一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料

摘要

本发明提供一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料及其制备方法，涉及建筑材料领域，具体涉及一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料。该低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料的原料按重量份计为：混合乳液2800～3000份、超疏水浆料1000～1200份、空心玻璃微珠120～150份、聚醚硅油15～25份、润湿剂3～5份、羟乙基纤维素7～10份、AMP‑95稳定剂7～10份、A‑26杀菌剂2～5份、消泡剂2～5份。将3000克混合乳液和超疏水浆料混合均匀后再加入空心玻璃微珠、聚醚硅油、润湿剂、羟乙基纤维素、AMP‑95稳定剂、A‑26杀菌剂、消泡剂，高速混合均匀后得低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料。

说明书

本发明涉及涂料领域。一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料及其制备方法。

背景技术

目前，类荷叶表面仿生超疏水涂层的制备及应用研究已得到国内外研究学者的广泛关注。随着纳米技术的日趋完善，人们越来越多的从机理上探讨自然界中超疏水现象的原因和解释，并以此为理论依据仿生制备具有诸多功能和应用前景的超疏水涂层，用于生产生活的方方面面。随着超疏水涂层研究的深入，人们对其功能和应用的要求也越来越高，根据应用范围的不同制备具有特定性质功能的涂层已是大势所趋。而应用于玻璃以及建筑外墙上的超疏水涂层，透光性是非常重要的参数之一，只有在提高表面疏水性的同时兼顾到透光性，才能成功构建满足人们所需的透明超疏水涂层。本文重点致力于在玻璃表面构建透明超疏水涂层，首先通过有机-无机杂化，无机粒子改性等方法提高基质表面粗糙度，并严格控制粒子尺寸，最大限度上保持基质表面透明度，之后进行无氟/含氟硅氧烷后续修饰，将低表面能基团接枝到前步制备的粗糙表面上，从而得到性质稳定，经久耐磨的透明超疏水涂层。

超疏水表面被定义为水接触角大于150°且滞后角小于10°的固体表面，水在此种表面无法铺展，形成类球形的水滴，很容易滚动。超疏水材料的制备方法主要分为两类：一是在低表面能的固体表面构造粗糙结构；二是在具有粗糙结构的固体表面修饰低表面能的物质，常用的是含氟和硅的材料。很多研究人员对超疏水现象进行了研究，制备出了很多超疏水材料，但大部分制备方法复杂，工艺要求高，不适合大规模生产。因此探索方法简单、造价低并且具有良好超疏水性的材料具有很重要意义。

随着国民经济的进步发展，人们对涂料性能的要求越来越高，其中涂料的装饰性能发挥着越来越重要的作用。为进一步提高涂层的耐久性和装饰性，提高其耐沾污性和表面自清洁能力是一个很重要的手段。双亲性高分子在分子链中同时具有亲水基团和疏水基团，独特的结构特点使得其在耐沾污自洁领域有特殊的应用。

众所周知，建筑物之所以要贴外墙瓷砖，主要是为了美观。但外墙瓷砖有个最致命的缺点——那就是随着墙面水泥的老化，很容易脱落伤人——据国家相关部门统计：2007-2017年，我国平均每年因瓷砖脱落导致的伤亡人数在8000人左右。为此，国家住建部和安监总局于2017年联合下文：明令禁止在城市和农村人口密集地区使用外墙瓷砖！这无疑为趁机取代瓷砖的外墙涂料带来了无限商机。

然而，这些年来，由于外墙涂料相对于瓷砖来说，一直处于可有可无的陪衬角色，导致很多企业没有花人力、物力、精力去研发彻底取代外墙瓷砖的革命性涂料！目前国内市场上的外墙乳胶漆，均存在附着力不佳、防水性能差、尤其是不具备防污效果。很快就灰头土脸、丑陋不堪，难以彻底取代外墙瓷砖。

为此，在结合外墙瓷砖美观性、防污性等优点的基础上，克服了传统外墙涂料的附着力差、耐水性差、防污性差等诸多缺点，并从客户完全可接受的经济效益上找到了平衡点——其造价只比普通外墙涂料高出20％，比外墙瓷砖低70％，关键是还具有普通外墙涂料和外墙瓷砖不具备的超防水、超防尘、超防污及高硬度、附着力、耐候性和隔热功能。经测试，12小时自然固化后，水在上面直接弹跳、滴水不沾，将灰尘抖落在上面，微风轻轻一吹，灰尘一扫而光，硬度为6-7H(普通外墙涂料高3倍)附着力为1级、耐洗刷次数为12000次。

发明内容

本发明的目的在于针对我国国情，提出了一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料。既可以提高外墙的防水防污自洁性，又可以提高表面其漆面的硬度和耐磨、耐划痕性及隔热功能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为，一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料，其特征在于，其原料按重量份计为：混合乳液2800～3000份、超疏水浆料1000～1200份、空心玻璃微珠120～150份、聚醚硅油15～25份、润湿剂3～5份、羟乙基纤维素7～10份、AMP-95稳定剂7～10份、A-26杀菌剂2～5份、消泡剂2～5份。

进一步，一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料及其制备方法，其原料按重量份计为：混合乳液2900份、超疏水浆料1100份、空心玻璃微珠1300份、聚醚硅油20份、润湿剂3份、羟乙基纤维素8份、AMP-95稳定剂8份、A-26杀菌剂3份、消泡剂3份。

作为优选，所述的一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料漆中的碱性硅溶胶为30～50纳米、pH值为9，二氧化硅含固量30％。

制备如上所述一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料漆及其制备方法，包括以下步骤：

a.苯丙乳液制备：在1号反应釜中，加入去离子水1800～2000份，苯乙烯800～950份、丙烯酸丁酯800～950份、过硫酸铵15～18份，室温下搅拌20分钟后加入0P-10乳化剂27～30份及亚硫酸氢钠4～6份，搅拌20分钟后再加入丙烯酸20～30份和丙烯酸甲酯120～130份，升温到70℃反应3.5小时得苯丙乳液；

b.混合乳液制备：在2号反应釜中，加入碱性硅溶胶1200～1350份、KH560硅烷偶联剂8～11份混合后常温下搅拌4小时，再加入苯丙乳液1400～1600份、醇酯十二40～50份、水溶性三聚氰胺20～30份、三甘醇40～60份、丙二醇65～75份，搅拌30分钟后用氨水调节pH值为9，得混合乳液；

c.超疏水浆料制备：在3号反应釜中，加入水400～500份、镁铝水滑石75～85份、金红石型钛白粉115～125份，800目硅石灰75～85份、滑石粉110～130份、1000目堇青石25～35份、1250目重钙粉75～85份、十二烷基磺酸钠8～12份混合均匀；再将硬脂酸75～85份加入到乙醇中150～170份超声溶解后倒入其中，50℃研磨5小时，得超疏水浆料；

d.超疏水防污自洁隔热涂料的制备：在4号反应釜中，加入混合乳液2800～3000份、超疏水浆料1000～1200份、空心玻璃微珠120～150份、聚醚硅油15～25份、润湿剂3～5份、羟乙基纤维素7～10份、稳定剂7～10份、杀菌剂2～5份、消泡剂2～5份，以每分钟1000～1200高速分散均匀后得产品。

喷涂于外墙、彩钢、屋顶表面，自然固化后，与水接触角在155°以上、滚动角小于6°，具有防污、自洁、隔热功能。

本发明具备以下优点：

1.超疏水，具有防污、自洁、隔热功能；

2.硬度高、耐磨、耐划痕、耐黄变；

3.可以喷涂于外墙、彩钢、屋顶表面等物体表面；

4.制备方法简单合理，可以保障产品质量，且易于操作、装置投入较低。

具体实施方式

下面通过具体的实施例对本发明做进一步的详细描述。

实施例1：一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料及其制备方法，其原料按重量份计为：混合乳液2900份、超疏水浆料1100份、空心玻璃微珠1300份、聚醚硅油20份、润湿剂3份、羟乙基纤维素8份、AMP-95稳定剂8份、A-26杀菌剂3份、消泡剂3份。

制备如上所述一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料，包括以下步骤：

a.苯丙乳液制备：在1号反应釜中，加入去离子水1800份，苯乙烯800份、丙烯酸丁酯800份、过硫酸铵15份，室温下搅拌20分钟后加入OP-10乳化剂27份及亚硫酸氢钠4份，搅拌20分钟后再加入丙烯酸20份和丙烯酸甲酯120份，升温到70℃反应3.5小时得苯丙乳液；

b.混合乳液制备：在2号反应釜中，加入碱性硅溶胶1200份、KH560硅烷偶联剂9份混合后常温下搅拌4小时，再加入苯丙乳液1400份、醇酯十二40份、水溶性三聚氰胺20份、三甘醇40份、丙二醇65份，搅拌30分钟后用氨水调节pH值为9，得混合乳液；

c.超疏水浆料制备：在3号反应釜中，加入水400份、镁铝水滑石755份、金红石型钛白粉115份，800目硅石灰75份、滑石粉110份、1000目堇青石25份、1250目重钙粉75份、十二烷基磺酸钠9份混合均匀；再将硬脂酸75份加入到乙醇中150份超声溶解后倒入其中，50℃研磨5小时，得超疏水浆料；

d.超疏水防污自洁隔热涂料的制备：在4号反应釜中，加入混合乳液2900份、超疏水浆料1100份、空心玻璃微珠130份、聚醚硅油20份、润湿剂3份、羟乙基纤维素8份、稳定剂8份、杀菌剂3份、消泡剂3份，以每分钟1000～1200高速分散均匀后得产品。

喷涂于外墙、彩钢、屋顶表面，自然固化后，与水接触角158°、滚动角5°，具有防污、自洁、隔热功能，水在上面直接弹跳，灰尘难以附着力，隔热效果佳。

实施例2：一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料及其制备方法，其原料按重量份计为：混合乳液2950份、超疏水浆料1150份、空心玻璃微珠135份、聚醚硅油23份、润湿剂3份、羟乙基纤维素9份、稳定剂9份、杀菌剂3份、消泡剂3份。

制备如上所述一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料，包括以下步骤：

a.苯丙乳液制备：在1号反应釜中，加入去离子水1900份，苯乙烯850份、丙烯酸丁酯850份、过硫酸铵17份，室温下搅拌20分钟后加入OP-10乳化剂28份及亚硫酸氢钠5份，搅拌20分钟后再加入丙烯酸20份和丙烯酸甲酯125份，升温到70℃反应3.5小时得苯丙乳液；

b.混合乳液制备：在2号反应釜中，加入碱性硅溶胶1300份、KH560硅烷偶联剂10份混合后常温下搅拌4小时，再加入苯丙乳液1450份、醇酯十二45份、水溶性三聚氰胺25份、三甘醇45份、丙二醇70份，搅拌30分钟后用氨水调节pH值为9，得混合乳液；

c.超疏水浆料制备：在3号反应釜中，加入水450份、镁铝水滑石760份、金红石型钛白粉120份，800目硅石灰80份、滑石粉115份、1000目堇青石30份、1250目重钙粉80份、十二烷基磺酸钠10份混合均匀；再将硬脂酸78份加入到乙醇中155份超声溶解后倒入其中，50℃研磨5小时，得超疏水浆料；

d.超疏水防污自洁隔热涂料的制备：在4号反应釜中，加入混合乳液2950份、超疏水浆料1150份、空心玻璃微珠135份、聚醚硅油23份、润湿剂3份、羟乙基纤维素9份、稳定剂9份、杀菌剂3份、消泡剂3份，以每分钟1000～1200高速分散均匀后得产品。

喷涂于外墙、彩钢、屋顶表面，自然固化后，与水接触角160°、滚动角4°，具有防污、自洁、隔热功能，水在上面直接弹跳，灰尘难以附着力，隔热效果佳。

实施例3：一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料及其制备方法，其原料按重量份计为：混合乳液3000份、超疏水浆料1200份、空心玻璃微珠140份、聚醚硅油25份、润湿剂3份、羟乙基纤维素10份、稳定剂9份、杀菌剂3份、消泡剂3份。

制备如上所述一种低成本高性能外墙超疏水防污自洁隔热涂料，包括以下步骤：

a.苯丙乳液制备：在1号反应釜中，加入去离子水1950份，苯乙烯900份、丙烯酸丁酯900份、过硫酸铵18份，室温下搅拌20分钟后加入OP-10乳化剂29份及亚硫酸氢钠5份，搅拌20分钟后再加入丙烯酸23份和丙烯酸甲酯127份，升温到70℃反应3.5小时得苯丙乳液；

b.混合乳液制备：在2号反应釜中，加入碱性硅溶胶1350份、KH560硅烷偶联剂11份混合后常温下搅拌4小时，再加入苯丙乳液1500份、醇酯十二48份、水溶性三聚氰胺22份、三甘醇50份、丙二醇75份，搅拌30分钟后用氨水调节pH值为9，得混合乳液；

c.超疏水浆料制备：在3号反应釜中，加入水500份、镁铝水滑石780份、金红石型钛白粉130份，800目硅石灰85份、滑石粉125份、1000目堇青石35份、1250目重钙粉85份、十二烷基磺酸钠11份混合均匀；再将硬脂酸80份加入到乙醇中160份超声溶解后倒入其中，50℃研磨5小时，得超疏水浆料；

d.超疏水防污自洁隔热涂料的制备：在4号反应釜中，加入混合乳液3000份、超疏水浆料1200份、空心玻璃微珠140份、聚醚硅油25份、润湿剂3份、羟乙基纤维素10份、稳定剂9份、杀菌剂3份、消泡剂3份，以每分钟1000～1200高速分散均匀后得产品。

喷涂于外墙、彩钢、屋顶表面，自然固化后，与水接触角163°、滚动角3°，具有防污、自洁、隔热功能，水在上面直接弹跳，灰尘难以附着力，隔热效果佳。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，在本发明的精神和原则内可以有各种更改和变化，这些等同的变型或替换等，均包含在本发明的保护范围之内。