一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料

技术领域

本发明属化工建材领域，涉及一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料的制备方法。此涂料主体成份为无机物，具有长达十年的荷叶疏水效应、优异的耐候性、自洁性，可以长期装饰、保护建筑物外墙，不仅使建筑物经久耐用，同时还促进环境友好发展。

背景技术

目前市面上大多数外墙涂料为有机物涂料，有机物涂料有着许多优点，比如生产简单、优异的柔韧性不易开裂、优秀装饰效果、良好的抗水性、开罐效果等。但有机物涂料经过一段时间后，短则2、3个月，会出现粉化、褪色、剥落等问题，这是因为有机涂料抗老化、耐候性较差的原因。

以钾水玻璃为粘结剂的无机外墙涂料具有与建筑物同寿命的优异耐候性和耐脏抗污性，在外墙涂料行业中受到极大的重视，但几乎所有钾水玻璃的无机涂料都存在对水“敏感”的特性。在钾水玻璃涂料的干躁过程，水玻璃中的一部分硅酸阴离子会脱水缔合并形成涂膜，钾离子则分散于涂膜三维结构内。还有一部分硅酸阴离子以Si-OH键的方式聚集在涂膜的表面，部分钾离子则以无规则的游离态分散。当与雨水接触时，硅阴离子、钾离子迅速溶解并进入溶液中，涂膜结构被破坏。雨水会迅速透过涂层进入腻子层或砂层的孔隙中，虽然无机涂层具有透气性，但是侵入孔隙内部的雨水是需要在良好的非降雨外环境下，经过一段时间后才能完全排出，停留在孔隙内部的酸性雨水不仅腐蚀建筑物结构，而且在寒冷环境下极易发生冻融现象，破坏外墙装饰面层的结构，引起无机涂料墙体开裂、剥落。

荷叶效应也叫作自清洁效应，主要应用在物体表面，可以实现防水防油的效果。可以保持物体表面的清洁，减少了雨水、油污对物体的污染。目前市面上荷叶效应涂料多为有机涂料，而具有荷叶效应的无机涂料很难找到。目前在钾水玻璃为粘结物的无机-有机涂料，具有荷叶效应功能的产品，其常用的方法是掺入微晶蜡、聚四氟乙烯微粉、石蜡等疏水有机物来构造荷叶效应的纳米结构，但此类有机物不能保证荷叶效应的长时间使用，通常在1-2年内，荷叶效应彻底丧失功效。

以疏水型二氧化钛、疏水型二氧化硅为纳米单元的荷叶效应在使用寿命、耐候性比使用有机物作疏水单元更有优势，但运用疏水型二氧化硅在钾水玻璃无机外墙涂料中构造荷叶效应的方法较少见。

发明内容

本发明以疏水型二氧化硅为纳米单元构造荷叶效应的钾水玻璃无机外墙涂料，明显提升无机涂料抵抗外部雨水湿润、渗透的能力，降低外墙冻融现象的发生，提高建筑物外墙的使用年限。同时使灰尘、油污不能长时间停留在涂层表面，从而加强涂层的自洁能力，使得无机涂料市场前景更广阔。

一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料的制备方法，是由疏水型二氧化硅粉末、钾水玻璃溶液、硅丙乳液、无机颜填料、去离子水、二丙二醇二甲醚（工业纯）、乙醇（工业纯）、铝溶胶组成。其中（1）疏水型二氧化硅粉末3%-8%；（2）钾水玻璃溶液30%-60%；（3）硅丙乳液3%-8%；（4）无机颜填料15%-30%；（5）去离子水20%-40%；（6）二丙二醇二甲醚2%-5%；（7）乙醇2%-5%；（8）铝溶胶1%-3%；（9）氧化石墨烯分散液0.5%-2%；（10）三聚磷酸钠0.2%-0.5%；（11）甲基硅酸钠0.2%-2%；（12）磷化硅0.1%-0.5%。

本发明方法利用在无机涂层构造荷叶效应，使得涂层与雨水的接触角≥120°，荷叶效应使用寿命6年以上，雨水和尘埃不能长时间停留涂层表面，保持建筑物外表持久干躁、清新，避免雨水渗透引发墙体各种冻融、剥落等问题。

本发明方法通过相移植的方法将疏水型二氧化硅分散于醇、醚基溶液中，用铝溶胶进行改性和靶固定，得到疏水型二氧化硅稳定分散液。再将疏水型二氧化硅稳定分散液均匀分散到含硅丙乳液、氧化石墨烯、三聚磷酸钠、甲基硅酸钠、磷化硅的钾水玻璃溶液中，保持良好的化学活性和贮存稳定性。在无机涂料干躁硬化的过程中，醇、醚向外扩散，硅铝溶胶、硅酸钾则向基材内渗透石化作用，疏水型二氧化硅由于疏水性质向外迁移，在氧化石墨烯、铝溶胶、硅丙树脂、钾水玻璃的复合涂层表面形成微观的纳米“小山”，从而具有较长寿命的荷叶效应。

具体实施方式

以下对本发明方法的具体实施方式作进一步说明。此实施方式用于帮助理解本发明方法，并不对本发明方法作限定。

实施例1

步骤一取50g疏水型二氧化硅粉末、40g二丙二醇二甲醚、40g乙醇依次加反应釜中，高速搅拌30分钟后，加入20g铝溶胶、20g去离子水升温至50℃，中速搅拌2小时，得疏水型二氧化硅稳定分散液。

步骤二取220g去离子水、150g无机颜填料、5g氧化石墨烯分散液、3g磷化硅、2g三聚磷酸钠、2g甲基硅酸钠依次投入搅拌罐内高速分散，将高速分散后的浆液导入研磨机中研磨20分钟，依次加入步骤一所得疏水型二氧化硅分散液、400g钾水玻璃溶液、50g硅丙乳液搅拌均匀，过滤即得成一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料。

将本发明方法所得产物用标准线棒涂布在标准测试金属板或石棉板上，制成标准样块，使用东莞晟鼎公司SDC-200接触角测试仪测得水接触角125°~132°。使用东莞友佳公司氙灯耐气候试验箱YJ-XD-150进行人工加速老化试验，测得荷叶效应人工耐老化时间1226小时。依据GB/T 9755-2014合成树脂乳液外墙涂料附录B进行透水性试验，测得≤0.3mL。实践应用表明，本涂料具有长效荷叶效应，保持建筑物外表持久干躁。

实施例2

步骤一取30g疏水型二氧化硅粉末、20g二丙二醇二甲醚、30g乙醇依次加反应釜中，高速搅拌30分钟后，加入10g铝溶胶、15g去离子水升温至50℃，中速搅拌2小时，得疏水型二氧化硅稳定分散液。

步骤二取250g去离子水、150g无机颜填料、5g氧化石墨烯分散液、5g磷化硅、2g三聚磷酸钠、2g甲基硅酸钠依次投入搅拌罐内高速分散，将高速分散后的浆液导入研磨机中研磨20分钟，依次加入步骤一所得疏水型二氧化硅分散液、450g钾水玻璃溶液、50g硅丙乳液搅拌均匀，过滤即得成一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料。

将本发明方法所得产物用标准线棒涂布在标准测试金属板或石棉板上，制成标准样块，使用东莞晟鼎公司SDC-200接触角测试仪测得水接触角115°~122°。使用东莞友佳公司氙灯耐气候试验箱YJ-XD-150进行人工加速老化试验，测得荷叶效应人工耐老化时间1230小时。依据GB/T 9755-2014合成树脂乳液外墙涂料附录B进行透水性试验，测得≤0.4mL。实践应用表明，本涂料具有长效荷叶效应，可保持建筑物外表持久干躁。

实施例3

步骤一取80g疏水型二氧化硅粉末、50g二丙二醇甲醚、50g乙醇依次加反应釜中，高速搅拌30分钟后，加入30g铝溶胶、30g去离子水升温至50℃，中速搅拌2小时，得疏水型二氧化硅稳定分散液。

步骤二取200g去离子水、120g无机颜填料、5g氧化石墨烯分散液、3g磷化硅、2g三聚磷酸钠、2g甲基硅酸钠依次投入搅拌罐内高速分散，将高速分散后的浆液导入研磨机中研磨20分钟，依次加入步骤一所得疏水型二氧化硅分散液、400g钾水玻璃溶液、50g硅丙乳液搅拌均匀，过滤即得成一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料。

将本发明方法所得产物用标准线棒涂布在标准测试金属板或石棉板上，制成标准样块，使用东莞晟鼎公司SDC-200接触角测试仪测得水接触角131°~137°。使用东莞友佳公司氙灯耐气候试验箱YJ-XD-150进行人工加速老化试验，测得荷叶效应人工耐老化时间1227小时。依据GB/T 9755-2014合成树脂乳液外墙涂料附录B进行透水性试验，测得≤0.33mL。实践应用表明，本涂料具有长效荷叶效应，保持建筑物外表持久干躁。

实施例4

步骤一取80g疏水型二氧化硅粉末、50g二丙二醇二甲醚、50g乙醇依次加反应釜中，高速搅拌30分钟后，加入30g铝溶胶、20g去离子水升温至50℃，中速搅拌2小时，得疏水型二氧化硅稳定分散液。

步骤二取180g去离子水、120g无机颜填料、5g氧化石墨烯分散液、5g磷化硅、5g三聚磷酸钠、2g甲基硅酸钠依次投入搅拌罐内高速分散，将高速分散后的浆液导入研磨机中研磨20分钟，依次加入步骤一所得疏水型二氧化硅分散液、420g钾水玻璃溶液、50g硅丙乳液搅拌均匀，过滤即得成一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料。

将本发明方法所得产物用标准线棒涂布在标准测试金属板或石棉板上，制成标准样块，使用东莞晟鼎公司SDC-200接触角测试仪测得水接触角136°~142°。使用东莞友佳公司氙灯耐气候试验箱YJ-XD-150进行人工加速老化试验，测得荷叶效应人工耐老化时间1276小时。依据GB/T 9755-2014合成树脂乳液外墙涂料附录B进行透水性试验，测得≤0.33mL。实践应用表明，本涂料具有长效荷叶效应，保持建筑物外表持久干躁。

实施例5

步骤一取30g疏水型二氧化硅粉末、40g二丙二醇二甲醚、10g乙醇依次加反应釜中，高速搅拌30分钟后，加入10g铝溶胶、15g去离子水升温至50℃，中速搅拌2小时，得疏水型二氧化硅稳定分散液。

步骤二取150g去离子水、160g无机颜填料、5g氧化石墨烯分散液依次投入搅拌罐内高速分散，将高速分散后的浆液导入研磨机中研磨20分钟，依次加入步骤一所得疏水型二氧化硅分散液、500g钾水玻璃溶液、50g硅丙乳液搅拌均匀，过滤即得成一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料。

将本发明方法所得产物用标准线棒涂布在标准测试金属板或石棉板上，制成标准样块，使用东莞晟鼎公司SDC-200接触角测试仪测得水接触角100°~108°。使用东莞友佳公司氙灯耐气候试验箱YJ-XD-150进行人工加速老化试验，测得荷叶效应人工耐老化时间900小时。依据GB/T 9755-2014合成树脂乳液外墙涂料附录B进行透水性试验，测得0.6mL~0.82mL。实践应用表明，磷化硅、甲基硅酸钠的加入可以使得本涂料具有更长效荷叶效应和良好的耐水性。

实施例6

步骤一取30g疏水型二氧化硅粉末、40g二丙二醇甲醚、10g乙醇依次加反应釜中，高速搅拌30分钟后，加入10g铝溶胶、15g去离子水升温至50℃，中速搅拌2小时，得疏水型二氧化硅稳定分散液。

步骤二取150g去离子水、160g无机颜填料、5g磷化硅依次投入搅拌罐内高速分散，将高速分散后的浆液导入研磨机中研磨20分钟，依次加入步骤一所得疏水型二氧化硅分散液、500g钾水玻璃溶液、50g硅丙乳液搅拌均匀，过滤即得成一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料。

将本发明方法所得产物用标准线棒涂布在标准测试金属板或石棉板上，制成标准样块，使用东莞晟鼎公司SDC-200接触角测试仪测得水接触角90°~95°。使用东莞友佳公司氙灯耐气候试验箱YJ-XD-150进行人工加速老化试验，测得荷叶效应人工耐老化时间1013小时。依据GB/T 9755-2014合成树脂乳液外墙涂料附录B进行透水性试验，测得0.45mL~0.77mL。实践应用表明，氧化石墨烯、甲基硅酸钠的加入可以使得本涂料具有更长效荷叶效应和良好的耐水性。

实施例7

步骤一取30g疏水型二氧化硅粉末、40g二丙二醇二甲醚、10g乙醇依次加反应釜中，高速搅拌30分钟后，加入10g铝溶胶、15g去离子水升温至50℃，中速搅拌2小时，得疏水型二氧化硅稳定分散液。

步骤二取150g去离子水、160g无机颜填料依次投入搅拌罐内高速分散，将高速分散后的浆液导入研磨机中研磨20分钟，依次加入

步骤一所得疏水型二氧化硅分散液、500g钾水玻璃溶液、50g硅丙乳液搅拌均匀，过滤即得成一种长效抗雨水渗透荷叶效应无机涂料。

将本发明方法所得产物用标准线棒涂布在标准测试金属板或石棉板上，制成标准样块，使用东莞晟鼎公司SDC-200接触角测试仪测得水接触角76°~84°。使用东莞友佳公司氙灯耐气候试验箱YJ-XD-150进行人工加速老化试验，测得荷叶效应人工耐老化时间500小时。依据GB/T 9755-2014合成树脂乳液外墙涂料附录B进行透水性试验，测得0.8mL~1.2mL。实践应用表明，氧化石墨烯、磷化硅、甲基硅酸钠的加入可以使得本涂料具有更长效荷叶效应和良好的耐水性。