本发明涉及涂料领域，特别是涉及一种自清洁水性罩面漆及其制备方法。
背景技术：
近年来，天然采砂涂料等装饰立体感强的真石漆、质感漆、多彩产品越来越多的被应用于建筑外墙的装饰当中。建筑外墙涂料的涂层暴露在大气环境当中，经受着风吹、日晒、雨淋、沙尘、雾霾等自然环境的变化，并且伴随着日趋严重的环境污染，大气中的灰尘以及悬浮污染物质较多，会更容易使涂层发生粉化、变色、剥落、沾染污渍等，从而使涂层失去原有的装饰效果，对于立体装饰感较强的涂料来说，其涂层更容易沾染污渍。因此，研究一种具有高耐候、耐沽污性能优异，自清洁能力强的透明罩面漆迫在眉睫。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种自清洁水性罩面漆及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，该罩面清漆具有优异的耐候性、耐沾污性以及超强力的自清洁能力，能够有效地保护好室外装饰涂层，大大提高了真石质感以及多彩涂料的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种自清洁水性罩面漆，以质量份计，包括以下组分：
进一步地，所述多功能助剂为美国陶氏amp-95，可以在低于100％中和度下使用,有效控制ph值；当与传统分散剂配合使用时可减少分散剂的用量；由于分散剂用量减少而使泡沫降低，使涂料发挥最优化的分散效果,具有优异的保色性，改进增稠剂的性能，降低气味，降低成本。
进一步地，所述罩面专用乳液为巴斯夫生产的超耐沾污透明罩面的纳米二氧化硅改性聚合物乳液7671。
纳米二氧化硅改性聚合物乳液是通过溶胶-凝胶技术在聚合物表面沉积包覆纳米二氧化硅形成的杂化分散体，高密度有机-无机化学键合网络带来优异的附着力，优化成膜性能使得漆膜具有极佳的耐水白性能，涂膜表面亲水带来出色的耐沾污性能。
进一步地，所述自清洁功能材料为改性纳米二氧化钛。
利用γ－(甲基丙烯氧)丙基三甲氧基硅烷、正硅酸乙酯对纳米二氧化钛进行改性，提高了其在乳液中的分散性和光催化性，使制备得到的罩面漆性质稳定，并且为真石漆、质感漆、多彩涂料构筑了微米-纳米交替结构，提高了表面平整度，最终形成的涂层表面符合超疏水模型，増加了涂层表面的拒水性，达到了自清洁的功能。
进一步地，所述消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂。
该类消泡剂是在硅氧烷分子中引入聚醚链段制得的聚醚-硅氧烷共聚物(简称硅醚共聚物)。聚醚改性有机硅消泡剂是将两者的优点有机结合起来的一种新型高效消泡剂。它是以具有较强抑泡能力的聚醚和疏水性强、破泡迅速的二甲基硅油为主要成分，匹配能使硅油与聚醚有机结合起来的乳化剂、稳定剂等成分组成的消泡剂，具有表面张力低、消泡迅速、抑泡时间长、成本低、用量少等特点。对有机硅进行聚醚改性，使之具有二类消泡剂的优点，是一种性能优良的消泡剂，本发明使用的是广东东莞天峰消泡剂有限公司生产的f-154。
进一步地，所述防冻剂为丙二醇，为罩面漆提升使用、储存寿命。
进一步地，所述防腐剂异噻唑啉酮防腐剂，具有高效、无毒、抑菌杀菌广谱、持效性长安全方便，性质稳定，加入量少等特点。
进一步地，所述增稠剂疏水改性聚氨酯增稠剂，使得罩面漆的流动性和流平性能得到改善，并且，为罩面漆达到更好地疏水性提供了帮助。
进一步地，所述分散剂为聚丙烯酸胺盐类分散剂，此类分散剂分散性能好，防止自清洁材料之间相互聚集，还能够使自清洁材料在体系中能够分散均匀，悬浮性能增加，不沉淀，使整个体系物化性质一样。
本发明还提供了一种上述的自清洁水性罩面漆的制备方法，包括以下步骤：
(1)向反应釜中加入去离子水、罩面专用乳液、自清洁功能材料并混合均匀；
(2)预先将成膜助剂、多功能助剂混合均匀并加入所述反应釜中，在500-600r/min转速下分散10-20min；
(3)向所述反应釜中加入消泡剂、防冻剂、防腐剂，在600-800r/min转速下分散15-20min,然后加入増稠剂，以800-1000r/min转速搅拌10-20min，至粘度65-75s，即得自清洁水性罩面漆。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明以改性纳米二氧化钛作为自清洁功能材料，提高了其在专用罩面乳液中的分散性和光催化性，使制备得到的罩面漆性质稳定，并且为真石漆、质感漆、多彩涂料构筑了微米-纳米交替结构，提高了表面平整度，最终形成的涂层表面符合超疏水模型，増加了涂层表面的拒水性，达到自清洁功能，且涂料溶剂为水，环保无污染。
(2)罩面专用乳液为超耐沾污透明罩面的纳米二氧化硅改性聚合物乳液，此类乳液通过溶胶-凝胶技术在聚合物表面沉积包覆纳米二氧化硅形成的杂化分散体，其主要原理为：
si-or+hoh→si-oh+roh
si-or+ho-si→si-o-si+roh
si-oh+ho-si→si-0-si+h0h；
通过高密度有机-无机化学键合网络带来优异的附着力，优化成膜性能使得漆膜具有极佳的耐水白性能，涂膜表面亲水带来出色的耐沾污性能。
(3)罩面漆以罩面专用乳液和改性纳米二氧化钛材料为主体成分，罩面专用乳液作为主体成膜物，再搭配改性纳米二氧化钛材料，在成膜过程中，改性纳米二氧化钛材料中的纳米粒子均匀分布在漆膜的表层，使形成的漆膜表层具有疏水效应；改性纳米二氧化钛材料结合丙烯酸聚物乳液中的纳米粒子形成漆膜疏水的里层，罩面专用乳液中的纳米粒子提供极佳的表面硬度，同时降低表面孔隙率；漆膜的外层具有优异的疏水性，而其疏水里层能够有效防止污染源的进一步侵入，使得外墙罩面漆具有较高的耐污染性。另外，该外墙罩面漆成膜得到的漆膜的表层形成一层疏水漆膜，从而保证污染源在自然雨水的冲刷下可以达到自清洁效果。
(4)该罩面漆为水性材料，更加低碳、环保、节能，该罩面漆具有良好的透气性，防水性，既能保证水无法侵入到墙体内，又能保证水气从墙体内挥发出，很好的保证了建筑物的呼吸性，有效地避免了建筑物外潮内湿的情況，为人的生活居住提供了良好的环境。在自然条件下，该罩面漆通过雨水的冲刷可达到自清洁的效果。
(5)该罩面漆生产工艺简单、高效，具有极高的实用价值和经济价值。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。
一种自清洁水性罩面漆，以质量份计，包括以下组分：
所述罩面专用乳液为纳米二氧化硅改性聚合物乳液。
所述自清洁功能材料为改性纳米二氧化钛，具体为γ－脲基丙基三乙氧基硅烷-正硅酸乙酯改性二氧化钛。
所述消泡剂为聚醚改性有机硅类消泡剂，具体为广东东莞天峰消泡剂有限公司生产的f-154。
所述防冻剂为丙二醇。
所述成膜助剂为醇脂十二。
所述防腐剂为异噻唑啉酮防腐剂，具体为美国特洛伊的mergalk9n防腐剂。
所述增稠剂为疏水改性聚氨酯增稠剂，具体广州美成新材料科技有限公司生产的tr-8w。
所述分散剂为聚丙烯酸胺盐类分散剂，包括但不限于sg-b03、731a等。
实施例1
一种自清洁水性罩面漆，以质量百分数计，包括以下组分：
制备方法：
(1)向反应釜中加入去离子水、罩面专用乳液、自清洁功能材料并混合均匀；
(2)预先将成膜助剂、多功能助剂混合均匀并加入所述反应釜中，在500r/min转速下分散10min；
(3)向所述反应釜中加入消泡剂、防冻剂、防腐剂，在600r/min转速下分散15min,然后加入増稠剂，以800r/min转速搅拌10min，至粘度65s，即得自清洁水性罩面漆。
实施例2
一种自清洁水性罩面漆，以质量份计，包括以下组分：
制备方法：
(1)向反应釜中加入去离子水、罩面专用乳液、自清洁功能材料并混合均匀；
(2)预先将成膜助剂、多功能助剂混合均匀并加入所述反应釜中，在550r/min转速下分散15min；
(3)向所述反应釜中加入消泡剂、防冻剂、防腐剂，在700r/min转速下分散18min,然后加入増稠剂，以900r/min转速搅拌15min，至粘度70s，即得自清洁水性罩面漆。
实施例3
一种自清洁水性罩面漆，以质量份计，包括以下组分：
制备方法：
(1)向反应釜中加入去离子水、罩面专用乳液、自清洁功能材料并混合均匀；
(2)预先将成膜助剂、多功能助剂混合均匀并加入所述反应釜中，在600r/min转速下分散20min；
(3)向所述反应釜中加入消泡剂、防冻剂、防腐剂，在800r/min转速下分散20min,然后加入増稠剂，以1000r/min转速搅拌20min，至粘度75s，即得自清洁水性罩面漆。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，对比例1将自清洁功能材料γ－脲基丙基三乙氧基硅烷-正硅酸乙酯改性二氧化钛替换为γ－脲基丙基三乙氧基硅烷-改性二氧化钛，其他步骤同实施例1。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，对比例2将罩面专用乳液纳米二氧化硅改性聚合物乳液替换为未经纳米二氧化钛改性的聚合物乳液，其他步骤同实施例1。
根据hg/t5065-2016标准对上述实施例和对比例中制备得到的自清洁水性罩面漆进行分析检测，测得的各项性能如表1所示。
表1
由表1中实施例1-3的数据可以看出，随着自清洁功能材料γ－脲基丙基三乙氧基硅烷-正硅酸乙酯改性二氧化钛和罩面专用乳液纳米二氧化硅改性聚合物乳液添加量的增加，自清洁水性罩面漆的自清洁和耐沾污性能也得到了提高。
由表1中对比例1的数据可以看出，将自清洁功能材料γ－脲基丙基三乙氧基硅烷-正硅酸乙酯改性二氧化钛替换为γ－脲基丙基三乙氧基硅烷-改性二氧化钛后，水性罩面漆与界面的接触角明显变小，自清洁性能降低，可见，γ－脲基丙基三乙氧基硅烷-正硅酸乙酯对二氧化钛的复合改性相对于γ－脲基丙基三乙氧基硅烷的单独改性效果更好。
由表1中对比例2的数据可以看出，将罩面专用乳液纳米二氧化硅改性聚合物乳液替换为二氧化硅后，水性罩面漆的耐沾污性能明显降低，可见，本发明中纳米二氧化硅改性聚合物乳液可显著改善水性罩面漆的耐沾污性能。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。