技术领域
本发明涉及外墙涂料领域，特别涉及一种底面合一外墙疏水涂料及其制备方法。
背景技术
公开号为CN104710892A的中国专利公开了一种弹性自清洁反射隔热涂料。该弹性自清洁反射隔热涂料具有良好的防腐、防霉、防潮、防水、防污、防细微裂纹性能，并且具有持久的弹性自清洁反射隔热性能，因此在建筑物外表面有着巨大的应用前景。
但是，在给建筑物外表面进行施工时，该涂料只能作为底漆实用，而在建筑物外表面涂覆底漆后还需要涂覆面漆。在面漆的选择上，需要充分考虑面漆和底漆之间的匹配度，避免面漆和底漆之间附着力低导致面漆脱落的情况发生。虽然能够找到合适的面漆，但是面漆和底漆毕竟不是同一种漆，两种漆之间的附着力始终不如同一种漆之间的附着力高，从而影响施工的质量，有待改进。
发明内容
本发明的目的是提供一种底面合一外墙疏水涂料。该外墙疏水涂料不仅具有独特的耐碱性能，还具有优良的耐候和耐擦洗性能，因此既可以作为外墙底漆，也可以当做装饰面漆使用，从而无需考虑面漆和底漆的配套问题。由于面漆和底漆采用同一种漆，因此面漆和底漆之间的附着力高，施工的质量高。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种底面合一外墙疏水涂料，包括如下重量份数的组分：
苯乙烯和甲基丙烯酸酯共聚物30-50份
聚二甲基硅氧烷1-6份
2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯1-3份
钛白粉5-20份
填料10-20份
增稠剂1-5份
分散剂0.5-2份
水10-25份
所述填料包括重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌，按照重量比，所述重质碳酸钙∶硅灰石∶纳米氧化锌＝3-5∶2-5∶1。
通过采用上述技术方案，苯乙烯和甲基丙烯酸酯共聚物由苯乙烯和甲基丙烯酸酯共聚而得，同时具有聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸酯的性能，具有优良的抗碱、抗渗、疏水和耐候性能。聚二甲基硅氧烷为无色或浅黄色液体，无毒无味，透明度高，具有耐热性、耐寒性、黏度随温度变化小、防水性、表面张力小、导热性良好，透光性性能好，具有生理惰性、良好的化学稳定性，电绝缘性和耐候性、疏水性好，并具有很高的抗剪切能力。2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯能促进高分子化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，能在较广泛施工温度范围内成膜。钛白粉白度高，遮盖力强，对紫外线具有良好的遮盖和反射作用，耐候性强，化学性质稳定，在一般情况下与大部分物质不发生反应，具有优良的电学性能。重质碳酸钙具有化学纯度高、惰性大、不易化学反应、热稳定性好、在400℃以下不会分解、白度高、吸油率低、折光率低、质软、干燥、不含结晶水、硬度低磨耗值小、无毒、无味、无臭、分散性好等优点。硅灰石具有无毒、耐化学腐蚀、热稳定性及尺寸稳定良好，有玻璃和珍珠光泽，低吸水率和吸油值，力学性能及电性能优良以及具有一定补强作用。纳米氧化锌对紫外具有屏蔽和反射作用，还具有抗菌和抗炎的作用。本发明人意外发现，重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌的复配使用不仅能够增强本发明的抗碱性能，而且提高本发明的耐候性能和耐擦洗性能。增稠剂不仅能够使涂料增稠，防止施工中出现流挂现象，而且能赋予涂料优异的机械性能和贮存稳定性。分散剂能够提高物料的分散性能，提高体系的均匀度。水作为溶剂，促进体系分布均匀稳定。
本发明进一步设置为：按照重量份，还包括防冻剂2-4份。
通过采用上述技术方案，防冻剂能够提高涂料的防冻性能，避免涂料发生冻结。
本发明进一步设置为：所述防冻剂包括1，2-二氯乙烷和甲酰胺，按照重量比，所述1，2-二氯乙烷∶甲酰胺＝3-6∶1。
通过采用上述技术方案，1，2-二氯乙烷的熔点-35.3℃。甲酰胺的熔点为2.55-3℃，具有活泼的反应性和特殊的溶解能力。1，2-二氯乙烷和甲酰胺的复配，提高防冻剂的防冻性能。
本发明进一步设置为：还包括润湿剂0.5-3份，所述润湿剂为司盘80。
通过采用上述技术方案，司盘80，又名失水山梨糖醇脂肪酸酯，能够降低表面张力，促进水与其他组分的融合。
本发明进一步设置为：按照重量份，还包括消泡剂0.3-4份，所述消泡剂为乙二醇硅氧烷。
通过采用上述技术方案，乙二醇硅氧烷表面张力小，热稳定性和化学稳定性好，消泡能力强。
本发明进一步设置为：按照重量份，还包括多功能助剂0.5-2份，所述多功能助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇。
通过采用上述技术方案，2-氨基-2-甲基-1-丙醇对漆层所有性能作出显著的贡献，降低分散剂用量，减少泡沫产生，改姓增稠剂的性能，有效控制pH值。
本发明进一步设置为：按照重量份，还包括杀菌剂0.5-3份和干膜防霉剂0.5-3份，所述杀菌剂为Acticide HF，所述干膜防霉剂为Acticide EPW。
通过采用上述技术方案，Acticide HF为是常用的杀菌剂，包括5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮和甲醛浓缩液。Acticide EPW是常用的干膜防霉剂。Acticide HF和Acticide EPW均具有良好的抗菌防霉性能。
本发明进一步设置为：按照重量份，还包括硬脂酸铝0.5-2份。
通过采用上述技术方案，硬脂酸铝的加入能够降低漆膜表面光的镜面发射性，形成粗糙面而达到消光作用。
本发明进一步设置为：所述增稠剂为羟甲基纤维素钠，所述分散剂为聚丙烯酸钠。
通过采用上述技术方案，羟甲基纤维素钠能够显著提高涂料粘度。聚丙烯酸钠为具有亲水和疏水基团的高分子化合物，对温度变化稳定，具有固定金属离子的作用，阻止金属离子对产品的消极作用，能够促进各组分的均匀分散。
本发明另一发明目的在于提供一种底面合一外墙疏水涂料的制备方法，包括如下制备步骤：
Step1：按照重量份，称取苯乙烯和甲基丙烯酸酯共聚物30-50份、聚二甲基硅氧烷1-6份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯1-3份、钛白粉5-20份、填料10-20份、增稠剂1-5份、分散剂0.5-2份、水10-25份、防冻剂2-4份、润湿剂0.5-3份、消泡剂0.3-4份、多功能助剂0.5-2份、杀菌剂0.5-3份、干膜防霉剂0.5-3份、硬脂酸铝0.5-2份；
Step2：加入搅拌器内进行搅拌，控制搅拌速率为800-1000rad/min，搅拌10min后即得到产品。
通过采用上述技术方案，将各个组分进行搅拌，使各个组分充分混合，彼此之间相互作用，提升本发明的各项性能。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌的复配使用不仅能够增强本发明的抗碱性能，而且提高本发明的耐候性能和耐擦洗性能；
2、1，2-二氯乙烷和甲酰胺不仅能够提高涂料的防冻性能，而且能够提高涂料的耐碱性能、耐候性能和耐擦洗性能。此外，1，2-二氯乙烷和甲酰胺共同使用，对涂料的耐碱性能、耐候性能和耐擦洗性能的促进效果更强；
3、本发明优选涂料的组分和配比，并通过对制备方法的限定，从而使各个组分之间能够充分混合，相互作用，使本发明具有优良的耐碱性能、耐候性能和耐擦洗性能。因此，本发明的涂料既可以作为外墙底漆，也可以当做装饰面漆使用，从而无需考虑面漆和底漆的配套问题。由于面漆和底漆采用同一种漆，因此面漆和底漆之间的附着力高，施工的质量高。
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。
如无特别说明，下述实施例使用的试剂均为市售。
实施例1
Step1：按照重量份，称取苯乙烯和甲基丙烯酸甲酯共聚物30份、聚二甲基硅氧烷1份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯3份、钛白粉5份、填料20份、羟甲基纤维素钠3份、聚丙烯酸钠2份、水25份、防冻剂2份、司盘80 0.5份、乙二醇硅氧烷1份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇0.5份、Acticide HF 2份、Acticide EPW2份、硬脂酸铝1份；
Step2：加入搅拌器内进行搅拌，控制搅拌速率为1000rad/min，搅拌10min后即得到产品。
其中，填料包括重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌，按照重量比，重质碳酸钙∶硅灰石∶纳米氧化锌＝3∶2∶1；防冻剂包括1，2-二氯乙烷和甲酰胺，按照重量比，1，2-二氯乙烷∶甲酰胺＝3∶1。
实施例2
Step1：按照重量份，称取苯乙烯和甲基丙烯酸乙酯共聚物35份、聚二甲基硅氧烷2份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯2份、钛白粉8份、填料18份、羟甲基纤维素钠2份、聚丙烯酸钠1.5份、水10份、防冻剂3份、司盘80 1份、乙二醇硅氧烷0.3份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇2份、Acticide HF 1份、Acticide EPW 1份、硬脂酸铝0.5份；
Step2：加入搅拌器内进行搅拌，控制搅拌速率为800rad/min，搅拌10min后即得到产品。
其中，填料包括重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌，按照重量比，重质碳酸钙∶硅灰石∶纳米氧化锌＝4∶2∶1；防冻剂包括1，2-二氯乙烷和甲酰胺，按照重量比，1，2-二氯乙烷：甲酰胺＝4∶1。
实施例3
Step1：按照重量份，称取苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚物40份、聚二甲基硅氧烷4份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯1份、钛白粉13份、填料15份、羟甲基纤维素钠4份、聚丙烯酸钠1份、水15份、防冻剂4份、司盘80 1.5份、乙二醇硅氧烷1.5份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇1.5份、Acticide HF 0.5份、Acticide EPW 0.5份、硬脂酸铝1.5份；
Step2：加入搅拌器内进行搅拌，控制搅拌速率为850rad/min，搅拌10min后即得到产品。
其中，填料包括重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌，按照重量比，重质碳酸钙∶硅灰石∶纳米氧化锌＝5∶4∶1；防冻剂包括1，2-二氯乙烷和甲酰胺，按照重量比，1，2-二氯乙烷：甲酰胺＝5∶1。
实施例4
Step1：按照重量份，称取苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚物45份、聚二甲基硅氧烷5份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯2份、钛白粉20份、填料12份、羟甲基纤维素钠5份、聚丙烯酸钠0.5份、水20份、防冻剂4份、司盘80 2份、乙二醇硅氧烷2.5份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇1份、Acticide HF 1.5份、Acticide EPW 1.5份、硬脂酸铝2份；
Step2：加入搅拌器内进行搅拌，控制搅拌速率为900rad/min，搅拌10min后即得到产品。
其中，填料包括重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌，按照重量比，重质碳酸钙∶硅灰石∶纳米氧化锌＝5∶5∶1；防冻剂包括1，2-二氯乙烷和甲酰胺，按照重量比，1，2-二氯乙烷∶甲酰胺＝6∶1。
实施例5
Step1：按照重量份，称取苯乙烯和甲基丙烯酸乙酯共聚物50份、聚二甲基硅氧烷3份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯3份、钛白粉17份、填料10份、羟甲基纤维素钠1份、聚丙烯酸钠0.75份、水18份、防冻剂3份、司盘80 3份、乙二醇硅氧烷4份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇1.25份、Acticide HF 3份、Acticide EPW 3份、硬脂酸铝0.75份；
Step2：加入搅拌器内进行搅拌，控制搅拌速率为950rad/min，搅拌10min后即得到产品。
其中，填料包括重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌，按照重量比，重质碳酸钙∶硅灰石∶纳米氧化锌＝4∶4∶1；防冻剂包括1，2-二氯乙烷和甲酰胺，按照重量比，1，2-二氯乙烷：甲酰胺＝4∶1。
实施例6
Stepl：按照重量份，称取苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯共聚物40份、聚二甲基硅氧烷4份、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇单异丁酸酯1份、钛白粉13份、填料15份、羟甲基纤维素钠4份、聚丙烯酸钠1份、水15份；
Step2：加入搅拌器内进行搅拌，控制搅拌速率为850rad/min，搅拌10min后即得到产品。
其中，填料包括重质碳酸钙、硅灰石和纳米氧化锌，按照重量比，重质碳酸钙∶硅灰石∶纳米氧化锌＝5∶4∶1。
耐碱性能试验
参照GB/T 9265-2009涂层耐碱性的测定方法，测定实施例1-6的耐碱性能。
表1实施例1-6耐碱性能试验记录表
注：按照GB/T 11186.2和GB/T 11186.3测定和计算老化前和老化后的样板之间的总色差值(ΔE*)。
从表1可知，实施例1-6均未出现变色，可见实施例1-6均具有良好的耐碱性能。同时实施例6的色差值大于实施例1-5，可见防冻剂、润湿剂、消泡剂、多功能助剂、杀菌剂、干膜防霉剂、硬脂酸铝的加入能够提升本发明的耐碱性能。在实施例1-5中，实施例3的色差值低于其他实施例，可见实施例3的耐碱性能高于其他实施例。
耐候性能试验
参照GB/T 14522-1993机械工业产品用塑料、涂料、橡胶材料人工气候加速试验方法，测定实施例1-6的耐候性能。
表2实施例1-6耐候性能试验记录表
注：采用荧光紫外线试验方法，试验时间为84d，按照GB/T 11186.2和GB/T 11186.3测定和计算老化前和老化后的样板之间的总色差值(ΔE*)。
从表2可知，实施例1-6均未出现变色，可见实施例1-6均具有良好的耐候性能。同时实施例6的色差值大于实施例1-5，可见防冻剂、润湿剂、消泡剂、多功能助剂、杀菌剂、干膜防霉剂、硬脂酸铝的加入能够提升本发明的耐碱性能。在实施例1-5中，实施例3的色差值低于其他实施例，可见实施例3的耐候性能高于其他实施例。
耐擦洗性能测试
参照GB/T 9266-2009涂层耐洗刷性的测定，采用仪器擦拭法测定实施例1-6的耐擦洗性能
表3实施例1-6耐擦洗性能试验记录表
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 实施例6 洗刷次数 ＞15000 ＞15000 ＞15000 ＞15000 ＞15000 12000
注：洗刷次数为洗刷到涂层刚好破损至露出底材时的次数。
从表3可知，实施例1-6的洗刷次数不少于12000次，可见实施例1-6均具有良好的耐擦洗性能。同时实施例6的洗刷次数少于实施例1-5，可见防冻剂、润湿剂、消泡剂、多功能助剂、杀菌剂、干膜防霉剂、硬脂酸铝的加入能够提升本发明的耐擦洗性能。
对比例1
选用公开号为CN104710892A的中国专利的实施例1作为对比例1。
对比例2
与实施例3不同的是将1，2-二氯乙烷换成等重量的甲酰胺，其他均与实施例3相同。
对比例3
与实施例3的区别在于将甲酰胺换成等重量的1，2-二氯乙烷，其他均与实施例3相同。
对比例4
与实施例3的区别在于同时去除1，2-二氯乙烷和甲酰胺，其他均与实施例3相同。
对比例5
与实施例3的区别在于将硅灰石换成等重量的滑石粉，其他均与实施例3相同。
参照耐碱性能、耐候性能和耐擦洗性能的试验方法对实施例3和对比例1-4进行试验。
表4实施例3和对比例1-4耐碱性能、耐候性能和耐擦洗性能试验记录表
从表4可得出以下结论：
对比实施例3和对比例1可知，实施例3在耐碱试验色差值、耐候试验色差值和洗刷次数这三个指标上均优于对比例1。可见相比于现有技术，本发明不仅具有优良的耐碱性能，而且还具有优良的耐候性能和耐擦洗性能。因此，本发明能够既可以作为外墙底漆，也可以当做装饰面漆使用，从而无需考虑面漆和底漆的配套问题。由于面漆和底漆采用同一种漆，因此面漆和底漆之间的附着力高，施工的质量高。
对比实施例3和对比例2-4可知，实施例3在耐碱试验色差值、耐候试验色差值这两个指标上均优于对比例2和3，而对比例4在耐碱试验色差值、耐候试验色差值这两个指标上均劣于对比例2和3。可见1，2-二氯乙烷和甲酰胺不仅对本发明的耐碱性能和耐候性能具有增强作用，而且1，2-二氯乙烷和甲酰胺之间能够产生相互作用，进一步促进本发明的耐碱性能和耐候性能。但是在洗刷次数这个指标上，实施例3和对比例2-4无异，可见1，2-二氯乙烷和甲酰胺对于本发明的耐擦洗性能未产生影响。
对比实施例3和对比例5可知，实施例3在耐碱试验色差值、耐候试验色差值和洗刷次数这三个指标上均优于对比例5。可见，硅灰石能够和整个体系相互作用，提升本发明的耐碱性能、耐候性能和耐擦洗性能。