一种抗老化外墙乳胶涂料的制备方法
文献发布时间:2023-06-19 09:24:30
技术领域
本发明涉及一种抗老化外墙乳胶涂料的制备方法,属于乳胶涂料技术领域。
背景技术
建筑涂料是建筑物的主导装饰材料,用它装饰建筑物,能形成不同的质感和形状,不同的风格和立体效果。所以建筑涂料不仅可以使建筑物的内外整齐美观,还具有保护被涂覆建材,延长其使用寿命和改善建筑物内外使用效果的功能,这对美化生活,美化环境起着重要的作用。建筑涂料与面砖、玻璃幕墙、装饰石材等外装饰材料相比,具有施工翻新简便、可保持建筑物的新鲜感、自重轻、无安全隐患等许多明显的特点和优点。建筑涂料是以有机高分子聚合物为主要成膜物质,加入助剂、颜填料、分散剂等,经配料、搅拌、研磨等工艺制成的一种建筑物饰面材料。为了提高建筑物外围维护体系的安全性和耐久性,以及适用建筑材料的绿色化的发展趋势,低污染、高性能的高档外墙乳胶涂料成为建筑涂料研究的活跃领域。
从目前的情况看,可供选择的抗老化外墙乳胶涂料的品种还不多,一些外墙涂料甚至在涂装后的几个月或一二年内,由于自然条件和光照辐射发生老化,出现失光、褪色、粉化、开裂、剥落甚至整层脱落等现象,严重地破坏了外墙涂料的美学性能和保护作用。不但使经济上受到很大损失,导致资源浪费,而且外墙涂料的老化分解对环境也造成一定污染。抗老化性能是外墙涂料最重要的性能指标,它指在户外暴露时,外墙涂料对改变其性能因素的抵抗力。这些改变包括内部强度的减弱、变脆、开裂、褪色、附着力的下降、白垩化、光泽的降低和环境的腐蚀等。抗老化性能是外墙涂料多种性能如保光保色性、耐酸耐碱性、附着力等的综合体现,是外墙涂料使用寿命的直接量度。因此,有必要深入研究涂料的抗老化性能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题:针对外墙乳胶涂料由于自然条件和光照辐射发生老化,出现失光、褪色、粉化、开裂、剥落甚至整层脱落的问题,提供了一种抗老化外墙乳胶涂料的制备方法。
为解决上述技术问题,本发明采用的技术方案是:
(1)按重量份数计,分别称量100~200份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、50~100份改性硅溶胶、30~60份钛白粉、20~40份滑石粉、10~20份丙三醇、15~30份聚乙二醇、5~10份羧甲基纤维素钠、2~4份十二烷基硫酸钠、2~4份柠檬酸钠、8~16份碳酸钠、80~160份去离子水;
(2)将羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、碳酸钠加入去离子水中,常温下以300~400r/min转速搅拌20~30min,得混合液;
(3)将钛白粉、滑石粉、丙三醇、聚乙二醇加入混合液中,置于高速搅拌机内,常温下以3000~4000r/min转速搅拌1~2h,得混合浆料;
(4)将混合浆料、改性硅溶胶加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中,置于高剪切乳化机内,常温下以10000~12000r/min转速搅拌40~60min,得抗老化外墙乳胶涂料。
步骤(1)所述的钛白粉的平均粒径为10~20μm,滑石粉的平均粒径为20~30μm。
步骤(1)所述的改性硅溶胶的具体制备步骤为:
(1)按重量份数计,分别称量20~30份正硅酸乙酯、10~15份氨水、2~3份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、160~240份无水乙醇;
(2)将正硅酸乙酯加入无水乙醇中,常温下以300~400r/min转速搅拌20~30min,得正硅酸乙酯乙醇溶液;
(3)将氨水缓慢滴加至正硅酸乙酯乙醇溶液中,在60~70℃的水浴条件下以200~240r/min转速搅拌反应1~2h,得反应液;
(4)将乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷加入反应液中,在40~60℃的水浴条件下以180~200r/min转速搅拌30~40min,常温冷却,得改性硅溶胶。
步骤(1)所述的氨水的质量分数为10%。
步骤(3)所述的氨水的滴加速率为6~8mL/min。
步骤(1)所述的机硅改性聚丙烯酸酯乳液的具体制备步骤为:
(1)按重量份数计,分别称量20~30份丙烯酸、30~40份丙烯酸丁酯、20~30份甲基丙烯酸甲酯、10~20份甲基丙烯酸、10~20份丙烯酰胺、1~3份十二烷基苯磺酸钠、1~3份脂肪醇聚氧乙烯醚、2~6份乙烯基三甲氧基硅烷、5~10份碳酸氢钠、0.4~0.6份过硫酸钠、80~100份去离子水;
(2)将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入去离子水中,常温下以250~300r/min转速搅拌10~20min,得乳化剂溶液;
(3)将丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺混合后置于搅拌机内,常温下以400~500r/min转速搅拌5~10min,得混合单体;
(4)将4/5重量份的混合单体缓慢滴加至1/2重量份的乳化剂溶液中,在40~60℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌1~2h,得预乳液;
(5)将碳酸氢钠加入剩余1/2重量份的乳化剂溶液中,在50~60℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌10~20min,保温,得碱性乳化剂溶液;
(6)将剩余1/5重量份的混合单体、1/2重量份的过硫酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷加入碱性乳化剂溶液中,在50~60℃的水浴条件下以240~280r/min转速搅拌30~40min,得种子乳液;
(7)将剩余1/2重量份的过硫酸钠、预乳液加入种子乳液中,在80~90℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌1~2h,调节pH至8~9,常温冷却,得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液。
步骤(4)所述的混合单体的滴加速率为10~20mL/min。
步骤(7)所述的pH调节采用的是质量分数10%的氨水。
本发明与其他方法相比,有益技术效果是:
本发明通过添加改性硅溶胶,制备一种抗老化外墙乳胶涂料,硅溶胶具有很多优良的性质,比如良好的分散性,优异的透气性,高粘结性能,以及耐磨性、高耐火绝热性、优异的表面性等,因其表面存在大量的硅羟基,因而具有很好的反应性。纳米二氧化硅具有一定光催化活性,以及较好的具有对低波长紫外线的吸收性能,和对高波长红外线的反射性能。并且纳米二氧化硅分子中存在着大量的不饱和键和羟基,容易与有机聚合物中一些基团发生键合反应,可明显改善涂料中聚合物的透气性和热稳定性。又由于溶胶粒子表面配位空缺,具有很高的表面活性,对颜料和填料等微粒子有一定的吸附作用,可降低由于紫外光照射而造成的色素衰减,从而降低涂膜的粉化;在外墙乳胶涂料中添加硅溶胶,可明显改善涂料的触变性和开罐效果,可以防止涂料流挂,施工性能增强,尤其是提高了涂膜的疏水性,使涂料的抗沾污性大大提高,具有优良的自清洁性。涂膜干燥过程中,硅溶胶中的二氧化硅粒子分散形成Si-O-Si的网络结构,可提高了涂膜的透气性、耐老化性等性能。对硅溶胶进行改性处理,使其更好的与聚合物乳液相容,可以扩大硅溶胶的应用范围。硅溶胶改性后的涂料性能更加优异,无论在涂膜硬度、附着力,还是涂料的耐污性、耐水性和耐老化性上都有明显提高。
具体实施方式
按重量份数计,分别称量20~30份丙烯酸、30~40份丙烯酸丁酯、20~30份甲基丙烯酸甲酯、10~20份甲基丙烯酸、10~20份丙烯酰胺、1~3份十二烷基苯磺酸钠、1~3份脂肪醇聚氧乙烯醚、2~6份乙烯基三甲氧基硅烷、5~10份碳酸氢钠、0.4~0.6份过硫酸钠、80~100份去离子水,将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入去离子水中,常温下以250~300r/min转速搅拌10~20min,得乳化剂溶液,将丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺混合后置于搅拌机内,常温下以400~500r/min转速搅拌5~10min,得混合单体,将4/5重量份的混合单体以10~20mL/min的速率缓慢滴加至1/2重量份的乳化剂溶液中,在40~60℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌1~2h,得预乳液,将碳酸氢钠加入剩余1/2重量份的乳化剂溶液中,在50~60℃的水浴条件下以200~250r/min转速搅拌10~20min,保温,得碱性乳化剂溶液,将剩余1/5重量份的混合单体、1/2重量份的过硫酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷加入碱性乳化剂溶液中,在50~60℃的水浴条件下以240~280r/min转速搅拌30~40min,得种子乳液,将剩余1/2重量份的过硫酸钠、预乳液加入种子乳液中,在80~90℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌1~2h,滴加质量分数10%的氨水调节pH至8~9,常温冷却,得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液;
再按重量份数计,分别称量20~30份正硅酸乙酯、10~15份质量分数10%的氨水、2~3份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、160~240份无水乙醇,将正硅酸乙酯加入无水乙醇中,常温下以300~400r/min转速搅拌20~30min,得正硅酸乙酯乙醇溶液,将氨水以6~8mL/min的速率缓慢滴加至正硅酸乙酯乙醇溶液中,在60~70℃的水浴条件下以200~240r/min转速搅拌反应1~2h,得反应液,将乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷加入反应液中,在40~60℃的水浴条件下以180~200r/min转速搅拌30~40min,常温冷却,得改性硅溶胶;
再按重量份数计,分别称量100~200份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、50~100份改性硅溶胶、30~60份平均粒径10~20μm的钛白粉、20~40份平均粒径20~30μm的滑石粉、10~20份丙三醇、15~30份聚乙二醇、5~10份羧甲基纤维素钠、2~4份十二烷基硫酸钠、2~4份柠檬酸钠、8~16份碳酸钠、80~160份去离子水,将羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、碳酸钠加入去离子水中,常温下以300~400r/min转速搅拌20~30min,得混合液,将钛白粉、滑石粉、丙三醇、聚乙二醇加入混合液中,置于高速搅拌机内,常温下以3000~4000r/min转速搅拌1~2h,得混合浆料,将混合浆料、改性硅溶胶加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中,置于高剪切乳化机内,常温下以10000~12000r/min转速搅拌40~60min,得抗老化外墙乳胶涂料。
实施例1
按重量份数计,分别称量20份丙烯酸、30份丙烯酸丁酯、20份甲基丙烯酸甲酯、10份甲基丙烯酸、10份丙烯酰胺、1份十二烷基苯磺酸钠、1份脂肪醇聚氧乙烯醚、2份乙烯基三甲氧基硅烷、5份碳酸氢钠、0.4份过硫酸钠、80份去离子水,将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入去离子水中,常温下以250r/min转速搅拌10min,得乳化剂溶液,将丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺混合后置于搅拌机内,常温下以400r/min转速搅拌5min,得混合单体,将4/5重量份的混合单体以10mL/min的速率缓慢滴加至1/2重量份的乳化剂溶液中,在40℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌1h,得预乳液,将碳酸氢钠加入剩余1/2重量份的乳化剂溶液中,在50℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌10min,保温,得碱性乳化剂溶液,将剩余1/5重量份的混合单体、1/2重量份的过硫酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷加入碱性乳化剂溶液中,在50℃的水浴条件下以240r/min转速搅拌30min,得种子乳液,将剩余1/2重量份的过硫酸钠、预乳液加入种子乳液中,在80℃的水浴条件下以300r/min转速搅拌1h,滴加质量分数10%的氨水调节pH至8,常温冷却,得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液;
再按重量份数计,分别称量20份正硅酸乙酯、10份质量分数10%的氨水、2份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、160份无水乙醇,将正硅酸乙酯加入无水乙醇中,常温下以300r/min转速搅拌20min,得正硅酸乙酯乙醇溶液,将氨水以6mL/min的速率缓慢滴加至正硅酸乙酯乙醇溶液中,在60℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌反应1h,得反应液,将乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷加入反应液中,在40℃的水浴条件下以180r/min转速搅拌30min,常温冷却,得改性硅溶胶;
再按重量份数计,分别称量100份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、50份改性硅溶胶、30份平均粒径10μm的钛白粉、20份平均粒径20μm的滑石粉、10份丙三醇、15份聚乙二醇、5份羧甲基纤维素钠、2份十二烷基硫酸钠、2份柠檬酸钠、8份碳酸钠、80份去离子水,将羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、碳酸钠加入去离子水中,常温下以300r/min转速搅拌20min,得混合液,将钛白粉、滑石粉、丙三醇、聚乙二醇加入混合液中,置于高速搅拌机内,常温下以3000r/min转速搅拌1h,得混合浆料,将混合浆料、改性硅溶胶加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中,置于高剪切乳化机内,常温下以10000r/min转速搅拌40min,得抗老化外墙乳胶涂料。
实施例2
按重量份数计,分别称量25份丙烯酸、35份丙烯酸丁酯、25份甲基丙烯酸甲酯、15份甲基丙烯酸、15份丙烯酰胺、2份十二烷基苯磺酸钠、2份脂肪醇聚氧乙烯醚、4份乙烯基三甲氧基硅烷、7份碳酸氢钠、0.5份过硫酸钠、90份去离子水,将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入去离子水中,常温下以275r/min转速搅拌15min,得乳化剂溶液,将丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺混合后置于搅拌机内,常温下以450r/min转速搅拌7min,得混合单体,将4/5重量份的混合单体以15mL/min的速率缓慢滴加至1/2重量份的乳化剂溶液中,在50℃的水浴条件下以350r/min转速搅拌1.5h,得预乳液,将碳酸氢钠加入剩余1/2重量份的乳化剂溶液中,在55℃的水浴条件下以225r/min转速搅拌15min,保温,得碱性乳化剂溶液,将剩余1/5重量份的混合单体、1/2重量份的过硫酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷加入碱性乳化剂溶液中,在55℃的水浴条件下以260r/min转速搅拌35min,得种子乳液,将剩余1/2重量份的过硫酸钠、预乳液加入种子乳液中,在85℃的水浴条件下以350r/min转速搅拌1.5h,滴加质量分数10%的氨水调节pH至8.5,常温冷却,得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液;
再按重量份数计,分别称量25份正硅酸乙酯、12.5份质量分数10%的氨水、2.5份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、200份无水乙醇,将正硅酸乙酯加入无水乙醇中,常温下以350r/min转速搅拌25min,得正硅酸乙酯乙醇溶液,将氨水以7mL/min的速率缓慢滴加至正硅酸乙酯乙醇溶液中,在65℃的水浴条件下以220r/min转速搅拌反应1.5h,得反应液,将乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷加入反应液中,在50℃的水浴条件下以190r/min转速搅拌35min,常温冷却,得改性硅溶胶;
再按重量份数计,分别称量150份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、75份改性硅溶胶、45份平均粒径15μm的钛白粉、30份平均粒径25μm的滑石粉、15份丙三醇、22.5份聚乙二醇、7份羧甲基纤维素钠、3份十二烷基硫酸钠、3份柠檬酸钠、12份碳酸钠、120份去离子水,将羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、碳酸钠加入去离子水中,常温下以350r/min转速搅拌25min,得混合液,将钛白粉、滑石粉、丙三醇、聚乙二醇加入混合液中,置于高速搅拌机内,常温下以3500r/min转速搅拌1.5h,得混合浆料,将混合浆料、改性硅溶胶加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中,置于高剪切乳化机内,常温下以11000r/min转速搅拌50min,得抗老化外墙乳胶涂料。
实施例3
按重量份数计,分别称量30份丙烯酸、40份丙烯酸丁酯、30份甲基丙烯酸甲酯、20份甲基丙烯酸、20份丙烯酰胺、3份十二烷基苯磺酸钠、3份脂肪醇聚氧乙烯醚、6份乙烯基三甲氧基硅烷、10份碳酸氢钠、0.6份过硫酸钠、100份去离子水,将十二烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚加入去离子水中,常温下以300r/min转速搅拌20min,得乳化剂溶液,将丙烯酸、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸、丙烯酰胺混合后置于搅拌机内,常温下以500r/min转速搅拌10min,得混合单体,将4/5重量份的混合单体以20mL/min的速率缓慢滴加至1/2重量份的乳化剂溶液中,在60℃的水浴条件下以400r/min转速搅拌2h,得预乳液,将碳酸氢钠加入剩余1/2重量份的乳化剂溶液中,在60℃的水浴条件下以250r/min转速搅拌120min,保温,得碱性乳化剂溶液,将剩余1/5重量份的混合单体、1/2重量份的过硫酸钠、乙烯基三甲氧基硅烷加入碱性乳化剂溶液中,在60℃的水浴条件下以280r/min转速搅拌40min,得种子乳液,将剩余1/2重量份的过硫酸钠、预乳液加入种子乳液中,在90℃的水浴条件下以400r/min转速搅拌2h,滴加质量分数10%的氨水调节pH至9,常温冷却,得有机硅改性聚丙烯酸酯乳液;
再按重量份数计,分别称量30份正硅酸乙酯、15份质量分数10%的氨水、3份乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷、240份无水乙醇,将正硅酸乙酯加入无水乙醇中,常温下以400r/min转速搅拌30min,得正硅酸乙酯乙醇溶液,将氨水以8mL/min的速率缓慢滴加至正硅酸乙酯乙醇溶液中,在70℃的水浴条件下以240r/min转速搅拌反应2h,得反应液,将乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷加入反应液中,在60℃的水浴条件下以200r/min转速搅拌40min,常温冷却,得改性硅溶胶;
再按重量份数计,分别称量200份有机硅改性聚丙烯酸酯乳液、100份改性硅溶胶、60份平均粒径20μm的钛白粉钛白粉、40份平均粒径30μm的滑石粉、20份丙三醇、30份聚乙二醇、10份羧甲基纤维素钠、4份十二烷基硫酸钠、4份柠檬酸钠、16份碳酸钠、160份去离子水,将羧甲基纤维素钠、十二烷基硫酸钠、柠檬酸钠、碳酸钠加入去离子水中,常温下以400r/min转速搅拌30min,得混合液,将钛白粉、滑石粉、丙三醇、聚乙二醇加入混合液中,置于高速搅拌机内,常温下以4000r/min转速搅拌2h,得混合浆料,将混合浆料、改性硅溶胶加入有机硅改性聚丙烯酸酯乳液中,置于高剪切乳化机内,常温下以12000r/min转速搅拌60min,得抗老化外墙乳胶涂料。
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