本发明属于建筑外墙耐老化涂料，具体涉及一种用于建筑外墙耐老化的水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料及其制备方法。
背景技术：
自公元1056年的中国67米山西应县木塔，到2010年迪拜828米的哈利法塔，建筑的结构在不断的向着高层的趋势发展。在当今社会高层建筑是人类生活的需求也是社会生产的需求，与此同时是现代化、工业化、城市化以及商业化的必然结果。但与此同时，随着建筑楼层的加高，因建筑外墙老化而导致的损失也随之增加。建筑外墙涂料饰面长期暴露于大气中，受到太阳光不段的照射，在紫外线长期反复的作用下，涂层易发生粉化、老化等现象，这使得建筑外墙的涂层失去了原先具有的装饰功能及保护功能。传统的建筑外墙涂料通过添加抗老化剂等助剂以期达到吸收紫外线的功效。而此种方法抗老化效果差，助剂造价高。因此耐老化涂料的研发及应用迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明为了解决传统溶剂型涂料voc含量高，毒性强，耐老化性能差等缺点，提供一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料。本发明以环氧树脂、纳米二氧化铈、十二烷基硫酸钠、表面活性剂为原料，通过相反转法将环氧树脂转化为环氧乳液，采用表面包覆法对纳米二氧化铈进行改性，改善其在环氧乳液体系中的分散性，并利用纳米二氧化铈所具有高紫外吸收特性，制备出一种环保无毒的耐老化涂料。
本发明的另一目的是提供上述水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料的制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料，包括水性环氧乳液和改性纳米二氧化铈、固化剂，其中水性环氧乳液包括：环氧树脂、十二烷基硫酸纳、助剂，所述助剂包括润湿剂、流平剂、消泡剂、分散剂，十二烷基硫酸纳的质量为环氧树脂质量的1％-5％，助剂总质量占环氧树脂的1％，润湿剂、流平剂、消泡剂及分散剂的物质的质量比为1：1：1.5：1.5，体系固含量为45％～55％；改性纳米二氧化铈包括表面活性剂、粒径小于100nm的纳米二氧化铈、去离子水，所述的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的一种或几种，其用量为纳米二氧化铈的1％-10％；改性纳米二氧化铈的量为水性环氧乳液质量的1％～5％；固化剂的量为水性环氧乳液质量的1～1.2倍；体系固含量为45％～55％。
第二方面，本发明提供一种水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料的制备方法，其步骤如下：
(1)水性环氧乳液的制备：将环氧树脂、十二烷基硫酸钠在50～90℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，十二烷基硫酸钠加入量为环氧树脂质量的1％～5％，将助剂按环氧树脂质量的1％加至体系中，助剂为润湿剂、流平剂、消泡剂及分散剂的混合物，其质量比为1：1：1.5：1.5，将去离子水1ml/5min至1ml/min速率加入反应体系中，去离子水用量为水性环氧乳液体系总质量的45％～55％，待去离子水滴定完毕后，降温出料，得到固含量为45％～55％的水性环氧乳液；
(2)改性纳米二氧化铈的制备：将纳米二氧化铈粉体加入去离子水中制得悬浊液，纳米二氧化铈与去离子水质量比为1：100，在超声分散器中分散30min，将表面活性剂加入悬浊液中，表面活性剂的用量为纳米二氧化铈粉体质量的1％～10％，使用氢氧化钠及盐酸溶液调节体系ph为3～11，并在40～80℃的水浴锅中反应0.5～2h后抽滤，将滤饼取出后在120℃烘箱内干燥4h，研磨备用；
(3)复合乳液的制备：将制得改性纳米二氧化铈与水性环氧乳液在高速分散器下以1000rmp进行搅拌，改性纳米二氧化铈加入量为水性环氧乳液质量的1％～5％，并加入固化剂，固化剂用量为水性环氧乳液的1～1.2倍，将去离子水缓慢滴加至体系中，去离子水用量为复合乳液体系总质量的45％～55％，待去离子水滴定完毕后，得到固含量为45％～55％的复合乳液。
优选地，步骤(2)的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、烷基苯磺酸钠、硬脂酸中的一种或几种。
第三方面，提供上述水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料的应用，要求涂装基材表面达到喷砂sa2.5级以上，刷涂或喷涂，室温即可固化，表干时间为30min，实干时间为12h左右。
本发明的技术效果：
水性环氧树脂具有适应性强、施工便捷等优点，且其以水作为分散介质，较溶剂型体系具有低voc环保无毒的优良特性，纳米二氧化铈表面具有大量的羟基，表现出较强的极性，其易与空气中的水分结合，产生自聚现象。因此，需对纳米二氧化铈进行表面覆盖改性，减弱其自聚现象，增加其在乳液中的分散性。表面活性剂具有种类多、价格低、易获取等优点，选择其作为纳米二氧化铈的改性剂具有一定的经济及推广价值。纳米二氧化铈具有很强的紫外吸收特性。将水性环氧乳液与纳米二氧化铈相结合，综合两者所具有的优点，可得到一种低voc乳液，无毒无害，不燃不爆，符合环保要求，具有优良耐老化性能的环保涂料。
具体实施方式
通过以下详细说明可以进一步理解本发明的特点和优点。所提供的实施例仅是对本发明方法的说明，而不以任何方式限制本发明揭示的其余内容。
以下实施例中的纳米二氧化铈购自阿拉丁，产品编号：c103984，<100nm(sem)。固化剂购自上海爱世博有机硅材料有限公司
实施例1：
本实施例中，水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料按照质量计，包括以下步骤：
(1)水性环氧乳液的制备：称取100g环氧树脂、1g十二烷基硫酸钠在一定50℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，将0.2g润湿剂、0.2g流平剂、0.3g消泡剂及0.3g分散剂加至体系中，将125g去离子水按1ml/5min速率加入反应体系中，待去离子水滴定完毕后，降温出料，得到固含量为45％的水性环氧乳液。
(2)改性纳米二氧化铈的制备：将2g纳米二氧化铈粉体加入去离子水中制得悬浊液，在超声分散器中分散30min，将0.02g的十二烷基苯磺酸纳加入悬浊液中，使用氢氧化钠及盐酸溶液调节体系ph至3，并在40℃的水浴锅中反应0.5h后抽滤，将滤饼取出后在120℃烘箱内干燥4h，研磨备用。
(3)复合乳液的制备：将制得1g改性纳米二氧化铈与100g水性氧乳液在高速分散器下以1000rmp进行搅拌，并加入100g固化剂，称取178g去离子水缓慢滴加至体系中，待去离子水滴定完毕后，得到固含量为45％的复合乳液。
(4)将复合乳液以线棒涂布器涂覆在表面粗糙度为sa2.5以上的马口铁片上，并控制膜厚为30μm、60μm及80μm。
对上述水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料进行性能测试，结果如下：
实施例2：
本实施例中，水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料按照质量计，包括以下步骤：
(1)水性环氧乳液的制备：称取100g环氧树脂、3g十二烷基硫酸钠在一定70℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，将0.2g润湿剂、0.2g流平剂、0.3g消泡剂及0.3g分散剂加至体系中，将104g去离子水按3ml/5min速率加入反应体系中，待去离子水滴定完毕后，降温出料，得到固含量为50％的水性环氧乳液。
(2)改性纳米二氧化铈的制备：将4g纳米二氧化铈粉体加入去离子水中制得悬浊液，在超声分散器中分散30min，将0.2g的十二烷基苯磺酸纳加入悬浊液中，使用氢氧化钠及盐酸溶液调节体系ph至7，并在60℃的水浴锅中反应1h后抽滤，将滤饼取出后在120℃烘箱内干燥4h，研磨备用。
(3)复合乳液的制备：将制得3g改性纳米二氧化铈与100g水性氧乳液在高速分散器下以1000rmp进行搅拌，并加入110g固化剂，称取163g去离子水缓慢滴加至体系中，待去离子水滴定完毕后，得到固含量为50％的复合乳液。
(4)将复合乳液以线棒涂布器涂覆在表面粗糙度为sa2.5以上的马口铁片上，并控制膜厚为30μm、60μm及80μm。
对上述制得的水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料进行性能测试，结果如下：
实施例3：
本实施例中，水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料按照质量计，包括以下步骤：
(1)水性环氧乳液的制备：称取100g环氧树脂、5g十二烷基硫酸钠在一定90℃的水浴锅中以3000rpm机械搅拌，将0.2g润湿剂、0.2g流平剂、0.3g消泡剂及0.3g分散剂加至体系中，将87g去离子水按1ml/min速率加入反应体系中，待去离子水滴定完毕后，降温出料，得到固含量为55％的水性环氧乳液。
(2)改性纳米二氧化铈的制备：将6g纳米二氧化铈粉体加入去离子水中制得悬浊液，在超声分散器中分散30min，将0.6g的硬脂酸加入悬浊液中，使用氢氧化钠及盐酸溶液调节体系ph至11，并在80℃的水浴锅中反应2h后抽滤，将滤饼取出后在120℃烘箱内干燥4h，研磨备用。
(3)复合乳液的制备：将制得5g改性纳米二氧化铈与100g水性氧乳液在高速分散器下以1000rmp进行搅拌，并加入120g固化剂，称取147g去离子水缓慢滴加至体系中，待去离子水滴定完毕后，得到固含量为55％的复合乳液。
(4)将复合乳液以线棒涂布器涂覆在表面粗糙度为sa2.5以上的马口铁片上，并控制膜厚为30μm、60μm及80μm。
对上述制得的水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料进行性能测试，结果如下：
从上表可以看出，本发明的水性有机树脂/改性纳米二氧化铈复合耐老化涂料机械性能优异，且具有优秀的抗老化性，符合在普通环境下施工的要求，可适用于建筑外墙等领域。
以上所述的实施例仅限于本发明的技术方案要求，但并非限制于本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或等效替换均应包含在本发明的保护范围之内。