一种自洁韧釉漆及其制备方法
阅读说明：本技术 一种自洁韧釉漆及其制备方法 (Self-cleaning tough glaze paint and preparation method thereof ) 是由 党文生 查春梅 王贤云 于 2020-12-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种自洁韧釉漆及其制备方法。本发明的自洁韧釉漆,包括A组分和B组分,按质量百分比计,所述A组分包含如下组分：亲水性脂肪族异氰酸酯72-82％、异佛尔酮二异氰酸酯12-18％、稀释剂5-10％；所述B组分包含如下组分：水性羟基树脂分散体30-40％、二氧化钛15-20％、硫酸钡6-10％、膨润土0.1-0.5％、碳纳米管分散体3-6％、有机硅氧烷2-3％、助剂2-5％、水余量；其中,所述A组分与所述B组分的质量比为1:(5-9)。本发明的自洁韧釉漆,在室温条件下固化成膜,材料环保、寿命耐久、持久保新,有效地降低了终端用户的使用成本,达到了环保、节材、减排的目的。(The invention discloses a self-cleaning tough glaze paint and a preparation method thereof. The self-cleaning tough glaze paint comprises a component A and a component B, wherein the component A comprises the following components in percentage by mass: 72-82% of hydrophilic aliphatic isocyanate, 12-18% of isophorone diisocyanate and 5-10% of diluent; the component B comprises the following components: 30-40% of aqueous hydroxyl resin dispersoid, 15-20% of titanium dioxide, 6-10% of barium sulfate, 0.1-0.5% of bentonite, 3-6% of carbon nanotube dispersoid, 2-3% of organosiloxane, 2-5% of auxiliary agent and the balance of water; wherein the mass ratio of the component A to the component B is 1 (5-9). The self-cleaning tough glaze paint provided by the invention is cured into a film at room temperature, is environment-friendly, durable in service life and durable in renewal, effectively reduces the use cost of end users, and achieves the purposes of environmental protection, material saving and emission reduction.)
技术领域
本发明涉及建筑物外立面装饰防护材料技术领域，尤其涉及一种自洁韧釉漆及其制备方法。
背景技术
目前，建筑物外墙及户外设施表面的防护装饰材料，种类繁杂、各有所长，主要关注点集中在水性环保、寿命长久、耐污自洁、外观效果四个方面。如何把这四个主要的性能效果集于一身是户外表面防护装饰材料技术进步的重要方向。
自洁韧釉漆是一种水性环保材料，涂层同时具备柔韧抗裂，耐气候老化，耐酸雨腐蚀，表面抗擦伤、抗污染、耐溶剂(可以像玻璃幕墙一样容易清洗)，保障了涂层寿命的耐久性，涂层亲水性优良且抗静电，保障了表面持久自洁保新，大幅降低外表面清洗必要性，完全不必重新涂装。
CN104152005A公开了一种抗菌釉面漆，由组份A和组份B按质量比1:5～9混合制成；其中：所述组份A包括：丙烯酸环氧树脂62～92质量份；乳化剂5～16质量份；催化剂2～7质量份；表面活性剂1～5质量份；稀释剂0～10质量份；所述组份B包括：水性胺固化剂30～48质量份；去离子水24～42质量份；分散剂0.2～0.4质量份；稀释剂1～4质量份；触变剂0.2～0.6质量份；体质颜料18～27质量份；流平剂0.2～0.4质量份；表面活性剂0.1～0.5质量份；纳米二氧化钛0.1～0.6质量份；银离子抗菌剂0.5～1.5质量份。该发明水性环保、附着力强，抗溶剂腐蚀、耐污自洁性及户外耐老化性好，且抗菌、防涂鸦性能优良，但是其综合性能有待进一步提高。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自洁韧釉漆及其制备方法，本发明的自洁韧釉漆，在室温条件下固化成膜，涂层柔韧抗裂、抗擦伤抗污染、耐化学品腐蚀、耐气候老化，保障了涂层的耐久性；表面亲水和抗静电性优良，保障了涂层持久自洁保新，有效地降低了终端用户的使用成本，达到了环保、节材、减排的目的。
本发明的目的之一在于提供一种自洁韧釉漆，为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种自洁韧釉漆，所述自洁韧釉漆包括A组分和B组分，按质量百分比计，
所述A组分包含如下组分：
亲水性脂肪族异氰酸酯 72-82％
异佛尔酮二异氰酸酯 12-18％
稀释剂 5-10％；
所述B组分包含如下组分：
其中，所述A组分与所述B组分的质量比为1:(5-9)。
本发明的自洁韧釉漆，选择性能优良的羟基树脂分散体保障涂层柔韧抗裂且釉面质感，耐久性优良；加入有机硅氧烷，烷氧基水解的硅醇基会渗出表面提高涂层表面的亲水性，大幅提高了涂层的雨水自清洁性；加入碳纳米管分散体为涂层提供了防静电性，有效地减少了灰尘粘附，最终赋予自洁韧釉涂层优良耐久的综合性能，且表面不易粘尘脏污，即使有少量的粘附物，也很容易被雨水冲刷干净。
本发明的自洁韧釉漆在水性环保、寿命耐久、耐污自洁三个方面都做了技术改进提升，且完成的外观效果具备釉面质感，为户外表面防护装饰提供了一种综合性能优良的材料。
具体的，本发明的一种自洁韧釉漆，包括A组分和B组分，按质量百分比计，
所述A组分包含如下组分：
亲水性脂肪族异氰酸酯的质量百分比为72-82％，例如为72％、73％、74％、75％、76％、77％、78％、79％、80％、81％或82％等。
异佛尔酮二异氰酸酯的质量百分比为12-18％，例如为12％、13％、14％、15％、16％、17％或18％等。
稀释剂的质量百分比为5-10％，例如为5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
所述B组分包含如下组分：
水性羟基树脂分散体的质量百分比为30-40％，例如为30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％、39％或40％等。
二氧化钛的质量百分比为15-20％，例如为15％、16％、17％、18％、19％或20％等。
硫酸钡的质量百分比为6-10％，例如为6％、7％、8％、9％或10％等。
膨润土的质量百分比为0.1-0.5％，例如为0.1％、0.2％、0.3％、0.4％或0.5％等。
碳纳米管分散体的质量百分比为3-6％，例如为3％、4％、5％或6％等。
有机硅氧烷的质量百分比为2-3％，例如为2％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％或3％等。
助剂的质量百分比为2-5％，例如为2％、3％、4％或5％等。
水余量。
其中，所述A组分与所述B组分的质量比为1:(5-9)，例如质量比为1:5、1:6、1:7、1:8或1:9等。
所述A组分中，所述亲水性脂肪族异氰酸酯为基于六亚甲基二异氰酸酯的亲水性脂肪族聚异氰酸酯。
所述A组分中，所述稀释剂为二丙二醇二甲醚稀释剂。
所述B组分中，所述水性羟基树脂分散体为水性羟基丙烯酸分散体和水性羟基聚氨酯分散体的混合物。
所述水性羟基丙烯酸分散体与所述水性羟基聚氨酯分散体的质量比为(10-15):(20-25)。
按助剂质量百分比2-5％计，所述助剂包含如下组分：
分散剂的质量百分比为0.6-1％，例如为0.6％、0.7％、0.8％、0.9％或1％等。
消泡剂的质量百分比为0.5-0.8％，例如为0.5％、0.6％、0.7％或0.8％等。
流变剂的质量百分比为1-2％，例如为1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％或2％等。
流平剂的质量百分比为0.3-0.8％，例如为0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％或0.8％等。
光稳定剂的质量百分比为0.1-0.3％，例如为0.1％、0.2％或0.3％等。
紫外线吸收剂的质量百分比为0.1-0.3％，例如为0.1％、0.2％、0.3％等。
本发明中，所述分散剂为聚醚共聚物分散剂。
优选地，所述消泡剂为聚硅氧烷消泡剂。
优选地，所述流变剂为聚氨酯流变剂。
优选地，所述流平剂为二甲基硅烷流平剂。
优选地，所述光稳定剂包括受阻胺类光稳定剂和苯并三氮唑类光稳定剂；
优选地，所述受阻胺类光稳定剂和苯并三氮唑类光稳定剂的质量比为3:1-1:3。
本发明的目的之二在于提供一种目的之一所述的自洁韧釉漆的制备方法，包括如下步骤：
1)A组分的制备：按配比称取亲水性脂肪族异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、稀释剂，搅拌混合均匀，得到所述A组分；
2)B组分的制备：
按配比，称取去离子水、膨润土、二氧化钛、硫酸钡、碳纳米管分散体、有机硅氧烷、水性羟基树脂分散体、助剂，搅拌混合均匀，得到所述B组分；
3)将所述A组分与所述B组分按质量比为1:(5-9)配合使用。
步骤1)中，所述搅拌的速度为300-500rpm，所述搅拌的时间为20-40min。
步骤2)中，所述B组分的具体制备过程为：
a)按配比称取去离子水，依次加入膨润土、聚醚共聚物分散剂、聚硅氧烷消泡剂，以600-900rpm的搅拌速度分散15-30min，得到混合物料；
b)按配比在步骤a)得到的混合物料中依次加入二氧化钛、硫酸钡、碳纳米管分散体，以1000-1400rpm的搅拌速度分散30-40min；
c)按配比依次称取水性羟基丙烯酸分散体、水性羟基聚氨酯分散体和有机硅氧烷，以400-600rpm的搅拌速度搅拌10-15min，得到预混树脂分散体；
d)把步骤c)得到的预混树脂分散体，加入到步骤b)得到的物料中，以700-900rpm的搅拌速度分散15-20min；
e)在步骤d)得到的混合物料中依次加入聚硅氧烷消泡剂、聚氨酯流变剂、二甲基硅烷流平剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，以700-900rpm的搅拌速度分散20-30min，得到所述B组分。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明的自洁韧釉漆，可用作建筑物外墙、户外设施表面的高性能防护装饰材料，涂层柔韧抗裂、抗擦伤抗污染、耐化学品腐蚀、耐气候老化，保障了涂层的耐久性；表面亲水和抗静电性优良，保障了涂层持久自洁保新；本发明的自洁韧釉漆，在室温条件下固化成膜，材料环保、寿命耐久、持久保新，有效地降低了终端用户的使用成本，达到了环保、节材、减排的目的。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
如无具体说明，本发明的各种原料均可市售购得，或根据本领域的常规方法制备得到。
实施例1
本实施例的自洁韧釉漆包括A组分和B组分，按质量百分比计，
A组分由XP2487亲水性脂肪族异氰酸酯82％、XP2759异佛尔酮二异氰酸酯12％、DMM稀释剂6％组成；
B组分由A2695水性羟基丙烯酸分散体10％、U2750水性羟基聚氨酯分散体20％、去离子水32％、二氧化钛15％、硫酸钡10％、膨润土0.5％、Z6911有机硅氧烷3％、碳纳米管分散体6％、FX365聚醚共聚物分散剂0.8％、TEGO845聚硅氧烷消泡剂0.5％、HX6008聚氨酯流变剂1.6％、FS444二甲基硅烷流平剂0.3％、TINUVINS 292光稳定剂0.1％、TINUVINS 1130紫外线吸收剂0.2％组成；
其中，A组分与B组分的质量比为1:7。
本实施例的自洁韧釉漆的制备方法包括如下步骤：
1)A组分的制备：按配比称取亲水性脂肪族异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、稀释剂，400rpm搅拌30min混合均匀，得到A组分；
2)B组分的制备：
a)按配比称取去离子水，依次加入膨润土、聚醚共聚物分散剂、聚硅氧烷消泡剂，以800rpm的搅拌速度分散20min，得到混合物料；
b)按配比在步骤a)得到的混合物料中依次加入二氧化钛、硫酸钡、碳纳米管分散体，以1200rpm的搅拌速度分散35min；
c)按配比依次称取水性羟基丙烯酸分散体、水性羟基聚氨酯分散体和有机硅氧烷，以500rpm的搅拌速度搅拌10min，得到预混树脂分散体；
d)把步骤c)得到的预混树脂分散体，加入到步骤b)得到的物料中，以800rpm的搅拌速度分散18min；
e)在步骤d)得到的混合物料中依次加入聚硅氧烷消泡剂、聚氨酯流变剂、二甲基硅烷流平剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，以800rpm的搅拌速度分散25min，得到B组分；
3)将A组分与B组分按质量比为1:7配合使用。
实施例2
本实施例与实施例1的区别之处在于，A组分与B组分的质量比为1:5，其他的均与实施例1的相同。
实施例3
本实施例与实施例1的区别之处在于，A组分与B组分的质量比为1:9，其他的均与实施例1的相同。
实施例4
本实施例的自洁韧釉漆包括A组分和B组分，按质量百分比计，
A组分由XP2487亲水性脂肪族异氰酸酯80％、XP2759异佛尔酮二异氰酸酯15％、DMM稀释剂10％组成；
B组分由A2695水性羟基丙烯酸分散体12％、U2750水性羟基聚氨酯分散体23％、去离子水28.4％、二氧化钛17％、硫酸钡8％、膨润土0.3％、Z6911有机硅氧烷2.5％、碳纳米管分散体4％、FX365聚醚共聚物分散剂1％、TEGO845聚硅氧烷消泡剂0.7％、HX6008聚氨酯流变剂2％、FS444二甲基硅烷流平剂0.8％、TINUVINS 292光稳定剂0.2％、TINUVINS 1130紫外线吸收剂0.1％组成；
其中，A组分与B组分的质量比为1:9。
本实施例的自洁韧釉漆的制备方法包括如下步骤：
1)A组分的制备：按配比称取亲水性脂肪族异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、稀释剂，400rpm搅拌30min混合均匀，得到A组分；
2)B组分的制备：
a)按配比称取去离子水，依次加入膨润土、聚醚共聚物分散剂、聚硅氧烷消泡剂，以800rpm的搅拌速度分散20min，得到混合物料；
b)按配比在步骤a)得到的混合物料中依次加入二氧化钛、硫酸钡、碳纳米管分散体，以1200rpm的搅拌速度分散35min；
c)按配比依次称取水性羟基丙烯酸分散体、水性羟基聚氨酯分散体和有机硅氧烷，以500rpm的搅拌速度搅拌10min，得到预混树脂分散体；
d)把步骤c)得到的预混树脂分散体，加入到步骤b)得到的物料中，以800rpm的搅拌速度分散18min；
e)在步骤d)得到的混合物料中依次加入聚硅氧烷消泡剂、聚氨酯流变剂、二甲基硅烷流平剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，以800rpm的搅拌速度分散25min，得到B组分；
3)将A组分与B组分按质量比为1:9配合使用。
实施例5
本实施例的自洁韧釉漆包括A组分和B组分，按质量百分比计，
A组分由XP2487亲水性脂肪族异氰酸酯72％、XP2759异佛尔酮二异氰酸酯18％、DMM稀释剂10％组成；
B组分由A2695水性羟基丙烯酸分散体15％、U2750水性羟基聚氨酯分散体25％、去离子水25.4％、二氧化钛20％、硫酸钡6％、膨润土0.1％、Z6911有机硅氧烷2％、碳纳米管分散体3％、FX365聚醚共聚物分散剂0.6％、TEGO845聚硅氧烷消泡剂0.8％、HX6008聚氨酯流变剂1％、FS444二甲基硅烷流平剂0.5％、TINUVINS 292光稳定剂0.3％、TINUVINS 1130紫外线吸收剂0.3％组成；
其中，A组分与B组分的质量比为1:9。
本实施例的自洁韧釉漆的制备方法包括如下步骤：
1)A组分的制备：按配比称取亲水性脂肪族异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、稀释剂，400rpm搅拌30min混合均匀，得到A组分；
2)B组分的制备：
a)按配比称取去离子水，依次加入膨润土、聚醚共聚物分散剂、聚硅氧烷消泡剂，以800rpm的搅拌速度分散20min，得到混合物料；
b)按配比在步骤a)得到的混合物料中依次加入二氧化钛、硫酸钡、碳纳米管分散体，以1200rpm的搅拌速度分散35min；
c)按配比依次称取水性羟基丙烯酸分散体、水性羟基聚氨酯分散体和有机硅氧烷，以500rpm的搅拌速度搅拌10min，得到预混树脂分散体；
d)把步骤c)得到的预混树脂分散体，加入到步骤b)得到的物料中，以800rpm的搅拌速度分散18min；
e)在步骤d)得到的混合物料中依次加入聚硅氧烷消泡剂、聚氨酯流变剂、二甲基硅烷流平剂、光稳定剂、紫外线吸收剂，以800rpm的搅拌速度分散25min，得到B组分；
3)将A组分与B组分按质量比为1:9配合使用。
对比例1
本对比例与实施例1的区别之处在于，A组分与B组分的质量比为1:3，其他的均与实施例1的相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别之处在于，A组分与B组分的质量比为1:12，其他的均与实施例1的相同。
对比例3
本对比例与实施例1的区别之处在于，B组分中，分散体为仅为水性羟基丙烯酸分散体，不含有水性羟基聚氨酯分散体，减少的水性羟基聚氨酯分散体的量补入水性羟基丙烯酸分散体中以保证总量不变，其他的均与实施例1的相同。
对比例4
本对比例与实施例1的区别之处在于，B组分中，分散体为仅为水性羟基聚氨酯分散体，不含有水性羟基丙烯酸分散体，减少的水性羟基丙烯酸分散体的量补入水性羟基聚氨酯分散体中以保证总量不变，其他的均与实施例1的相同。
对比例5
本对比例与实施例1的区别之处在于，B组分中，不含有碳纳米管分散体，减少的碳纳米管分散体平均增加至其他组分中以保证总量不变，其他的均与实施例1的相同。
对比例6
本对比例与实施例1的区别之处在于，B组分中，碳纳米管分散体替换为导电云母粉，其他的均与实施例1的相同。
对比例7
本对比例与实施例1的区别之处在于，B组分中，不含有机硅氧烷，减少的有机硅氧烷平均增加至其他组分中以保证总量不变，其他的均与实施例1的相同。
对比例8
本对比例与实施例1的区别之处在于，异氰酸酯树脂仅为一种亲水性脂肪族异氰酸酯，其他的均与实施例1的相同。
对比例9
本对比例与实施例1的区别之处在于，异氰酸酯树脂仅为一种异佛尔酮二异氰酸酯，其他的均与实施例1的相同。
将实施例1-5制得的自洁韧釉漆与对比例1-9制得的材料进行性能测试，测试结果如表1所示。
其中，环保性能指标VOC含量的测试标准参照GB18582-2008；物化性能指标中，涂层铅笔硬度的测试标准参照GB/T 6739-2006，抗污染性(水溶黑色素)的测试标准参照GB/T9780-2013，耐酸雨腐蚀性的测试标准参照GB/T 9274-1988，耐溶剂擦拭性(无水酒精)的测试标准参照GB/T 23989-2009，耐水性的测试标准参照GB/T 1733-1993，耐沾污性(外墙)的测试标准参照GB/T9780-2013，水接触角测试标准参照GB/T30693-2014，防静电性能的测试标准参照GB1410-89，耐人工气候老化的测试标准参照GB/T 1865-2009，GB/T 1766-2008。
表1
由表1可以看出，实施例1-5，本发明所述的自洁韧釉漆综合性能优良，通过所述自洁韧釉漆所得涂层的表面硬度H-2H、抗污染性、耐沾污性、耐溶剂擦拭性、耐酸性、耐水性、表面电阻108-1010、耐气候老化性等性能优良。
对比例1中A组分与B组分的质量比太大，会使涂膜的表面硬度降低，抗污染性、耐沾污性、耐溶剂擦拭性下降，不能满足要求。
对比例2中A组分与B组分的质量比太小，会使涂膜的表面硬度降低，抗污染性、耐沾污性、耐溶剂擦拭性等性能大幅降低，不能满足要求。
对比例3中B组份分散体为仅为水性羟基丙烯酸分散体，不含有水性羟基聚氨酯分散体，会使涂膜柔韧抗裂性变差，耐老化性能大幅降低。
对比例4中B组份分散体为仅为水性羟基聚氨酯分散体，不含有水性羟基丙烯酸分散体，会使涂膜的抗污染性、耐溶剂擦拭性、耐酸性等性能下降。
对比例5中不含有碳纳米管分散体，会使涂层表面电阻增大，涂膜表面易于粘尘脏污。
对比例6中的碳纳米管全部由导电云母粉替代，在保证表面电阻在109的条件下，涂料粘度太大，涂膜颜色灰色太深，不易于调色。
对比例7中不含有机硅氧烷，会使涂层表面的水接触角增大，表面亲水性能下降，导致耐沾污性明显下降。
对比例8异氰酸酯树脂仅为亲水性脂肪族异氰酸酯一种，会使涂料混合粘度太大，不易于施工操作。
对比例9异氰酸酯树脂仅为异佛尔酮二异氰酸酯一种，会使A，B组份混合相容性差，涂膜不完整。
本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程，但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
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