一种水性外墙涂料及其制备方法与流程

1.本发明涉及涂料领域，具体为一种水性外墙涂料及其制备方法。


背景技术：

2.外墙涂料主要是用来装饰房子的外围，容易经常受到日晒雨淋，所以既要保证耐污性佳，又要保证保光保色性好。
3.高光外墙在市场上仍具有较大的需求，如高架桥、城市翻新和农村自建房等都喜欢使用高光外墙，随着油性外墙涂料由于环保原因已经退出市场，现有的很多外墙建筑都使用水性外墙涂料，但是水性外墙涂料光泽度和耐沾污性能差，测得60
°
光泽度达不到60
°
，还容易被外界的污垢留下痕迹，难以起到长期的装饰效果，并且部分水性外墙涂料容易粉化，还会造成翻新困难，翻新成本比较高等问题。
4.因此有必要针对现有产品的缺陷，找到一款既可以保证60
°
光泽≥60
°
，又具有优异耐污性和高遮盖力的水性外墙涂料。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种水性外墙涂料及其制作方法，以使水性外墙涂料具备高光泽性能和优秀的耐沾污性能。
6.根据本发明的一个方面，提供一种水性外墙涂料，由a组分、b组分、c组分、d组分组成；按重量份数计算，a组分包括：纯丙乳液55～60份；b组分包括：钛白粉25～30份；c组分包括：助剂7.5～12份，其中，助剂包括防霉防藻剂，防霉防藻剂包括oit、zpt和diuron中的至少两种；d组分包括：水性溶剂4～8份。
7.本发明所提供的水性外墙涂料中的钛白粉含量高，从而使由上述外墙涂料所形成的涂层具有较低的吸油性，从而有优异的高泽，使其具备高光的显示效果，另一方面，高含量的钛白粉也能够使得由上述外墙涂料所形成的漆膜具有高遮盖力，同时钛白粉具有较高的莫氏硬度，增强漆膜硬度，赋予漆膜优异的耐沾污性能。此外，本发明向外墙涂料中添加采用新型微载镶嵌技术的oit、zpt和diuron 中至少两种复配而成的防霉防藻剂，可以有效地抑制藻类在上述外墙涂料生长，避免涂料变质，还可以有效提升涂料储存稳定性、热稳定性和uv稳定性，降低防霉防藻剂在漆膜中析出和变色的风险，能长期抑制霉菌和藻类的生长，为涂料提供保护。
8.优选地，纯丙乳液的固含量为56～60％。
9.优选地，纯丙乳液为巴德富生产的、牌号为rs-2808a的乳液产品。在本方案所采用的上述纯丙乳液中，是一种自交联改性丙烯酸共聚乳液，独特的交联体系配合结构阶梯分布技术，使漆膜保证高光泽度同时提供优异的耐沾污性能。
10.优选地，钛白粉为氯化法金红石型钛白粉。
11.可选地，钛白粉为美国科慕公司生产的、牌号为r-706的钛白粉。该钛白粉能够更好地本发明所采用的涂料分散质所湿润和分散，能够进一步地提高外墙涂料的白度、光泽
度、遮盖力、耐候性。此外该钛白粉的莫氏硬度达到6以上，从而进一步地提高了本发明的水性外墙涂料所形成的涂层的硬度，使其具有更好的耐沾污性能。
12.优选地，防霉防藻剂由oit、zpt和diuron复配而成，其中，按照质量比计算，在所述防霉防藻剂中，oit：zpt：diuron＝1：1：2。
13.可选地，防霉防藻剂为英国索尔公司生产的、牌号mkx 1的防腐防藻剂。该防霉防藻剂可以提升涂料的罐内稳定性、热稳定性和漆膜uv稳定性，降低防霉防藻剂在漆膜的水析出和变色风险，能长期抑制涂料中霉菌和藻类的生长，为漆膜提供保护。
14.优选地，助剂ph调节剂，ph调节剂为amp-95。
15.amp-95用于作为ph调节剂，在配方中具有优异的ph稳定性，能够对体系的酸碱度进行准确地调节，同时具有一定的分散润湿作用，防止涂料中的颗粒再凝聚，使粒子长期分散悬浮于涂料中，能提高有光乳胶漆的光泽。
16.优选地，按重量份数计算，amp-95添加量为0.1～0.2份。
17.可选地，amp-95为陶氏化学生产的、牌号为amp-95的ph调节剂。
18.优选地，助剂包括分散剂，分散剂为聚羧酸铵盐和聚羧酸钠盐。聚羧酸铵盐属于疏水改性铵盐分散剂，具有光泽高，耐水性好、初期附着力好、耐雨痕、展色性好和透水率低特点。聚羧酸钠盐具有具有分散效率高，低起泡性。
19.可选地，聚羧酸铵盐为圣诺普科有限公司生产的、牌号为sn-dispersant 5027的铵盐分散剂。
20.可选地，聚羧酸钠盐为圣诺普科有限公司生产的、牌号为sn-dispersant 5040的钠盐分散剂。
21.优选地，助剂还包括改性硅酮类消泡剂。此类消泡剂具有优异且持久的消泡能力，对光泽影响小，不容易油缩。
22.可选地，改性硅酮类消泡剂为圣诺普科有限公司生产的、牌号为 sn-defoamer 1311的消泡剂。
23.优选地，助剂包括润湿剂，润湿剂为脂肪醇聚氧乙烯醚类。脂肪醇聚氧乙烯醚类作为润湿剂，具有优异的润湿能力、不含apeo、低起泡性和水生生物毒性低等特点，并且与本配方体系的相容稳定高。
24.可选地，脂肪醇聚氧乙烯醚类为陶氏化学公司生产的、牌号为eh-9的润湿剂。
25.优选地，助剂还包括醇酯类成膜助剂。此类成膜助剂成膜效率高，不属于 voc范围，跟配方相容性好。
26.可选地，醇酯类成膜助剂为美国伊斯曼公司生产的、牌号为texanol的成膜助剂。
27.优选地，助剂包括丙二醇类防冻剂。此类防冻剂防冻效率高，气味低、性价比高，生物毒性相对比较小。
28.可选地，丙二醇类防冻剂为广州市晨丰化工有限公司生产的丙二醇防冻剂。
29.优选地，助剂包括聚氨酯类增稠流平剂。此类增稠流平剂不含apeo和甲醛，与配方的相容性好，ici粘度高，流平性好。
30.可选地，聚氨酯类增稠流平剂为陶氏化学公司生产的、牌号为rm-2020npr 的增稠流平剂。
31.优选地，助剂包括防腐剂，防腐剂为mit、bit中至少一种。
32.可选地，防腐剂为英国索尔公司生产的、牌号mbs的防腐剂。此类防腐剂包括mit和bit，二者有协同增效作用，对细菌和真菌有广谱的杀灭效果，同时耐ph和高温性能好，持久性好，毒性更低。
33.优选地，按重量份数计算，助剂中各组分含量为：分散剂0.6～1.2份，改性硅酮类消泡剂0.3～0.7份，润湿剂0.2～0.4份，醇酯类成膜助剂4～5份，丙二醇类防冻剂1.5～2份，聚氨酯类增稠剂流平剂0.3～0.6份，防腐剂0.2～0.4份，
34.根据本发明的另一个方面，提供一种上述水性外墙涂料的制备方法，包含以下步骤：步骤一，向d组分中添加c组分中的一部分助剂，得到预混合液；步骤二，将预混合液与b组分混合，并对混合后得到的浆料进行研磨，至浆料中的颗粒细度少于45μm，得到研磨分散浆料；步骤三，使研磨分散浆料与a组分混合均匀，形成半成品浆料；步骤四，向半成品浆料中添加c组分中剩余的助剂，充分混合，制得成品；在上述过程中，防霉防藻剂在步骤四中进行添加。
35.优选地，步骤一中添加的c组分为分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防冻剂以及ph调节剂。
36.优选地，步骤一中混合搅拌的转速为200～300rpm，搅拌时间为3～5分钟。
37.优选地，步骤二中研磨的转速为1500～2000rpm，打浆研磨时间为25～30 分钟。
38.优选地，步骤三中混合搅拌的转速为800～1200rpm，搅拌时间为5～10分钟。
39.优选地，步骤四中混合搅拌的转速为800～1200rpm，搅拌时间为10～15分钟。
40.综上所述，相比于现有技术，本发明所提供的方案具有如下有益效果：
41.(1)本发明介绍了一种水性外墙涂料，具有高光泽性能，且附着力强，遮盖力好，而且具有优秀的耐沾污性能，便于清洗，起到长期的装饰效果。
42.(2)本发明介绍的水性外墙涂料，不仅原料环保，还具备良好的保光保色性，可以长期维持涂料的颜色，且防霉防藻效果良好，降低了储存条件，扩宽了使用范围。
43.(3)本发明介绍的水性外墙涂料中加入足量的钛白粉，其低吸油量使钛白粉在配方中更容易被润湿分散，并提供高光泽度和遮盖力，同时具有较高的硬度的钛白粉可以提升漆膜硬度，从而赋予涂料更好的耐沾污性能。
44.(4)本发明介绍的水性外墙涂料中使用amp-95作为ph调节剂，不仅能够有效提高涂料的ph稳定性，且具有分散润湿作用，进而提高涂料的光泽。
具体实施方式
45.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
46.实施例1
47.本实施例提供一种水性外墙涂料，由以下组分组成：
48.表1.实施例1用于制备水性外墙涂料的原料组成
[0049][0050]
本实施例的制备方法如下：
[0051]
步骤一，向d组分中添加c组分中的分散剂、润湿剂、消泡剂、成膜助剂、防冻剂以及ph调节剂，充分混合，以利于颜料的分散，混合搅拌的转速控制在200～300rpm，搅拌时间在3～5分钟，得到预混合液；
[0052]
步骤二，将预混合液与b组分混合，并对混合后得到的浆料进行研磨，转速控制在1500～2000rpm，打浆研磨25～30分钟，至浆料中的颗粒细度少于45μm，颜料粒子在高速搅拌的高剪切速率作用下，被分散成原级粒子，并且在分散助剂体系的作用下得到分散稳定状态，得到研磨分散浆料；
[0053]
步骤三，使研磨分散浆料与a组分混合均匀，混合的搅拌速度控制在 800～1200rpm，搅拌时间在5～10分钟，形成半成品浆料；
[0054]
步骤四，向半成品浆料中添加c组分中剩余的助剂，充分混合，混合搅拌的转速控制在800～1200rpm，搅拌时间在10～15分钟，制得成品；其中，防霉防藻剂在步骤四中进行添加。
[0055]
实施例2
[0056]
本实施例提供一种水性外墙涂料，由以下组分组成：
[0057]
表2.实施例2用于制备水性外墙涂料的原料组成
[0058][0059]
参照实施例1提供的制备方法制备水性外墙涂料，与实施例1相比，本实施例除了上述的配方组成与实施例1构成区别以外，用于制备水性外墙涂料的操作步骤与实施例1严格保持一致。
[0060]
实施例3
[0061]
本实施例提供一种水性外墙涂料，由以下重量组分组成：
[0062]
表3.实施例3用于制备水性外墙涂料的原料组成
[0063][0064]
参照实施例1提供的制备方法制备水性外墙涂料，本实施例与实施例1相比，除了上述的配方组成与实施例1构成区别以外，用于制备水性外墙涂料的操作步骤与实施例1严格保持一致。
[0065]
实施例4
[0066]
本实施例提供一种水性外墙涂料，其制备方法与实施例1的区别在于物料组分中纯丙乳液更换为保立佳公司生产的、牌号为blj-9960的纯丙乳液，其余配方物料和制备方法与实施例1严格保持一致。
[0067]
实施例5
[0068]
本实施例提供一种水性外墙涂料，其制备方法与实施例2的区别在于物料组分中纯丙乳液更换为保立佳公司生产的、牌号为blj-9960的纯丙乳液，其余配方物料和制备方法与实施例2严格保持一致。
[0069]
实施例6
[0070]
本实施例提供一种水性外墙涂料，其制备方法与实施例3的区别在于物料组分中纯丙乳液更换为保立佳公司生产的、牌号为blj-9960的纯丙乳液，其余配方物料和制备方法与实施例3严格保持一致。
[0071]
实施例7
[0072]
本实施例提供一种水性外墙涂料，其制备方法与实施例1的区别在于物料组分中防霉防藻剂更换为上海鹏图公司生产的，牌号为oit-45和集奇生物公司生产的、牌号为mx7453的防霉防藻剂，其余配方物料、防霉防藻剂的复配比例和制备方法与实施例1严格保持一致。其中，上海鹏图公司的oit-45为oit防霉防藻剂，集奇生物公司的mx7453为diuron。
9780-2013中的外墙涂料涂层耐沾污试验方法中的涂刷法a法做沾污性能对比。
[0094]
测试结果：测试例1的光泽度、耐沾污性测试结果如表4所示。
[0095]
表4.涂料的光泽度、耐沾污性测试结果
[0096]
项目60
°
光泽度(
°
)耐沾污性能(％)实施例174.59.82实施例267.86.29实施例360.14.23实施例456.913.11实施例550.79.56实施例646.27.85实施例774.19.68实施例874.39.97实施例974.29.57实施例1072.49.60实施例1181.625.56对比例174.29.78对比例274.19.87对比例374.49.75
[0097]
外墙涂料涂层耐沾污性计算方法：
[0098]
x
外
＝∣a-b∣/a
×
100％
[0099]
式中：
[0100]
x
外
—外墙涂料涂层的反射率系数下降率；
[0101]
a—涂层初始反射率系数；
[0102]
b—涂层经耐沾污试验后的平均反射系数。
[0103]
结果取三块试板的算术平均值，保留2位有效数值，三块试板的平行测定相对误差应不大于15％。其中数值小代表耐沾污性能好，反之耐沾污性能差。
[0104]
在实施例1～3所制得的水性外墙涂料中，随着乳液含量下降、钛白粉含量提高，对应漆膜的耐沾污性能有明显的提升，在水性外墙涂料中添加低吸油量、高莫氏硬度的钛白粉既能够减少光泽的下降也能提高水性外墙涂料形成的漆膜硬度从而提升的耐沾污性能。一方面，分别由上述三个实施例所制得的水性外墙涂料所形成的漆膜的60
°
光泽度都能够达到大于60
°
的水平，由此说明，当水性外墙涂料中的钛白粉含量为25～30％时，水性外墙涂料能够同时具备优异的耐沾污性能、光泽度和遮盖力。在上述实施例中，实施例2所采用的配方为用于制备水性外墙涂料的最佳配方配比，实施例2所制得的水性外墙涂料形成的漆膜的光泽度和耐沾污性能可以满足城市高架桥道路(桥)用合成树脂乳液外用涂料团体标准面漆要求。
[0105]
对比实施例1～3和实施例4～6在表4中对应的性能数据测试结果，可以表明，所采用的纯丙乳液的种类会对水性外墙涂料的光泽度和耐沾污性能构成一定的影响，在用于制备水性外墙涂料的配方组分配比相同的情况下(实施例1和实施例4形成对照，实施例2和实施例5形成对照，实施例3和实施例6形成对照)，采用rs-2808a纯丙乳液作为配方组分的水
性外墙涂料所形成的漆膜具有更高的 60
°
光泽度以及更优异的耐沾污性能。另外，将实施例2和实施例11对应的产品性能测试结果进行比对，也能够得出在同样的配比下采用rs-2808a纯丙乳液作为配方组分的水性外墙涂料所形成的漆膜具有更高的60
°
光泽度以及更优异的耐沾污性能的结论。综上，利用rs-2808a纯丙乳液配制本发明的水性外墙涂料，能够同时使得水性外墙涂料的耐沾污性能和光泽度得到提升。对比实施例1、实施例7～9和对比例1～3在表4中对应的性能数据测试结果，结果表明更换用于配制水性外墙涂料中的防霉防藻剂，对水性外墙涂料形成的漆膜的光泽度和耐沾污性能影响不大。
[0106]
实施例1和实施例10在制备水性外墙涂料的过程中，分别采用了不同的ph 调节剂，比对上述两个实施例在表4中的数据，可以看到对应实施例1的60
°
高泽度更高、耐沾污性能更佳，由此说明实施例1通过采用amp-95作为ph调节剂，不仅能够对漆料的酸碱度进行调节，还能够改善漆料的成膜性能。其中， amp-95具有良好的分散润湿作用，实施例1向水性外墙涂料中加入amp-95， amp-95能够防止涂料中的不溶颗粒再凝聚，使粒子长期均匀地分散悬浮于涂料中，由此使其所制得的水性外墙涂料能够形成具有更高60
°
光泽度的漆膜。
[0107]
测试例2
[0108]
(1)储存稳定性测试
[0109]
测试对象：对实施例1、实施例7～9、对比例1～3进行储存稳定性测试。
[0110]
测试方法：于鼓风烘箱(50
±
2)℃实验条件下，储存一个月后将测试对象分别搅拌均匀，使用150um湿膜制备器在玻璃板上进行刮膜，在环境温度(23
ꢀ±
1)℃，相对湿度(50
±
5)％的实验情况下养护24小时，然后使用色差仪以实施例1为标准，测试7-9实施例、对比1-3对比例的b值。其中， b表示偏黄相，-b表示偏蓝相。
[0111]
(2)暴晒后防霉、防藻测试
[0112]
测试对象：对实施例1、实施例7～9、对比例1～3进行户外暴晒测试。
[0113]
测试方法：在a4水泥板上滚涂一道透明封闭底漆，等干燥后再将测试对象滚涂成两道面漆，在环境温度(23
±
1)℃，相对湿度(50
±
5)％的实验情况下养护后放在广东佛山工厂暴晒场6个月后，按照gb/t 1741-2007中的方法进行防霉等级判定和gb/t 21353-2008中的方法进行防藻等级判定。
[0114]
测试例2的测试结果如表5所示。
[0115]
表5.涂料的储存一个月后漆膜黄变和暴晒后防霉、防藻等级结果
[0116]
项目b值防霉等级防藻等级实施例1标样00实施例7 0.310实施例8 0.101实施例9 0.210对比例1 0.111对比例2 0.410对比例3011
[0117]
从表5可知，以实施例1的性能测试结果作为标准，对比实施例7～9和对比例1～3的性能测试结果，采用oit、diuron和zpt中的至少两种复配时，b值、防霉等级、防藻等级的综合性能较好，黄变指数较低，暴晒6个月后的防霉防藻的性能也相对优秀。其中，采用oit、
diuron和zpt三种复配的防霉防藻剂制得的水性外墙涂料性能最佳，不仅可以长期抑制涂料中霉菌和藻类的生长，为所形成的漆膜提供保护，还可以提升罐内稳定性、热稳定性和漆膜uv稳定性，使涂料在经历6个月暴晒后，仍保持优异的防霉防藻能力，降低漆膜的变色风险。而相较于实施例1而言，对比例1(以oit作为单组分的防霉防藻剂)和对比例 3(以zpt作为单组分的防霉防藻剂)的防霉防藻能力下降，对比例2(以diuron 作为单组分的防霉防藻剂)的防霉等级下降且黄变明显。此外，在发明人长期实验与操作中发现，使用diuron作为防霉防藻剂的涂料，防藻能力强，但变色风险较高，黄变明显；而zpt和oit在变色方面不明显，变色风险较小；若使用 diuron和zpt复配的防霉防藻剂，则zpt可以有效缓解使用diuron带来的黄变效应；若使用oit和zpt复配的防霉防藻剂，则可以有效提升防霉等级。
[0118]
因此，当使用oit、diuron和zpt中的至少两种物料复配的防霉防藻剂时，不仅能长期抑制所制得的水性外墙涂料中霉菌和藻类的生长，为所形成的漆膜提供保护，还可以提升涂料的罐内稳定性、热稳定性和漆膜uv稳定性。
[0119]
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。