阅读说明：本技术 自清洁材料及其制备方法 (Self-cleaning material and preparation method thereof ) 是由 张守祺 姬振行 路振宝 昂源 刘风波 辛鹏浩 孙烈 于 2019-02-20 设计创作，主要内容包括：提供一种自清洁材料,包括液体组分A、助剂组分B和粉体组分C,其中液体组分A、助剂组分B和粉体组分C质量份数比例分别为(30～44)：(1.5～4)：(17～48)。本发明采用含氟的乳液作为成膜物质之一,含氟的乳液中含有C-F键,在光和热的作用下,C-F键很难断裂,含氟的乳液的涂层具有超长的耐候性,涂层耐腐蚀性能显著。本发明采用含有持久抗菌防霉性的成分,可长效抑制潮湿环境混凝土表面霉菌滋生,达到防霉等级0级。(The self-cleaning material comprises a liquid component A, an auxiliary agent component B and a powder component C, wherein the liquid component A, the auxiliary agent component B and the powder component C are respectively (30-44) in parts by mass: (1.5-4): (17-48). The invention adopts the fluorine-containing emulsion as one of film forming substances, the fluorine-containing emulsion contains C-F bonds, the C-F bonds are difficult to break under the action of light and heat, and the coating of the fluorine-containing emulsion has ultra-long weather resistance and remarkable corrosion resistance. The invention adopts the components with lasting antibacterial and mildew-proof properties, can inhibit the growth of mildew on the concrete surface in a humid environment for a long time and achieves the mildew-proof grade 0.)

自清洁材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及公路混凝土防撞墙防护和自清洁领域，更具体地，涉及一种制备保持混凝土防撞墙具有美观、抑菌防霉、自清洁性的防护材料。

背景技术

混凝土防撞墙暴露于大气中受大气环境(SO₂、CO₂)、水(溶蚀、冻融循环)、氯盐等影响，不可避免地导致混凝土防撞墙现开裂、溶蚀、及强度下降等，既影响外观又对影响混凝土耐久性。

针对混凝土防撞墙耐久性问题，延长混凝土使用寿命，为水泥混凝土防撞墙涂装防腐蚀涂料，是提高其耐腐蚀性能的有效手段。

虽然混凝土防撞墙耐久性研究比较多，但是还是存在一部分涂料耐久性不足，尤其在恶劣的环境下，涂层出现粉化、开裂、剥落等危害，影响混凝土耐久性。

虽然混凝土防撞墙的耐腐蚀性能不断的重视，但是防撞墙的自洁性和抑菌防藻性能没有引起研究者足够的重视，影响防撞墙的美观和耐久性。

发明内容

本发明针对目前防撞墙存在部分涂层的耐久性差、涂层在自然环境下涂层表面吸附灰尘严重，以及涂层出现滋生霉菌和藻类问题，提供一种自清洁材料及其制备方法。

本发明一方面提供一种自清洁材料，包括液体组分A、助剂组分B和粉体组分C，其中，

所述液体组分A包括：

乳液i 15份～22份；

乳液ii 15份～22份；

所述助剂组分B包括：

所述粉体组分C包括：

液体组分A、助剂组分B和粉体组分C质量份数比例分别为(30～44)：(1.5～4)：(17～48)。

根据本发明的一实施方式，所述液体组分A中乳液i选自水性氟碳树脂乳液、水性丙烯酸改性氟碳树脂乳液、水性聚偏氟乙烯乳液、水性聚四氟乙烯乳液中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述乳液ii选自水性丙烯酸乳液、水性有机硅改性丙烯酸乳液、水性丙烯酸和苯乙烯共聚乳液中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述助剂组分B中的所述分散剂选自阴离子羧酸型润湿分散剂为一种或者几种，消泡剂选自水性消泡剂中一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述助剂组分B中的所述自清洁助剂选自科慕化学FS30、科慕化学FS61、3M 4430、FCS 003、赢创原美国气体化学dynol 607中的一种或者多种。

根据本发明的另一实施方式，所述助剂组分B中的所述增稠剂选自羟乙(丙)基纤维素醚、白炭黑、缔合型水性增稠剂中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述助剂组分B中的所述抑菌杀霉剂异噻唑啉酮类、季铵盐类、苯骈咪唑酯类杀霉剂中的一种或多种。

根据本发明的另一实施方式，所述粉体组分C中的所述白炭黑为气相法或者沉淀法制备的白炭黑，颗粒粒径为800～2000目。

根据本发明的另一实施方式，所述粉体组分C中的所述钛白粉为金红石型，颗粒粒径为400～2000目。

本发明另一方面还提供一种上述自清洁材料的制备方法，包括以下步骤：将所述粉体组分C、水和除所述增稠剂外的所述助剂组分B搅拌均匀形成浆液；及将所述液体组分A和所述浆液混合均匀，并滴加所述增稠剂，搅拌均匀。

本发明采用含氟的乳液作为成膜物质之一，含氟的乳液中含有C-F键，在光和热的作用下，C-F键很难断裂，含氟的乳液的涂层具有超长的耐候性，涂层耐腐蚀性能显著。本发明采用含有持久抗菌防霉性的成分，可长效抑制潮湿环境混凝土表面霉菌滋生，达到防霉等级0级。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作详细说明。

本文中如无特殊说明，“份”是指“质量份”。

本发明的自清洁材料，包括液体组分A、助剂组分B和粉体组分C，其中，液体组分A、助剂组分B和粉体组分C质量份数比例分别为(30～44)：(1.5～4)：(17～48)。

液体组分A包括：

乳液i 15份～22份；

乳液ii 15份～22份；

助剂组分B包括：

粉体组分C包括：

液体组分A在自清洁材料中起到成膜、附着基材表面、和降低材料表面能等作用。其中，乳液i主要起到降低涂层表面能和成膜作用，乳液ii主要起到成膜，附着基材表面作用。乳液份数低于30，会出现漆膜表面不良，乳液份数高于44，涂料耐沾污性能下降显著。

具体而言，乳液i选自水性氟碳树脂(FEVE)乳液、水性丙烯酸改性氟碳树脂乳液、水性聚偏氟乙烯(PVDF)乳液、水性聚四氟乙烯(PTFE)乳液中的一种或多种。

乳液ii选自水性丙烯酸乳液、水性有机硅改性丙烯酸乳液、水性丙烯酸和苯乙烯共聚乳液中的一种或多种。

助剂组分B在涂料中起到分散、消泡和流平等作用，加入助剂过多或者过少引起固化后漆膜表面不正常。

分散剂选自阴离子羧酸型润湿分散剂为一种或者几种。可以是DOW(陶氏化学)的TM 731A、BASF PA 25CL及SN 5040等。

消泡剂选自水性消泡剂中一种或多种。可以是BASF D20、BYK A530、及明凌化学A203等。

自清洁助剂选自科慕化学FS30、科慕化学FS61、3M 4430、FCS 003、赢创原美国气体化学dynol 607中的一种或者多种。

增稠剂选自羟乙(丙)基纤维素醚、白炭黑、缔合型水性增稠剂中的一种或多种。

抑菌杀霉剂异噻唑啉酮类、季铵盐类、苯骈咪唑酯类杀霉剂中的一种或多种。

粉体组分C主要起到填充和降低成本作用，部分粉体起到降低漆膜表面吸附作用。粉体C加入量过多，漆膜表面容易开裂，粉体C加入量过少，漆膜表面硬度不高，引起耐沾污性能下降。

白炭黑为气相法或者沉淀法制备的白炭黑，颗粒粒径为800～2000目。

粉体组分C中的钛白粉为金红石型，颗粒粒径为400～2000目。

本发明还提供该自清洁材料的制备方法，包括以下步骤：将粉体组分C、水和除增稠剂外的助剂组分B搅拌均匀形成浆液；及将液体组分A和浆液混合均匀，并滴加增稠剂，搅拌均匀。

实施例1

本实施例中各组分的含量以自清洁材料的总质量计。

超细粉体浆液制备：增稠剂羟乙基纤维素醚(0.5份)完全溶于当地水后，依次加入聚羧酸分散剂SN5040(1份),消泡剂THIX278(0.5份)、钛白粉(2份)和炭黑(2份)超细白炭黑(1份)、超细重钙粉(30份)、超细滑石粉(6份)在转速为2000rpm下搅拌均匀后，过滤备用。

其中，羟乙基纤维素醚可以在加热条件下加速溶解，也可以在水中慢慢溶解。

钛白粉、炭黑和重钙粉等都经过400目筛子过滤，在加入分散剂SN5040和消泡剂THIX278(0.5份)后，调节转速在2000rpm，搅拌时间不低于2h，直至无明显颗粒为止。过滤，将颗粒粉碎并研磨，加入到浆体液体中直至无颗粒为止。

也可以将粉体中白炭黑放入球磨机中，以去离子水作为球磨液，球磨时间不低于1h，获得白炭黑水混合物，在加入分散剂SN5040和消泡剂THIX278(0.5份)后，调节转速在2000rpm条件下加入超细重钙粉、超细滑石粉和超细钛白粉等分散2h，过滤，将颗粒粉碎并研磨，加入到浆体液体中直至无颗粒为止。与未经过球磨机制备方法相比相比，经球磨后的浆体中，颗粒明显减少。

最后，将超细粉体浆体储存至容器中，进行下一步生产。

成品制备：水性有机硅改性丙烯酸乳液(15份)、含F乳液(25份)、和步骤(1)中的浆料在转速为300rpm混合均匀，并滴加增稠剂(0.5份)和抑菌杀霉剂(2份)，搅拌均匀即可制成自清洁材料，最后过滤，出料装桶。

根据GB/T9780-2013《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》测试，该实施例1的清洁材料形成的涂层耐沾污反射系数下降率为7.2％，达到优等品技术要求≤15％。且该材料具有长效的抑菌防霉作用，根据28d抗霉菌性能测试等级为0级。与现有其它材料相比，本发明自清洁材料可以长久提供装饰性能，在2000h氙灯光照下，无粉化、开裂及鼓泡等危害，无色差，提高混凝土防撞墙的美观性。

实施例2

本实施例中各组分的含量以自清洁材料的总质量计。

超细粉体浆液制备：当地水依次加入聚羧酸分散剂731A(0.8份),消泡剂AE203(0.8份)、钛白粉(1.8份)和炭黑(2份)超细白炭黑(1份)、高岭土(32份)、滑石粉(4份)在转速为2000rpm下搅拌均匀后，加入增稠剂B-E W(3份)，过滤备用。

钛白粉、炭黑和高岭土等都经过400目筛子过滤，在加入分散剂731A和消泡剂AE203(0.8份)后，调节转速在2000rpm，搅拌时间不低于2h，直至无明显颗粒为止。过滤，将颗粒粉碎并研磨，加入到浆体液体中直至无颗粒为止。

也可以将粉体中白炭黑放入球磨机中，以去离子水作为球磨液，球磨时间不低于1h，获得白炭黑水混合物，在加入分散剂731A和消泡剂TAE203(0.8份)后，调节转速在2000rpm条件下加入高岭土、滑石粉和超细钛白粉等分散2h，过滤，将颗粒粉碎并研磨，加入到浆体液体中直至无颗粒为止。与未经过球磨机制备方法相比相比，经球磨后的浆体中，颗粒明显减少。

成品制备：将水性丙烯酸乳液(15份)、含F乳液(25份)、成膜助剂十二醇酯(2份)和步骤(1)中的浆料在转速为300rpm混合均匀，并滴加增稠剂(0.5份)和抑菌防霉剂(2份)，搅拌均匀即可制成自清洁材料，最后过滤，出料装桶。

根据GB/T9780-2013《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》测试，该实施例1的清洁材料形成的涂层的耐沾污反射系数下降率为7.8％，达到优等品技术要求≤15％。且该材料具有长效的抑菌防霉作用，根据28d抗霉菌性能测试等级为0级。与现有其它材料相比，本发明自清洁材料可以长久提供装饰性能，在2000h氙灯光照下，无粉化、开裂及鼓泡等危害，无色差，提高混凝土防撞墙的美观性。

本发明自清洁材料具有自清洁性。本发明材料具有更持久耐久性，本发明采用氟碳树脂作为成膜物质之一，氟碳树脂中含有C-F键数目很多，键能居化学键第一位，在光和热的作用下，C-F键很难断裂，涂层耐久性更佳，提高混凝土防撞墙的美观性，具有社会价值。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。