，调配至所需颜色即完成制备过程。
10.权利要求1-8任意一项所述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料的应用，其特征在于，首先施工常规建筑外墙底漆，底漆所施工的涂膜按说明书要求的时间充分干透；随后将所述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸外墙涂料施工至先前的漆膜上1-2道，两道施工间隔时间不小于2小时。
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