本发明涉及防水涂料领域，尤其涉及一种金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料及制备方法。
背景技术：
：随着经济发展，房屋结构发生了很大变化，屋顶材料也日新月异。在众多的屋顶材料中，金属屋面由于其自重轻、强度高、塑性及韧性好、抗震性能优越、工业装配化程度高以及综合效益显著等众多优点，成为替代传统建筑屋面的一项建筑技术。尤其近几年，随着金属材料性能以及加工技术的发展，金属屋面已经被广泛应用于机械、轻工、纺织、化工和仓储等行业的厂房车间以及商务等工业和民用建筑的屋顶。金属屋面外露在环境中，经历着风吹日晒雨淋以及酸雨腐蚀，久而久之，不可避免会出现生锈、腐蚀进而渗水、漏水现象，严重影响了建筑物的使用寿命，后期还要反复维修，整体维护成本较高。金属屋面在使用3年后出现渗漏的屡见不鲜，5年之内严重影响使用的亦不在少数。另外，节能环保已经成为建筑物使用过程中必须考虑的问题，金属屋面作为建筑物围护结构中不可缺少的重要组成部分，对建筑物的节能起到了非常重要的作用。而单纯的金属屋面作为一种金属材料，导热性强，保温和隔热性较差，容易造成建筑物出现冬冷夏热的情况，加大了建筑物在使用过程中采暖和空调等方面的能源消耗，节能环保型差。目前针对金属屋面的防水主要有两种方案：一是在屋面顶部铺设沥青基防水卷材或tpo、pvc、edpm等高分子卷材；二是在屋面上涂刷普通丙烯酸弹性涂料或聚氨酯涂料。但是这两种方式都存在很多问题。用沥青基防水卷材或tpo、pvc、edpm等高分子卷材施工时，在凹槽、接缝和搭边时对施工要求较高，处理不当时会留有缝隙，水沿缝隙进入夹层后不易挥发，会加重屋面腐蚀，造成屋面漏水，起到适得其反的效果。铺设卷材时，对环境要求较高，基层如果潮湿、不平整或者不洁净时，在基层和卷材之间易产生空鼓，降低卷材使用寿命。更重要的是价格较高，成本成倍增加。而目前市面上普通的丙烯酸防水涂料和聚氨酯防水涂料质量参差不齐，存在着voc含量高、拉伸性能差、粘接强度低、不耐脏、不耐酸雨腐蚀、不耐老化、不耐沾污等缺点，另外，上述两种方式只是简单的解决了屋顶漏水的情况，在防腐蚀和节能环保方面不太理想。建筑物在使用过程中仍需消耗大量的能源用于采暖和空调等方面，不符合当前节能减排、低碳环保的理念。技术实现要素：本发明提供一种兼具防水性能、防腐性能和节能环保性能于一体的可逆热变色防水涂料，为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料，包括氧化石墨烯改性核壳型丙烯酸高弹乳液、颜料和保护助剂，所述的颜料包括温变蜡浆，所述的保护助剂包括：抗氧化剂、光吸收剂和热安定剂的一种或几种；还包括分散剂、润湿剂、杀菌剂、填料、增稠剂、成膜助剂、丙二醇、ph调节剂、水、消泡剂中的一种或几种。通过采用氧化石墨烯改性核壳型丙烯酸高弹乳液，改善了涂料的拉伸强度小、断裂伸长率低、不耐低温、不耐酸、粘接性能差、吸水率高的情况，做到不发粘、高温不回粘、渗透性强、防腐性能优异、可带锈施工。温变蜡浆不同于常用的温变粉，是一种新型温变材料，性能更加优异，相容性提高更易分散，耐久性更长，变色过程更加精确。温变蜡浆种类较多，有多种颜色、不同的变色温度和多种变色形式。可以根据金属屋面所处地域环境条件和具体需要灵活选择颜色和变色形式。本专利以颜色为彩钢板常用的蓝色，变色形式为低温有色高温白色，变色点为25℃为例，但不限于此。采用温变蜡浆和各保护助剂，解决了普通变色涂料用的温变粉在使用过程中变色不灵敏、不耐老化、性能易衰减、使用年限低等缺点，大大提高了节能效果。进一步的，各组分按重量份计算如下：氧化石墨烯改性核壳型丙烯酸高弹乳液38～45份，抗氧化剂0.3～0.5份，分散剂0.4～0.6份，光吸收剂0.2～0.6份，润湿剂0.2～0.3份，热安定剂0.4～0.8份，颜料9～13份，杀菌剂0.1～0.2份，填料30～35份，增稠剂0.2～0.3份，成膜助剂0.4～0.5份，丙二醇1.0～1.7份，ph调节剂0.05～0.1份，水8～11份，消泡剂0.5～1.0份，共计100份。优选的，所述的颜料还包括金红石型钛白粉。优选的，所述的填料包括白炭黑、沉淀硫酸钡、高岭土、石英粉、硅微粉、玻化微珠、包覆型纳米氧化锌、隔热粉中的一种或几种。优选的，所述的润湿剂包括烷基聚氧乙烯醚或十二烷基磺酸盐中的一种或两种。优选的，所述的分散剂包括聚丙烯酸酸盐分散剂、聚羧酸盐分散剂、三聚磷酸盐分散剂中的一种或几种。优选的，所述的分散剂包括聚丙烯酸酸盐分散剂、聚羧酸盐分散剂、三聚磷酸盐分散剂中的一种或几种。优选的，所述的光吸收剂包括2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑中的一种或几种。优选的，所述的热稳定剂包括受阻胺类热安定剂。优选的，所述的抗氧化剂包括受阻酚类抗氧化剂。上述的金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料的制备方法，制备步骤包括：(1)将水、润湿剂、分散剂、25％的消泡剂加入分散釜中，分散均匀；(2)将不包含温变蜡浆的颜料、填料加入分散釜中进行打浆；(3)将分散釜温度控制在温变蜡浆的变色点温度，将温变蜡浆、抗氧化剂、光吸收剂和热安定剂依次加入分散釜，分散至均匀；(4)加入50％消泡剂，继续搅拌；(5)加入氧化石墨烯改性核壳型丙烯酸高弹乳液搅拌；(6)加入成膜助剂、杀菌剂、25％消泡剂搅拌；(7)加入ph调节剂搅拌，随后加入提前混合均匀的水、丙二醇和增稠剂的混合物搅拌；(8)检测细度均匀合格后下料。采用本发明技术方案生产的金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料具有性能和施工方面具有优势：1、性能优势：1)随温变色的节能特性在涂料配方中添加一定量的温变蜡浆，温变蜡浆在收到外界温度变化的信息时及时做出适应性的改变，使得涂层颜色发生变化：比如夏季温度较高时，涂层颜色变浅，加大对太阳光线反射，减少对太阳热量吸收，使得室内温度维持在较低水平。冬季温度较低时，涂层颜色加深，减少对太阳光线反射，增加对太阳热量的吸收，使得室内温度维持在较高水平。另外，隔热粉、玻化微珠等填料的加入也在一定程度上起到了节能效果。通过以上两个方面大大降低了建筑物在使用过程中采暖和空调的能源消耗，保守估计，将节能30％以上。将变色、节能与外露屋面防水涂料相结合，这在防水行业属于首创，具有非常明显的创新性。2)一定的抗腐蚀性能硅烷包覆型纳米氧化锌不仅能在碱性环境中形成络合离子，提高改性自交联丙烯酸乳液交联度，还克服了普通纳米氧化锌在涂料体系中难分散的难题。使得成膜在强度和延伸性能有很大提高。按照《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》jg/t375—2012中用2％(质量分数)酸溶液进行浸泡7天处理后，拉伸强度保持率仍能达到150％，断裂伸长率能达到400％，耐酸性能优异，这是在市面上普通外露丙烯酸涂料难以达到的。氧化石墨烯改性核壳型丙烯酸高弹乳液，在自身保持丙烯酸乳液优良性能的同时，将石墨烯引入涂料体系，避免了石墨烯单独加入涂料体系时难分散、相溶性差、容易发生层叠的缺点。利用石墨烯特殊的片层共轭结构和优良的导电性能，隔绝水和空气等物质与金属基材接触，减少金属基材的化学腐蚀和电化学腐蚀，对金属屋面起到最大程度的保护。防水与防腐相结合，一种涂料多种性能，这在防水行业有很强的前瞻性，是外露金属屋面防水涂料发展的方向之一。3)可带锈施工一种用于金属屋面的金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料体系具有良好的渗透性，可以浸润和渗透金属基材表面的锈层，将铁锈机械地包裹起来，将锈蚀与外界腐蚀性介质隔绝，增强锈蚀层与钢板、锈蚀层与金属基面、涂层与金属基面的粘接性能，阻止锈蚀进一步发展。同时涂料中的石墨烯可以阻止铁黄向涂层的渗透，防止涂层发生变色。基于以上性能，在施工过程中尤其是返修作业时，只需做到无浮灰、无油渍、无明水、无明显锈蚀块即可，无需打磨到全面显示金属底色，大大降低了打磨工人的劳动强度。4)较高的拉伸强度和断裂伸长率该涂料无处理的拉伸强度为3.0mpa，无处理断裂伸长率为350％，撕裂强度为25n/mm，表明该涂料既具有一定的柔韧性，又具有较高的拉伸强度，意味着它可抵御金属材质热胀冷缩等各种应力产生的形变而涂层不被破坏。在市面上能同时达到如此高无处理拉伸强度和断裂伸长率的外露屋面防水涂料产品寥寥无几。5)优异的防水性能a、极低的吸水率我们检测到市面上的普通的金属屋面丙烯酸防水涂料的吸水率一般在8.0％以上，本专利发明的防水涂料吸水率将低于5.0％。b、较高的不透水性本防水涂料膜片在设定压力为1.5mpa的不透水仪上进行试验，保持240min后仍然没有观察到有透水情况。指标远远高于《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》jg/t375—2012中0.3mpa，30min不透水的指标要求。极低的吸水率和较好的不透水性是该涂料优异防水性能的体现，满足外露金属屋面对防水性能的高标准要求，在潮湿环境或雨季时节效果尤为显著。6)优异的剥离粘接强度用该防水涂料按照《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》jg/t375—2012中附录a剥离粘接性的测定的要求在洁净彩钢板上进行涂膜和养护，用拉力试验机进行测试得剥离力和剥离长度关系曲线图，得到的剥离力最高为24n，最低为17n，平均值在20n左右，计算出剥离粘接强度为0.8n/mm(标准要求最低为0.3n/mm)。在试验过程中发现剥离发生在涂层内部而不是涂层与彩钢板之间，进一步说明了该涂料粘接性能的优异性。较高的粘接强度有利于涂料和金属屋面的结合，杜绝了在使用过程中出现空鼓现象，延长使用寿命，对金属基材起到了最大程度的保护。7)耐沾污性能一种用于金属屋面的金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料性能优异，干燥快，不发粘，高温不回粘，耐沾污性较强，按照《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》jg/t375—2012进行养护，按照《建筑涂料涂层耐沾污性试验方法》gb/t9780-2013进行检测，耐沾污性为3％左右。2、在施工技术方面的优势：1)快速干燥：采用高压无气喷涂，每遍涂膜厚度在0.5mm情况下，5个小时即可实干，可以进行后续涂层施工，相对于普通外露丙烯酸防水涂料12小时实干，提高了施工效率。2)简化施工工序，减少施工材料种类：目前市面上的外露金属屋面防水涂料为了增加使用年限，基本上都是底漆增强粘接性能、中涂增加膜厚和罩面漆抗老化，三种涂料三种配方。而一种用于金属屋面的金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料有着优异的剥离粘接强度和非常好的耐老化性能，底涂、中涂(加聚酯无纺布)、面漆三者配方完全相同，简化施工工序，减少施工材料种类，提高施工效率，降低施工成本。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明。实施实例1：原材料名称质量份原材料名称质量份乳液43热安定剂0.56分散剂0.5ph调节剂0.08润湿剂0.25消泡剂0.7钛白粉6成膜助剂0.41温变蜡浆5杀菌剂0.15重钙16增稠剂0.25石英粉16丙二醇1.2抗氧化剂0.4水9光吸收剂0.5实施实例2：原材料名称质量份原材料名称质量份乳液43热安定剂0.66分散剂0.5ph调节剂0.08润湿剂0.25消泡剂0.7钛白粉6成膜助剂0.41温变蜡浆6杀菌剂0.15重钙16增稠剂0.25石英粉16丙二醇1.2抗氧化剂0.4水8光吸收剂0.4实施实例3：实施实例4：实施实例5：上述用于金属屋面的可逆热变色节能型防水涂料的制备方法如下：(1)将大部分去离子水、润湿剂、分散剂、25％的消泡剂加入分散釜中，以400r/min的转速分散10min至均匀；(2)将除去温变蜡浆的颜料、所有填料加入分散釜中，以800—900r/min的转速进行打浆，时间为30min，用刮板细度计检测，直至分散均匀细腻无颗粒；(3)将分散釜温度控制在25℃(温变蜡浆的变色点温度)，转速调低到300r/min(防止过高的剪切转速对活性成分的破坏)，将温变蜡浆、抗氧化剂、光吸收剂和热安定剂依次加入分散釜，分散20min至均匀，将变色活性物质激活；(4)加入50％消泡剂，继续搅拌10min；(5)加入改性丙烯酸乳液，将转速提高到600r/min，搅拌20min；(6)加入成膜助剂、杀菌剂、25％消泡剂，将转速降至400r/min搅拌10min；(7)加入ph调节剂搅拌3min后，边搅拌边慢慢加入剩余去离子水、丙二醇和增稠剂的混合物(必须提前混合均匀)，搅拌2min，观察到粘度开始升高后将转速提高到800r/min，继续搅拌30min；(8)用刮板细度计检测细度均匀，用粘度检测粘度值为95—110ku，合格下料，下料过程用100目金属丝网进行过滤；将以上实施案例制备的用于金属屋面的金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料，根据《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》jg/t375—2012进行性能检测，检测结果见下表：乳液是指氧化石墨烯改性核壳型丙烯酸高弹乳液。该乳液是在丙烯酸酯分子基础上通过自由基聚合引入氧化石墨烯(普通石墨烯通过氧化后得到氧化石墨烯，氧化石墨烯单片上随机分布有羟基和环氧基，性质活泼，能通过接枝的方法引入到丙烯酸酯分子上，改善分子性能)改性而成，改善了丙烯酸弹性乳液的疏水性、隔热性、耐水性、耐低温、强度和延伸性能。又解决了单独加入石墨烯难分散的难题，提高了石墨烯对金属基材的保护，起到了很好的防腐效果。公开号为cn108727980a的中国发明专利申请公布了一种建筑外墙用涂料的制备方法，该方法中石墨烯的加入方式是将丙烯酸弹性乳液、氟碳乳液、聚甲基硅氧烷和石墨烯在80—90℃条件下反应。由于普通的石墨烯性质非常稳定，在80—90℃条件下并不能与丙烯酸弹性乳液和氟碳乳液发生分子层面的反应，只是简单的物理混合，并不是对丙烯酸乳液和氟碳乳液分子进行改性。普通石墨烯既不亲水又不亲油，普通的方法很难将石墨烯进行分散，同时由于石墨烯的π-π结构和强范德华力，使得石墨烯极易团聚，且团聚后很难再次分开。所以此种方法中石墨烯仅仅是作为一种助剂物理加入涂料中，且存在不稳定的风险。分散剂是聚丙烯酸酸盐分散剂或聚羧酸盐分散剂或三聚磷酸盐分散剂中的一种或几种的组合。润湿剂是烷基聚氧乙烯醚或十二烷基磺酸盐中的一种或两种。颜料是金红石型钛白粉和温变蜡浆。其中，温变蜡浆不同于常用的温变粉，是一种新型温变材料，性能更加优异，相容性提高更易分散，耐久性更长，变色过程更加精确。温变蜡浆种类较多，有多种颜色、不同的变色温度和多种变色形式。可以根据金属屋面所处地域环境条件和具体需要灵活选择颜色和变色形式。本专利以颜色为彩钢板常用的蓝色，变色形式为低温有色高温白色，变色点为25℃为例，但不限于此。填料是白炭黑、沉淀硫酸钡、高岭土、石英粉、硅微粉、玻化微珠、包覆型纳米氧化锌、隔热粉中的一种或几种的组合。其中，包覆型纳米氧化锌是普通纳米氧化锌基础上经过水溶性硅烷偶联剂包覆改性而成，由于普通的氧化锌表面是亲水疏油的，呈现极性，在材料中很难均匀分散，颗粒具有极大的表面积和较高的表面能，使它们极易团聚，不易分散，与聚合物的配伍性极差，直接影响纳米氧化锌的实际功效。包覆后的氧化锌保留了在碱性条件下形成络合物催化乳液聚合从而提高交联度的功能，水性硅烷偶联剂同时参与漆膜交联过程，起到了改善漆膜附着力、外观、耐腐蚀性，增强粘结性、催化固化和降低体系粘度便于施工等功能。通过调整填料的种类和添加量，尤其是水性硅烷偶联剂包覆型纳米氧化锌的加入不仅提高了涂料的强度、延伸性能、抗老化性能、耐沾污性能，还降低了涂料的粘度便于施工，同时有利于颜填料的分散，维持涂料体系的稳定性，便于储存和运输。成膜助剂为醇酯十二成膜助剂。ph调节剂为多功能胺中和剂。消泡剂为矿物油类消泡剂、有机硅类消泡剂或聚醚类消泡剂中的一种或几种。光吸收剂是一种紫外线吸收剂，主要成分为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2-羟基-3-叔丁基-5-甲基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2-羟基-3,5-二叔戊基苯基)苯并三唑中的一种或几种的复配。抗氧化剂为受阻酚类抗氧化剂。热稳定剂为受阻胺类热安定剂，与抗氧化剂和光吸收剂有优质的协同效应，可提高温变成分的耐候性和热氧稳定性，对温变物质起到最大的保护作用，有助于减少褪色，同时延缓泛黄和阻滞温变成分的物理性能损失。杀菌剂为苯并咪唑类杀菌剂、异噻唑啉酮杀菌剂或其它复合型广谱杀菌剂。增稠剂为改性纤维素类增稠剂、聚丙烯酸酯增稠剂或聚氨酯增稠剂中的一种或几种的组合。由上表可以看出，本专利发明的一种用于金属屋面的金属屋面用可逆热变色节能型防水涂料其技术指标将满足《金属屋面丙烯酸高弹防水涂料》jg/t375—2012，并且对部分指标进行了升级优化，具有工序简单、快干、可带锈施工的施工特点，集防水、防腐、变色节能环保三种功能于一体，克服了普通金属屋面丙烯酸防水涂料强度和断裂伸长率、吸水率高、粘接性能差、不耐酸、沾污性能差、不耐老化等缺点。显然的是，在本发明的构思下，可以变化的具体实施方法还有很多，在此，应该声明，在本发明的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明的保护范围内。当前第1页12