[发明专利]一种环保型彩瓦涂料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于建筑用涂料领域，涉及一种基于硅丙乳液的环保型水性彩瓦涂料及其制备方法。

技术背景

随着我国建筑行业的迅速发展，人们对建筑美化提出了更多的要求，彩色水泥屋面瓦就是一种美化建筑物的新型墙体屋面材料。相比传统的粘土彩瓦，彩色水泥屋面瓦一方面具有强度高、质量轻、色彩丰富、装饰效果好等优点，另一方面，在彩色屋面瓦生产过程中，以水泥代替了粘土，有效地保护了我国宝贵的土地资源。

最早的水泥彩瓦是在水泥表面喷涂一层溶剂型涂料，这种溶剂型涂料在生产和施工的过程中都有大量的VOC排放，对人体和环境都是不利的；而且，由于水泥彩瓦的生产工艺特殊，彩瓦漆的干燥成膜伴随着水泥硬化同时进行，这个过程水泥表面含水量很大，溶剂型涂料不易在水泥表面润湿，所得漆膜容易与水泥表面剥离。因而，开发乳液型环保彩瓦涂料是顺应市场需求及实际应用的要求的。

传统的乳液型彩瓦涂料由于其耐水性、抗沾污性、耐久性能都比不上溶剂型涂料。而且彩瓦涂料应用环境较为特殊：首先由于其应用在屋顶上，要有较强的耐候性来抵御自然界的日晒雨淋；其次前面提到了彩瓦涂料的成膜一般是伴随着水泥瓦的硬化同时进行的，水泥的硬化过程中会有大量的碱释放出来，因此，涂层必须要有较好的耐碱性。而传统的乳液型涂料达不到长期耐候要求，例如，应用纯丙乳液制备水性彩瓦涂料，纯丙乳液对颜料的粘结力好，成膜性、涂膜耐碱性、耐老化性都较好，但是其耐水和抗沾污性相对较差；苯丙乳液在共聚物中引入了苯环，涂膜的耐水性以及抗沾污性得到提高，但是其耐老化性却因为苯环中不饱和键的存在而下降，因此，开发能满足水泥彩瓦涂料应用要求的特殊乳液是非常必要的。

近年来，有机硅被广泛引入到丙烯酸酯主链或侧链上来制备有机硅丙烯酸酯乳液。由于Si-O键具有较大的键能和较低的内聚能，赋予有机硅涂层以优异的耐候性、抗沾污性、耐水性和良好的透气性，因此将有机硅与丙烯酸酯以乳液聚合的方式相结合应用于彩瓦涂料具有较好的应用前景。一般来说，以乳液聚合的方式制备有机硅改性丙烯酸酯乳液有以下几种方法：

(1)、常规乳液聚合法：以预乳液法或单体滴加法通过较慢的滴加速率或有机硅单体的后加入增加硅烷与丙烯酸酯单体共聚的几率，减少了有机硅与水接触的时间进而降低了有机硅分子之间缩合反应速率。

(2)、核壳乳液聚合法：以种子乳液聚合法先制得聚合物核乳液，然后再在核乳液的基础上制得核壳型乳液。这种方法所得乳液以丙烯酸酯为壳而有机硅分布在核层，从而提高了乳液的稳定性。

(3)、细乳液聚合法：以乳化剂和助乳化剂聚合形成50～500nm的稳定液滴，并且体系内几乎无游离的胶束和单体存在。成核方式以单体液滴成核为主，即每个液滴为一个微反应器，单体无需从单体液滴向胶束迁移，而直接捕获水相中的自由基成核。

常规乳液聚合的主要成核机理为胶束成核，即单体液滴源源不断地向乳胶粒中补充单体直至单体液滴消失。有机硅单体在向乳胶粒迁移的过程中易过早的水解缩合而使得乳液凝聚失稳。虽然以细乳液聚合方式来制备硅丙乳液在很大程度上弥补了常规乳液聚合不稳定性的问题，但是分布在液滴与水界面上的有机硅单体仍存在一定程度的水解而使乳液的长期稳定性不好。

鉴于上述常规乳液聚合法和细乳液聚合法的不足，本发明通过引入细乳液聚合来改善常规乳液聚合制备硅丙乳液的不足，避免了硅烷单体在向胶束迁移中发生水解缩合；同时，硅丙乳液引入含羟基丙烯酸酯亲水单体，使大部分硅氧烷单体限制在细乳液滴内部聚合，避免因与水接触而水解缩合导致乳液凝胶；并通过调节丙烯酸烷酯与乙烯基硅氧烷的配比，在聚合过程中迅速消耗硅氧烷以保持乳液稳定。所得乳液长期稳定性好，配合水性颜料制得的彩瓦涂料的耐水性、耐候性、抗沾污性得到了显著提高。

发明内容

本发明的目的之一在于将细乳液聚合技术应用于硅丙乳液的制备。

本发明的目的之二在于制备一种长期稳定性高的硅丙乳液。

本发明的目的之三在于制备一种基于硅丙乳液的具有优异的耐水性、耐候性、抗沾污性的环保型水性彩瓦涂料。

为了达到以上目的，本发明主要采用了以下方法：

一种环保型彩瓦涂料，其特征在于以细乳液聚合所得硅丙乳液为成膜物质，以氧化铁系颜料为主要彩瓦颜料。其中硅丙乳液的配方如下：

进一步，本发明还具有如下的技术要点：

所述硅丙乳液的复合乳化剂为阴离子乳化剂和非离子乳化剂的复配体系。并且，阴离子乳化剂与非离子乳化剂按质量比1∶1配得，复合乳化剂占单体质量百分含量的2～4％。