一种高耐候性外墙纳米涂料及其制备方法

摘要

本专利属于纳米涂料领域，具体公开了一种高耐候性外墙纳米涂料及其制备方法，其制备配方和步骤为，A溶液，聚乙烯吡咯烷酮、无水乙醇；B溶液，氯化亚锡、N～N二甲基甲酰胺；以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入乙酰丙酮和矿物质油，然后静电纺丝后焙烧得到介孔二氧化锡纳米管；将介孔二氧化锡纳米管、水、丙二醇、成膜助剂、润湿剂、防腐剂、羟乙基纤维素、分散剂、钛白粉、重钙、高岭土、滑石粉、丙烯酸乳液、消泡剂、增稠剂混合均匀，即可得到高耐候性外墙纳米涂料。这种纳米涂料可以通过光催化作用降低室内甲醛气体的含量，提高室内的环保性。

权利要求

1.一种高耐候性外墙纳米涂料的制备方法，其特征在于，

步骤1：A溶液，将6～10份聚乙烯吡咯烷酮溶解在20～24份无水乙醇中，搅拌20～40分钟；B溶液，在搅拌条件下将6～10份氯化亚锡加入到20～24份N～N二甲基甲酰胺中，充分搅拌20～40分钟；

步骤2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入1～3份乙酰丙酮、5份碳量子点和2～4份矿物质油，充分搅拌12小时得到制备介孔二氧化锡的前驱胶体溶液；

步骤3：将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为0.4～1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为18～22cm，纺丝电压为15～20kV，进行静电纺丝；

步骤4：将步骤3处理得到的前驱体产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以5℃/min的升温速率升至550～650℃并保温烧结1～3小时，焙烧后的氧化锡纳米管在浓度为0.1M的盐酸溶液中浸泡30秒，然后用去离子水清洗至洗液的pH值到6～7，得到介孔二氧化锡纳米管；所述马弗炉中的焙烧环境为惰性气体条件，惰性气体为氮气、氩气、氦气之一；

步骤5：取步骤4制得的介孔二氧化锡纳米管10～15份在搅拌条件下分散于200～300份水中，加入丙二醇8～15份，成膜助剂10～20份，润湿剂1～3份，防腐剂1～3份，羟乙基纤维素1～3份，分散剂4～8份，在400～600转/分钟混合3小时；

步骤6：在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150～300份，重钙80～120份，高岭土60～

100份，滑石粉40～60份，并在2000～4000转/分钟的转速下混合3小时；

步骤7：在步骤6制得的混合物中再加入丙烯酸乳液200～400份，消泡剂1～3份，增稠剂

10～15份，在400～600转/分钟的转速下均匀混合，经过滤后得到最终的纳米涂料产品；

所述步骤5～7中润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，所述成膜助剂为聚氨酯乳液，所述消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂，所述防腐剂为道维希尔-75，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，所述增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液。

说明书

一种高耐候性外墙纳米涂料及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及纳米涂料领域，具体涉及一种高耐候性外墙纳米涂料及其制备方法。

背景技术

[0002] 中国涂料产业在建筑行业的推动下日益壮大。统计数据显示，2011年中国建筑涂料总计产量约351.82万吨，同比增长30％以上。由此可知，中国建筑涂料产业虽然经历了2008年全球性金融危机的影响、原材料价格上涨带来的压力，但其发展势头依然不减，且还保持着较高的增长率。建筑涂料中有很大一部分都是作为外墙涂料。外墙涂料直接暴露于外界环境中，经受年复一年日晒雨淋的侵蚀，特别是紫外线的照射，非常容易发生粉化、脱色、开裂等现象，极大的降低了涂料的使用寿命和外形美观。常见的方法是加入抗老化剂，如抗氧化剂、助抗氧化剂、光稳定剂。但是，这种传统的抗老化剂通常采用代偿机制，在日晒雨淋中，自身发生氧化从而防止涂料变质。但是随着时间的推移，传统的抗老化剂完全氧化后，外墙涂料本身就开始发生氧化，这种现象通常发生在外墙涂料使用两年后发生。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种高耐候性外墙纳米涂料及其制备方法。其目的在于解决传统涂料中采用代偿性抗老化剂增长外墙涂料寿命的问题。

[0004] 为达到上述目的，本发明的基础技术方案为，一种高耐候性外墙纳米涂料，以下所述份数均为质量份数，

[0005] 介孔二氧化锡纳米管溶液如下，

[0006] A溶液，6～10份聚乙烯吡咯烷酮、20～24份无水乙醇；

[0007] B溶液，6～10份氯化亚锡、20～24份N～N二甲基甲酰胺；

[0008] 以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入1～3份乙酰丙酮、5份碳量子点和2～4份矿物质油；

[0009] 高耐候性外墙纳米涂料溶液如下，

[0010] 介孔二氧化锡纳米管10～15份、200～300份水、丙二醇8～15份、成膜助剂10～20份、润湿剂1～3份、防腐剂1～3份、羟乙基纤维素1～3份、分散剂4～8份、钛白粉150～300份、重钙80～120份、高岭土60～100份、滑石粉40～60份、丙烯酸乳液200～400份、消泡剂1～3份、增稠剂10～15份。

[0011] 另一基础方案：高耐候性外墙纳米涂料的制备方法如下，

[0012] 步骤1：A溶液，将6～10份聚乙烯吡咯烷酮溶解在20～24份无水乙醇中，搅拌20～40分钟；B溶液，在搅拌条件下将6～10份氯化亚锡加入到20～24份N～N二甲基甲酰胺中，充分搅拌20～40分钟；

[0013] 步骤2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入1～3份乙酰丙酮、5份碳量子点和2～4份矿物质油，充分搅拌12小时得到制备介孔二氧化锡的前驱胶体溶液；

[0014] 步骤3：将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为0.4～1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为18～22cm，纺丝电压为15～20kV，进行静电纺丝；

[0015] 步骤4：将步骤3处理得到的前驱体产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，以4.5～5.5℃每分钟的升温速率升至550～650℃并保温烧结1～3小时，得到介孔二氧化锡纳米管；

[0016] 步骤5：取步骤4值得的介孔二氧化锡纳米管10～15份在搅拌条件下分散于200～300份水中，加入丙二醇8～15份，成膜助剂10～20份，润湿剂1～3份，防腐剂1～3份，羟乙基纤维素1～3份，分散剂4～8份，在400～600转/分钟混合3小时；

[0017] 步骤6：在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150～300份，重钙80～120份，高岭土60～100份，滑石粉40～60份，并在2000～4000转/分钟的转速下混合3小时；

[0018] 步骤7：在步骤6制得的混合物中再加入丙烯酸乳液200～400份，消泡剂1～3份，增稠剂10～15份，在400～600转/分钟的转速下均匀混合，经过滤后得到最终的纳米涂料产品。

[0019] 本方案的优点在于：涂料中加入的介孔二氧化锡纳米管吸收紫外线的能量，防止紫外线的能量直接作用与提高了涂料的稳定性和使用寿命。这种纳米涂料还具有一定的反射红外线的功能，在冬季可以提高房屋的保温性能，降低暖气热量的散失。介孔二氧化锡纳米管相比纳米粉不容易发生团聚，其作为添加剂加入涂料中具有更高的光催化效率。介孔结构的介孔二氧化锡纳米管可以提高纳米涂料光催化作用。

[0020] 进一步，所述步骤5～7中润湿剂为烷基酚聚氧乙烯醚，成膜助剂为聚氨酯乳液，消泡剂为聚硅氧烷类消泡剂，防腐剂为道维希尔-75，分散剂为十二烷基苯磺酸钠，增稠剂为聚氨酯高分子化合物水溶液，发明人经过大量的实验，发现采用上述试剂得到的纳米外墙涂料净醛效果好。

[0021] 进一步：所述步骤4中的马弗炉升温速度为5℃/min，在该升温速率下，介孔二氧化锡纳米管的微观结构可以得到保存。

[0022] 进一步：所述步骤4中马弗炉中的焙烧环境为惰性气体条件，惰性气体为氮气、氩气、氦气之一；通过在惰性气体中焙烧，可以提高氧化锡纳米管晶格中的氧空位，提高涂料的光催化性能。

[0023] 进一步：所述步骤4中马弗炉中的惰性气体焙烧环境为氩气气体环境，发明人发现在氩气气氛下焙烧，得到的涂料的光催化性能最佳。

[0024] 进一步：所述步骤4中焙烧后的氧化锡纳米管在浓度为0.1M的盐酸溶液中浸泡30秒，然后用大量的去离子水清洗至洗液的pH值到6以上。通过盐酸浸泡提高氧化锡纳米管的表面活性，提高涂料的光催化性能。

附图说明

[0025] 图1是本发明高耐候性外墙纳米涂料中实施例7的介孔二氧化锡纳米管的扫描电子显微镜图。

具体实施方式

[0026] 下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

[0027] 实施例1：一种高耐候性外墙纳米涂料其制备方法如下，

[0028] 步骤1，A溶液，将6份聚乙烯吡咯烷酮溶解在20份无水乙醇中，搅拌20分钟；B溶液，在搅拌条件下将6份氯化亚锡加入到20份N～N二甲基甲酰胺中，充分搅拌20分钟；

[0029] 步骤2，以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入1份乙酰丙酮、5份碳量子点和2份矿物质油，充分搅拌12小时得到制备介孔二氧化锡的前驱胶体溶液；

[0030] 步骤3，将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为0.4mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为18cm，纺丝电压为15kV，进行静电纺丝；

[0031] 步骤4，将步骤3处理得到的前驱体产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，在氮气气氛下以4.5℃/分钟的升温速率升至550℃并保温烧结1小时，得到介孔二氧化锡纳米管；

[0032] 步骤5，取步骤4制得的介孔二氧化锡纳米管10份在搅拌条件下分散于200份水中，加入丙二醇8份，聚氨酯乳液10份，烷基酚聚氧乙烯醚1份，道维希尔-751份，羟乙基纤维素1份，十二烷基苯磺酸钠4份，在400转/分钟混合3小时；

[0033] 步骤6，在步骤5制得的混合物中加入钛白粉150份，重钙80份，高岭土60份，滑石粉40份，并在2000转/分钟的转速下混合3小时；

[0034] 步骤7，在步骤6制得的混合物中再加入丙烯酸乳液200份，聚硅氧烷类消泡剂1份，聚氨酯高分子化合物水溶液10份，在400转/分钟的转速下均匀混合，经过滤后得到最终的纳米涂料产品。

[0035] 实施例2，一种高耐候性外墙纳米涂料其制备方法如下，

[0036] 步骤1：A溶液，将10份聚乙烯吡咯烷酮溶解在24份无水乙醇中，搅拌40分钟；B溶液：在搅拌条件下将10份氯化亚锡加入到24份N～N二甲基甲酰胺中，充分搅拌40分钟；

[0037] 步骤2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入3份乙酰丙酮、5份碳量子点和4份矿物质油，充分搅拌12小时得到制备介孔二氧化锡的前驱胶体溶液；

[0038] 步骤3：将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为1mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为22cm，纺丝电压为20kV，进行静电纺丝；

[0039] 步骤4：将步骤3处理得到的前驱体产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，在氦气气氛下以5.5℃/分钟的升温速率升至650℃并保温烧结3小时，得到介孔二氧化锡纳米管；

[0040] 步骤5：取步骤4制得的介孔二氧化锡纳米管15份在搅拌条件下分散于300份水中，加入丙二醇15份，聚氨酯乳液20份，烷基酚聚氧乙烯醚3份，道维希尔-753份，羟乙基纤维素3份，十二烷基苯磺酸钠8份，在600转/分钟混合3小时；

[0041] 步骤6：在步骤5制得的混合物中加入加入钛白粉300份，重钙120份，高岭土100份，滑石粉60份，并在4000转/分的转速下混合3小时；

[0042] 步骤7：在步骤6混合物中再加入丙烯酸乳液400份，聚硅氧烷类消泡剂3份，聚氨酯高分子化合物水溶液15份，在600转/分钟的转速下均匀混合，经过滤后得到最终的纳米涂料产品。

[0043] 实施例3，一种高耐候性外墙纳米涂料其制备方法如下，

[0044] 步骤1：A溶液，将8份聚乙烯吡咯烷酮溶解在22份无水乙醇中，搅拌30分钟；B溶液：在搅拌条件下将8份氯化亚锡加入到22份N～N二甲基甲酰胺中，充分搅拌30分钟；

[0045] 步骤2：以1:1的比例混合A溶液和B溶液，加入2份乙酰丙酮、5份碳量子点和3份矿物质油，充分搅拌12小时得到制备介孔二氧化锡的前驱胶体溶液；

[0046] 步骤3：将步骤2制得的前驱体溶液放入内径为0.8mm的喷丝头，接收装置为接地转动直径为100mm的铝辊，接收距离为20cm，纺丝电压为18kV，进行静电纺丝；

[0047] 步骤4：将步骤3处理得到的前驱体产物放置在接收铝辊上12小时后收集，置于马弗炉中，在氩气气氛下以5℃/分钟的升温速率升至600℃并保温烧结2小时，得到介孔二氧化锡纳米管；

[0048] 步骤5：取步骤4制得的介孔二氧化锡纳米管12份在搅拌条件下分散于250份水中，加入丙二醇12份，聚氨酯乳液15份，烷基酚聚氧乙烯醚2份，道维希尔-752份，羟乙基纤维素2份，十二烷基苯磺酸钠6份，在500转/分钟混合3小时；

[0049] 步骤6：在步骤5制得的混合物中加入钛白粉225份，重钙100份，高岭土80份，滑石粉50份，并在3000转/分钟的转速下混合3小时；

[0050] 步骤7：在步骤6制得的混合物中再加入丙烯酸乳液300份，聚硅氧烷类消泡剂2份，聚氨酯高分子化合物水溶液12份，在500转/分钟的转速下均匀混合，经过滤后得到最终的纳米涂料产品。

[0051] 实施例4，一种高耐候性外墙纳米涂料其制备方法如下，

[0052] 与实施例3的区别仅在于：步骤4中马弗炉的焙烧气氛为氮气。

[0053] 实施例5，一种高耐候性外墙纳米涂料其制备方法如下，

[0054] 与实施例3的区别仅在于：步骤4中马弗炉的焙烧气氛为氦气。

[0055] 实施例6，一种高耐候性外墙纳米涂料其制备方法如下，

[0056] 与实施例3的区别仅在于：步骤4中焙烧后的氧化锡纳米管在浓度为0.1M的盐酸溶液中浸泡30秒，然后用大量的去离子水清洗至洗液的pH值到6。

[0057] 按照GB/T 1865-2009的标准分别对实施例1-7中制备得到的抗老化外墙纳米涂料的抗老化能力进行了检测。得到的结果如表1所示：

[0058] 表1

[0059]

[0060] 如表1所示，实施例3～5可以观察到，采用氩气气氛焙烧得到的介孔二氧化锡纳米管添加到纳米涂料后，纳米涂料的耐候性能最好。实施例5、6可以观察到，将焙烧后得到的介孔二氧化锡纳米管用0.1M的盐酸处理后，得到的纳米涂料的耐候性能进一步提高。