一种超疏水水漆及其生产工艺的制作方法

本发明属于涂料制备领域，具体涉及一种超疏水水漆及其生产工艺。
背景技术：
：涂料作为我国国民经济发展不可缺少的重要领域，经过几代人顽强拼博、开拓进取，我国已经成为世界第二大涂料生产国和消费国，成为世界涂料行业的中流砥柱。水性涂料因其价格便宜、健康环保等优点深受大众的喜爱，但是水性涂料因其疏水性差而导致水分容易进入涂膜内部影响涂膜与基材的附着力，严重的会使涂层脱落造成资源浪费、经济损失。制备具有疏水性良好的水性涂料能有效避免涂层被水分侵蚀导致其起泡脱落，同时具有超疏水性能的水性涂料更具有自清洁功能。但是超疏水涂料的制备还存在纳米材料难以在水中分散，而且需要使用昂贵的低表面能物质做修饰剂，导致生产成本太高而使用户望而却步。技术实现要素：针对现有技术中水性超疏水涂料存在的纳米材料分散难、生产成本高的不足之处，本发明提供了一种超疏水水漆及其生产工艺，具体的技术方案如下：一种超疏水水漆，按重量份计，包括如下组分：硅丙乳液25～35％，氟碳树脂10～20％，纳米碳酸钙15～25％，乳化剂10～20％，成膜助剂2～3％，分散剂0.1～0.3％，基材润湿剂0.5～1.0％，消泡剂0.5～1.0％，流变助剂0.5～1.5％，去离子水10～20％。所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液，固含量为45％～50％，玻璃化温度25℃。所述氟碳树脂为水溶性含氟单体的丙烯酸树脂，固含量为50％～70％。所述纳米碳酸钙为纳米级沉淀碳酸钙粉体，粒径为50-200nm。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠与油酸钠、油酸钾的两种组合。所述成膜助剂为醇酯十二。所述分散剂为三聚磷酸钠。所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。所述消泡剂为有机硅消泡剂。本发明还提供一种上述超疏水水漆的生产工艺，包括以下步骤：(1)改性超疏水粉体填料的制备：第一步，将纳米碳酸钙与氟碳树脂搅拌混合均匀，经过干燥破碎，得到超疏水纳米碳酸钙；第二步，将乳化剂溶解在去离子水中，搅拌溶解完全，得到高浓度乳化剂溶液；再缓慢加入超疏水纳米碳酸钙，低速搅拌，即得到改性超疏水粉体填料。(2)预混合：将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中，以500～1000转/分的速率搅拌10～20分钟，形成均匀胶状溶液；(3)分散研磨：将改性超疏水粉体填料加入到上述胶状溶液中，以1000～2000转/分的搅拌速率分散30～60分钟，制成均匀浆料；(4)调漆：向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂，搅拌均匀；(5)包装。本发明的技术原理如下：合适的表面粗糙度和低表面能物质的表面润湿性能与表面的微观结构有着密切关系。疏水表面的制备通常采用硅烷或氟碳链降低表面能，但研究表明在光滑的物体表面上通过化学方法调节表面能并不能完全实现超疏水自清洁的目的。因此，通过构建合适的微观粗糙结构与引入低表面能物质共同作用，才能更好地实现疏水自清洁。合适的微纳米表面和低表面能物质是实现疏水自清洁的关键。根据“荷叶效应”自清洁的原理，实现疏水自清洁的途径主要有两种：一是在粗糙表面上修饰低表面能物质，通常用于制备疏水表面的低表面能材料主要有聚硅氧烷、氟碳化合物及其他有机物(如聚乙烯、聚苯乙烯等)；二是在疏水材料表面构建类似荷叶表面的微纳米粗糙结构，制备方法有无机纳米粒子(如tio2、sio2、zno等)修饰、激光/等离子体/化学刻蚀、模板法、静电纺丝法、溶胶-凝胶、自组装、电化学沉积及化学气相沉积等多种。本发明的技术方案采用微纳米级的轻质碳酸钙粉为粗糙表面结构材料，先将微纳米级的轻质碳酸钙粉与氟碳树脂粘结在一起，干燥破碎制备成毫微米级的粗颗粒即具有纳米性能的粉体填料，将纳米材料转化为毫微米材料，再用低表面能物质硅丙乳液进行混合修饰，制备成超疏水涂料，该超疏水涂料喷涂到基材表面即形成具有“荷叶效应”的超疏水涂层，从而具有自清洁功能。本发明的有益效果如下：(1)本发明的技术方案采用微纳米级的轻质碳酸钙粉为粗糙表面结构材料，先将微纳米级的轻质碳酸钙粉与氟碳树脂粘结在一起，干燥破碎制备成毫微米级的粗颗粒即具有纳米性能的粉体填料，将纳米材料转化为毫微米材料，解决了纳米材料难以在水中分散的难题。(2)本发明的技术方案不需要使用昂贵的低表面能物质做修饰剂，因而产品的生产成本低，能够满足普通市场用户的需求。附图说明图1为本发明的生产工艺流程图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明进行进一步描述。一种超疏水水漆，按重量份计，包括如下组分：硅丙乳液25～35％，氟碳树脂10～20％，纳米碳酸钙15～25％，乳化剂10～20％，成膜助剂2～3％，分散剂0.1～0.3％，基材润湿剂0.5～1.0％，消泡剂0.5～1.0％，流变助剂0.5～1.5％，去离子水10～20％。所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液，固含量为45％～50％，玻璃化温度25℃。所述氟碳树脂为水溶性含氟单体的丙烯酸树脂，固含量为50％～70％。所述纳米碳酸钙为纳米级沉淀碳酸钙粉体，粒径为50-200nm。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠与油酸钠、油酸钾的两种组合。所述成膜助剂为醇酯十二。所述分散剂为三聚磷酸钠。所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。所述消泡剂为有机硅消泡剂。本发明还提供一种上述超疏水水漆的生产工艺，包括以下步骤：(1)改性超疏水粉体填料的制备：第一步，将纳米碳酸钙与氟碳树脂搅拌混合均匀，经过干燥破碎，得到超疏水纳米碳酸钙；第二步，将乳化剂溶解在去离子水中，搅拌溶解完全，得到高浓度乳化剂溶液；再缓慢加入超疏水纳米碳酸钙，低速搅拌，即得到改性超疏水粉体填料。(2)预混合：将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中，以500～1000转/分的速率搅拌10～20分钟，形成均匀胶状溶液；(3)分散研磨：将改性超疏水粉体填料加入到上述胶状溶液中，以1000～2000转/分的搅拌速率分散30～60分钟，制成均匀浆料；(4)调漆：向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂，搅拌均匀；(5)包装。实施例1一种超疏水水漆，按重量份计，包括如下组分：硅丙乳液30％，氟碳树脂15％，纳米碳酸钙20％，乳化剂15％，成膜助剂2.5％，分散剂0.2％，基材润湿剂0.75％，消泡剂0.75％，流变助剂1％，去离子水14.8％。所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液，固含量为45％～50％，玻璃化温度25℃。所述氟碳树脂为水溶性含氟单体的丙烯酸树脂，固含量为50％～70％。所述纳米碳酸钙为纳米级沉淀碳酸钙粉体，粒径为50-200nm。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠与油酸钠的组合。所述成膜助剂为醇酯十二。所述分散剂为三聚磷酸钠。所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。所述消泡剂为有机硅消泡剂。本发明还提供一种上述超疏水水漆的生产工艺，包括以下步骤：(1)改性超疏水粉体填料的制备：第一步，将纳米碳酸钙与氟碳树脂搅拌混合均匀，经过干燥破碎，得到超疏水纳米碳酸钙；第二步，将乳化剂十二烷基苯磺酸钠与油酸钠溶解在去离子水中，搅拌溶解完全，得到高浓度乳化剂溶液；再缓慢加入超疏水纳米碳酸钙，低速搅拌，即得到改性超疏水粉体填料。(2)预混合：将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中，以750转/分的速率搅拌30分钟，形成均匀胶状溶液；(3)分散研磨：将改性超疏水粉体填料加入到上述胶状溶液中，以1500转/分的搅拌速率分散45分钟，制成均匀浆料；(4)调漆：向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂，搅拌均匀；(5)包装。实施例2一种超疏水水漆，按重量份计，包括如下组分：硅丙乳液25％，氟碳树脂20％，纳米碳酸钙25％，乳化剂10％，成膜助剂2％，分散剂0.1％，基材润湿剂0.5％，消泡剂0.5％，流变助剂0.5％，去离子水16.4％。所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液，固含量为45％～50％，玻璃化温度25℃。所述氟碳树脂为水溶性含氟单体的丙烯酸树脂，固含量为50％～70％。所述纳米碳酸钙为纳米级沉淀碳酸钙粉体，粒径为50-200nm。所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠与油酸钾的组合。所述成膜助剂为醇酯十二。所述分散剂为三聚磷酸钠。所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。所述消泡剂为有机硅消泡剂。本发明还提供一种上述超疏水水漆的生产工艺，包括以下步骤：(1)改性超疏水粉体填料的制备：第一步，将纳米碳酸钙与氟碳树脂搅拌混合均匀，经过干燥破碎，得到超疏水纳米碳酸钙；第二步，将乳化剂十二烷基苯磺酸钠与油酸钾溶解在去离子水中，搅拌溶解完全，得到高浓度乳化剂溶液；再缓慢加入超疏水纳米碳酸钙，低速搅拌，即得到改性超疏水粉体填料。(2)预混合：将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中，以500转/分的速率搅拌20分钟，形成均匀胶状溶液；(3)分散研磨：将改性超疏水粉体填料加入到上述胶状溶液中，以1000转/分的搅拌速率分散60分钟，制成均匀浆料；(4)调漆：向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂，搅拌均匀；(5)包装。实施例3一种超疏水水漆，按重量份计，包括如下组分：硅丙乳液35％，氟碳树脂10％，纳米碳酸钙15％，乳化剂20％，成膜助剂3％，分散剂0.3％，基材润湿剂1.0％，消泡剂1.0％，流变助剂1.5％，去离子水13.2％。所述硅丙乳液为建筑涂料使用的常规硅丙乳液，固含量为45％～50％，玻璃化温度25℃。所述氟碳树脂为水溶性含氟单体的丙烯酸树脂，固含量为50％～70％。所述纳米碳酸钙为纳米级沉淀碳酸钙粉体，粒径为50-200nm。所述乳化剂为十二烷基磺酸钠与油酸钠的组合。所述成膜助剂为醇酯十二。所述分散剂为三聚磷酸钠。所述基材润湿剂为聚醚改性聚硅氧烷。所述消泡剂为有机硅消泡剂。本发明还提供一种上述超疏水水漆的生产工艺，包括以下步骤：(1)改性超疏水粉体填料的制备：第一步，将纳米碳酸钙与氟碳树脂搅拌混合均匀，经过干燥破碎，得到超疏水纳米碳酸钙；第二步，将乳化剂十二烷基磺酸钠与油酸钠溶解在去离子水中，搅拌溶解完全，得到高浓度乳化剂溶液；再缓慢加入超疏水纳米碳酸钙，低速搅拌，即得到改性超疏水粉体填料。(2)预混合：将去离子水及基材润湿剂、流变助剂、分散剂、消泡剂等各种功能助剂加入分散釜中，以1000转/分的速率搅拌10分钟，形成均匀胶状溶液；(3)分散研磨：将改性超疏水粉体填料加入到上述胶状溶液中，以2000转/分的搅拌速率分散30分钟，制成均匀浆料；(4)调漆：向上述浆料中加入硅丙乳液、成膜助剂，搅拌均匀；(5)包装。表1是本发明实施例制备的涂层所得超疏水效果及其力学性能指标，各项指标的检测依据如下标准：接触角依据jc2000c1静滴接触角/界面张力测量仪测定；吸水率依据gb1727-79测定；附着力测试采用positestat拉拔式附着力测试仪测试涂层力学性能。表1：不同实施例涂层的超疏水效果与力学性能检测项目接触角(度)吸水率，％附着力，mpa产品储存稳定性(50℃烘箱中存放14天)实施例1156.61.625.92无沉淀、无悬浮实施例2153.81.886.06无沉淀、无悬浮实施例3151.91.936.23无沉淀、无悬浮企业标准1502.05.0无沉淀、无悬浮由表1可知：本发明实施例1-3制备的涂层的接触角、吸水率、附着力均符合企业标准值，特别是接触角值都达到了超疏水标准值150度，而且产品的储存稳定性较好。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方案的前提下，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。当前第1页12