一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料的制作方法

本发明涉及涂料技术领域，具体涉及一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料。

背景技术

外墙涂料是建筑涂料中用量最大的涂料品种，随着人们生产和生活水平的不断提高，人们对外墙涂料的要求也越来越高，不仅要具有装饰性能，还要具有保温隔热、防水、防腐、自清洁等诸多性能，所以同时具有多种性能的外墙涂料应运而生。

申请号为201510355482.7的中国专利公开了一种保温涂料及其制备方法和保温涂层，保温涂料按照质量份数包括如下组分：15-30份的主料、3-22份的丙烯酸聚合物空心球、15-40份的水及0.5-1.5份的增稠剂，其中，主料为弹性伸长率在800％以上、玻璃化温度为-10℃以下的聚合物树脂，并指出其中的丙烯酸聚合物空心球能够使用上述保温涂料制备得到的保温涂层为多孔结构，从而在保温涂层中形成空间位阻，该空间位阻会阻断热传导，并使热量流失减少，但是上述方案有一定的缺陷，丙烯酸聚合物空心球粒径为20-50微米，空心球之间的孔隙较大，太阳光直射时，外界高温带来的热量容易从丙烯酸聚合物空心球之间的孔隙进行传导进入室内，造成保温效果的下降。

申请号为200910048071.8，申请人为上海三银制漆有限公司的中国专利申请公开了“建筑外墙用自洁水性氟碳涂料”，由下述原料按质量百分比组成：氟乳液35％-55％、金红石钛白18％-35％、纳米二氧化钛2％-8％、消泡剂0.1％-0.5％、润湿剂0.1％-0.3％、不透明聚合物2％-8％、流平剂0.1％-0.3％、分散剂0.2％-0.8％、增稠剂：有机改性性蒙脱石0.1％-0.3％、聚氨酯缔合型增稠剂1.0％-5.0％、成膜助剂1％-3％、助成膜剂1％-2％、防冻剂1％-3％、余量为去离子水；该发明的有益效果是：保持氟涂料的优异性能，提高氟涂料的自洁性和耐沾污性能，使建筑外表面保持长久如新的状态。该涂料主要利用氟原子的表面清洁性能和纳米材料的光催化性能，然而其实际自清洁效果不佳。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料，包括由内向外的腻子层、保温涂料和自清洁涂料，所述腻子层厚度5mm，保温涂料厚度1mm，自清洁涂料厚度0.5mm；

所述保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1-5组成，所述组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液40-60份、柔性丙烯酸乳液30-50份、水性环氧树脂乳液20-40份、可再分散性乳胶粉10-20份、硅灰石粉10-20份、改性纳米陶瓷空心微珠20-40份、聚丙烯酸空心球20-40份、镇水粉1-5份、2-羟乙基纤维素1-5份、附着力促进剂1-5份、水100-150份，所述组分乙为固化剂dx-50a；

所述自清洁涂料由组分a和组分b按重量比100:1-5组成，所述组分a包括以下重量份数的组成成分：有机硅乳液10-15份、含氟丙烯酸乳液1-10份、改性纳米二氧化硅5-10份、聚二甲基硅氧烷1-5份、分散剂nno1-5份、氨水1-3份、水30-50份，所述组分b为硅烷偶联剂kh550。

进一步地，所述改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后110-120℃下干燥，将硅烷偶联剂和乙醇加入到水中，用乙酸调节体系ph至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，80-100℃干燥，即可得到所述改性纳米陶瓷空心微珠。

进一步地，所述硅烷偶联剂、乙醇、水的重量比为3:9:1。

进一步地，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh570或两者混合。

进一步地，所述改性纳米陶瓷空心微珠的粒径为20-50nm。

进一步地，所述聚丙烯酸空心球的粒径为0.5-5μm。

进一步地，所述附着力促进剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、甲硅氧基共聚树脂、氨基硅氧烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

进一步地，所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅、乙醇加入到水，搅拌均匀后，将用乙醇溶解的硬脂酸用分液漏斗滴加进入，继续搅拌2h后，抽滤，130℃烘干，即可得到所述改性纳米二氧化硅。

进一步地，上述保温涂料的制备方法如下：

(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料a；

(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料b；

(3)将混合物料b加入到混合物料a中，2000r/min搅拌10min，即得到所述保温涂料。

进一步地，上述自清洁涂料的制备方法如下：

(1)将分散剂nno、氨水加入到水中，2000r/min的高速搅拌下超声分散30min，再加入改性纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷，升温至50℃搅拌1h；

(2)将有机硅乳液、含氟丙烯酸乳液加入继续搅拌1h，即可得到所述自清洁涂料。

(三)有益效果

本发明提供了一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料，具有以下有益效果：

本发明保温涂料中改性纳米陶瓷空心微珠的表面被修饰上羟基，在乳液中与聚丙烯酸空心球通过氢键相互吸引，又由于空间位阻的存在，最后会呈球壳状包覆在聚丙烯酸空心球的外表面，填补聚丙烯酸空心球之间的空隙，构筑多层次多孔保温体系，防止热量由室外向室内传导，具有优异的保温效果；自清洁涂料中纳米二氧化硅经过硬脂酸改性处理，硬脂酸上的-cooh基团与纳米二氧化硅表面的-oh基团发生反应，分散在乳液中形成连续的无机疏水性的薄膜，聚二甲基硅氧烷具有良好的化学稳定性、光学特性和高疏水性，加入可以对无机疏水性的薄膜进行补强，本发明外墙涂料，先由内层的腻子层对外墙进行找平，作为基面供保温涂料附着，保温涂料位于中间层，起到保温隔热的作用，外层的自清洁涂料将保温涂料覆盖，由于其自身的超疏水特性，雨水接触涂层时不渗透，所以能够滚动，滚动时将涂层表面灰尘沾粘带走，从而达到自清洁功能。

附图说明

图1为改性纳米陶瓷空心微珠与聚丙烯酸空心球的微观结构示意图；

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料，包括由内向外的腻子层、保温涂料和自清洁涂料，所述腻子层厚度5mm，保温涂料厚度1mm，自清洁涂料厚度0.5mm；

腻子，苍山县天威建材厂，超力邦环保净味。

保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1-5组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液40-60份、柔性丙烯酸乳液30-50份、水性环氧树脂乳液20-40份、可再分散性乳胶粉10-20份、硅灰石粉10-20份、改性纳米陶瓷空心微珠20-40份、聚丙烯酸空心球20-40份、镇水粉1-5份、2-羟乙基纤维素1-5份、附着力促进剂1-5份、水100-150份，组分乙为固化剂dx-50a；

具体的，纯丙弹性乳液可以为广州市辽化化工有限公司生产，牌号lh3328，粘度4000(s)；柔性丙烯酸乳液可以为保立佳，牌号blj-963m；水性环氧树脂乳液可以为绿嘉水性环氧树脂乳液gem02；可再分散性乳胶粉可以为安徽皖维可再分散性乳胶粉8010或8020；硅灰石粉可以为灵寿县灵鑫矿业生产的活性硅灰石粉；聚丙烯酸空心球为通过胶束法自制而成；镇水粉为丹帅牌ds；2-羟乙基纤维素cas号9004-62-0，可以为沈阳新船化工有限公司产品；固化剂dx-50a为广东东旭化学工业制造有限公司生产的东旭dx-50固化剂。

所述自清洁涂料由组分a和组分b按重量比100:1-5组成，所述组分a包括以下重量份数的组成成分：有机硅乳液10-15份、含氟丙烯酸乳液1-10份、改性纳米二氧化硅5-10份、聚二甲基硅氧烷1-5份、分散剂nno1-5份、氨水1-3份、水30-50份，所述组分b为硅烷偶联剂kh550。

具体的，有机硅乳液为高士丽有机硅乳液，粘度为2500-3000；含氟丙烯酸乳液eg616g，太仓中化环保化工有限公司；纳米二氧化硅，mc363，潍坊明诚新材料有限公司；聚二甲基硅氧烷，tnmf-xx，广东超特新材料有限公司；分散剂nno，cas号：36290-04-7，安阳市双环助剂有限责任公司；氨水，南通润丰石油化工有限公司，工业级28％；硅烷偶联剂kh550，济南环正化工有限公司，型号550。

其中，所述改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后110-120℃下干燥，将硅烷偶联剂和乙醇加入到水中，用乙酸调节体系ph至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，80-100℃干燥，即可得到所述改性纳米陶瓷空心微珠。

其中，所述硅烷偶联剂、乙醇、水的重量比为3:9:1。

其中，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂kh550、硅烷偶联剂kh570或两者混合。

其中，所述改性纳米陶瓷空心微珠的粒径为20-50nm。

其中，所述聚丙烯酸空心球的粒径为0.5-5μm。

其中，所述附着力促进剂为β-(3,4环氧环己基)乙基三甲基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、甲硅氧基共聚树脂、氨基硅氧烷、γ-(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷中的至少一种。

其中，所述改性纳米二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅、乙醇加入到水，搅拌均匀后，将用乙醇溶解的硬脂酸用分液漏斗滴加进入，继续搅拌2h后，抽滤，130℃烘干，即可得到所述改性纳米二氧化硅。

上述保温涂料的制备方法如下：

(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料a；

(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料b；

(3)将混合物料b加入到混合物料a中，2000r/min搅拌10min，即得到所述保温涂料。

上述自清洁涂料的制备方法如下：

(1)将分散剂nno、氨水加入到水中，2000r/min的高速搅拌下超声分散30min，再加入改性纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷，升温至50℃搅拌1h；

(2)将有机硅乳液、含氟丙烯酸乳液加入继续搅拌1h，即可得到所述自清洁涂料。

实施例1：

一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料，包括由内向外的腻子层、保温涂料和自清洁涂料，所述腻子层厚度5mm，保温涂料厚度1mm，自清洁涂料厚度0.5mm；

保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:3组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液50份、柔性丙烯酸乳液40份、水性环氧树脂乳液30份、可再分散性乳胶粉15份、硅灰石粉15份、改性纳米陶瓷空心微珠25份(粒径为20-50nm)、聚丙烯酸空心球25份(粒径为0.5-5μm)、镇水粉4份、2-羟乙基纤维素3份、β-(3,4环氧环己基)乙基三甲基硅烷2份、水120份，组分乙为固化剂dx-50a；

所述自清洁涂料由组分a和组分b按重量比100:3组成，所述组分a包括以下重量份数的组成成分：有机硅乳液12份、含氟丙烯酸乳液5份、改性纳米二氧化硅6份、聚二甲基硅氧烷3份、分散剂nno3份、氨水2份、水40份，所述组分b为硅烷偶联剂kh550。

改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后105℃下干燥，将硅烷偶联剂kh550和乙醇加入到水中(偶联剂kh550、乙醇、水的重量比为3:9:1)，用乙酸调节体系ph至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，90℃干燥，即可得到改性纳米陶瓷空心微珠。

改性纳米二氧化硅的制备方法为：将纳米二氧化硅、乙醇加入到水，搅拌均匀后，将用乙醇溶解的硬脂酸用分液漏斗滴加进入，继续搅拌2h后，抽滤，130℃烘干，即可得到所述改性纳米二氧化硅。

上述保温涂料的制备方法如下：

(1)将纯丙弹性乳液、柔性丙烯酸乳液水性环氧树脂乳液混合后，在3000r/min的高速搅拌下加入可再分散性乳胶粉、硅灰石粉、镇水粉、2-羟乙基纤维素、附着力促进剂，得到混合物料a；

(2)将聚丙烯酸空心球加入到水中，2000r/min的高速搅拌下分批加入改性纳米陶瓷空心微珠，继续高速搅拌30-50min，得到混合物料b；

(3)将混合物料b加入到混合物料a中，2000r/min搅拌10min，即得到保温涂料。

上述自清洁涂料的制备方法如下：

(1)将分散剂nno、氨水加入到水中，2000r/min的高速搅拌下超声分散30min，再加入改性纳米二氧化硅和聚二甲基硅氧烷，升温至50℃搅拌1h；

(2)将有机硅乳液、含氟丙烯酸乳液加入继续搅拌1h，即可得到所述自清洁涂料。

实施例2：

一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料，包括由内向外的腻子层、保温涂料和自清洁涂料，所述腻子层厚度5mm，保温涂料厚度1mm，自清洁涂料厚度0.5mm；

保温涂料由组分甲和组分乙按重量比50:1组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液40份、柔性丙烯酸乳液30份、水性环氧树脂乳液20份、可再分散性乳胶粉10份、硅灰石粉10份、改性纳米陶瓷空心微珠20份(粒径为20-50nm)、聚丙烯酸空心球20份(粒径为0.5-5μm)、镇水粉1份、2-羟乙基纤维素1份、γ-巯丙基三甲氧基硅烷1份、水100份，组分乙为固化剂dx-50a；

所述自清洁涂料由组分a和组分b按重量比100:1组成，所述组分a包括以下重量份数的组成成分：有机硅乳液10份、含氟丙烯酸乳液1份、改性纳米二氧化硅5份、聚二甲基硅氧烷1份、分散剂nno1份、氨水1份、水30份，所述组分b为硅烷偶联剂kh550。

改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后110℃下干燥，将硅烷偶联剂kh570和乙醇加入到水中(硅烷偶联剂kh570、乙醇、水的重量比为3:9:1)，用乙酸调节体系ph至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，80℃干燥，即可得到改性纳米陶瓷空心微珠。

改性纳米二氧化硅的制备方法与实施例1完全相同。

上述保温涂料的制备方法与实施例1完全相同。

上述自清洁涂料的制备方法与实施例1完全相同。

实施例3：

一种超疏水自清洁保温隔热建筑物外墙涂料，包括由内向外的腻子层、保温涂料和自清洁涂料，所述腻子层厚度5mm，保温涂料厚度1mm，自清洁涂料厚度0.5mm；

保温涂料由组分甲和组分乙按重量比10:1组成，组分甲包括以下重量份数的组成成分：纯丙弹性乳液60份、柔性丙烯酸乳液50份、水性环氧树脂乳液40份、可再分散性乳胶粉20份、硅灰石粉20份、改性纳米陶瓷空心微珠40份(粒径为20-50nm)、聚丙烯酸空心球40份(粒径为0.5-5μm)、镇水粉5份、2-羟乙基纤维素5份、甲硅氧基共聚树脂5份、水150份，组分乙为固化剂dx-50a；

所述自清洁涂料由组分a和组分b按重量比20:1组成，所述组分a包括以下重量份数的组成成分：有机硅乳液15份、含氟丙烯酸乳液10份、改性纳米二氧化硅10份、聚二甲基硅氧烷5份、分散剂nno5份、氨水3份、水50份，所述组分b为硅烷偶联剂kh550。

改性纳米陶瓷空心微珠的制备方法为：将纳米陶瓷空心微珠清水洗净后120℃下干燥，将硅烷偶联剂kh550和乙醇加入到水中(偶联剂kh550、乙醇、水的重量比为3:9:1)，用乙酸调节体系ph至3，加热至40℃后加入纳米陶瓷空心微珠并搅拌1-2h，取出，100℃干燥，即可得到改性纳米陶瓷空心微珠。

改性纳米二氧化硅的制备方法与实施例1完全相同。

上述保温涂料的制备方法与实施例1完全相同。

上述自清洁涂料的制备方法与实施例1完全相同。

实验例1：

与实施例基本相同，区别在于，保温涂料的组分甲中不加入改性纳米陶瓷空心微珠。

实验例2：

与实施例基本相同，区别在于，保温涂料的组分甲中不加入聚丙烯酸空心球。

将本发明实施例1-3中的保温涂料涂刷在建筑物的表面，涂覆厚度为1.5mm，干燥后，形成保温涂层，采用en12664测定法测试本发明实施例1-3中的保温涂层的热导率，其中，热导率直接反应了保温涂层的保温效果，本发明实施例1-3保温涂料制备形成的保温涂层的热导率见表1，其中对比例1为申请号为201510355482.7的中国专利中实施例1所制备的保温涂层。

表1：

综上，本发明实施例1-3中的保温涂料的热导率在0.031-0.036之间，而对比例1中的热导率为0.085，高于本发明实施例1-3保温涂层的热导率，所以，本发明保温涂料的保温效果优于对比文件。

将本发明实施例1、实验例1、实验例2中的保温涂料涂刷在建筑物的表面，涂覆厚度为1.5mm，干燥后，形成保温涂层，采用en12664测定法测试本发明实施例1、实验例1、实验例2的保温涂层的热导率，其中，热导率直接反应了保温涂层的保温效果，结果如表2所示：

表2：

本发明实施例1的保温涂料中同时具有改性纳米陶瓷空心微珠和聚丙烯酸空心球，实验例1中只有聚丙烯酸空心球，实验例2中只有改性纳米陶瓷空心微珠，从表2中可以看到同时具有改性纳米陶瓷空心微珠和聚丙烯酸空心球的保温涂料的热导率低于只含有单一改性纳米陶瓷空心微珠或聚丙烯酸空心球的保温涂料。

保温性能测试：

两个完全相同的的透明空心玻璃砖(10cm×10cm×10cm)，透明空心玻璃砖的一端设计有开口，在其中一个空心玻璃砖的外表面涂刷上本发明实施例1的隔热保温涂料，涂覆厚度为1.5mm(测试例1)，另一个空心玻璃砖的外表面涂刷上购买的隔热保温涂料，型号:小木屋隔热漆防晒涂料，涂覆厚度也为1.5mm(测试例2)，将测试例1和测试例2的空心玻璃砖开口向下分别置于红外线加热灯下，距离40cm，在测试例1和测试例2的空心玻璃砖内分别放置温度计，温度计的初始温度均为22℃，红外线加热灯照射4h后，取出温度计查看温度计示数，测试例1的温度计示数为25.5℃，测试例2的温度计示数为31℃，由隔热性能测试结果得知，本发明隔热保温涂料实际隔热效果良好，而且远远优于市售隔热保温涂料。

超疏水性测试：

将本发明实施例1-3中自清洁涂料涂覆在玻璃片上，将玻璃片浸入去离子水中，随时间变化，检测涂层滚动角和接触角，下表3为测试结果。

表3：

由上表可知，随着浸水时间的延长，浸泡40h时，接触角140°以上，滚动角小于30°，仍然具有超疏水性能，耐水稳定性好，当雨水接触涂层时不渗透，所以能够滚动，滚动时将涂层表面灰尘沾粘带走，从而达到自清洁功能。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。