專利名稱：一種新型的外墻自潔性涂料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(shù)領(lǐng)域，具體涉及 外墻自潔性涂料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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(tǒng)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(xiàn)在耐水洗性和透氣性能好，受污染的涂層經(jīng)雨水沖 刷后將污物沖掉，達到免洗的效果，但在風(fēng)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(jié)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(qū)，空氣中的粉塵、凝膠性的物質(zhì)、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(zhì)或填充物都是一些絕緣性物質(zhì)，易產(chǎn)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(jīng)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(jīng)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(yè)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(nèi)外高校、研 究院所和企業(yè)感興趣的課題。建筑涂料在此上面的應(yīng)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(fù)旦大學(xué)武利民教授從2000年開始，根據(jù)荷葉的自清潔原理，選用不同結(jié)構(gòu)、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(chǎn) 品已在上海閔行區(qū)浦江鎮(zhèn)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(yīng) 用。上述發(fā)明創(chuàng)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(fēng)力和雨水的作用下將涂層表面的污物清除干凈，使涂層經(jīng)久耐用，長潔長新。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)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(fā)明是以丙烯酸脂類為成膜物質(zhì)，銅鋅粉為自潔凈物質(zhì)，氧化 亞銅為殺菌劑，以超細(xì)二氧化硅粉為增強劑和抗紫外線光劑，利用類乳液技術(shù)在引發(fā)劑的 作用下制備的一種新型外墻自潔性涂料，利用本發(fā)明能夠消除外墻涂料所產(chǎn)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(chǎn)生墻苔變色的可能 性。本發(fā)明是以如下技術(shù)方案實現(xiàn)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(fā)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(xì)二氧化硅2-6所述銅粉為粒度不小于300目的工業(yè)產(chǎn)品；所述鋅粉為粒度不小于300目的工業(yè)產(chǎn)品；所述氧化亞銅為粒度不小于300目的工業(yè)產(chǎn)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(fā)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(fā)劑，聚合后期補加偶氮丁腈類引發(fā)劑，比使用單一的引發(fā)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(yù)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(yù)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(yù)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(zhì)，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(zhì)；4)，配制外墻自潔性涂料，即在帶有攪拌、加熱裝置的反應(yīng)釜中，加入上述制得的 類乳液總量的90%，邊攪拌邊將預(yù)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(fā)劑總量的90%，然后開始滴加5% -10%的上述成膜物質(zhì)進行初聚，待反 應(yīng)溫度穩(wěn)定后，再繼續(xù)滴加剩余的成膜物質(zhì)，滴加時應(yīng)控制反應(yīng)溫度穩(wěn)定在82士 1°C ；成膜 物質(zhì)滴加完后，再滴加由剩余10%引發(fā)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(yīng)溫度穩(wěn)定在82士 1°C、反應(yīng)時間1. 5-2. 5小時；
5)，最后加入配方中的超細(xì)二氧化硅粉，充分?jǐn)嚢韬蟪隽?，即得一種新型外墻自潔性涂料。所述金屬粉末表面預(yù)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(yù)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(zhuǎn)鼓式攪拌機中，邊攪拌邊用噴槍噴涂預(yù)處理 液，約5-15分鐘，出料即完成金屬粉末表面預(yù)處理；用浸漬法處理時，預(yù)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(yù)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(jīng)15-20分鐘浸泡后，傾濾、淋干即完成金屬粉末表 面預(yù)處理。本發(fā)明選用銅鋅粉作為消除靜電的物質(zhì)，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(zhì)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(zhì)狀態(tài)，保持長久的 消除靜電性能。本發(fā)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(xù)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(fā)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(fā)明選用超細(xì)二氧化硅作為填料，不僅因為其具 有優(yōu)良的抗紫外線性能，而且充分發(fā)揮其小粒子效應(yīng)，提高其抗污性能，另外和成膜物質(zhì)混 合不需要經(jīng)過特殊的研磨過程。本發(fā)明中的銅鋅粉是超細(xì)銅金粉與超細(xì)鋅粉按一定比例的混合物，銅鋅粉最佳配 比按質(zhì)量比50 50的要求進行配制，加入量為有機成膜物質(zhì)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(zhì)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(yù)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(jīng)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(zhì)發(fā)生聚合反應(yīng)。本發(fā)明采用類乳液技術(shù)制備，使導(dǎo)電粒子成為成膜物質(zhì)的一個有效節(jié)點，一方面 使涂料的防污性能得到均勻的發(fā)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(chǎn)生流掛、遷移、抽出現(xiàn)象，。本發(fā)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(fā)明成膜物質(zhì)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(zhì)，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(zhì)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(yīng)溫度會略 微緩慢上升，待反應(yīng)溫度穩(wěn)定后再滴加其余的混合單體，單體滴加的速度以維持反應(yīng)溫度 不會產(chǎn)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(fā)明的有益效果是1.與傳統(tǒng)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(tǒng)丙烯酸樹脂相比較，耐霉變能力強，使用壽命長。3.與傳統(tǒng)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(yōu)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(jié)合實施例進一步闡明本發(fā)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(guī)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(guī)格 用量(g)水去離子水 85NP-Il工業(yè)級 0.85C.預(yù)處理劑組分規(guī)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(guī)格 用量(g)甲基丙烯酸甲酯工業(yè)級 29.75甲基丙烯酸丁酯工業(yè)級 46. 75丙烯酸丁酯工業(yè)級 5. 95甲基丙烯酸工業(yè)級 2. 55E.助劑及添加物組分規(guī)格 用量(g)過硫酸鉀化學(xué)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(yù)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(yù)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(yù)處理液，對預(yù)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(yīng)器。在四 口燒瓶中先加入75g的類乳液，再投入8g經(jīng)預(yù)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(fā)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(yīng)溫度自動上 升，待反應(yīng)溫度穩(wěn)定后再滴加76. 5g混合單體，滴加的速度以保持反應(yīng)溫度的穩(wěn)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(fā)劑溶液，補加入反應(yīng)體系中， 再繼續(xù)反應(yīng)2小時，冷卻出料。(5)加入超細(xì)二氧化硅3. 6g，充分?jǐn)嚢杈鶆?，即得本發(fā)明產(chǎn)品。
權(quán)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(fā)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(xì)二氧化硅2-6
2.根據(jù)權(quán)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(yè)產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)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(yè)產(chǎn)品。
4.根據(jù)權(quán)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(yè)產(chǎn)品。
5.根據(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(jù)權(quán)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(fā)劑為過硫 酸鉀、偶氮丁腈類化合物任一種。
8.根據(jù)權(quán)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(fā)劑是聚 合初期用過硫酸鉀為引發(fā)劑，聚合后期補加偶氮丁腈類引發(fā)劑。
9.一種權(quán)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(yù)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(yù)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(yù)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(zhì)，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(zhì)；4)，配制外墻自潔性涂料，即在帶有攪拌、加熱裝置的反應(yīng)釜中，加入上述制得的類乳液總量的90%，邊攪拌邊將預(yù)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(fā)劑總量的90%，然后開始滴加5%-10%的上述成膜物質(zhì)進行初聚，待反 應(yīng)溫度穩(wěn)定后，再繼續(xù)滴加剩余的成膜物質(zhì)，滴加時應(yīng)控制反應(yīng)溫度穩(wěn)定在82士 1°C ；成膜 物質(zhì)滴加完后，再滴加由剩余10%引發(fā)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(yīng)溫度穩(wěn)定在82士 1°C、反應(yīng)時間1. 5-2. 5小時；5)，最后加入配方中的超細(xì)二氧化硅粉，充分?jǐn)嚢韬蟪隽?，即得一種新型外墻自潔性涂料。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種制備權(quán)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(yù)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(yù)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(zhuǎn)鼓式攪拌機中，邊攪拌邊用噴槍噴涂預(yù)處理 液，約5-15分鐘，出料即完成金屬粉末表面預(yù)處理；用浸漬法處理時，預(yù)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(yù)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(jīng)15-20分鐘浸泡后，傾濾、淋干即完成金屬粉末表面預(yù) 處理。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型外墻自潔性涂料及制備方法，屬涂料領(lǐng)域。首先將導(dǎo)電銅鋅粉和殺菌劑氧化亞銅用有機硅油或石蠟油偶聯(lián)劑進行預(yù)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(zhì)；四是將預(yù)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(yīng)溫度，并加入引發(fā)劑和成膜物質(zhì)，待成膜物質(zhì)滴加完后再加入剩余的用10％類乳液配制10％的引發(fā)劑的溶液，反應(yīng)后冷卻出料；五是在制備的基料中加入超細(xì)二氧化硅粉，經(jīng)充分?jǐn)嚢杓吹盟璧耐鈮ψ詽嵭酝苛稀Ｓ幸嫘Ч峭苛贤笟夂?、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(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者彭德厚, 賀恒珍 申請人:徐州工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院