技术领域
本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种耐候耐水性涂料。
背景技术
涂料是指应用于物体表面而能结成坚韧保护膜的物料的总称。随着社会的 发展，涂料在人们的生活中占据着越来越重要的地位，应用也越来越广泛，目 前，人们在关注涂料的健康环保性能以及装饰性能以外，也越来越多的关注了 涂料的功能性。
聚醋酸乙烯乳液俗称“白乳胶”，具有成本低廉，聚合工艺较为简单，无毒、 无味、无臭、无色透明，并且具有良好的粘接、耐光、不易老化等性能，目前 已被广泛应用于建筑涂料、木材粘合、纸张加工、纺织印染、水泥改性、玻纤 加工、以及家庭装潢等众多领域。然而，聚醋酸乙烯乳液也存在着耐水性差、 抗热蠕变性较差等缺点。聚醋酸乙烯乳液胶膜在高湿度氛围下或者水中浸泡后, 容易吸水并且粘接强度急剧下降。为了使聚醋酸乙烯乳液在不同的领域得到应 用，人们通常都对其进行改性，如共混、共聚、交联、保护胶体改性等以满足 使用性能。目前，研究者对聚醋酸乙烯乳液涂料的性能做了很多研究，但是目 前的改性方法效果仍不是很理想。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种耐候耐水性涂料，其耐 水性好，耐热性和耐候性能优异，粘结强度高，可用于户外涂装。
本发明提出的一种耐候耐水性涂料，其原料按重量份包括以下组分：聚醋 酸乙烯乳液50-80份、自交联型醋丙乳液10-40份、自交联丙烯酸酯乳液5-20份、 纳米氧化铝溶胶1-3份、二氧化硅3-8份、乙烯基三甲氧基硅烷1-2.5份、有机改 性蒙脱土5-15份、纳米硅粉2-10份、重质碳酸钙3-10份、滑石粉1-5份、氧化铁 1-3份、氯化铝0.1-0.5份、四乙基四氟硼酸铵0.1-0.5份、成膜助剂8-15份、六 甲基二硅胺烷0.2-0.8份、羟乙基纤维素0.8-2份、苯甲酸钠0.2-1.5份、二月桂 酸二丁基锡0.01-0.1份、甲醇5-15份、去离子水40-60份。
在具体实施例中，本发明提出的一种耐候耐水性涂料，其原料中，聚醋酸 乙烯乳液的重量份可以为50、53、54、56、58、58.6、59、62、64、68、69、 69.3、72、74、75、76、76.3、78、78.5、79、79.4、80份；自交联型醋丙乳 液的重量份可以为10、12、13、15、16、18、19、19.3、23、25、26、28、29.3、 32、34、35、36、38、38.6、40份；自交联丙烯酸酯乳液的重量份可以为5、6、 7、8、8.5、9、9.3、10、10.6、12、13、15、16、16.3、18、18.5、19、19.4、 20份；纳米氧化铝溶胶的重量份可以为1、1.2、1.5、1.8、2、2.1、2.3、2.5、 2.8、2.94、3份；二氧化硅的重量份可以为3、3.5、3.8、4、4.2、4.6、5、5.3、 6、6.3、7、7.4、8份；乙烯基三甲氧基硅烷的重量份可以为1、1.2、1.5、1.6、 1.8、2、2.1、2.3、2.34、2.4、2.46、2.5份；有机改性蒙脱土的重量份可以 为5、6、7、8、8.5、9、9.3、10、10.6、11、11.2、12、12.3、13、13.4、14、 14.6、15份；纳米硅粉的重量份可以为2、3、4、5、5.6、6、6.3、7、7.4、8、 8.5、9、9.4、10份；重质碳酸钙的重量份可以为3、4、5、5.5、6、6.3、7、 7.4、8、8.5、9、9.3、10份；滑石粉的重量份可以为1、1.2、1.5、1.6、1.8、 1.9、2、2.3、2.5、2.8、3、3.4、3.8、4、4.2、4.6、4.8、5份；氧化铁的重 量份可以为1、1.2、1.8、2、2.3、2.5、2.8、3份；氯化铝的重量份可以为0.1、 0.12、0.18、0.2、0.26、0.3、0.35、0.4、0.46、0.5份；四乙基四氟硼酸铵 的重量份可以为0.1、0.12、0.18、0.2、0.23、0.3、0.34、0.4、0.42、0.45、 0.5份；成膜助剂的重量份可以为8、9、9.3、10、10.6、11、11.3、12、12.6、 13、13.4、14、14.6、15份；六甲基二硅胺烷的重量份可以为0.2、0.25、0.3、 0.34、0.4、0.46、0.5、0.56、0.6、0.63、0.7、0.75、0.8份；羟乙基纤维素 的重量份可以为0.8、0.9、1、1.2、1.3、1.5、1.6、1.8、1.89、2份；苯甲酸 钠的重量份可以为0.2、0.3、0.5、0.6、0.8、1、1.2、1.3、1.35、1.4、14.6、 1.5份；二月桂酸二丁基锡的重量份可以为0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、 0.07、0.08、0.09、0.1份；甲醇的重量份可以为5、6、7、8、8.5、9、9.3、 10、10.3、11、11.2、13、13.4、14、14.6、15份；去离子水的重量份可以为 40、42、43、45、46、46.3、47、48、48.6、49、53、56、58、58.6、60份。
优选地，其原料中，聚醋酸乙烯乳液、自交联型醋丙乳液、自交联丙烯酸 酯乳液的重量比为65-70：20-35：9-16。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚醋酸乙烯乳液68-70份、自交联 型醋丙乳液25-30份、自交联丙烯酸酯乳液12-15份、纳米氧化铝溶胶2.2-2.6份、 二氧化硅5-6份、乙烯基三甲氧基硅烷1.6-2份、有机改性蒙脱土8-12份、纳米 硅粉5-8份、重质碳酸钙6-8份、滑石粉2.5-3.2份、氧化铁1.6-2份、氯化铝 0.3-0.35份、四乙基四氟硼酸铵0.28-0.35份、成膜助剂10-13份、六甲基二硅 胺烷0.5-0.7份、羟乙基纤维素1.2-1.5份、苯甲酸钠0.7-1.2份、二月桂酸二丁 基锡0.05-0.08份、甲醇10-12份、去离子水50-55份。
优选地，其原料按重量份包括以下组分：聚醋酸乙烯乳液69份、自交联型 醋丙乳液27份、自交联丙烯酸酯乳液13份、纳米氧化铝溶胶2.4份、二氧化硅5.4 份、乙烯基三甲氧基硅烷1.8份、有机改性蒙脱土10份、纳米硅粉7份、重质碳 酸钙6.6份、滑石粉3份、氧化铁1.8份、氯化铝0.32份、四乙基四氟硼酸铵0.3 份、成膜助剂12份、六甲基二硅胺烷0.58份、羟乙基纤维素1.3份、苯甲酸钠1 份、二月桂酸二丁基锡0.07份、甲醇11份、去离子水54份。
优选地，所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺 进行制备：将正硅酸乙酯加入无水乙醇中配制成质量分数为20-35wt％的溶液， 加入氨水调节溶液的pH值为8-9，搅拌10-15min，然后加入质量分数为15-30wt％ 的盐酸搅拌50-80min，其中，盐酸的体积为正硅酸乙酯体积的20-50％，加入氨 水调节pH值为9-10，然后静置陈化10-15h得到物料A；将物料A干燥、粉碎后加 入环己烷中，然后加入六甲基二硅胺烷，其中，物料A与环己烷的体积比为1:1-2， 物料A与六甲基二硅胺烷的物质的量之比为1:1.5-2，搅拌均匀后在40-55℃反应 10-15h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改性二氧化硅。
优选地，所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺 进行制备：将正硅酸乙酯加入无水乙醇中配制成质量分数为30wt％的溶液，加入 氨水调节溶液的pH值为8，搅拌12min，然后加入质量分数为20wt％的盐酸搅拌 60min，其中，盐酸的体积为正硅酸乙酯体积的30％，加入氨水调节pH值为9，然 后静置陈化12h得到物料A；将物料A干燥、粉碎后加入环己烷中，然后加入六甲 基二硅胺烷，其中，物料A与环己烷的体积比为1:1.5，物料A与六甲基二硅胺烷 的物质的量之比为1:1.8，搅拌均匀后在50℃反应12h，反应结束后经过滤、洗 涤、干燥得到改性二氧化硅；在改性二氧化硅的制备过程中，利用六甲基二硅 胺烷对二氧化硅进行了改性，六甲基二硅胺烷可以接枝在二氧化硅的表面，使 二氧化硅成为疏水结构，加入到体系中，提高了涂料的疏水性能，改善了涂料 的耐水性。
优选地，有机改性蒙脱土所使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联 剂KH-570、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂ND-43、硅烷偶联剂KH-791、硅烷偶 联剂A-151中的一种或者多种的混合物。
优选地，纳米硅粉的平均粒径为20-35nm，比表面积为30-35m2/g。
优选地，所述成膜助剂为2-氨基-2-甲基-1-丙醇、醇酯十二、乙二醇丁醚、 丙二醇丁醚中的一种或者多种的混合物。
本发明所述耐候耐水性涂料可以按照常规的涂料制备工艺将各原料混合均 匀而成。
本发明中，选择了聚醋酸乙烯乳液作为主要成膜物质，并配合添加了自交 联型醋丙乳液和自交联丙烯酸酯乳液作为辅助成膜物质，主要成膜物质与辅助 成膜物质配合，在维持聚醋酸乙烯乳液耐老化性、耐光性的同时，提高了涂料 的耐低温性、抗蠕变性和耐黄变性等缺陷，改善了涂料的耐候性；纳米氧化铝 溶胶无色透明，添加到体系中，与成膜物质的相容性好，在不影响体系性质和 粘度的情况下，明显提高了涂料的硬度，与二氧化硅、有机改性蒙脱土、纳米 硅粉、重质碳酸钙、滑石粉、氧化铁、氯化铝、四乙基四氟硼酸铵配合，有效 降低了成膜物质的成膜温度，同时改善了涂料的耐热性、耐水性、耐腐蚀性和 耐候性；六甲基二硅胺烷加入到体系中，其可以与体系中的羟基发生接枝反应， 改善了涂料的疏水性，同时能提高各无机填料在体系中的分散性，进一步改善 了涂料的耐水性、耐腐蚀性和耐候性。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
本发明提出的一种耐候耐水性涂料，其原料按重量份包括以下组分：聚醋 酸乙烯乳液50份、自交联型醋丙乳液40份、自交联丙烯酸酯乳液5份、纳米氧化 铝溶胶3份、二氧化硅3份、乙烯基三甲氧基硅烷2.5份、硅烷偶联剂ND-43改性 蒙脱土5份、纳米硅粉10份、重质碳酸钙3份、滑石粉5份、氧化铁1份、氯化铝 0.5份、四乙基四氟硼酸铵0.1份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇15份、六甲基二硅胺 烷0.2份、羟乙基纤维素2份、苯甲酸钠0.2份、二月桂酸二丁基锡0.1份、甲醇5 份、去离子水60份。
实施例2
本发明提出的一种耐候耐水性涂料，其原料按重量份包括以下组分：聚醋 酸乙烯乳液80份、自交联型醋丙乳液10份、自交联丙烯酸酯乳液20份、纳米氧 化铝溶胶1份、二氧化硅8份、乙烯基三甲氧基硅烷1份、有机改性蒙脱土15份、 纳米硅粉2份、重质碳酸钙10份、滑石粉1份、氧化铁3份、氯化铝0.1份、四乙 基四氟硼酸铵0.5份、醇酯十二5份、乙二醇丁醚3份、六甲基二硅胺烷0.8份、 羟乙基纤维素0.8份、苯甲酸钠1.5份、二月桂酸二丁基锡0.01份、甲醇15份、 去离子水40份；
其中，有机改性蒙脱土所使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-560、硅烷偶联剂 KH-570、硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂ND-43、硅烷偶联剂KH-791、硅烷偶联 剂A-151按任意重量比的混合物；纳米硅粉的平均粒径为28nm，比表面积为 33m2/g；
所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺进行制备： 将正硅酸乙酯加入无水乙醇中配制成质量分数为26wt％的溶液，加入氨水调节溶 液的pH值为8.5，搅拌12min，然后加入质量分数为22wt％的盐酸搅拌58min，其 中，盐酸的体积为正硅酸乙酯体积的36％，加入氨水调节pH值为9.5，然后静置 陈化14h得到物料A；将物料A干燥、粉碎后加入环己烷中，然后加入六甲基二硅 胺烷，其中，物料A与环己烷的体积比为1:1，物料A与六甲基二硅胺烷的物质的 量之比为1:1.6，搅拌均匀后在48℃反应12h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥 得到改性二氧化硅。
对本实施例所述的耐候耐水性涂料进行性能检测，其粘结强度为43MPa，可 知其粘结强度高；在20℃水中浸泡8d无异常，证明其耐水性好；耐120℃10h无 异常，证明其耐热性优异。
实施例3
本发明提出的一种耐候耐水性涂料，其原料按重量份包括以下组分：聚醋 酸乙烯乳液70份、自交联型醋丙乳液25份、自交联丙烯酸酯乳液15份、纳米氧 化铝溶胶2.2份、二氧化硅6份、乙烯基三甲氧基硅烷1.6份、有机改性蒙脱土12 份、纳米硅粉5份、重质碳酸钙8份、滑石粉2.5份、氧化铁2份、氯化铝0.3份、 四乙基四氟硼酸铵0.35份、2-氨基-2-甲基-1-丙醇2份、醇酯十二3份、乙二醇 丁醚2份、丙二醇丁醚3份、六甲基二硅胺烷0.7份、羟乙基纤维素1.2份、苯甲 酸钠1.2份、二月桂酸二丁基锡0.05份、甲醇12份、去离子水50份；
其中，有机改性蒙脱土所使用的改性剂为硅烷偶联剂KH-570、硅烷偶联剂 KH-550、硅烷偶联剂ND-43、硅烷偶联剂A-151的混合物，且硅烷偶联剂KH-570、 硅烷偶联剂KH-550、硅烷偶联剂ND-43、硅烷偶联剂A-151的重量比为2:4:3:2； 纳米硅粉的平均粒径为20nm，比表面积为30m2/g；
所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺进行制备： 将正硅酸乙酯加入无水乙醇中配制成质量分数为20wt％的溶液，加入氨水调节溶 液的pH值为9，搅拌10min，然后加入质量分数为30wt％的盐酸搅拌50min，其中， 盐酸的体积为正硅酸乙酯体积的50％，加入氨水调节pH值为9，然后静置陈化15h 得到物料A；将物料A干燥、粉碎后加入环己烷中，然后加入六甲基二硅胺烷， 其中，物料A与环己烷的体积比为1:2，物料A与六甲基二硅胺烷的物质的量之比 为1:1.5，搅拌均匀后在55℃反应10h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改 性二氧化硅。
实施例4
本发明提出的一种耐候耐水性涂料，其原料按重量份包括以下组分：聚醋 酸乙烯乳液68份、自交联型醋丙乳液30份、自交联丙烯酸酯乳液12份、纳米氧 化铝溶胶2.6份、二氧化硅5份、乙烯基三甲氧基硅烷2份、有机改性蒙脱土8份、 纳米硅粉8份、重质碳酸钙6份、滑石粉3.2份、氧化铁1.6份、氯化铝0.35份、 四乙基四氟硼酸铵0.28份、乙二醇丁醚5份、丙二醇丁醚7份、六甲基二硅胺烷 0.5份、羟乙基纤维素1.5份、苯甲酸钠0.7份、二月桂酸二丁基锡0.08份、甲醇 10份、去离子水55份；
其中，有机改性蒙脱土所使用的改性剂为硅烷偶联剂ND-43、硅烷偶联剂 KH-791、硅烷偶联剂A-151按1:4:3重量比的混合物；纳米硅粉的平均粒径为 20nm，比表面积为35m2/g；
所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺进行制备： 将正硅酸乙酯加入无水乙醇中配制成质量分数为35wt％的溶液，加入氨水调节溶 液的pH值为8，搅拌15min，然后加入质量分数为15wt％的盐酸搅拌80min，其中， 盐酸的体积为正硅酸乙酯体积的20％，加入氨水调节pH值为10，然后静置陈化10h 得到物料A；将物料A干燥、粉碎后加入环己烷中，然后加入六甲基二硅胺烷， 其中，物料A与环己烷的体积比为1:1.5，物料A与六甲基二硅胺烷的物质的量之 比为1:2，搅拌均匀后在40℃反应15h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到改 性二氧化硅。
实施例5
本发明提出的一种耐候耐水性涂料，其原料按重量份包括以下组分：聚醋 酸乙烯乳液69份、自交联型醋丙乳液27份、自交联丙烯酸酯乳液13份、纳米氧 化铝溶胶2.4份、二氧化硅5.4份、乙烯基三甲氧基硅烷1.8份、硅烷偶联剂KH-560 改性蒙脱土10份、纳米硅粉7份、重质碳酸钙6.6份、滑石粉3份、氧化铁1.8份、 氯化铝0.32份、四乙基四氟硼酸铵0.3份、醇酯十二12份、六甲基二硅胺烷0.58 份、羟乙基纤维素1.3份、苯甲酸钠1份、二月桂酸二丁基锡0.07份、甲醇11份、 去离子水54份；
其中，纳米硅粉的平均粒径为30nm，比表面积为32m2/g；
所述二氧化硅为改性二氧化硅；所述改性二氧化硅按照以下工艺进行制备： 将正硅酸乙酯加入无水乙醇中配制成质量分数为30wt％的溶液，加入氨水调节溶 液的pH值为8，搅拌12min，然后加入质量分数为20wt％的盐酸搅拌60min，其中， 盐酸的体积为正硅酸乙酯体积的30％，加入氨水调节pH值为9，然后静置陈化12h 得到物料A；将物料A干燥、粉碎后加入环己烷中，然后加入六甲基二硅胺烷， 其中，物料A与环己烷的体积比为1:1.5，物料A与六甲基二硅胺烷的物质的量之 比为1:1.8，搅拌均匀后在50℃反应12h，反应结束后经过滤、洗涤、干燥得到 改性二氧化硅。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局 限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本 发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护 范围之内。