本发明专利技术提供一种无机纳米粒子改性复合防水乳液及其制备方法，属于外墙水性涂料制备技术领域。该复合防水乳液的组成及质量百分比为：丙烯酸2～3%；甲基丙烯酸甲酯15～20%；丙烯酸丁酯12～16%；其它单体1～3%；改性纳米粒子混合物；2.4～4.8%；复合乳化剂1.5～3%；引发剂0.4～0.8%；有机硅单体2.4～4.8%；pH调节剂：适量；去离子水45～55%；缓冲剂0.3～0.7%。本发明专利技术严格控制纳米粒子的加入速率、加入比例、搅拌速度，制得的乳液与改性前相比较，提高了乳液的防水性、机械强度、自清洁性、抗老化性。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于外墙水性涂料制备
，具体涉及。
技术介绍
乳液性能对涂料起着决定性的作用。市场上现存的多种水性涂料已应用于室外装修，其中乳液性能的缺陷使得涂料耐洗刷性差、涂膜附着力差和涂层不致密，导致涂料性能不佳和涂层剥落，墙壁斑驳陆离的现象比比皆是，不但极大地影响美观，而且造成了大量资源浪费、生活环境污染等问题。为解决涂料的质量问题，研究者们提出了多种解决方案，其中效果比较好的方法是在乳液合成过程中掺杂无机纳米粒子，提高乳液性能。普通纳米粒子加入到防水乳液中可以改善乳液性能，但是由于无机粒子和有机高分子之间相容性的限制，普遍存在稳定性差、耐沾污性差、乳液褪色、不稳定等缺点，这些在一定程度上限制了防水乳液的应用。中国专利CN14M353A加入未改性的纳米Si02、TiO2, ZnO, CaCO3等无机相，采用反相乳液聚合/ 乳液聚合两步聚合法制备硅丙乳液。中国专利CN101967257A采用硅烷偶联剂和油酸混合物对无机纳米粒子改性，进而制备了无机纳米粒子改性纯丙乳液。中国专利CN1394888A采用原位纳米复合硅丙乳液的制备方法，以纳米级纯丙乳液为核，以有机硅单体和(甲基)丙烯酸单体混合物为壳，在水介质中合成复合乳液。上述专利公开的乳液制备方法虽提高了乳液的耐老化性，防水性能以及纳米粒子在乳液中的稳定性，但是忽略了乳液的耐磨性和自洁性。
技术实现思路
本专利技术针对现存乳液防水、耐磨、稳定、自洁性能所存在的问题，提出一种。本专利技术所提供的无机纳米粒子改性复合防水乳液的组成及质量百分比如下丙烯酸甲基丙烯酸甲酯丙烯酸丁酯其它单体改性纳米粒子混合物复合乳化剂引发剂有机硅单体 PH调节剂去离子水缓冲剂2 15 ‘ 12 ‘ 12. 4 ‘ 1. 5 0. 4 2. 43% ‘20% ‘16% 3% ‘4. 8% 3% 0. 8% 4. 8%适量 45 55% 0. 3 0. 7%4本专利技术所提供的无机纳米粒子改性复合防水乳液的制备步骤具体如下 1、制备改性纳米粒子混合物取一定质量的纳米粒子溶于乙醇-水(体积比为1:1)的混合溶液中，超声1 1.证，得均勻纳米粒子分散液，将纳米粒子分散液转移到带冷凝管的三口烧瓶中，磁力搅拌下升温至80 90°C，用冰醋酸调节pH值为3 4，向三口烧瓶中滴加硅烷偶联剂(纳米粒子与硅烷偶联剂的摩尔比为1: (8 10))，反应池 2. 5h，反应结束后，抽滤，用乙醇洗至滤液澄清，洗涤后将产物置于80 85°C的真空干燥箱中烘干8 12h，研磨得到改性纳米粒子混合物。2、制备无机纳米粒子改性复合防水乳液A 将一定量的改性纳米粒子分散到丙烯酸类单体混合物中，先机械搅拌0. 5h，再超声 1 2h，备用；B:在装有温度计、回流冷凝管、搅拌器和滴液装置的四口烧瓶中加入一定量去离子水， 调节水浴温度为40 50°C，向反应器中加入全部乳化剂、2/3引发剂和一定量缓冲剂，溶解后滴加1/2有机硅单体，将水浴升温至80 90°C ；滴加步骤A得到的单体混合物，在3 4h 内滴加完毕，随后加入剩余的有机硅单体和引发剂，80 90°C水浴中继续反应1 1. 5h ； 将乳液自然冷却至40 50°C，加入pH调节剂，调节乳液pH为8 9，搅拌Ih后出料得到无机纳米粒子改性复合防水乳液。所述改性纳米粒子混合物为改性纳米氧化硅、改性纳米氧化钛、改性纳米氧化锌和改性纳米氧化铝中的两种或两种以上的混合物，所述改性纳米氧化硅、改性纳米氧化钛、 改性纳米氧化锌、改性纳米氧化铝的质量比为(1.0 1.2) :(1. 1 1.5) :(0. 4 1.2) (0. 4 1. 2)。所述纳米氧化硅、纳米氧化钛、纳米氧化铝、纳米氧化锌的尺寸低于lOOnm。所述其它单体为甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸异辛酯中的一种或一种以上的混合物。所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(ΚΗ-570)、γ-氨丙基三乙氧基硅烷(ΚΗ-550)、γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)中的一种或一种以上混合物。所述复合乳化剂为阴离子型乳化剂和非离子型乳化剂的混合物，阴离子型乳化剂为十二烷基硫酸钠，非离子型乳化剂为0P-10，阴离子型乳化剂与非离子型乳化剂的质量比为 1:1. 4。所述有机硅单体为乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151) 中的一种或两种混合物。所述pH调节剂为质量浓度25 28%的氨水溶液。所述弓丨发剂为过硫酸钾。所述缓冲剂为碳酸氢钠。针对现有乳液存在的技术问题，加入纳米粒子进行改进纳米氧化硅纳米氧化硅具有庞大的比表面积，在涂料干燥时增强了涂料的强度和光洁度，具有良好的自清洁能力、防水性和附着能力。纳米氧化锌/氧化钛将此纳米粒子很好的分散在乳液中，将会极大发挥其改性功能作用，大大提高乳液的遮盖力和着色力，同时也将提高乳液的抗紫外能力，提高耐老化性。纳米氧化铝将纳米氧化铝很好的分散到乳液中，能够极大地提高乳液涂层的硬度、耐划伤性及耐磨性，与此同时加入纳米氧化铝后更能增强乳液的防水性。为了解决无机纳米粒子在高分子聚合物中的分散问题，本专利技术设计硅烷偶联剂对纳米粒子表面处理。涉及的纳米粒子改性原理经水分散后的纳米粒子表面含有羟基 (-0H)，可与硅烷偶联剂中的-OCH3反应，从而在纳米粒子表面连接上含有“-Si-0-Si-”键的基团，使得纳米粒子能够形成高度分散化、均勻化和稳定化的分散体系。本专利技术的特色在于设计的改性纳米粒子，无论是从选材还是改性剂上，都是经过严格的考察，通过尝试其用量、改性方法以及它们之间的比例组合，找到了最佳配合比例， 弥补了前人在此研究上的缺陷。严格控制纳米粒子的加入速率、加入比例、搅拌速度，制得的乳液与改性前相比较，很好的提高了乳液的防水性、机械强度、自清洁性、抗老化性。性剂体、2本专利技术的亮点是在乳液中，按比例加入的无机改性纳米粒子能较好的发挥其表面改性键作用，以较有序的结构连接到聚合物之中，降低了各纳米粒子之间的相互作用，使得加入的纳米粒子能最大程度的发挥作用，更好的提高乳液相关性能。具体实施例方式实施例1 无机纳米粒子改性复合防水乳液的质量百分比如下丙烯酸3%甲基丙烯酸甲酯18%丙烯酸丁酯16%其它单体1. 3%改性纳米粒子混合物2. 4%复合乳化剂1. 5%引发剂0.4%有机硅单体3. 1%PH调节剂适量去离子水52%碳酸氢钠0. 4%称取配方中含量的改性纳米粒子分散到丙烯酸类单体混合物中，先机械搅拌0.紐，再超声lh。在装有温度计、回流冷凝管、搅拌器和滴液装置的四口烧瓶中加入一定量去离子水，调节水浴温度为40°C，向反应器中加入全部乳化剂、2/3引发剂和一定量碳酸氢钠，溶解后滴加1/2有机硅单体，将水浴升温至80°C ；滴加单体混合物，在池内滴加完毕，随后加入剩余的有机硅单体和引发剂，80°C水浴中继续反应Ih;将乳液自然冷却至40°C，加入pH 调节剂，调节乳液pH为8 9，搅拌Ih后出料即得无机纳米粒子改性复合防水乳液。①改性纳米粒子混合物质量配比改性纳米氧化硅改性纳米氧化钛改性纳米氧化锌改性纳米氧化铝=1:1:1:1。②其它单体为甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸异辛酯按质量比为1:1:1的混合物。③有机硅单体为本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尹万云，张千峰，张淦，金仁才，陈均，
申请(专利权)人：中国十七冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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