绿色环保外墙涂料及其制备方法与流程

1.本技术涉及涂料的领域，尤其是涉及绿色环保外墙涂料。


背景技术：

2.涂料可以用不同的施工工艺涂覆在物件表面，形成粘附牢固、具有一定强度、连续的固态薄膜。按基料的种类不同，涂料可分为有机涂料、无机-有机复合涂料、无机涂料。近年来，随着涂料行业向成本低廉、绿色环保的方向发展，与传统的有机涂料相比，无机-有机复合涂料中有机溶剂含量低，对环境友好，色彩丰富且成本较低，是一种绿色环保的外墙涂料。
3.然而，无机-有机复合涂料作为外墙涂料，在夏季施工时，由于外墙的涂料作业环境气温过高，从而加速涂料中的水分挥发，导致涂料干燥过快，因此涂料的涂层极易发生开裂的现象，影响了建筑物的整体外观和涂料的使用寿命。
4.综上，本技术的发明人认为目前行业内缺乏一种开裂的概率低、综合性能较好的绿色环保的外墙涂料。


技术实现要素：

5.为了能够减缓涂层在夏季高温环境下的开裂现象，本技术提供一种绿色环保外墙涂料及其制备方法。
6.第一方面，本技术提供绿色环保外墙涂料，采用如下的技术方案：绿色环保外墙涂料，按重量份数，包括有以下组分：硅溶胶80～110份，改性剂组合物3～15份，分散剂1.5～5份，消泡剂0.5～3份，填料30～50份，乳液50～100份，增稠剂0.5～2份，ph调节剂0.2～2份，防霉杀菌剂2～5份，水40～60份；其中，所述改性剂组合物包括重量比为1：(3～10)：(2～8)的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾。
7.通过采用上述技术方案，本技术向涂料中添加了硬脂酸钠、甲基硅酸钠、焦磷酸钾的改性剂组合物作为涂料的改性物质。实验数据显示，加入改性剂组合物后，在33～37℃的测试温度下，涂料成膜后无开裂现象；与未添加改性剂组合物的涂料对比，耐洗刷性、耐霉菌性发生下降，粘结强度保持同一水平等级，耐水性无明显下降，但上述指标均符合建筑外墙涂料通用技术要求中的技术性能要求。分析本技术能够减缓涂层在高温环境下开裂的原因在于，加入甲基硅酸钠和硬脂酸钠、焦磷酸钾的改性剂组合物，能够辅助加强硅溶胶与乳液的网状结构，稳定涂料的内部结构。加入甲基硅酸钠后，甲基硅酸钠溶于水会发生水解，产生甲基硅醇，甲基硅醇通过脱水缩合接枝到硅凝胶与乳液形成的网状涂膜中，硬脂酸钠和焦磷酸钾协同并稳定了涂料中的网状结构，起到保水的作用。此外，该外墙涂料中不含甲苯、重金属、游离甲醛等有害物质，是一款理想的能够降低涂层开裂现象、综合性能较好的绿色环保外墙涂料。
8.可选的，所述改性剂组合物包括重量比为1：(3～5)：(2～3)的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾。
9.实验数据显示，改性剂组合物中，硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾的重量比对涂料的附着力和耐水性存在影响，本技术通过采用上述技术方案，对改性剂组合物的原料的配比进行优选，制得的外墙涂料附着力增大，耐水性能提升。
10.可选的，所述改性剂组合物还包括海藻酸钠，海藻酸钠与甲基硅酸钠重量比为1:(5～8)。
11.通过采用上述方案，在改性剂组合物中加入海藻酸钠，能够辅助提升改性剂组合物的稳定性，使得改性剂组合物在涂料中更充分地对硅溶胶和乳液进行改性，从而呈现明显的改性效果。
12.可选的，所述乳液选自苯丙乳液、纯丙乳液中的一种。
13.针对本技术而言，苯丙乳液、纯丙乳液与硅溶胶的电性能一致，混合体系稳定性好，涂料的韧性、抗冲击性等各方面性能较优。
14.可选的，所述填料选自碳酸钙、滑石粉、钛白粉中的一种或几种。
15.上述填料与硅溶胶的结合性好，在漆膜中均能够起到提高涂料填充性能、降低成本的作用。其中，滑石粉具有良好的润滑性，有利于提高填料在涂料中的分散性；碳酸钙能够提高涂料的抗开裂、附着力、粘接强度等性能；钛白粉质地柔软，有利于提高涂膜的韧性。
16.可选的，所述增稠剂采用羟乙基纤维素。
17.针对本技术而言，羟乙基纤维素是涂料中常用的增稠剂，增稠效果显著，并且能够赋予涂料一定的保水作用，同时还能使涂料具有一定的触变性，防止涂料在贮存过程中发生沉淀分层。
18.可选的，所述分散剂采用聚羧酸钠盐分散剂。
19.针对本技术而言，聚羧酸钠盐类分散剂的综合性能较优，耐水性较好，起泡程度也较小，具有降低研磨料粘度，改善涂料的储存稳定性、增加光泽和流平等特点。
20.第二方面，本技术提供一种上述绿色环保外墙涂料的制备方法，采用如下的技术方案：绿色环保外墙涂料的制备方法，包括有以下步骤：将水、分散剂、填料混合均匀，加入增稠剂和乳液，加入ph调节剂，加入硅溶胶混合均匀，加入改性剂组合物、防霉杀菌剂和消泡剂混合均匀，即得绿色环保外墙涂料。
21.本技术通过混合的方式即可获得涂料，制备可采用传统的加工设备，加工过程易于控制。
22.综上所述，本技术包括以下有益技术效果：1、本技术通过在以硅溶胶和乳液为成膜物质的外墙涂料中添加改性剂组合物，对涂料进行改性，将硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾进行复合，能够加强硅溶胶与乳液的涂层网状结构，稳定涂料的内部结构，从而改善外墙涂料在高温施工环境下的抗开裂性；2、本技术通过添加适量的海藻酸钠，提高改性剂组合物在涂料中的分散性和稳定性，进一步提升了改性后的外墙涂料的附着力、抗开裂性等综合性能；3、本技术制得的外墙涂料不含甲苯、重金属、游离甲醛等有害物质，且符合绿色环保涂料的要求，是一款综合性能较好的绿色环保外墙涂料。
具体实施方式
23.以下对本技术作进一步详细说明。
24.原料介绍以下实施例和对比例中采用的部分原料的出处以及型号介绍如表1所示。
25.表1部分原料的出处以及型号介绍实施例
26.实施例1-1绿色环保外墙涂料，按重量组分，制备原料包括：硅溶胶80kg，改性剂组合物15kg，钠盐分散剂1.5kg，消泡剂3kg，填料30kg，乳液100kg，羟乙基纤维素0.5kg，ph调节剂2kg，防霉杀菌剂2kg，水60kg；其中，改性剂组合物包括重量比为1：3：8的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾，乳液采用苯丙乳液，填料采用碳酸钙，即硬脂酸钠1.25kg，甲基硅酸钠3.75kg，焦磷酸钾10kg。
27.该绿色环保外墙涂料的制备方法包括有以下步骤：将水、分散剂、填料混合均匀，加入增稠剂和乳液，加入ph调节剂，加入硅溶胶混合均匀，加入改性剂组合物、防霉杀菌剂和消泡剂混合均匀，即得绿色环保外墙涂料。
28.实施例1-2绿色环保外墙涂料，按重量组分，制备原料包括：硅溶胶95kg，改性剂组合物9kg，钠盐分散剂3kg，消泡剂1.5kg，填料40kg，乳液75kg，羟乙基纤维素1kg，ph调节剂1kg，防霉杀菌剂2.5kg，水50kg；其中，改性剂组合物包括重量比为1：10：2的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾，即硬脂酸钠0.69kg，甲基硅酸钠6.92kg，焦磷酸钾1.38kg；乳液采用苯丙乳液，填料采用重量比为1:1的滑石粉和钛白粉；该绿色环保外墙涂料的制备方法包括有以下步骤：将水、分散剂、填料混合均匀，加入增稠剂和乳液，加入ph调节剂，加入硅溶胶混合
均匀，加入改性剂组合物、防霉杀菌剂和消泡剂混合均匀，即得绿色环保外墙涂料。
29.实施例1-3绿色环保外墙涂料，按重量组分，制备原料包括：硅溶胶110kg，改性剂组合物3kg，钠盐分散剂5kg，消泡剂0.5kg，填料50kg，乳液50kg，羟乙基纤维素2kg，ph调节剂0.2kg，防霉杀菌剂5kg，水40kg；其中，改性剂组合物包括重量比为1：6：5的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾，即硬脂酸钠0.25kg，甲基硅酸钠1.5kg，焦磷酸钾1.25kg，乳液采用苯丙乳液，填料采用重量比为1:1的滑石粉和钛白粉；该绿色环保外墙涂料的制备方法包括有以下步骤：将水、分散剂、填料混合均匀，加入增稠剂和乳液，加入ph调节剂，加入硅溶胶混合均匀，加入改性剂组合物、防霉杀菌剂和消泡剂混合均匀，即得绿色环保外墙涂料。
30.实施例1-4绿色环保外墙涂料，与实施例1-2的区别在于：改性剂组合物的制备原料的配比不同，改性剂组合物采用重量比为1：3：3的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾，即硬脂酸钠1.28kg，甲基硅酸钠3.85kg，焦磷酸钾3.85kg。
31.实施例1-5绿色环保外墙涂料，与实施例1-2的区别在于：改性剂组合物的制备原料的配比不同，改性剂组合物采用重量比为1：5：2的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾，即硬脂酸钠1.125kg，甲基硅酸钠5.625kg，焦磷酸钾2.25kg。
32.实施例1-6绿色环保外墙涂料，与实施例1-2的区别在于：改性剂组合物的制备原料的配比不同，改性剂组合物采用重量比为1：4：2.5的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾，即硬脂酸钠1.2kg，甲基硅酸钠4.8kg，焦磷酸钾3kg。
33.实施例2-1绿色环保外墙涂料，与实施例1-5的不同之处在于：改性剂组合物的制备原料包括硬脂酸钠、甲基硅酸钠、焦磷酸钾和海藻酸钠，其中，海藻酸钠和甲基硅酸钠的重量比为1:5。
34.实施例2-2绿色环保外墙涂料，与实施例2-1的不同之处在于：改性剂组合物的制备原料中，海藻酸钠和甲基硅酸钠的重量比为1:8。
35.实施例2-3绿色环保外墙涂料，与实施例2-1的不同之处在于：改性剂组合物的制备原料中，海藻酸钠和甲基硅酸钠的重量比为1:6.5。
36.对比例对比例1一种现有的绿色环保外墙涂料，购自市场，是一款有机-无机复合型涂料，该涂料以水、分散剂、硅溶胶、乳液、钛白粉、重质碳酸钙、增稠剂、消泡剂、分散剂作为主要原料，并且该有机-无机复合型涂料具备优异的耐水性及施工性，综合性能较好。
37.对比例2
对比例2与实施例2-1的区别在于：该绿色环保外墙涂料的制备原料中的改性剂组合物的组分配比不同，包括重量比为3：5：1：2的硬脂酸钠、甲基硅酸钠、焦磷酸钾和海藻酸钠。
38.性能检测对实施例1-1～1-6、2-1～2-3和对比例1～3制得的涂料进行附着力、环保性、高温初期干燥抗裂性测试。
39.其中，附着力测试按照gb/t9286-1998中的规定进行等级评定，采用混凝土底材，附着力等级分为0～5一共5级，等级数字越小，代表附着力越好；高温初期干燥抗裂性测试以外墙无机建筑涂料的jg/t26-2022的规定进行测试，采用水泥板底材，测试温度为(35
±
2)℃，观察是否有无起泡、裂纹、剥落、掉粉情况；耐水性以jg/t512-2017的规定进行测试，耐水性等级分为ⅰ～ⅱ共2个等级，分级指标为耐水时间，时间≥96h为ⅰ级，时间≥168h为ⅱ级，耐水时间越长，等级越高，代表耐水性越好。附着力、高温初期干燥抗裂性、耐水性和耐水时间测试结果如表2所示。
40.表2涂料的附着力、耐水性、耐水时间、高温初期干燥抗裂性测试结果
样品附着力/级高温初期干燥抗裂性耐水时间耐水性/级实施例1-11级无裂纹125ⅰ实施例1-21级无裂纹158ⅰ实施例1-31级无裂纹113ⅰ实施例1-40级无裂纹135ⅰ实施例1-51级无裂纹175ⅱ实施例1-61级无裂纹151ⅰ实施例2-10级无裂纹184ⅱ实施例2-20级无裂纹166ⅰ实施例2-30级无裂纹134ⅰ对比例10级轻微裂纹，掉粉现象177ⅱ对比例22级明显裂纹，剥落现象，粉化现象99ⅰ根据表2记载的测试数据，由实施例1-1～1-6和实施例2-1～2-3可以看出，本技术制得的绿色环保外墙涂料的高温初期干燥抗裂性均达到建筑外墙涂料通用技术要求中的标准要求，在(35
±
2)℃的测试温度下施涂，干燥后的涂层无裂纹，且干燥6h后，无起泡、裂纹、剥落、掉粉情况。
41.分析其原因在于，本技术的绿色环保外墙涂料添加改性剂组合物后，辅助增强硅溶胶与乳液的网状结构，从而稳定涂料的内部结构。加入甲基硅酸钠后，甲基硅酸钠溶于水会发生水解，产生甲基硅醇，甲基硅醇通过脱水缩合接枝到硅凝胶与乳液形成的网状涂膜中，起到保水的作用。此外，涂料中加入钠盐分散剂，有助于改性组合物分散在涂料中，并且改性剂组合物中的硬质酸钠及焦磷酸钾组分均能够辅助甲基硅酸钠和硬脂酸钙进行改性，产生协同作用进一步提升涂料的高温初期干燥抗裂性，同时保证了涂料的附着力。
42.由实施例1-4～1-6以及实施例1-2可以看出，硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾的配比对对涂料的耐水性存在影响，制得的涂料的耐水性和耐水时间明显优于其他实施例，这说明，在改性剂组合物采用重量比为1：5：3的硬脂酸钠、甲基硅酸钠和焦磷酸钾时，能够
提升改性剂组合物的改性效果，提高涂料的综合性能。
43.此外，由实施例2-1～2-3与实施例1-5对比可以看出，实施例2-1～2-3制得的涂料的附着力和耐水性明显优于实施例1-5。由此可以判断，在改性剂组合物中加入海藻酸钠后，制得的涂料的附着力和耐水性提升。这说明，海藻酸钠能够辅助甲基硅酸钠和硬脂酸钙产生协同作用进行改性，从而进一步提升涂料的高温初期干燥抗裂性，同时并保证了涂料的附着力。
44.与对比例2对比，本技术实施例2-1制得的涂料的附着力、高温初期干燥抗裂性均明显提升，这说明，本技术的涂料包含硬脂酸钠、甲基硅酸钠、焦磷酸钾和海藻酸钠的改性剂组合物的配方对涂料的性能有较大的影响，恰当的改性剂组合物的组分之间可以产生协同作用，在适当的配比下能够进一步提升涂料的综合性能。
45.根据表2记载的测试数据，与对比例1对比，本技术实施例2-1～2-3制得的涂料的附着力与之接近，高温初期干燥抗裂性明显提升，而耐水性存在不同程度的下降。这说明，本技术的技术方案能够大幅改善涂料的高温初期干燥抗裂性，同时保证了涂料的附着力。而硅溶胶时一种不稳定的二氧化硅胶体分散液，加入改性剂组合物后，其稳定性受到影响，从而导致涂料的耐水时间和耐水性发生一定程度的下降。
46.综上，本技术制得的环保外墙涂料是一款理想的能够降低涂层开裂现象、综合性能较好的绿色环保外墙涂料。
47.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。