一种节能型建筑外墙涂料.pdf

本发明属于一种节能型建筑外墙涂料及其配制方法,涉及涂料生产领域。采用该发明配制的涂料包括聚合物乳液40-60份，二氧化钛纳米粉 10-30份，填料10-30份，成膜助剂1-5份，疏水助剂1-5份，溶剂5-15份，分散剂0.2-0.8份，消泡剂0.1-0.2份，润湿剂0.1-0.2份，腻子6-9份，水10-20份；聚合物乳液为氟碳乳液和有机硅改性丙烯酸乳液混合物；将疏水助剂、填料和溶剂混合反应后，过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料、聚合物乳液、二氧化钛纳米粉、分散剂、消泡剂、润湿剂和水按比例混合均匀后，加入聚合物粉末、腻子和改性漂珠并搅拌均匀，制得节能型建筑外墙涂料。采用该发明生产的涂料能够提升涂料的防水和耐污性，提升涂料的耐候性和隔热性，节能环保。

权利要求书
1.    一种节能型建筑外墙涂料,其特征在于该涂料包括以下重量份的组分：聚合物乳液 40-60份，二氧化钛纳米粉 10-30份，填料10-30份，聚合物粉末1-4份，成膜助剂1-5份，疏水助剂1-5份，溶剂5-15份，分散剂0.2-0.8份，消泡剂0.1-0.2份，润湿剂0.1-0.2份，腻子6-9份，改性漂珠3-6份；水10-20份; 所述聚合物乳液为氟碳乳液和有机硅改性丙烯酸乳液混合物；
所述腻子按重量份包括轻质黏土砖30-50份、珍珠岩10-15份、高铝水泥6-9份、莫来石12-18份、膨润土10-15份、硼镁石2-4份、聚羧酸铵盐1-3份、硅丙乳胶3-5份、硅微粉5-8份、麻纤维或粘胶纤维5-10份、水玻璃8-18份、可分散乳胶粉4-6份、按质量比1:1组合成的氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶复合悬浮液10-15份；
所述聚合物粉末为改性后的聚乙烯和聚丙烯混合物；具体改性是按重量份往30-60份分子量为400-700万的超高分子量聚乙烯和15-25份分子量为100-140万的高密度聚丙烯组成的基料中添加磷酸二氢铝4-9份、C12H25SO3Na 0.5-4份、三元乙丙橡胶EPDM 3-4份、铝酸酯偶联剂6-8份和亚磷酸酯2-3份，在密炼机中于110-120℃下捏合40-50min；
将疏水助剂、填料和溶剂混合反应后，过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料、聚合物乳液、二氧化钛纳米粉、分散剂、消泡剂、润湿剂和水按比例混合均匀后，加入所述聚合物粉末、腻子和改性漂珠并搅拌均匀，制得节能型建筑外墙涂料。

2.    如权利要求1所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述改性漂珠由方法A制成：
方法A：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入预先配制的改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌20-30min，出料，95-105℃下烘烤，烘烤温度控制为80-95℃，时间控制为10-15min，冷却，筛选分级；
所述改性漂珠专用浆料通过方法B制成；方法B包括以下步骤：
(1)将钛白粉、水和助剂混合后在1000-2000rpm条件下进行的高速搅拌；
(2)搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；
(3)将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后在500-1000rpm条件下进行的中速搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；
(4)在钛白粉树脂浆料中加入助剂后在100-500rpm条件下进行的低速搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料。

3.    如权利要求2所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：聚合物乳液中氟碳乳液和有机硅改性丙烯酸乳液比例为1:3-9。

4.    如权利要求3所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述二氧化钛纳米粉为金红石型二氧化钛纳米粉或锐钛型二氧化钛纳米粉，或金红石型二氧化钛纳米粉与锐钛型二氧化钛纳米粉混合物。

5.    如权利要求4所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述填料为二氧化硅纳米粉。

6.    如权利要求5所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述成膜助剂为丙二醇或乙二醇苯醚。

7.    如权利要求6所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述疏水助剂为硅油、烷基硅氧烷和硅烷偶联剂中的一种或多种。

8.    如权利要求6所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述溶剂为二甲苯。

9.    如权利要求6所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述消泡剂为有机硅消泡剂。

10.   如权利要求6所述一种节能型建筑外墙涂料，其特征在于：所述疏水助剂、填料和溶剂混合反应是在60-120℃条件下不段搅拌完成的。

说明书一种节能型建筑外墙涂料
技术领域
本发明涉及涂料生产领域，特别涉及一种节能型建筑外墙涂料生产。
背景技术
建筑外墙常选用面砖、马赛克、玻璃幕墙以及涂料等进行美化装饰。由于涂料容易沾染空气中的油污且在受到风雨侵蚀后易留下水渍，在很大程度上影响了建筑物的美感，所以面砖、马赛克以及玻璃幕墙等占据现有建筑外墙装饰物的主要市场。但是高层建筑物采用面砖、马赛克、玻璃幕墙等外墙装饰物会造成安全隐患，市场对于具有防水防油污性能的涂料有迫切需求。
CN 102732079 A (2012.10.17)公开了一种外墙涂料的配制方法，该方法配制的涂料耐污性提升有限。
发明内容
本发明的目的是克服现有涂料不能改善室内环境的难题，通过创新室内涂料配制方法解决上述问题。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
 一种节能型建筑外墙涂料,其特征在于该涂料包括以下重量份的组分：聚合物乳液 40-60份，二氧化钛纳米粉 10-30份，填料10-30份，聚合物粉末1-4份，成膜助剂1-5份，疏水助剂1-5份，溶剂5-15份，分散剂0.2-0.8份，消泡剂0.1-0.2份，润湿剂0.1-0.2份，腻子6-9份，改性漂珠3-6份；水10-20份; 所述聚合物乳液为氟碳乳液和有机硅改性丙烯酸乳液混合物；
所述腻子按重量份包括轻质黏土砖30-50份、珍珠岩10-15份、高铝水泥6-9份、莫来石12-18份、膨润土10-15份、硼镁石2-4份、聚羧酸铵盐1-3份、硅丙乳胶3-5份、硅微粉5-8份、麻纤维或粘胶纤维5-10份、水玻璃8-18份、可分散乳胶粉4-6份、按质量比1:1组合成的氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶复合悬浮液10-15份；
所述聚合物粉末为改性后的聚乙烯和聚丙烯混合物；具体改性是按重量份往30-60份分子量为400-700万的超高分子量聚乙烯和15-25份分子量为100-140万的高密度聚丙烯组成的基料中添加磷酸二氢铝4-9份、C12H25SO3Na 0.5-4份、三元乙丙橡胶EPDM 3-4份、铝酸酯偶联剂6-8份和亚磷酸酯2-3份，在密炼机中于110-120℃下捏合40-50min；
将疏水助剂、填料和溶剂混合反应后，过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料、聚合物乳液、二氧化钛纳米粉、分散剂、消泡剂、润湿剂和水按比例混合均匀后，加入所述聚合物粉末、腻子和改性漂珠并搅拌均匀，制得节能型建筑外墙涂料。
发明人发现，现有外墙涂料易受污染主要原因在于所使用的涂料疏水性小，雨水容易积聚，而防水性能良好的有机硅改性丙烯酸乳液涂料不具备抗油污能力且附着力弱耐候性差；氟碳乳液涂料防水抗油污性能突出，但成本高昂。针对现有外墙涂料的不足，发明人将有机硅改性丙烯酸乳液涂料和氟碳乳液混合并通过实验得到最佳比例，采用氟碳乳液和有机硅改性丙烯酸乳液所配制的涂料疏水性增强，具有与荷叶相类似的防水性能。向涂料中加入疏水改性填料、纳米材料增强涂料的疏水性和附着力。二氧化钛纳米粉还是优异的光催化剂，能够有效氧化降解附着于涂料表面的油污。
本发明的腻子经检测，在粘结强度上，标准状态下达到1.0MPa，经过冻融循环5次后，腻子的粘结强度达到1.23MPa，超过标准状态下的粘结强度，体现出具有很好的耐候性与克服外应力的性能，可广泛用于外墙改造翻新，为涂料的使用提供柔滑底面基材。
作为优选，所述改性漂珠由方法A制成：
方法A：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入预先配制的改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌20-30min，出料，95-105℃下烘烤，烘烤温度控制为80-95℃，时间控制为10-15min，冷却，筛选分级；
所述改性漂珠专用浆料通过方法B制成；方法B包括以下步骤：
①  将钛白粉、水和助剂混合后在1000-2000rpm条件下进行的高速搅拌；
②  搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；
③  将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后在500-1000rpm条件下进行的中速搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；
④  在钛白粉树脂浆料中加入助剂后在100-500rpm条件下进行的低速搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料。
本发明从经济性考虑，用粉煤灰漂珠替代陶瓷空心微珠，同时采用了钛白粉喷涂工艺，解决了漂珠的颜色问题，并且漂珠在墙面的附着力远大于陶瓷空心微珠，具有技术优势；与外墙涂料配合使用具有反射隔热的效果，减少房屋受热，从而减少室内空调的使用。
通过特定的配比和不同阶段的高速、中速和低速搅拌，可以制备稳定的改性漂珠专用浆料，对提高节能型建筑外墙用质感隔热涂料的保水性、粘结性、耐碱性和环保隔热性具有重要的作用。
作为优选，聚合物乳液中氟碳乳液和有机硅改性丙烯酸乳液比例为1:3-9；纯氟碳乳液能够降解附着在墙面的油污等有机物但价格昂贵，而纯有机硅改性丙烯酸乳液不具备防油污性能，向有机硅改性丙烯酸乳液中加入适量的氟碳乳液既能降低涂料成本又能起到防油污作用。
作为优选，所述二氧化钛纳米粉为金红石型二氧化钛纳米粉或锐钛型二氧化钛纳米粉，或金红石型二氧化钛纳米粉与锐钛型二氧化钛纳米粉混合物；二氧化钛纳米粉在光催化下能够氧化降解附着在其表面的有机物如油污等；二氧化钛纳米粉在涂料表面形成小凸起柱有助于增强涂料表面疏水性，有助于增强涂料的防水性能；此外，向涂料中加入二氧化钛纳米粉有助于增强聚合物乳液的附着力。
作为优选，所述填料为二氧化硅纳米粉。二氧化硅纳米粉同样有助于增强涂料的防水性能和聚合物乳液的附着力。
作为优选，所述成膜助剂为为丙二醇或乙二醇苯醚。
作为优选，所述疏水助剂为硅油、烷基硅氧烷和硅烷偶联剂中的一种或多种。疏水助剂有助于增强涂料的防水性能。
作为优选，所述溶剂为二甲苯。
作为优选，所述消泡剂为有机硅消泡剂。
作为优选，所述疏水助剂、填料和溶剂混合反应是在60-120℃条件下不段搅拌完成的。改性后的填料能够增强其疏水性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、氟碳乳液与有机硅改性丙烯酸乳液以合适比例混合后既能起到防水防油污的功效，又能降低生产成本。
2、本发明在涂料中添加的二氧化钛纳米粉具有优异的光催化性能，能够氧化分解附着在涂料表面的油污。
3、涂料中二氧化钛纳米粉和二氧化硅纳米粉能够增强涂料表面的疏水性能。
4、涂料中二氧化钛纳米粉和二氧化硅纳米粉能够增大涂料于墙体表面的附着力，提升其耐候性。
具体实施方式
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
腻子配方一：按重量份包括聚合物粉末10份、轻质黏土砖30份、珍珠岩10份、高铝水泥6份、莫来石12份、膨润土10份、硼镁石2份、聚羧酸铵盐1份、硅丙乳胶3份、硅微粉5份、粘胶纤维5份、水玻璃8份、可分散乳胶粉4份、按质量比1:1组合成的氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶复合悬浮液15份；胶料7份。
其中，轻质黏土砖中的氧化铝含量为35%；
珍珠岩中的二氧化硅含量为55%；
高铝水泥中的氧化铝含量为40%；
莫来石为M45莫来石；
轻质黏土砖、珍珠岩、高铝水泥和/或M45莫来石的粒度为0.4mm。
腻子配方二：按重量份包括聚合物粉末5份、轻质黏土砖50份、珍珠岩15份、高铝水泥9份、莫来石18份、膨润土15份、硼镁石4份、聚羧酸铵盐3份、硅丙乳胶5份、硅微粉8份、麻纤维10份、水玻璃18份、可分散乳胶粉6份、按质量比1:1组合成的氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶复合悬浮液10份；胶料4份。
其中，轻质黏土砖中的氧化铝含量为45%；
珍珠岩中的二氧化硅含量为65%；
高铝水泥中的氧化铝含量为50%；
莫来石为M45莫来石；
轻质黏土砖、珍珠岩、高铝水泥和/或M45莫来石的粒度为0.8mm。
腻子配方三：按重量份包括聚合物粉末8份、轻质黏土砖38份、珍珠岩12份、高铝水泥7份、莫来石15份、膨润土13份、硼镁石3份、聚羧酸铵盐2份、硅丙乳胶4份、硅微粉7份、麻纤维8份、水玻璃12份、可分散乳胶粉5份、按质量比1:1组合成的氧化铝溶胶和二氧化硅溶胶复合悬浮液12份；胶料6份。
其中，轻质黏土砖中的氧化铝含量为40%；
珍珠岩中的二氧化硅含量为60%；
高铝水泥中的氧化铝含量为45%；
莫来石为M45莫来石；
轻质黏土砖、珍珠岩、高铝水泥和/或M45莫来石的粒度为0.5mm。
实施例1
将疏水助剂1份、二氧化硅纳米粉10份和二甲苯5份混合后在60℃条件下不断搅拌1.5小时，然后过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料10份、聚合物乳液40份（氟碳乳液10份，有机硅改性丙烯酸乳30份）、二氧化钛纳米粉10份、分散剂0.2份、有机硅消泡剂0.1份、润湿剂0.1份和水10份按比例混合均匀，再依次加入聚合物粉末4份，腻子7份，改性漂珠5份并混合均匀，制得涂料。
腻子配方同腻子配方一；
其中聚合物粉末为改性后的聚乙烯和聚丙烯混合物；具体改性是按重量份往30份分子量为400-700万的超高分子量聚乙烯和15份分子量为100-140万的高密度聚丙烯组成的基料中添加磷酸二氢铝4份、C12H25SO3Na 0.5份、三元乙丙橡胶EPDM 3份、铝酸酯偶联剂6份和亚磷酸酯3份，在密炼机中于110℃下捏合40min。
改性漂珠由方法A制成：
方法A：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入预先配制的改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌20min，出料，95℃下烘烤，烘烤温度控制为80℃，时间控制为15min，冷却，筛选分级。
改性漂珠专用浆料通过方法B制成；方法B包括以下步骤：
①  将钛白粉、水和助剂混合后在1000rpm条件下进行的高速搅拌；
②  搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；
③  将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后在500rpm条件下进行的中速搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；
④  在钛白粉树脂浆料中加入助剂后在100rpm条件下进行的低速搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料。
 步骤B中助剂由以下质量份的组分构成：
十二醇酯                   0.8质量份
聚丙烯酸盐                 0.8质量份
流平剂                     0.7质量份
增稠剂                     0.2质量份
防冻剂                     2.0质量份
消泡剂                     0.3质量份。
实施例2
将疏水助剂3份、二氧化硅纳米粉20份和二甲苯10份混合后在90℃条件下不断搅拌2小时，然后过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料20份、聚合物乳液50份（氟碳乳液12.5份，有机硅改性丙烯酸乳37.5份）、二氧化钛纳米粉20份、分散剂0.5份、有机硅消泡剂0.2份、润湿剂0.2份和水15份按比例混合均匀，再依次加入聚合物粉末1份，腻子9份，改性漂珠3份并混合均匀，制得涂料。
其中聚合物粉末为改性后的聚乙烯和聚丙烯混合物；具体改性是按重量份往60份分子量为400-700万的超高分子量聚乙烯和25份分子量为100-140万的高密度聚丙烯组成的基料中添加磷酸二氢铝9份、C12H25SO3Na 4份、三元乙丙橡胶EPDM 4份、铝酸酯偶联剂8份和亚磷酸酯2份，在密炼机中于120℃下捏合50min。
腻子配方同腻子配方二；
改性漂珠由方法A制成：
方法A：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入预先配制的改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌30min，出料， 105℃下烘烤，烘烤温度控制为95℃，时间控制为10min，冷却，筛选分级。
改性漂珠专用浆料通过方法B制成；方法B包括以下步骤：
将金红石型钛白粉、水和助剂混合后在2000rpm条件下进行的高速搅拌；
搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；
将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后在1000rpm条件下进行的中速搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；
在钛白粉树脂浆料中加入助剂后在500rpm条件下进行的低速搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料。
步骤B中助剂由以下质量份的组分构成：
十二醇酯                   1.2质量份
聚丙烯酸盐                 0.5质量份
流平剂                     0.1质量份
增稠剂                     0.1质量份
防冻剂                     1.0质量份
消泡剂                     0.2质量份。
实施例3
将疏水助剂3份、二氧化硅纳米粉20份和二甲苯10份混合后在90℃条件下不断搅拌2小时，然后过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料20份、聚合物乳液50份（氟碳乳液11份，有机硅改性丙烯酸乳39份）、二氧化钛纳米粉20份、分散剂0.5份、有机硅消泡剂0.2份、润湿剂0.2份和水15份按比例混合均匀，再依次加入聚合物粉末2份，腻子7份，改性漂珠6份并混合均匀，制得涂料。
其中聚合物粉末为改性后的聚乙烯和聚丙烯混合物；具体改性是按重量份往50份分子量为400-700万的超高分子量聚乙烯和20份分子量为100-140万的高密度聚丙烯组成的基料中添加磷酸二氢铝5份、C12H25SO3Na 3份、三元乙丙橡胶EPDM 3.5份、铝酸酯偶联剂7份和亚磷酸酯2.5份，在密炼机中于115℃下捏合45min。
腻子配方同腻子配方三；
改性漂珠由方法A制成：
方法A：将粉煤灰漂珠送入带喷雾头的高效粉体混合机内，常温搅拌下，定量喷入预先配制的改性漂珠专用浆料，浆料喷完后继续搅拌25min，出料，100℃下烘烤，烘烤温度控制为85℃，时间控制为12min，冷却，筛选分级。
改性漂珠专用浆料通过方法B制成；方法B包括以下步骤：
将金红石型钛白粉、水和助剂混合后在1300rpm条件下进行的高速搅拌；
搅拌均匀后投入研磨机中进行研磨，得到钛白粉浆料；
将钛白粉浆料和水性环氧乳液混合后在700rpm条件下进行的中速搅拌，搅匀后得到钛白粉树脂浆料；
在钛白粉树脂浆料中加入助剂后在300rpm条件下进行的低速搅拌，搅匀后得到改性漂珠专用浆料。
步骤B中助剂由以下质量份的组分构成：
十二醇酯                   1.1质量份
聚丙烯酸盐                 0.7质量份
流平剂                     0.5质量份
增稠剂                     0.12质量份
防冻剂                     1.5质量份
消泡剂                     0.23质量份。
实施例4
将疏水助剂3份、二氧化硅纳米粉20份和二甲苯10份混合后在90℃条件下不断搅拌2小时，然后过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料20份、聚合物乳液50份（氟碳乳液10份，有机硅改性丙烯酸乳40份）、二氧化钛纳米粉20份、分散剂0.5份、有机硅消泡剂0.2份、润湿剂0.2份和水15份按比例混合均匀，再依次加入实施例1制得的聚合物粉末3份，配方2腻子6份，改性漂珠6份并混合均匀，制得涂料。
实施例5
将疏水助剂3份、二氧化硅纳米粉20份和二甲苯10份混合后在90℃条件下不断搅拌2小时，然后过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料20份、聚合物乳液50份（氟碳乳液9份，有机硅改性丙烯酸乳41份）、二氧化钛纳米粉20份、分散剂0.5份、有机硅消泡剂0.2份、润湿剂0.2份和水15份按比例混合均匀，再依次加入实施例2制得的聚合物粉末4份，配方3腻子9份，改性漂珠3份并混合均匀，制得涂料。
实施例6
将疏水助剂5份、二氧化硅纳米粉30份和二甲苯15份混合后在120℃条件下不断搅拌3小时，然后过滤除去悬浮液得到改性填料，随后将改性填料30份、聚合物乳液60份（氟碳乳液6份，有机硅改性丙烯酸乳54份）、二氧化钛纳米粉30份、分散剂0.8份、有机硅消泡剂0.2份、润湿剂0.2份和水20份按比例混合均匀，再依次加入实施例3制得的聚合物粉末1份，配方1腻子7份，改性漂珠3份并混合均匀，制得涂料。
对比实施例1
将高岭土15份、滑石粉20份、有机硅改性丙烯酸乳60份、钛白粉30份、分散剂0.8份、有机硅消泡剂0.2份、润湿剂0.2份和水20份混合均匀，制得涂料。
对比实施例2
将高岭土25份、滑石粉10份、有机硅改性丙烯酸乳50份、二氧化钛纳米粉30份、分散剂0.8份、有机硅消泡剂0.2份、润湿剂0.2份和水20份混合均匀，制得涂料。
表1 实施例产品与对比实施例产品性能比较

从表中可以看出相较于对比实施例1，实施例和对比实施例2中因为二氧化钛纳米粉的加入使得涂料附着力显著增强，接触角增大使得防水性能增强，油污分解能力显著提升；相较于对比实施例1和2，实施例中因氟碳乳液的加入使其附着力进一步增强，油污分解能力明显提升。与实施例4和5相比，实施例2、3中涂料对油污分解能力较强，这表明聚合物乳液中氟碳乳液的比例提升有利于提升涂料的油污降解能力。但实施例2和3中涂料对油污分解能力相当，这表明当聚合物乳液中氟碳乳液的比例达到一定范围后，涂料的降解能力不再改变，我们通过实验得到的最佳氟碳乳液的比例为22%。