1.本发明属于涂料技术领域，具体涉及一种高耐擦洗环保型建筑用涂料及其制备方法。


背景技术：

2.乳胶漆是目前大部分家装墙面材料的首选，在家装材料市场占有较大份额，因其易于施工、色彩多样等特点深受人们青睐。随着社会的进步和生活水平的提高，人们对健康、舒适的生活环境的要求也就越来越高。针对墙面的材料是否存在无毒，环保等方面也更加注重。同时，室内居住或办公环境经常存在墙面的人为摩擦、物件摩擦、灰尘以及油渍污染等情况，造成墙面不再美观、墙面涂料经过摩擦后损坏、脏污，失去对墙面的保护作用，因此，涂料具有优异的耐擦洗性能显得尤为重要。
3.目前，涂料领域在针对提高其耐擦洗性能方面的研究，主要是通过添加部分改性的纳米材料以改善乳胶粒之间的界面结合力起到增强和修补作用、形成网状结构，从而提高涂膜强度和耐洗刷性。例如中国专利申请cn107603401a，在涂料体系中添加纳米伊利石粉末和活化松脂岩粉末。或者，通过添加有机硅树脂等有机材料与乳液混合使用，起到复配改性作用，从而提高涂料的耐擦洗性能。例如中国专利申请cn110776767a，在涂料体系中添加有机硅树脂、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸等有机材料。但是，通过添加具有提高涂料耐擦洗性能的材料虽然效率高，仍存在前期生产工艺复杂、材料改性处理困难、过多依赖有机添加材料等问题。
4.因此，发明一种生产工艺简单且环保的高耐擦洗建筑涂料，是目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种高耐擦洗环保型建筑用涂料及其制备方法。
6.为解决技术问题，本发明的解决方案是：
7.提供一种高耐擦洗环保型建筑用涂料，该涂料包括以重量百分比计的下述各组成组分：
8.[0009][0010]
余量为常规的涂料用功能性助剂；
[0011]
所述纳米悬浮液是由下述重量百分比的各成分组成的：纳米sio2：2％～4％、纳米caco3：12％～15％、分散剂0.6％～0.8％、余量为水。
[0012]
作为优选方案，所述常规涂料用功能性助剂包括：分散剂、润湿剂、多功能助剂、丙二醇、成膜助剂、消泡剂、增稠剂和防腐剂。
[0013]
作为优选方案，该涂料包括以重量百分比计的下述各组成组分：
[0014][0015]
作为优选方案，所述的纳米sio2平均粒径在25nm；所述纳米caco3平均粒径在60nm。
[0016]
作为优选方案，所述的常规涂料用功能性助剂包括分散剂和润湿剂；其中，分散剂选自诺普科sn
‑
5040、诺普科sn
‑
5027、泰格tech
‑
598、泰格tech
‑
5011、比克化学byk
‑
110或
比克化学byk
‑
w996中的任意一种；润湿剂选自德国科宁pe
‑
100、陶氏x
‑
405或德谦w
‑
18中的任意一种。
[0017]
作为优选方案，所述的常规涂料用功能性助剂包括多功能助剂、成膜助剂和消泡剂；其中，多功能助剂为陶氏amp
‑
95；成膜助剂选自伊士曼净味c
‑
12、锦晟化工净味c
‑
12或齐大科技净味c
‑
12中的任意一种；消泡剂选自圣诺普科nxz、毕克化学byk
‑
024、毕克化学byk
‑
037或上海泰格tech
‑
406中的任意一种。
[0018]
作为优选方案，所述的常规涂料用功能性助剂包括增稠剂和防腐剂；其中，增稠剂选自ase
‑
60、裕竹实业yz
‑
620或者罗门哈斯rm
‑
8w中的任意一种或两种搭配；防腐剂选自陶氏lxe、正银化工zy
‑
503或正银化工zy
‑
508中的任意一种。
[0019]
作为优选方案，所述丙烯酸乳液选自巴德富rs
‑
926w。
[0020]
作为优选方案，所述纳米悬浮液通过下述方法制备获得：
[0021]
(1)按所述重量百分比关系量取各成分；
[0022]
(2)在分散装置中加入称量好的水，并将转速控制在300r/min以上；加入分散剂pdt
‑
ic1，分散5min；
[0023]
(3)提高分散装置转速至6000～8000r/min，加入纳米caco3，继续剪切分散30min以上；
[0024]
(4)然后加入纳米sio2，继续以6000～8000r/min转速分散30min后，得到纳米悬浮液。
[0025]
本发明进一步提供了前述高耐擦洗环保型建筑用涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0026]
(1)按所述重量百分比关系量取各成分；
[0027]
(2)在分散装置中加入水的总重量的90％，启动搅拌，控制搅拌速度200r/min；
[0028]
(3)在搅拌状态下依次加入分散剂、润湿剂、多功能助剂、丙二醇、消泡剂；其中消泡剂的加入量占消泡剂总重量的60～80％；控制搅拌速度不低于500r/min，搅拌10min以上；
[0029]
(4)控制转速在500r/min以上，加入羟乙基纤维素，继续按此转速搅拌5min以上；
[0030]
(5)加入纳米悬浮液，提高转速至1200r/min，搅拌10min；
[0031]
(6)加入钛白粉、滑石粉、高岭土、重钙和轻钙，将转速控制在不低于1200r/min，分散至整个混合物体系的细度≤50μm；
[0032]
在细度达到要求后，继续投入成膜助剂、丙烯酸乳液、剩余20～40％重量的消泡剂，并将转速控制在600
‑
800r/min，搅拌不少于30min；再投入增稠剂、防腐剂，以及剩余的10％重量的水，搅拌分散不少于10min；最终得到高耐擦洗环保型建筑用涂料。
[0033]
发明原理描述：
[0034]
区别于现有技术，本发明的创新技术手段是在涂料中添加特定配方的纳米悬浮液。通过简易的分散工艺将纳米sio2与纳米caco3混合制备出的纳米悬浮液，其能够高效的分散于涂料体系中填充因颜填料粒子之间产生的缝隙。纳米粒子由于表面严重配位不足，表现出极强的活性，容易与高分子树脂乳液中的氧起键合作用，提高分子间的键合力；纳米粒子的界面效应、超大的比表面积使分布在树脂基料高分子链间的纳米粒子与基料间会产生更多的接触面积，从而提高了整个涂膜的力学性能，即涂膜的致密性、韧性、硬度等有很
大的提高。其中纳米sio2粒子具有较高的硬度，配合其表面效应和小尺寸效应，使涂料的成膜分子紧密相连，涂膜表面更加致密、坚实，从而使整个涂料的耐擦洗性能得到较大的提升。再者，纳米caco3具有很好的防沉降作用，能够提高涂料的贮存稳定性，其白度高，可代替部分钛白粉，降低成本。
[0035]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0036]
(1)本发明旨在提供一种生产工艺简单且环保的高耐擦洗乳胶漆，彻底解除人们对家装墙面材料环保的担忧，增强墙面材料的耐擦洗性，从而使墙面更耐沾污，易清洁，有效提高墙面材料装饰作用的持久性、美观性。
[0037]
(2)本发明提供的一种高耐擦洗环保型建筑用涂料，添加的纳米悬浮液不存在有机添加材料，采用优质的净味成膜助剂以及具有高耐擦性能的丙烯酸乳液，同时合理控制助剂用量减少挥发性物质的产生，使其制备出的涂料环保、无异味、更安全。
[0038]
(3)本发明生产工艺简单，减少了复杂的投料反应过程，生产过程不存在复杂的温度控制；制备出的涂料具有优异的耐擦洗性能、遮盖力强、耐酸碱等特点。
具体实施方式
[0039]
下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。
[0040]
本发明各实施例中，所述各组分的百分比均为重量百分比。所用纳米sio2平均粒径在25nm，纳米caco3平均粒径在60nm。
[0041]
实施例1
[0042]
本实施例中，所述高耐擦洗环保型建筑用涂料的组成组分按重量百分比计包括如下：
[0043][0044]
按照以上配方进行乳胶漆制备，具体制备方法如下：
[0045]
(1)制备纳米悬浮液：以纳米悬浮液总重量为100％计算，在分散装置中加入83.4％的水，并将转速控制在350r/min，加入0.6％的分散剂pdt
‑
ic1，分散5min；提高分散装置转速6000r/min，缓慢加入12％的纳米caco3，高速剪切分散35min；然后缓慢加入4％的纳米sio2，继续以8000r/min转速分散30min，得到纳米悬浮液备用。
[0046]
(2)以涂料的总重量为100％计算，在反应装置中加入水量总重的90％，以200r/min搅拌速度低速搅拌状态下，依次加入分散剂诺普科sn
‑
5040、润湿剂德国科宁pe
‑
100、多功能助剂陶氏amp
‑
95、丙二醇以及消泡剂圣诺普科nxz，其中消泡剂的加入量为消泡剂总量的60％，提高搅拌速度至600r/min，并搅拌分散13min。
[0047]
(3)投入羟乙基纤维素粉，并继续保持转速600r/min搅拌6min。
[0048]
(4)投入纳米悬浮液，提高转速在1200r/min，分散10min。
[0049]
(5)投入粉料：依次投入钛白粉、滑石粉、高岭土、重钙、轻钙，并确保反应装置的内壁及分散盘上不堆积粉料。投料完毕后，提高转速至1200r/min。
[0050]
(6)待整个混合体系分散细度达到50μm以下后，将成膜助剂伊士曼c
‑
12、丙烯酸乳液rs
‑
926w以及剩余的40％消泡剂nxz投入反应装置中，并将转速降至700r/min，持续搅拌35min。
[0051]
(7)最后投入增稠剂ase
‑
60、防腐剂陶氏lxe以及余下的10％水，搅拌分散10min后，即可得到所需要的环保型高耐擦洗建筑用涂料。
[0052]
实施例2
[0053]
本实施例中，所述高耐擦洗环保型建筑用涂料的组成组分按重量百分比计包括如下：
[0054][0055]
按照以上配方进行乳胶漆制备，具体制备方法：
[0056]
(1)制备纳米悬浮液：以纳米悬浮液总重量为100％计算，在分散装置中加入83.3％的水，并将转速控制在400r/min，加入0.7％的分散剂pdt
‑
ic1，分散5min；提高分散装置转速至7000r/min，缓慢加入13％的纳米caco3，高速剪切分散40min；然后缓慢加入3％的纳米sio2，继续以6000r/min转速分散30min，得到纳米悬浮液备用。
[0057]
(2)以涂料的总重量为100％计算，在反应装置中加入水量总重的90％，在200r/min低速搅拌状态下，依次加入分散剂泰格tech
‑
598、润湿剂陶氏x
‑
405、多功能助剂amp
‑
95、丙二醇以及消泡剂byk
‑
024，其中消泡剂的加入量为消泡剂总量的80％，提高搅拌速度至550r/min，并搅拌分散15min。
[0058]
(3)投入羟乙基纤维素粉，并继续保持转速在550r/min搅拌8min。
[0059]
(4)投入纳米悬浮液，提高转速在1200r/min，分散10min。
[0060]
(5)投入粉料：依次投入钛白粉、滑石粉、高岭土、重钙、轻钙，并确保反应装置的内壁及分散盘上不堆积粉料。投料完毕后，提高转速至1300r/min。
[0061]
(6)待整个混合体系分散细度达到50μm以下后，将成膜助剂净味c
‑
12(来自锦晟化工)、丙烯酸乳液rs
‑
926w以及剩余的20％消泡剂byk
‑
024投入反应装置中，并将转速降至
600r/min，持续搅拌30min。
[0062]
(7)最后投入增稠剂yz
‑
620、防腐剂zy
‑
503以及余下的10％水，搅拌分散12min后即可得到所需要的环保型高耐擦洗建筑用涂料。
[0063]
实施例3
[0064]
本实施例中，所述高耐擦洗环保型建筑用涂料的组成组分按重量百分比计包括如下：
[0065][0066][0067]
按照以上配方进行涂料制备，具体制备方法：
[0068]
(1)制备纳米悬浮液：以纳米悬浮液总重量为100％计算，在分散装置中加入82.2％的水，并将转速控制在300r/min，加入0.8％的分散剂pdt
‑
ic1，分散5min；提高分散装置转速至8000r/min，缓慢加入15％的纳米caco3，高速剪切分散40min；然后缓慢加入2％的纳米sio2，继续以7000r/min转速分散30min，得到纳米悬浮液备用。
[0069]
(2)以涂料的总重量为100％计算，在反应装置中加入水量总重的90％，在200r/min低速搅拌状态下，依次加入分散剂byk
‑
110、润湿剂德谦w
‑
18、多功能助剂陶氏amp
‑
95、丙二醇以及消泡剂泰格tech
‑
406，其中消泡剂的加入量为消泡剂总量的70％，提高搅拌速度在700r/min，并搅拌分散12min。
[0070]
(3)投入羟乙基纤维素粉，并继续保持转速在700r/min搅拌7min。
[0071]
(4)投入纳米悬浮液，提高转速在1200r/min，分散10min。
[0072]
(5)投入粉料：依次投入钛白粉、滑石粉、高岭土、重钙、轻钙，并确保反应装置的内
壁及分散盘上不堆积粉料。投料完毕后，提高转速至1400r/min。
[0073]
(6)待整个混合体系分散细度达到50μm以下后，将来自齐大科技的成膜助剂净味c
‑
12、丙烯酸乳液rs
‑
926w以及剩余的30％消泡剂tech
‑
406投入反应装置中，并将转速降至800r/min，持续搅拌30min。
[0074]
(7)最后投入增稠剂罗门哈斯rm
‑
8w、防腐剂zy
‑
508以及余下的10％水，搅拌分散15min后即可得到所需要的环保型高耐擦洗建筑用涂料。
[0075]
对比例1
[0076]
根据cn107603401a记载的技术方案制备涂料，即通过在涂料体系中添加纳米伊利石粉末和活化松脂岩粉末，使其充分分散在涂料体系中，改善乳胶粒之间的界面结合力，起到增强和修补作用，形成网状结构，从而提高涂膜强度，耐洗刷性。
[0077]
对比例2
[0078]
根据cn110776767a记载的技术方案制备涂料，即通过在涂料体系中添加有机硅树脂、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸与乳液之间形成复配改性作用，提高涂料的附着力及硬度，从而提高涂料的耐洗刷性。
[0079]
对比例3
[0080]
取市售内墙涂料，该涂料为常规配方，主要以苯丙乳液为基料，颜填料以及各种助剂成分组成，按照传统涂料生产工艺制备而成。
[0081]
将本发明环保型高耐擦洗建筑用涂料与与对比例中的涂料进行性能对比测试，按照《gb/t9756
‑
2018合成树脂乳液内墙涂料》与《gb18582
‑
2020建筑用墙面涂料中有害物质限量》中的测试方法进行测试，主要性能如表1所示。
[0082]
表1实施例与对比例主要性能对比情况
[0083][0084]
由表1可知，本发明的涂料在耐洗刷性方面远高于其他对比例涂料，其耐洗刷次数达到1万次及以上，远高于现有技术制备的涂料。从对比例1数据来看，现有技术中，通过在涂料体系中添加纳米伊利石粉末和活化松脂岩粉末制备出的涂料具有优异的对比率，耐洗刷性能也较市场上涂料更加优异，但是其耐洗刷性能是低于本发明的，同时该工艺相对复杂，需要对所添加的材料进行活化处理，生产工艺复杂；从对比例2数据来看，现有技术中，通过在涂料体系中添加有机材料，虽然能够提高涂料的耐洗刷性能，但是提高幅度明显低于本发明的。总体从环保角度考虑，实施例1
‑
3中都未检出游离甲醛，并且voc含量低于对比例涂料的。这说明本发明制备的涂料性能更优、更加环保，安全。
[0085]
本发明制备的涂料具有更加优异的性能，其主要在于采用自制的纳米悬浮液能够
很好的分散于涂料体系中，一方面，纳米悬浮液中的纳米粒子能够在高分子基料间有优异的流动性，使涂膜在受力时产生更多的显微裂纹和弹性变形，从而达到增强增硬的作用；另外一方面，由于涂膜力学性能的提高，从而使涂料的耐擦洗性能更加优异。同时，纳米悬浮液能够填充密实因颜填料粒子之间产生的缝隙，提高漆膜致密性，更好的增强颜填料的遮盖效果，使其整个涂料体系的遮盖力有明显的提高。本发明在整个配方中选择环保材料，减少有机添加材料，通过简易高效的生产工艺制备出的涂料也是更环保，使用更安全。