阅读说明：本技术 无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆及其制备方法和应用 (Inorganic nano-silica hybrid bio-based acrylic real stone paint and preparation method and application thereof ) 是由 徐海峰 徐昌平 陈志达 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆及其制备方法和应用。所述真石漆包括生物基丙烯酸乳液,防冻剂,纳米二氧化硅水分散液,石英砂,汉白玉颗粒,防霉防藻剂等。制备方法为：依次投入各原料,进行搅拌,得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆；根据须要投入水性色浆,调配至所需颜色即完成制备过程。首先施工常规建筑外墙底漆,随后将其采用喷涂或批刮的方法施工至先前的底漆漆膜上1-2道。本发明具有良好的强度、抗开裂和韧性、同时漆膜表面富含硅羟基团超亲水涂膜,具有良好的抗沾污易清洁性能的真石漆。(The invention discloses an inorganic nano-silica hybrid bio-based acrylic acid stone-like paint and a preparation method and application thereof. The stone-like paint comprises bio-based acrylic emulsion, an antifreezing agent, nano silicon dioxide aqueous dispersion, quartz sand, white marble particles, a mildew-proof and algae-proof agent and the like. The preparation method comprises the following steps: sequentially adding the raw materials, and stirring to obtain inorganic nano silicon dioxide hybrid bio-based acrylic acid stone-like paint; adding the aqueous color paste according to the requirement, and blending to obtain the required color to finish the preparation process. The conventional building exterior wall primer is firstly constructed, and then the conventional building exterior wall primer is constructed on the previous primer paint film for 1-2 times by adopting a spraying or batch scraping method. The stone-like paint has good strength, cracking resistance and toughness, and meanwhile, the surface of a paint film is rich in a silicon hydroxyl group super-hydrophilic coating film, so that the stone-like paint has good stain resistance and easy cleaning performance.)

无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆及其制备方法和 应用

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化硅水分散液与生物基丙烯酸乳液混合经杂化，形成了有机无机复合杂化二氧化硅的纳米水分散液，该有机无机杂化纳米二氧化硅分散液配合颜料填料可作为真石漆涂覆于建筑涂料表面，起到提高表面张力和降低漆膜水接触角、提高耐沾污性，属于建筑材料领域。

背景技术

生物基丙烯酸乳液是一类采用天然生物原料发酵产品聚合而成。天然生物原料作为可再生物质替代了不可再生的石油制品原料，降低了石油依赖，低碳排放，减少温室效应，推动涂料行业可持续发展。乳液同时具有超低VOC、超低气味，可以通过美国农业部USDA的生物产品认证。

相对于有机涂料基料来说，纳米二氧化硅水分散液的生产及使用过程中对环境的污染小，产品是以水为分散介质，尤其是在成膜过程中无环境和健康方面的不良影响。纳米二氧化硅水分散液的生产原料是砂石类的天然无机硅酸盐矿物来源极其丰富随手可得，纳米二氧化硅水分散液无机成膜物的使用可以在涂料配方中减少生物基丙烯酸乳液用量，这样就进一步降低了石油资源依赖，低碳排放，减少温室效应。

生物基丙烯酸乳液产品由于主打环保和低排放，为了在使用中减少成膜助剂的用量或不使用成膜助剂，生物基丙烯酸聚合物的硬度被设计很低，涂膜的强度较差表面有些发粘，耐沾污性不太好。纳米二氧化硅水分散液无机成膜物成膜时不需要成膜助剂硬度很好，但是存在柔韧性差涂膜易开裂的问题。

因此将生物基丙烯酸乳液与纳米二氧化硅水分散液无机成膜物按合适的比例，配合颜料和填料制成成无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸乳液超亲水表面真石漆，在真石漆成膜时因水分挥发形成的渗透压将丙烯酸乳液粒子与纳米二氧化硅粒子杂化成有一定强度、抗开裂和韧性、表面富含硅羟基团超亲水涂膜，具有良好的抗沾污易清洁性能的真石漆涂膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆，经杂化处理后的真石漆，具有良好的强度、抗开裂和韧性、同时漆膜表面富含硅羟基团超亲水涂膜，具有良好的抗沾污易清洁性能的真石漆。

为了解决上述问题，本发明提供了一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆，其特征在于，包括以质量百分比计的生物基丙烯酸乳液9-15％，防冻剂5-10％，纳米二氧化硅水分散液5-10％，成膜助剂1-6％，pH调节剂0.01-1％，石英砂0-55％，汉白玉颗粒0-55％，天然彩砂0-25％，分散剂0-0.5％，水性色浆0-0.5％，消泡剂0.01-0.5％，杀菌剂0.1-0.5％，防霉防藻剂0.1-0.5％，纤维素醚1-5％、流变助剂0-2％及余量的水。

优选地，所述纳米二氧化硅水分散液的pH值为7.5-10.5，固体的质量含量为5％-45％。

优选地，所述纳米二氧化硅水分散液的质量浓度为20-80％，固体的质量含量为30±1％；生物基丙烯酸乳液的pH值为7.5-10.5，固体的质量含量为48±1％；水为城市自来水或去离子水。

更优选地，所述纳米二氧化硅水分散液采用美国NALCO公司的NALCO1030；生物基丙烯酸乳液采用万华的8171乳液。

优选地，所述pH调节剂为碱金属的氢氧化物、碱金属的碳酸盐/碳酸氢盐、有机胺化合物和有机硅改性pH调节剂中的至少一种；

优选地，所述成膜助剂(又称聚结助剂，能促进高分子乳液化合物塑性流动和弹性变形，改善聚结性能，能在较广泛施工温度范围内成膜的物质，是一种易消失的增塑剂，常用的为高沸点高聚物的强溶剂)采用丙二醇丁醚、丙二醇甲醚醋酸酯、醇酯12或混和酯类；消泡剂为矿物油型或有机硅型消泡剂；流变助剂采用美国陶氏水性缔合型增稠剂；纤维素醚采用阿克苏公司生产的羟乙基纤维素，也可以是调整水性涂料粘度的纤维素醚市售产品。

优选地，所述石英砂、汉白玉颗粒、天然彩砂的目数均为10-200。

分散剂可以是市售水性涂料可用的分散剂；水性色浆可以是市售水性涂料可用的调配颜色水性色浆；杀菌剂为水性涂料罐内防腐剂；防霉防藻剂可以是市售水性涂料可用的干膜防霉防藻剂。

本发明还提供了上述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆的制备方法，其特征在于，搅拌条件下在涂料分散釜中依次投入水、纤维素醚搅拌3-5分钟；然后投入防冻剂、分散剂、pH调节剂，调整pH值至8.0-9.5，搅拌10-15分钟；投入生物基丙烯酸乳液，搅拌3-5分钟；投入成膜助剂，搅拌10-15分钟；投入纳米二氧化硅水分散液，搅拌5-6分钟，投入杀菌剂、防霉防藻剂、流变助剂、消泡剂，搅拌15-20分钟；搅拌条件下投入石英砂、汉白玉，然后投入天然彩砂调整至所需颜色，得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆；根据须要投入水性色浆，调配至所需颜色即完成制备过程。

本发明还提供了上述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆的应用，其特征在于，首先施工常规建筑外墙底漆，底漆所施工的涂膜按说明书要求的时间充分干透；随后将所述无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆采用喷涂或批刮的方法施工至先前的底漆漆膜上1-2道；当施工2道时，间隔时间不小于4小时，必须在前道真石漆干透后方能继续施工。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明在常规漆膜表面形成了一层经杂化处理后的真石漆，在真石漆成膜时因水分挥发形成的高渗透压里将丙烯酸乳液粒子与纳米二氧化硅粒子强行挤压杂化成高度一体化具有良好的强度、抗开裂和韧性、同时漆膜表面富含硅羟基团超亲水涂膜，具有良好的抗沾污易清洁性能的真石漆涂膜。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，作详细说明如下。

实施例1

一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆，其原料由以下以质量百分比计的组份组成：防冻剂1％，分散剂0.2％，pH调节剂0.01，纤维素醚0.25％，生物基丙烯酸乳液9％，成膜助剂0.7％，纳米二氧化硅水分散液5％，杀菌剂0.01％，防霉防藻剂0.01％，消泡剂1％，汉白玉50％，天然彩砂25％及余量的水。

纳米二氧化硅水分散液的质量浓度为20-80％，采用美国NALCO公司的NALCO1030，其pH值在7.5-10.5、固体的质量含量在30±1％。

生物基丙烯酸乳液采用万华的8171乳液，其pH值在7.5-10.5，固体的质量含量在48±1％。

水为常规自来水或去离子水。

pH调节剂为碱金属的氢氧化物40±1％氢氧化钾。

成膜助剂为醇酯十二。

防冻剂为丙二醇。

分散剂为均聚丙烯酸钠盐日本圣诺普科SN-Dispersant 5040水性涂料用分散剂。

消泡剂为聚羧酸型消泡剂WS360。

石英砂是市售真石漆用10-200目石英砂

汉白玉砂是市售真石漆用10-200目汉白玉砂

天然彩砂是市售真石漆用10-200目天然彩砂。

防霉防藻剂为水性涂料干膜防霉防藻剂：美国科莱恩DFX-1防霉剂。

杀菌剂为水性涂料罐内防腐剂陶氏631。

流变助剂采用美国陶氏水性缔合型增稠剂。

上述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆的制备方法为：在搅拌条件下在涂料分散釜中依次投入水、纤维素醚搅拌3-5分钟，投入防冻剂、分散剂、投入pH调节剂调整pH值至8.0-9.5，搅拌10-15分钟，投入生物基丙烯酸乳液，搅拌3-5分钟，投入成膜助剂，搅拌10-15分钟，投入纳米二氧化硅水分散液，搅拌5-6分钟，投入杀菌剂、防霉防藻剂，投入流变助剂，投入消泡剂搅拌15-20分钟，维持搅拌条件下投入石英砂或汉白玉，然后投入各色天然彩砂调整至所需颜色得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆。必要时投入调配颜色水性色浆，调配至所需颜色即完成制备过程。

上述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆的使用方法为：首先施工常规建筑外墙底漆，底漆所施工的涂膜按说明书要求的时间充分干透；随后将无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆采用批刮的方法施工至先前的底漆漆膜上1道。

实施例2

一种无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆，其原料由以下以质量百分比计的组份组成：防冻剂1.000％，pH调节剂0.010％，纤维素醚0.025％，生物基丙烯酸乳液9.000％，成膜助剂0.050％，纳米二氧化硅水分散液5.000％，杀菌剂0.010％，防霉防藻剂0.030％，流变助剂0.100％，消泡剂0.010％，石英砂50.000％，天然彩砂25.000％，水性色浆0.005％及余量的水。

纳米二氧化硅水分散液的质量浓度为20-80％，采用美国NALCO公司的NALCO1030，其pH值在7.5-10.5、固体的质量含量在30±1％。

生物基丙烯酸乳液采用万华的8171乳液，其pH值在7.5-10.5、固体的质量含量在48±1％。

水为常规自来水或去离子水。

pH调节剂为碱金属的氢氧化物40±1％氢氧化钾。

成膜助剂为coasol290。

防冻剂为丙二醇。

分散剂为均聚羧酸丙烯酸钠盐日本圣诺普科SN-Dispersant 5040水性涂料用分散剂。

消泡剂为聚羧酸型消泡剂WS360。

钛白粉为金红石型钛白粉R996。

无机填料为1500目重质碳酸钙粉。

防霉防藻剂为水性涂料干膜防霉防藻剂美国科莱恩DFX-1防霉剂。

杀菌剂为水性涂料罐内防腐剂美国陶氏631。

流变助剂采用美国陶氏水性缔合型增稠剂。

水性色浆为世名公司水性建筑涂料通用色浆

上述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆的制备方法为：在搅拌条件下在涂料分散釜中依次投入水、纤维素醚搅拌3-5分钟，投入防冻剂、分散剂、投入pH调节剂调整pH值至8.0-9.5，搅拌10-15分钟，投入生物基丙烯酸乳液，搅拌3-5分钟，投入成膜助剂，搅拌10-15分钟，投入纳米二氧化硅水分散液，搅拌5-6分钟，投入杀菌剂、防霉防藻剂，投入流变助剂，投入消泡剂搅拌15-20分钟，维持搅拌条件下投入石英砂或汉白玉，然后投入各色天然彩砂调整至所需颜色得到无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆。必要时投入调配颜色水性色浆，调配至所需颜色即完成制备过程。

上述的无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆的使用方法为：首先施工常规建筑外墙底漆，底漆所施工的涂膜按说明书要求的时间充分干透；随后将无机纳米二氧化硅杂化生物基丙烯酸真石漆采用喷涂的方法施工至先前的底漆漆膜上2道，两道施工间隔时间不小于4小时，必须在前道真石漆干透后方能继续施工。