多功能水性涂料及其制备方法与流程

1.本技术属于涂料技术领域，尤其涉及一种多功能水性涂料及其制备方法。


背景技术：

2.目前，经济和社会的发展，推动了建筑业的发展。随着大型建筑，如展览馆、候机楼、大型商场和高级宾馆及工业厂房等不断增多，对建筑墙面以及金属涂装和装饰的防火、防水、防腐等防护也越来越重视。采用涂料进行涂刷是常用的防护方式，目前，防护涂料主要有：溶剂型防火涂料，如：膨胀型防火涂料、非膨胀型防火涂料等。溶剂型防火涂料是目前较常用的一类防火涂料，其特点是技术成熟，防火性能良好，与基础的粘结力高，装饰性好。但是因为大量采用有机溶剂，所以产品易燃、易爆，对环境污染比较大，对生产、施工人员的身体健康有较大影响。并且成本比较高。水性防火涂料，是以水为分散体和稀释剂，以水溶性树脂或乳化树脂为基础材料，添加阻燃材料、填料、助剂等复配而成的一类防火涂料。水性防火涂料的最大特点是生产和使用安全，对环境没有污染，对人体没有伤害，是目前发展比较快的一类防火材料。无机防火涂料，是一类以无机粘合材料，如水泥、水玻璃等为粘合材料，以保温、隔热材料为主要阻燃材料，添加其它填料、助剂等复配而成的一类防火材料。主要用作厚浆型非膨胀型防火涂料。
3.然而，目前市面上的涂料大多只具备防火、防水、防腐涂料中一个或两个功能，难以对建筑墙面以及金属涂装和装饰同时达到防火、防水又防腐的目的。


技术实现要素：

4.本技术的目的在于提供一种多功能水性涂料及其制备方法，旨在一定程度上解决现有水性涂料难以同时达到防火、防水又防腐的效果的问题。
5.为实现上述申请目的，本技术采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术提供一种多功能水性涂料，以所述多功能水性涂料的总质量为100％计，包括以下原料组分：
nxz中的至少一种。
21.进一步地，所述杀菌剂包括：lanxess preventol d7 lt、acticide mbs、acticide rsc conc中的至少一种。
22.进一步地，所述冻融稳定剂包括：乙二醇、丙二醇中的至少一种。
23.进一步地，所述成膜助剂包括：eastman texanol、rhodiasolv dib、eastman optifilm enhancer 300中的至少一种。
24.进一步地，所述增稠剂选自聚氨酯增稠剂、羟乙基纤维素中的至少一种。
25.进一步地，所述流平剂选自聚氨酯流平剂。
26.进一步地，所述ph调节剂包括：bs 168、dow amp-95、basf bdeoa的至少一种。
27.进一步地，所述聚氨酯增稠剂选自dow acrysol rm-8w。
28.进一步地，所述聚氨酯流平剂选自dow acrysol rm-2020。
29.第二方面，本技术提供一种多功能水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
30.将10～30份醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液、10～30份弹性乳液、2～5份防锈颜料、1～2份防闪锈剂、0.3～1份防霉防腐剂、0.5～1.5份硅烷偶联剂、30～40份阻燃颜填料、1～10份辅助助剂和水进行混合处理，得到多功能水性涂料。
31.进一步地，所述辅助助剂包括：分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、冻融稳定剂、成膜助剂、增稠剂和流平剂。
32.进一步地，所述混合处理的条件包括100～1600r/min。
33.本技术第一方面提供的多功能水性涂料，其中，醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液具有良好的泡沫膨胀性和泡沫稳定性，不仅性能出色，而且绿色环保，与涂料配方中其他组分具有优异的相容性。形成的漆膜可提高多功能水性涂料对钢材、墙面等基材的附着力，燃烧时可促进泡沫形成，并维持泡沫的稳定性和完整性，从而提高水性涂料漆膜的防火性能。弹性乳液具有优良的低温性能、延伸性、抗张强度及非封闭性，因而使得涂料在不同环境下具有非常优异的防水性。防锈颜料可有效防止金属腐蚀、提高漆膜对金属表面的保护。防闪锈剂具有阻止钢铁金属底材表面发生氧化反应，阻止铁的离子化，阻止电化学反应的发生，从而不让锈蚀的产生，同时可提高水性涂料漆膜的长期耐水性、罐内防腐性等综合效益。硅烷偶联剂可提高漆膜对钢材、墙面等基材表面的附着力，并提高涂料漆膜的耐水性和涂膜硬度。阻燃颜填料当涂料燃烧后可形成了均匀致密，强度高的“蜂窝状”膨胀炭质层，能够有效地阻止热量的传递。通过各原料组分的协同配合作用，使得水性涂料同时具有防火性能、防水性能和防腐性能等，与钢材、墙面等基材结合稳定，形成的漆膜具有优异的机械性能、耐候性能、防水性能、防火性等性能。同时满足gb 12441-2018饰面型防火涂料、hg/t 5176-2017钢结构用水性防腐涂料与jc/t864-2008聚合物乳液建筑防水涂料标准。
34.本技术第二方面提供的多功能水性涂料的制备方法，获取各原料组分后进行混合处理，使各原料组分混合分散均匀，即可得到多功能水性涂料。制备工艺简单，操作灵活方便，适用于工业化大规模生产和应用。制备的多功能水性涂料属于膨胀型防火、防腐和防水涂料，同时具有优异的防水性能、防火性能、防腐性能等。
具体实施方式
35.为了使本技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
36.本技术中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况。其中a，b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
37.本技术中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
38.应理解，在本技术的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限定。
39.在本技术实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本技术。在本技术实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
40.本技术实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本技术实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本技术实施例说明书公开的范围之内。具体地，本技术实施例说明书中的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
41.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本技术实施例范围的情况下，第一xx也可以被称为第二xx，类似地，第二xx也可以被称为第一xx。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
42.本技术实施例第一方面提供一种多功能水性涂料，以多功能水性涂料的总质量为100％计，包括以下原料组分：
[0043][0044]
本技术第一方面提供的多功能水性涂料，其中，醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液具有良好的泡沫膨胀性和泡沫稳定性，不仅性能出色，而且绿色环保，与涂料配方中其他组分具有优异的相容性。形成的漆膜可提高多功能水性涂料对钢材、墙面等基材的附着力，燃烧时可促进泡沫形成，并维持泡沫的稳定性和完整性，从而提高水性涂料漆膜的防火性能。弹性乳液具有优良的低温性能、延伸性、抗张强度及非封闭性，因而使得涂料在不同环境下具有非常优异的防水性。防锈颜料可有效防止金属腐蚀、提高漆膜对金属表面的保护。防闪锈剂具有阻止钢铁金属底材表面发生氧化反应，阻止铁的离子化，阻止电化学反应的发生，从而不让锈蚀的产生，同时可提高水性涂料漆膜的长期耐水性、罐内防腐性等综合效益。硅烷偶联剂可提高漆膜对钢材、墙面等基材表面的附着力，并提高涂料漆膜的耐水性和涂膜硬度。阻燃颜填料当涂料燃烧后可形成了均匀致密，强度高的“蜂窝状”膨胀炭质层，能够有效地阻止热量的传递。通过各原料组分的协同配合作用，使得水性涂料同时具有防火性能、防水性能和防腐性能等，与钢材、墙面等基材结合稳定，形成的漆膜具有优异的机械性能、耐候性能、防水性能、防火性等性能。同时满足gb 12441-2018饰面型防火涂料、hg/t 5176-2017钢结构用水性防腐涂料与jc/t864-2008聚合物乳液建筑防水涂料标准。
[0045]
在一些实施例中，醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液选自：瓦克旗下的聚合物品牌ez 3066、ez 3112中的至少一种。
[0046]
本技术第一方面提供的多功能水性涂料，其中，醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液具有良好的泡沫膨胀性和泡沫稳定性，不仅性能出色，而且绿色环保，与涂料配方中其他组分具有优异的相容性。形成的漆膜可提高多功能水性涂料对钢材、墙面等基材的附着力，燃烧时可促进泡沫形成，并维持泡沫的稳定性和完整性，从而提高水性涂料漆膜的防火性能。本技术实施例醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液在水性涂料中的质量百分含量为10～30％，若含量过低，则不能促进泡沫形成，不能保持泡沫的稳定性和完整性，会降低涂料漆膜的防火、防火性能；如果其含量过高，则会降低水性涂料中其他原料组分的含量，从而降低水性涂料的防腐性能和防水性能。在一些具体实施例中，醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液在水性涂料中的质量百分含量可以是10～30％，进一步地为12～28％，进一步地为15～25％，进一
步地为20～25％等。
[0047]
在一些实施例中，弹性乳液选自：巴德富公司的batf rs-9699、巴斯夫公司的basf acronal 7016g、阿科玛公司的arkema encor 187中的至少一种；这些弹性乳液具有优良的低温性能、延伸性、抗张强度及非封闭性，因而使得涂料在不同环境下具有非常优异的防水性。并且这些弹性乳液与涂料配方中阻燃颜填料、防锈颜料、防闪锈剂等其他组分也具有高度兼容性，提高了水性涂料的稳定性。本技术实施例弹性乳液在水性涂料中的质量百分含量为10～30％，若含量过低，则会降低水性涂料的防水性性能，如果其含量过高，则会降低水性涂料中其他原料组分的含量，从而影响水性涂料的防腐性能和防火性能。在一些具体实施例中，弹性乳液在水性涂料中的质量百分含量可以是10～30％，进一步地为12～28％，进一步地为15～25％，进一步地为20～25％等。
[0048]
在一些实施例中，防锈颜料包括rz和zpa；其中，rz是一种基于有机硝基化合物锌盐的防腐有机抑制剂，zpa是改良了磷酸盐含量的正磷酸锌铝。本技术实施例rz和zpa结合使用，均为含锌防锈颜料，锌的化学反应在涂层表面形成锌盐及锌的络合物等，这些生成物是极难溶的稳定物，沉淀在涂层表面，以防止氧、水和盐类的侵蚀，从而起到防锈效果。其在钢铁等基材表面形成形成锌盐及锌的络合物等导电的保护涂层，使钢铁等基材得到保护。本技术实施例中防锈颜料在水性涂料中的质量百分含量为2～5％，若防锈颜料含量过低，会降低水性涂料的防腐性能，若防锈颜料含量过高，对防腐无提升，反而增加成本。在一些具体实施例中，防锈颜料在水性涂料中的质量百分含量可以是2～5％，进一步地为3～5％。
[0049]
在一些实施例中，防闪锈剂选自：瑞宝公司的raybo 60、美国海克斯的halox 350、halox 650中的至少一种；具有优异缓蚀性能，阻止钢铁金属底材表面发生氧化反应，阻止铁的离子化，阻止电化学反应的发生，从而不让锈蚀的产生，同时可提高水性涂料漆膜的长期耐水性、罐内防腐性等综合效益。本技术实施例中防锈闪剂在水性涂料中的质量百分含量为1～2％，进一步优选1.5～2％。若防锈闪剂含量过低，则不利于提高水性涂料的防闪锈性能，若防锈闪剂含量过高，对防闪锈性能提升不大而且增加涂料配方成本。
[0050]
在一些实施例中，硅烷偶联剂选自：迈图公司的coatosil2287、silquest a-187中的至少一种；这些硅烷偶联剂含有反应性环氧丙氧基和甲氧基团，有利于提高水性涂料对物体表面的粘结性能，同时提高了水性涂料漆膜的耐水性和涂膜硬度。本技术实施例水性涂料中硅烷偶联剂的质量百分含量为0.5～1.5％，进一步地为1～1.5％。若硅烷偶联剂含量过低，则对涂料粘结性、耐水性和涂膜硬度的增加效果不明显，若含量过高，则会影响涂料的稳定性，而且提高配方成本。
[0051]
在一些实施例中，阻燃颜填料包括钛白粉、季戊四醇、三聚氰胺和聚磷酸铵；阻燃颜填料中采用聚磷酸铵－三聚氰胺－季戊四醇为防火膨胀阻燃体系，通过合理的配比，涂料燃烧后可形成了均匀致密，强度高的“蜂窝状”膨胀炭质层，能够有效地阻止热量的传递。钛白粉可提高漆膜遮盖力和机械性能。本技术实施例水性涂料中阻燃颜填料的质量百分含量为30～40％，进一步地为30～35％。若含量过低，则不利于提高涂料漆膜的机械性能和防火性能；若含量过高，则会降低涂料的漆膜机械性能、防水、防锈等性能。
[0052]
在一些实施例中，防霉防腐剂选自：瑞士龙沙的lonzaserve 940、ew paste中的至少一种。其中，lonzaserve 940是多菌灵、敌草隆和辛基异唑啉酮三种活性物质复配的水性分散体，可有效保护水性涂料漆膜免受霉菌和藻类的侵染。ew paste具有杀菌性能的协同增效作用，对引起水性涂料污染和降解的细菌，霉菌和酵母菌有非常广谱的杀菌活性，并且不含可吸附有机卤素(aox)、有机挥发物(voc)等有毒有害物质，环境友好，使协同增效型杀菌剂。本技术实施例防霉防腐剂均有优异的防霉防腐性能，在水性涂料中的含量为0.5～1％，进一步地为0.8～1％，若含量过低，则不利于提高水性涂料的防霉防腐性能，若含量过高，影响涂料稳定性和配方成本。
[0053]
在一些实施例中，辅助助剂包括：分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、冻融稳定剂、成膜助剂、增稠剂、流平剂、ph调节剂中的至少一种，通过这些助剂，可进一步调节水性涂料的稳定性、施工应用性能等。在一些实施例中，辅助助剂包括：分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、冻融稳定剂、成膜助剂、增稠剂、ph调节剂和流平剂。
[0054]
在一些实施例中，多功能水性涂料中，分散剂的质量百分含量为0.5～1.5％、润湿剂的质量百分含量为0.1～0.5％、消泡剂的质量百分含量为0.4～1％、杀菌剂的质量百分含量为0.1～0.5％、冻融稳定剂的质量百分含量为1～2％、成膜助剂的质量百分含量为1～3％、增稠剂的质量百分含量为0.2～0.5％、流平剂的质量百分含量为0.3～1％、ph调节剂的质量百分含量为0.1～0.2％。本技术实施例水性涂料中辅助助剂中分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、冻融稳定剂、成膜助剂、增稠剂、ph调节剂和流平剂等助剂，添加少量即可起到对应的功效，提高水性涂料的稳定性、施工性能等。
[0055]
在一些实施例中，分散剂包括：akzonobel alcosperse 747、basfcx 4231、basfcx 4320中的至少一种；选用的分散剂高效分散配方中的阻燃颜填料，提高配方的储存稳定性。
[0056]
在一些实施例中，润湿剂包括：weel.ad
tm infiltrate 7100、basf hydropalat 1080、infiltrate 7180中的至少一种；选用的润湿剂可降低水性涂料体系中的表面张力，提高粉料分散效率和配方的储存稳定性。
[0057]
在一些实施例中，消泡剂包括：sn-defoamer 1340、sn-defoamer154s、sn-defoamer nxz中的至少一种；选用的消泡剂能抑制涂料的制备、存储、运输、施工等过程中产生泡沫，并消除已产生泡沫。
[0058]
在一些实施例中，杀菌剂包括：lanxess preventol d7 lt、acticide mbs、acticide rsc conc中的至少一种；选用的杀菌剂是为了防治生产和存储中的各类细菌微生物，提高涂料储存稳定性。
[0059]
在一些实施例中，冻融稳定剂包括：乙二醇、丙二醇中的至少一种；选用的冻融稳定剂可使涂料在低温度(0℃以下)环境下产品内部的稳定不被破坏，提高了产品在低温(0℃以下)环境下的储存和运输稳定性。
[0060]
在一些实施例中，成膜助剂包括：伊士曼化学公司的eastman texanol、rhodiasolv dib、eastman optifilm enhancer 300中的至少一种；这些成膜助剂能降低配方中乳液的玻璃化温度，促进乳液成膜，从而提高水性涂料的成膜效率。
[0061]
在一些实施例中，增稠剂选自聚氨酯增稠剂；选用的增稠剂可以提高配方的中、低
剪切粘度，改善涂料的流挂性，同时更有利于产品运输和储存稳定性。在一些具体实施例中，聚氨酯增稠剂选自陶氏dow acrysol rm-8w。
[0062]
在一些实施例中，流平剂选自聚氨酯流平剂。本技术实施例采用的流平剂能有效提高配方的高剪切粘度，改善涂料的流动性，同时更有利于产品的施工性，使施工手感更加顺畅。在一些具体实施例中，聚氨酯流平剂选自dow acrysol rm-2020。
[0063]
在一些实施例中，ph调节剂包括：德国瓦克的bs 168、陶氏dow amp-95、巴斯夫basf bdeoa中的至少一种，这些材料均可有效调节多功能水性涂料的ph值，提高配方的储存稳定性。
[0064]
本技术实施例多功能水性涂料可通过下述方法制备。
[0065]
本技术实施例第二方面提供一种多功能水性涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0066]
将10～30份醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液、10～30份弹性乳液10～30％、2～5份防锈颜料、1～2份防闪锈剂、0.3～1份防霉防腐剂、0.5～1.5份硅烷偶联剂、30～40份阻燃颜填料、1～10份辅助助剂和水进行混合处理，得到多功能水性涂料。
[0067]
本技术实施例第二方面提供的多功能水性涂料的制备方法，获取各原料组分后进行混合处理，使各原料组分混合分散均匀，即可得到多功能水性涂料。制备工艺简答，操作灵活方便，适用于工业化大规模生产和应用。制备的多功能水性涂料属于可膨胀型涂料，同时具有优异的防水性能、防火性能、防腐性能等。
[0068]
在一些实施例中，辅助助剂包括：分散剂、润湿剂、消泡剂、杀菌剂、冻融稳定剂、成膜助剂、增稠剂和流平剂。本技术实施例多功能水性涂料中各原料组分及其含量的有益效果在前文中均有详细论述，在此不再赘述。
[0069]
在一些实施例中，混合处理的条件包括100～1600r/min。在一些具体实施例中，混合处理的步骤包括：
[0070]
s10.将防锈颜料、阻燃颜填料与分散剂、润湿剂、增稠剂、冻融稳定剂、ph调节剂、第一消泡剂和水混合均匀，以1200～1600r/min分散30～45分钟，进一步地将细度分散小于45μm，得到第一混合浆料；
[0071]
s20.将醋酸乙烯酯类-乙烯共聚物乳液和弹性乳液、成膜助剂、第二消泡剂与第一混合浆料，在转速为400～600r/min的条件下分散5～10分钟，使各组分混合均匀，得到第二混合浆料；
[0072]
s30.将增稠剂和流平剂与第二混合浆料，在转速为800～1200r/min的条件下分散10～20分钟，充分混合均匀，得到第三混合浆料；
[0073]
s40.将防闪锈剂、硅烷偶联剂、杀菌剂、防霉防腐剂、水与第三混合浆料，在转速为300～600r/min的条件下分散5～10分钟，使各原料组分混合均匀，得到多功能水性涂料。
[0074]
本技术实施例多功能水性涂料在制备过程中各原料组分以上述顺序混合，有利于使各原料组分更好的混合均匀，提高多功能水性涂料的存储、运输、施工等稳定性。
[0075]
为使本技术上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本技术实施例多功能水性涂料及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。
[0076]
实施例1
[0077]
一种多功能水性涂料，其配方及制备工艺如下表1所示：
[0078]
表1
[0079]
[0080][0081]
实施例2
[0082]
一种多功能水性涂料，其配方及制备工艺如下表2所示：
[0083]
表2
[0084]
[0085][0086]
实施例3
[0087]
一种多功能水性涂料，其配方及制备工艺如下表3所示：
[0088]
表3
[0089]
[0090][0091]
对比例1
[0092]
一种防火涂料，其配方及制备工艺如下表4所示：
[0093]
表4
[0094]
[0095][0096]
进一步的，为了验证本技术实施例的进步性，对实施例1～3制备的多功能水性涂料和对比例1制备的防火涂料的耐燃时间、耐盐雾时间、断裂伸长率等分别进行了测试，测试方法如下所示：
[0097]
1、耐燃时间：gb 12441-2018
[0098]
2、耐盐雾测试：gb/t1771-2007
[0099]
3、断裂伸长率：gb/t16777-1997
[0100]
测试结果如下表5所示：
[0101]
表5
[0102]
指标实施例1实施例2实施例3对比例1耐燃时间/min15161615耐盐雾/h200200200不超过24
断裂伸长率/％310300320不超过100
[0103]
由上述测试结果可知，本技术实施例1～3制备的多功能水性涂料耐燃时间达到15分钟，与对比例1防火涂料的防火性能相当，并且耐盐雾时间达到200小时以上，断裂伸长率达到300％以上，同时表现优异的防火性能、防腐性能、以及机械性能。显著优于对比例1普通防火涂料的耐盐雾性能，以及断裂伸长等机械性能。且本技术实施例1～3制备的多功能水性涂料的漆膜满足gb 12441-2018、hg/t 5176-2007、jc/t864-2008，环境友好，综合性能优异。
[0104]
以上所述仅为本技术的较佳实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。