一种自清洁外墙涂料及其制备方法技术

技术编号:20350291 阅读:37 留言:0更新日期:2019-02-16 11:43
本发明专利技术公开了一种自清洁外墙涂料及其制备方法,涂料包括如下成分及其重量份:改性硅溶胶1.5‑2.0份、核壳乳胶2.5‑3.0份、润湿剂0.05‑0.06份、成膜助剂0.08‑0.13份、分散助剂0.1‑0.15份。涂料的制备方法包括改性TiO2粒子的制备、TiO2/PMMA核壳粒子的制备、改性硅溶胶的制备、自清洁涂料的制备。有益效果为:本发明专利技术涂料在室温下即可形成稳定性好、透明度较高、不开裂、高厚度、附着力好、力学性能佳的涂膜,自清洁效果好且耐久性强;本发明专利技术制备方法能提高TiO2粒子的自清洁效果和在聚合单体中的分散稳定性和均匀性,增加硅溶胶的疏水性和在涂料中的均匀分散性及涂膜的附着力。

【技术实现步骤摘要】
一种自清洁外墙涂料及其制备方法
本专利技术涉及涂料
,尤其涉及一种自清洁外墙涂料及其制备方法。
技术介绍
自清洁涂层能够将表面污染物或灰尘颗粒在重力、雨水、风力等外力作用下自动脱落或通过光催化降解而除去,具有节水、节能、环保等优点,在建筑、交通、新能源等行业具有重要应用前景,近年来已成为先进功能涂料的研究热点之一。目前,基于不同自清洁原理,已发展了两类自清洁涂层。一类是超疏水(水接触角>150°)自清洁涂层,通过水滴滚动带走灰尘,实现类似于荷叶的自清洁功能,但现有超疏水涂层仍存制备工艺复杂、制备面积小、力学性能差、耐油性污染物能力差等问题,缺乏实际使用价值。另一类是基于无机光催化半导体材料的自清洁涂层,最为典型的是二氧化钛涂层材料,它的自清洁原理位括两个方面:一,二氧化钛在紫外光福照下产生电子-空穴对,再与吸附在二氧化钛材料表面的H2O和O2发生氧化还原反应生成氧氧自由基,氧氧自由基活性很高,可分解有机污染物,实现表面自清洁;二,二氧化钛在光照下可转化成超双亲表面,使污染物与二氧化钛表面紧密接触,提高光催化分解效率,同时也有利于雨水对污染物的冲刷,实现表面自清洁,尽管“二氧化钛自清洁”这一现象已被大家熟识多年,但受制于技术发展水平及实际应用研究不足,二氧化钛自清洁涂层的应用范围还非常有限。目前,无机自清洁涂层的制备方法有:物理气相沉积法、溶胶-凝胶法、化学气相沉积法、原子沉积技术等。物理气相沉积法和化学气相沉积法法涉及特殊的设备和真空环境,二氧化钛涂层的制备面积受到较大限制,制备成本高;溶胶-凝胶法成本低,适合于大面积制备,但一般需要高温处理。通过加入钛溶胶、硅溶胶等虽然能够制备室温下成膜的二氧化钛涂层,但此类未经过高温处理的二氧化钛涂层光催化自清洁特性往往不佳,涂层附着力差。另外,无机涂层与有机基材之间存在着固有的附着力低问题,二氧化钛涂层无法与现有的有机涂层体系结合。因此,无机涂层的制备方法特点及无机涂层的固有特性决定了其实际应用面将受到限制,也无法用于外墙表面。现有技术如授权公告号为CN104694606B的中国专利技术专利,公开了一种自清洁环保建筑内外墙涂料及其制备方法,原料为SiO2溶胶、锐钛矿型TiO2纳米粉、冰醋酸、成膜剂和水,其制备过程在于用硅的醇盐溶液水解得到SiO2溶胶,锐钛矿型TiO2纳米粉、醋酸、成膜剂和水混合,研磨得到均匀半透明的溶液,从而制得自清洁涂料。将上述自清洁涂料均匀喷涂在洁净、还未完全干燥的建筑物内墙或外墙的表面,自然干燥后得到自清洁涂层,具有优良的耐候性及超亲水效果,能够有效去除表面污物,借助太阳光还可以分解各种污染物,净化空气,减少环境污染,具有很好的应用前景和重要的社会意义。但是该涂层附着力差。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种在室温下即可形成稳定性好、透明度较高、不开裂、高厚度、附着力好、力学性能佳的涂膜,自清洁效果好且耐久性强的自清洁外墙涂料。本专利技术的目的之二在于提供一种能提高TiO2粒子的自清洁效果和在聚合单体中的分散稳定性和均匀性,增加硅溶胶的疏水性和在涂料中的均匀分散性,增加涂膜在基材上的附着力的自清洁外墙涂料的制备方法。本专利技术的目的之一采取如下方案实现:一种自清洁外墙涂料,包括如下成分及其重量份:改性硅溶胶1.5-2.0份、核壳乳胶2.5-3.0份、润湿剂0.05-0.06份、成膜助剂0.08-0.13份、分散助剂0.1-0.15份。本专利技术自清洁涂料在室温下即可形成稳定性好、透明度较高、不开裂、高厚度、附着力好、力学性能佳的涂膜,可刷于建筑物外墙漆膜表面,在20-30h内即可实现超亲水,远高于目前用含有TiO2粒子的涂料,能够有效去除表面污物,借助太阳光还能够快速、充分地发挥光催化作用,具有较强的自清洁能力,能分解各种污染物,净化空气,减少环境污染,同时加速老化后,涂膜的透明性不下降,不影响外墙的美感,此外具有很好的自清洁耐久性,因此该自清洁涂料具有较好的实用前景。本专利技术的目的之二采取如下方案实现:一种自清洁外墙涂料的制备方法,包括改性TiO2粒子的制备、核壳乳胶的制备、改性硅溶胶的制备、自清洁涂料的制备,其具体包括如下步骤:改性TiO2粒子的制备:将6-6.5重量份TiO2、3.3-3.4重量份KH-570、1.58-1.65重量份MMA和0.026-0.029重量份丙交酯加入12-13重量份乙醇中,磁力搅拌后升温至60-68℃反应3-3.5h,反应结束后在12000-15000r/min下离心30-40min,即得改性TiO2粒子,该步骤利用硅烷偶联剂KH-570对TiO2进行疏水改性,使得改性TiO2粒子在单体中能够良好分散且分散粒径均匀、较小,利于细乳聚合制备TiO2/PMMA核壳粒子的顺利进行,降低PMMA空白粒子的出现机率,且该步骤得到的固体物不经干燥直接用于下一步的细乳液聚合;核壳乳胶的制备:将改性TiO2粒子分散在AA、MMA和十六烷的混合液中,在冰水浴中超声分散10-20min,然后加入乳化剂体系中,800-900r/min下搅拌65-80min后用细胞粉碎机超声乳化10-20min得预乳液,超声时冰水浴冷却,然后将预乳液在通N2、350-400r/min下搅拌10-20min,升温至60-80℃,加入引发剂体系后反应20-30h,最后用浓度为8-12%的氨水调节pH至9-11,即得含有TiO2/PMMA核壳粒子的核壳乳胶,备用,该制备步骤总能够防止单体水相扩散,增强液滴的稳走性,制得的PMMA粒子的球形形状较佳,能够包含一个或多个TiO2粒子,制得的TiO2/PMMA核壳粒子的壳层PMMA可避免纳米TiO2粒子在成膜过程中的团聚,确保改性TiO2粒子仅分布于聚合物相中,使制得的涂层达到超亲水的时间更短,充分发挥其功能粒子的作用,进而使涂层具有持久保持的光催化活性和自清洁性能;改性硅溶胶的制备:按固含量1:0.8-0.9(wt/wt)的比例将硅烷偶联剂KH-560水溶液加入至水性硅溶胶中,再加入碳酸二甲酯和对氨基苯乙酸,在62-70℃下反应3-5h,即得改性硅溶胶,备用,该步骤用硅烷偶联剂对硅溶胶进行改性,使硅烷偶联剂水解后的硅烷基团与硅溶胶中SiO2表面的硅羟基缩聚形成化学键,能使有机相和无机相之间较好地结合,增加硅溶胶的疏水性,实现其在自清洁涂料的制备步骤中的均匀分散,保持自清洁涂料的均一稳定性;自清洁涂料的制备:取改性硅溶胶、核壳乳胶、润湿剂、成膜助剂、分散助剂,混合均匀,即得自清洁涂料,该自清洁涂料在室温下即可形成稳定性好、透明度较高、不开裂、高厚度、附着力好、力学性能佳的涂膜,可刷于建筑物外墙漆膜表面,在20-30h内即可实现超亲水,远高于目前用含有TiO2粒子的涂料,能够有效去除表面污物,借助太阳光还能够快速、充分地发挥光催化作用,具有较强的自清洁能力,能分解各种污染物,净化空气,减少环境污染,同时加速老化后,涂膜的透明性不下降,不影响外墙的美感,此外具有很好的自清洁耐久性,因此该自清洁涂料具有较好的实用前景。作为优选,改性TiO2粒子的制备步骤中丙交酯中L-丙交酯和D-丙交酯的比例为1:6.8-7.3。该丙交酯的加入能和MMA发生增益作用,使得TiO2粒子能够与硅烷偶联剂具有较好的相容性,在反应体系本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种自清洁外墙涂料,其特征在于:包括如下成分及其重量份:改性硅溶胶1.5‑2.0份、核壳乳胶2.5‑3.0份、润湿剂0.05‑0.06份、成膜助剂0.08‑0.13份、分散助剂0.1‑0.15份。

【技术特征摘要】
1.一种自清洁外墙涂料,其特征在于:包括如下成分及其重量份:改性硅溶胶1.5-2.0份、核壳乳胶2.5-3.0份、润湿剂0.05-0.06份、成膜助剂0.08-0.13份、分散助剂0.1-0.15份。2.一种自清洁外墙涂料的制备方法,包括改性TiO2粒子的制备、核壳乳胶的制备、改性硅溶胶的制备和自清洁涂料的制备,其特征在于:所述改性TiO2粒子的制备步骤为:将TiO2、KH-570、MMA和丙交酯加入乙醇中,磁力搅拌后升温反应,反应结束后离心,即得改性TiO2粒子。3.根据权利要求2所述的一种自清洁外墙涂料及其制备方法,其特征在于:所述原料的重量份为:TiO26-6.5份、KH-5703.3-3.4份、MMA1.58-1.65份、丙交酯0.026-0.029份、乙醇12-13份。4.根据权利要求2所述的一种自清洁外墙涂料及其制备方法,其特征在于:所述丙交酯中L-丙交酯和D-丙交酯的比例为1:6.8-7.3。5.根据权利要求2所述的一种自清洁外墙涂料及其制备方法,其特征在于:所述反应温度为60-68℃、时间为3-3.5h。6.根据权利要求2所述的一种自清洁外墙涂料及其制备方法,其特征在于:所述核壳乳胶的制备步骤为:将改性TiO2粒子分散在AA、MMA和十六烷的混合液中,在冰水浴中超声分散后加入乳化剂体系中,搅拌后用超声乳化得预乳液,超声时冰水浴冷却,然后将预乳液在通...

【专利技术属性】
技术研发人员:丁淮君
申请(专利权)人:浙江天姥建设发展有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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