專利名稱：一種新型的外墻自潔性涂料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種新型外墻自潔性涂料及制備方法，屬于涂料技術領域，具體涉及 外墻自潔性涂料技術領域。
背景技術：
目前外墻自潔性涂料分為強力抗酸堿外墻涂料、有機硅自潔抗水外墻涂料、鋼化 防水膩子粉、純丙烯酸彈性外墻涂料、有機硅自潔彈性外墻涂料、高級丙烯酸外墻涂料、氟 碳涂料等，由于這些涂料相對于傳統涂料來說，抗水性能突出，所以在抗污染和抗老化性能 方面都有不同程度的改進，這主要體現在耐水洗性和透氣性能好，受污染的涂層經雨水沖 刷后將污物沖掉，達到免洗的效果，但在風沙比較大的晴日，涂層防污性能仍然不能達到令 人滿意的結果，原因是沒有從根本上解決外墻涂料易受污染問題。目前外墻涂料之所以易受到污染，首先是大氣污染逐漸加劇，特別是以煤作為主 要能源的地區，空氣中的粉塵、凝膠性的物質、酸性污染物的含量日益增多；另外主要是外 墻涂料的成膜物質或填充物都是一些絕緣性物質，易產生靜電。在靜電的作用下，灰塵易于 吸附在涂料的表面，即使在雨水的沖刷下也不能自動脫落，所以必須經常用人工清洗，甚至 有時用人工清洗也不能徹底清洗干凈；再者，外墻涂料在潮濕的空氣中霉菌易于孳生，在霉 菌的作用下易于使涂料變色，特別是淺色涂料。由于上述種種原因，外墻涂料在涂刷后，過 不了多久有的就變得污濁不堪。所以特別在使用外墻涂料的高大建筑，為了保持整潔、美 觀，有的可能需要進行經常性的清洗，而有的過了幾年就要重新涂刷一遍；有的高大建筑為 了保持長久的美觀和整潔，干脆棄涂料而不用，而用貼上瓷磚或玻璃馬騫克，這樣不僅增加 了建筑物成本，而且也增加了危險性，并且提高了整體能源工業的消耗。如何通過材料的改性而使涂層的表面具有自清潔功能是近年來國內外高校、研 究院所和企業感興趣的課題。建筑涂料在此上面的應用研究率先取得進展，德國專利 DE19921876A1、中國專利01142643. 8、03117023. 4報道了自清潔功能建筑涂料的制備方 法，復旦大學武利民教授從2000年開始，根據荷葉的自清潔原理，選用不同結構、形狀的無 機顆粒材料并進行疏水改性，制備出涂層表面具有類似荷葉凹_凸形貌的新型涂料，該產 品已在上海閔行區浦江鎮世博會動遷工程、徐家匯下立交重點工程墻面防護上獲得成功應 用。上述發明創造雖然取得一定的自潔效果，但仍難以徹底清潔附著污物的，無法保 證在風力和雨水的作用下將涂層表面的污物清除干凈，使涂層經久耐用，長潔長新。
發明內容
本發明是一種新型的外墻自潔性涂料及制備方法，主要解決外墻涂層表面受大氣 污染后的表面自潔問題。本發明是以丙烯酸脂類為成膜物質，銅鋅粉為自潔凈物質，氧化 亞銅為殺菌劑，以超細二氧化硅粉為增強劑和抗紫外線光劑，利用類乳液技術在引發劑的 作用下制備的一種新型外墻自潔性涂料，利用本發明能夠消除外墻涂料所產生的靜電和殺死孳生的霉菌，避免灰塵吸附所造成的污染以及霉菌的孳生而使涂料產生墻苔變色的可能 性。本發明是以如下技術方案實現的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于它由下列重量份的原料制成銅粉3. 2-5. 4鋅粉3.2-5.4氧化亞銅0.5-1.35去離子水80-90表面活性劑0.8-0.9表面處理劑8-10200# 溶劑油7.5-8.5引發劑0.3-0.5甲基丙烯酸甲酯 28-31.4甲基丙烯酸丁酯 44-49.5丙烯酸丁酯5.6-6.3甲基丙烯酸2. 4-2. 7超細二氧化硅2-6所述銅粉為粒度不小于300目的工業產品；所述鋅粉為粒度不小于300目的工業產品；所述氧化亞銅為粒度不小于300目的工業產品；所述表面活性劑是壬烷基酚聚氧乙烯醚類、脂肪醇聚氧乙烯醚類、烷基苯磺酸鈉、 烯烴磺酸鈉、十二醇硫酸鈉中的任一種，包括但不限于AES、LAS、NP (TX) -10、11、13、OP-IO ；所述表面處理劑為有機硅油或石蠟油中的任一種；所述引發劑為過硫酸鉀、偶氮丁腈類化合物任一種；最佳是聚合初期選用過硫 酸鉀為引發劑，聚合后期補加偶氮丁腈類引發劑，比使用單一的引發劑效果好。所述的一種新型的外墻自潔性涂料的制備方法，其特征在于采取以下步驟1)，金屬粉末表面預處理，即用由配方中的表面處理劑與200#溶劑油以重量比 9 8混合均勻得到的預處理液，對配方中的銅粉、鋅粉、氧化亞銅粉混合后進行表面預處 理，待用；2)，制備類乳液，即將配方中的表面活性劑與去離子水稱量后混合均勻，制備得水 包油型的類乳液，待用；3)，制備成膜物質，即將甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯 酸按配方稱量，混合均勻后作為成膜物質；4)，配制外墻自潔性涂料，即在帶有攪拌、加熱裝置的反應釜中，加入上述制得的 類乳液總量的90%，邊攪拌邊將預處理過的銅鋅粉與氧化亞銅投入；將混合液加熱升溫到 82士 1°C，加入引發劑總量的90%，然后開始滴加5% -10%的上述成膜物質進行初聚，待反 應溫度穩定后，再繼續滴加剩余的成膜物質，滴加時應控制反應溫度穩定在82士 1°C ；成膜 物質滴加完后，再滴加由剩余10%引發劑與剩余10%類乳液混合得到的混合液，全部滴加 完成后，保持反應溫度穩定在82士 1°C、反應時間1. 5-2. 5小時；
5)，最后加入配方中的超細二氧化硅粉，充分攪拌后出料，即得一種新型外墻自潔性涂料。所述金屬粉末表面預處理，可以采用噴涂法或浸漬法進行，其中用噴涂法處理時，預處理液與三種金屬粉的重量比為1 50，將配方中銅粉、鋅 粉及氧化亞銅三種金屬粉稱量后加到常用的轉鼓式攪拌機中，邊攪拌邊用噴槍噴涂預處理 液，約5-15分鐘，出料即完成金屬粉末表面預處理；用浸漬法處理時，預處理液與三種金屬粉的體積比為1.2 1，將配方中銅粉、鋅 粉及氧化亞銅三種金屬粉稱量后加到常用的立式容器中，將預處理液加入，浸泡，在浸泡過 程中不定時地攪拌，以保證浸泡均勻，經15-20分鐘浸泡后，傾濾、淋干即完成金屬粉末表 面預處理。本發明選用銅鋅粉作為消除靜電的物質，選用氧化亞銅作為消除霉菌的殺菌劑， 銅鋅粉與氧化亞銅粉的質量比為8 12 1。由于銅鋅粉在潮濕的空氣中形成金屬原電池， 鋅比銅金屬活潑性強，在空氣中易于受到空氣氧化，而銅粉始終保持單質狀態，保持長久的 消除靜電性能。本發明選擇氧化亞銅作為殺菌劑，因為氧化亞銅毒性不大而有持久性，又因 為氧化亞銅在空氣中雖然有被繼續氧化的可能性，但是在鋅粉的保護下，這種可能性被大 大的降低。本發明選用純丙烯酸脂類單體作為聚合物的單體，該單體既有軟單體又有硬單 體，其涂料抗老化、抗裂紋性足以保證。本發明選用超細二氧化硅作為填料，不僅因為其具 有優良的抗紫外線性能，而且充分發揮其小粒子效應，提高其抗污性能，另外和成膜物質混 合不需要經過特殊的研磨過程。本發明中的銅鋅粉是超細銅金粉與超細鋅粉按一定比例的混合物，銅鋅粉最佳配 比按質量比50 50的要求進行配制，加入量為有機成膜物質的(w)，該混合物與 氧化亞銅按一定比例混合，氧化亞銅的加入量按有機成膜物質的1. 0% -1. 6%確定。雖然 銅鋅粉與氧化亞銅粉不溶于水，但其表面具有親水性，所以用有機硅油或石蠟油對其進行 預處理，封閉銅鋅粉和氧化亞銅粉表面存在的親水性的羥基，該混合物粉經處理后其表面 形成疏水基團，使其易與丙烯酸脂類成膜物質發生聚合反應。本發明采用類乳液技術制備，使導電粒子成為成膜物質的一個有效節點，一方面 使涂料的防污性能得到均勻的發揮，另一方面可進一步消除在施工過程中和實施保護過程 中所產生流掛、遷移、抽出現象，。本發明制備類乳液時，用所選用陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑，制備水 包油型的類乳液，類乳液中的表面活性劑的濃度接近于CMC，由于表面活性劑不同，其CMC 不同，所以表面活性劑的用量一般按(w)濃度計算。本發明成膜物質選用純丙類單體，包括硬單體和軟單體的混合單體作為成膜物 質，如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸，其組成成膜物質的較佳 配比為35%甲基丙烯酸甲酯、55%甲基丙烯酸丁酯、7%丙烯酸丁酯、3%甲基丙烯酸。將丙 烯酸脂類和甲基丙烯脂類單體組成混合單體，先緩慢加入總量的10 %，此時反應溫度會略 微緩慢上升，待反應溫度穩定后再滴加其余的混合單體，單體滴加的速度以維持反應溫度 不會產生過大的波動來控制，這一滴加時間大約在2-6小時之間。本發明的有益效果是1.與傳統的丙烯酸樹脂涂相比較，其透氣好、涂層干燥、含水率低(含水率低于5%)；不粉化、與底物附著力強。2.與傳統丙烯酸樹脂相比較，耐霉變能力強，使用壽命長。3.與傳統的外墻自潔凈涂料，如丙烯酸樹脂、有機硅樹脂、氟碳樹脂相比較，抗污 性能優異。由于消除靜電，所以涂層在任何氣候條件下，光鮮如新，無污染，免清洗。
具體實施例方式下面結合實施例進一步闡明本發明的方案及效果。自潔性外墻涂料實施配方例A.銅鋅粉與氧化亞銅粉用量組分規格 用量(g)銅粉彡 300 目3. 64鋅粉彡 300 目3.64氧化亞銅彡300目 0. 72B 類乳液組分規格 用量(g)水去離子水 85NP-Il工業級 0.85C.預處理劑組分規格 用量(g)有機硅油 縮二甲基硅烷 9200#溶劑 油松香水 8D.丙烯酸脂類有機單體的組成與用量(g)組分規格 用量(g)甲基丙烯酸甲酯工業級 29.75甲基丙烯酸丁酯工業級 46. 75丙烯酸丁酯工業級 5. 95甲基丙烯酸工業級 2. 55E.助劑及添加物組分規格 用量(g)過硫酸鉀化學純 0. 4二氧化硅Hn200F2 3. 6自潔性外墻涂料的制備過程(1)金屬粉的混合及表面處理預處理液由有機硅油與200#溶劑油按9 8 (W)比例配制而成。將銅鋅粉與氧化 亞銅粉干混均勻，然后放入預處理液中進行浸泡，浸泡液的容積要大于銅鋅粉的堆積體積， 在浸泡的過程中不斷的進行攪拌，約15-20分鐘后，傾濾出預處理液，對預處理過的混合金 屬粉進行淋干，待用。(2)類乳液的制備將稱取的去離子水放入燒杯中，在不斷地攪拌下，將配方中的NP-Il表面活性劑加入水中，攪拌均勻，即得類乳液待用。(3)將配方中的各丙烯酸酯類的單體，即甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯 酸丁酯、甲基丙烯酸按配比稱量，在燒杯中攪拌混合，待用。(4)自潔凈外墻涂料制備使用250ml帶攪拌、冷凝冷卻器和球形滴淀器的四口燒瓶作為聚合反應器。在四 口燒瓶中先加入75g的類乳液，再投入8g經預處理的混合銅粉，插入溫度0-100°C刻度的玻 璃溫度計，同時在滴淀器中加入配方中單體混合物85g。邊攪拌，邊加熱升溫至80°C，此時 投入引發劑過硫酸鉀總量的90%，即0. 36g。不斷地滴加混合單體8. 5g，反應溫度自動上 升，待反應溫度穩定后再滴加76. 5g混合單體，滴加的速度以保持反應溫度的穩定。滴加完 畢后，將剩余的0. 04g過硫酸鉀溶解于IOg類乳液中制成引發劑溶液，補加入反應體系中， 再繼續反應2小時，冷卻出料。(5)加入超細二氧化硅3. 6g，充分攪拌均勻，即得本發明產品。
權利要求
一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于它由下列重量份的原料制成銅粉3.2-5.4鋅粉3.2-5.4氧化亞銅0.5-1.35去離子水80-90表面活性劑 0.8-0.9表面處理劑 8-10200#溶劑油 7.5-8.5引發劑 0.3-0.5甲基丙烯酸甲酯 28-31.4甲基丙烯酸丁酯 44-49.5丙烯酸丁酯 5.6-6.3甲基丙烯酸 2.4-2.7超細二氧化硅2-6
2.根據權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于所用銅粉為粒度不 小于300目的工業產品。
3.根據權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于所用鋅粉為粒度不 小于300目的工業產品。
4.根據權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于所用氧化亞銅為粒 度不小于300目的工業產品。
5.根據權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于所用的表面活性劑 是壬烷基酚聚氧乙烯醚類、脂肪醇聚氧乙烯醚類、烷基苯磺酸鈉、烯烴磺酸鈉、十二醇硫酸 鈉中的任一種，包括但不限于AES、LAS、NP (TX) -10、11、13、OP-IO0
6.根據權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于所用表面處理劑為 有機硅油或石蠟油中的任一種。
7.根據權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于所用引發劑為過硫 酸鉀、偶氮丁腈類化合物任一種。
8.根據權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料，其特征在于所用引發劑是聚 合初期用過硫酸鉀為引發劑，聚合后期補加偶氮丁腈類引發劑。
9.一種權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料的制備方法，其特征在于采取以 下步驟1)金屬粉末表面預處理，即用由配方中的表面處理劑與200#溶劑油以重量比9 8 混合均勻得到的預處理液，對配方中的銅粉、鋅粉、氧化亞銅粉混合后進行表面預處理，待 用；2)第二步，制備類乳液，即將配方中的表面活性劑與去離子水稱量后混合均勻，制備得 水包油型的類乳液，待用；3)，制備成膜物質，即將甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸按 配方稱量，混合均勻后作為成膜物質；4)，配制外墻自潔性涂料，即在帶有攪拌、加熱裝置的反應釜中，加入上述制得的類乳液總量的90%，邊攪拌邊將預處理過的銅鋅粉與氧化亞銅投入；將混合液加熱升溫到 82士 1°C，加入引發劑總量的90%，然后開始滴加5%-10%的上述成膜物質進行初聚，待反 應溫度穩定后，再繼續滴加剩余的成膜物質，滴加時應控制反應溫度穩定在82士 1°C ；成膜 物質滴加完后，再滴加由剩余10%引發劑與剩余10%類乳液混合得到的混合液，全部滴加 完成后，保持反應溫度穩定在82士 1°C、反應時間1. 5-2. 5小時；5)，最后加入配方中的超細二氧化硅粉，充分攪拌后出料，即得一種新型外墻自潔性涂料。
10.根據權利要求9所述的一種制備權利要求1所述的一種新型的外墻自潔性涂料的 制備方法，其特征在于金屬粉末表面預處理，可以采用噴涂法或浸漬法進行，其中用噴涂法處理時，預處理液與三種金屬粉混合物的重量比為1 50，將配方中銅粉、鋅 粉及氧化亞銅三種金屬粉稱量后加到常用的轉鼓式攪拌機中，邊攪拌邊用噴槍噴涂預處理 液，約5-15分鐘，出料即完成金屬粉末表面預處理；用浸漬法處理時，預處理液與三種金屬粉的體積比為1.2 1，將配方中銅粉、鋅粉及 氧化亞銅三種金屬粉稱量后加到常用的立式容器中，將預處理液加入，浸泡，在浸泡過程中 不定時地攪拌，以保證浸泡均勻，經15-20分鐘浸泡后，傾濾、淋干即完成金屬粉末表面預 處理。
全文摘要
本發明公開了一種新型外墻自潔性涂料及制備方法，屬涂料領域。首先將導電銅鋅粉和殺菌劑氧化亞銅用有機硅油或石蠟油偶聯劑進行預處理；再用陰離子表面活性劑或非離子表面活性劑制備水包油型的類乳液；三是用純丙類單體作為成膜物質；四是將預處理過的銅鋅粉與氧化亞銅投入攪拌的90％類乳液中，升溫到反應溫度，并加入引發劑和成膜物質，待成膜物質滴加完后再加入剩余的用10％類乳液配制10％的引發劑的溶液，反應后冷卻出料；五是在制備的基料中加入超細二氧化硅粉，經充分攪拌即得所需的外墻自潔性涂料。有益效果是涂料透氣好、涂層干燥、不粉化、與底物附著力強。耐霉變能力強，使用壽命長。涂層在任何氣候條件下光鮮如新，免清洗。
文檔編號C09C3/08GK101824262SQ201010152910
公開日2010年9月8日 申請日期2010年4月12日 優先權日2010年4月12日
發明者彭德厚, 賀恒珍 申請人:徐州工業職業技術學院