一种水性丙烯酸树脂外墙涂料及其制备方法.pdf

本发明涉及一种水性丙烯酸树脂外墙涂料及其制备方法。以质量百分比计，该外墙涂料由下述组分组成：水性丙烯酸乳液40.20%～66.60%、颜料17.50～34.10%、润湿分散剂1.20～3.30%、中和剂0～0.52%、有机硅消泡剂0.30～0.80%、防腐剂0～0.50%、增稠剂0.09～3.17%、膨胀剂2.68～8.00%、防冻剂0.70～4.70%、硫酸钠0.50～2.00%、引气剂0.01～0.03%以及水3.00～12.20%；所述涂料的pH为9.2～9.8。该外墙涂料具有优异的水蒸气和二氧化碳透过性、耐候性、耐温变性，不会因为底材的含水量不同而出现鼓泡，泛碱现象，长期保持涂层的装饰与保护功能。其成膜性好，无需添加成膜助剂即可成膜，有效降低了产品的中VOC含量。

权利要求书
1.  一种水性丙烯酸树脂外墙涂料，以质量百分比计，由下述组分组成：水性丙烯酸乳液40.20%～66.60%、颜料17.50～34.10%、润湿分散剂1.20～3.30%、中和剂0～0.52%、有机硅消泡剂0.30～0.80%、防腐剂0～0.50%、增稠剂0.09～3.17%、膨胀剂2.68～8.00%、防冻剂0.70～4.70%、硫酸钠0.50～2.00%、引气剂0.01～0.03%以及水3.00～12.20%；所述涂料的pH为9.2～9.8；所述水性丙烯酸乳液为苯丙乳液；所述颜料为耐候性达到5级且耐光性达到7级的无机或有机颜料；所述的润湿分散剂为聚羧酸胺盐和/或聚丙烯酸胺盐润湿分散剂；所述的增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂；所述的膨胀剂为水化硫铝酸钙类膨胀剂；所述的硫酸钠为纯度≥98%，无色透明，无臭，颗粒性小结晶的硫酸钠；所述的引气剂为阴离子型或非离子型的粉状引气剂，其堆积密度为250~500g/L，含水量≤8%。

2.  如权利要求1所述的水性丙烯酸树脂外墙涂料，其特征在于所述的水性丙烯酸乳液选自：江苏李文甲化工有限公司生产的LWJ-8128乳液、上海保立佳化工有限公司生产的BLJ-7547乳液或巴德富实业有限公司生产的RS-899乳液。

3.  如权利要求1所述的水性丙烯酸树脂外墙涂料，其特征在于所述膨胀剂选自：广西开石膨胀剂厂生产的膨胀剂H-40F、南京沪联新型建材有限公司生产抗冻型膨胀剂HD-40D或南京沪联新型建材有限公司生产压浆膨胀剂H-F。

4.  如权利要求1所述的水性丙烯酸树脂外墙涂料，其特征在于所述的引气剂选自：大连瑞安建筑材料有限公司生产的引气剂WF、上海馨扬实业发展有限公司生产高性能引气剂JDU-1或烟台创新建材生产引气剂WDN-10。

5.  如权利要求1～4任一项所述水性丙烯酸树脂外墙涂料的制备方法，其包括下述步骤：将所述润湿分散剂、所述中和剂、占所述有机硅消泡剂质量30～50%的有机硅消泡剂、占所述防腐剂质量30～50%的防腐剂、所述颜料和占所述水质量30～50%的水于室温下均匀混合，并研磨至40μm以下，在300～500rpm的搅拌转速下加入剩余的有机硅消泡剂、剩余的防腐剂、所述丙烯酸乳液、所述防冻剂、所述膨胀剂、所述的硫酸钠、所述的引气剂、所述增稠剂以及剩余的水，混合均匀，即可。

说明书一种水性丙烯酸树脂外墙涂料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种墙面涂料，尤其涉及一种水性丙烯酸树脂外墙涂料及其制备方法。
背景技术
现有水性丙烯酸树脂外墙涂料涂装混凝土外墙后，由于涂层干燥后漆膜较为致密，墙体中水汽和墙体缓慢反应产生的二氧化碳无法释放，导致涂层出现鼓泡，漆膜的附着力急骤下降。随着其中水汽以及二氧化碳量的增加，鼓起的泡越来越大并最终破裂，漆膜的装饰与保护功能丧失。与此同时，混凝土墙体与空气或者墙体内的水汽会发生水化反应，生成氢氧化物（化学性质为碱性）。当气温升高时，水汽蒸发，将氢氧化物从墙体中带出，并与墙体缓慢反应产生的二氧化碳发生反应生成不溶于水的碳酸钙，随着水分的逐渐蒸发，碳酸钙就析出于涂层表面，日积月累，使得原本装饰的涂层表面积聚白色粉化斑点，漆层不再粘附墙面，就发生起皮、脱落的泛碱现象。特别是当混凝土墙体未经足够时间的保养，墙体含水率大于10%、pH大于8.5时，就进行涂装，如果漆膜的透水蒸气性差、透二氧化碳性差，那么短时间内（一般在3天到2个星期内）就会产生上述鼓泡和泛碱的不良现象。
如何提高水性丙烯酸树脂外墙涂料的对水蒸气和二氧化碳的透过性是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种环保型水性丙烯酸树脂外墙涂料，其具有优异的水蒸气和二氧化碳透过性。
本发明人在使用丙烯酸乳液作为基料研制涂料的过程中，惊奇地发现选用适当种类和比例的混凝土膨胀剂和混凝土引气剂，可以显著增加漆膜的透气性，使漆膜具有优异的水蒸气和二氧化碳透过性。同时按本发明方法配制的涂料延长了涂料的开放时间，降低了成膜温度，产品成膜温度可低于5℃，其成膜性不受环境温度及相对湿度等环境因素影响，故产品中无需添加成膜助剂。
本发明提供的外墙涂料，以质量百分比计，由下述组分组成：水性丙烯酸乳液40.20%～66.60%、颜料17.50～34.10%、润湿分散剂1.20～3.30%、中和剂0～0.52%、有机硅消泡剂0.30～0.80%、防腐剂0～0.50%、增稠剂0.09～3.17%、膨胀剂2.68～8.00%、防冻剂0.70～4.70%、硫酸钠0.50～2.00%、引气剂0.01～0.03%以及水3.00～12.20%；所述涂料的pH为9.2～9.8。
本发明中，所述水性丙烯酸乳液为苯丙乳液，优选为江苏李文甲化工有限公司生产的LWJ-8128乳液、上海保立佳化工有限公司生产的BLJ-7547乳液或巴德富实业有限公司生产的RS-899乳液。
本发明中，所述颜料为耐候性达到5级且耐光性达到7级的无机或有机颜料。颜料的种类及颜色可随需要根据本领域常规方法进行选择，较佳地为金红石型钛白、碳黑、耐晒黄。所述的金红石型钛白粉较佳地为R-2196。所述的碳黑选用在水性涂料中有良好的稳定性，pH值呈中性的碳黑，如卡博特M1100。所述的耐晒黄选用广州市齐晖贸易有限公司提供的黄3154。
本发明中，所述的润湿分散剂为聚羧酸胺盐和/或聚丙烯酸胺盐润湿分散剂，较佳地为陶氏化学公司的润湿分散剂CF-10和/或润湿分散剂X-405。
本发明中，所述的中和剂可选用涂料领域中常规使用的各种中和剂，用于将涂料的pH调整在8.0～9.5的范围内，较佳地为2-氨基-2-甲基-1-丙醇，如陶氏化学公司生产的AMP-95。
本发明中，所述的有机硅消泡剂可选用涂料领域中常规使用的有机硅消泡剂，较佳地为日本诺普科助剂有限公司出售的消泡剂SN-154、深圳市海润化工有限公司的消泡剂245和深圳市海润化工有限公司的消泡剂246中的一种或多种。
本发明中，所述的防腐剂可选用涂料领域中常规使用的各种防腐剂，如新加坡涂装技术公司（PCTS）的防腐剂P113。
本发明中，所述的增稠剂为缔合型聚氨酯类增稠剂，如增稠剂R278。
本发明中，所述的膨胀剂为水化硫铝酸钙类膨胀剂，优选为：广西开石膨胀剂厂生产的膨胀剂H-40F、南京沪联新型建材有限公司生产抗冻型膨胀剂HD-40或南京沪联新型建材有限公司生产压浆膨胀剂H-F。
本发明中，所述的防冻剂可选用涂料领域中常规使用的防冻剂，较佳地为丙二醇和/或乙二醇。
本发明中，所述的硫酸钠为纯度≥98%，无色透明，无臭，颗粒性小结晶的硫酸钠，较佳地选用上海盛众精细化工有限公司生产的或上海宝曼生物科技有限公司生产的或湖北巨胜科技有限公司生产的硫酸钠。
本发明中，所述的引气剂为阴离子型或非离子型的粉状引气剂，其堆积密度为250~500g/L，含水量≤8%。优选为大连瑞安建筑材料有限公司生产的引气剂WF、上海馨扬实业发展有限公司生产高性能引气剂JDU-1或烟台创新建材生产引气剂WDN-10。
本发明中，所述的水优选为去离子水。
此外，本发明提供了所述水性丙烯酸树脂外墙涂料的制备方法。其包括下述步骤：将所述润湿分散剂、所述中和剂、占所述有机硅消泡剂质量30～50%的有机硅消泡剂、占所述防腐剂质量30～50%的防腐剂、所述颜料和占所述水质量30～50%的水于室温下均匀混合，并研磨至40μm以下，在300～500rpm的搅拌转速下加入剩余的有机硅消泡剂、剩余的防腐剂、所述丙烯酸乳液、所述防冻剂、所述膨胀剂、所述的硫酸钠、所述的引气剂、所述增稠剂以及剩余的水，混合均匀，即可。
本发明中所述室温为本领域的常规定义，一般指5～40℃。
本发明中，上述优选条件在符合本领域常识的基础上可任意组合，即得本发明各优选实施例。
本发明的原料和试剂皆市售可得。
本发明的积极进步效果在于：
本发明涂料产品具有优异的的水蒸气和二氧化碳透过性、耐候性、耐温变性，不会因为底材的含水量不同而出现鼓泡，泛碱现象，15~20年漆膜不起泡、不脱落、长期保持涂层的装饰与保护功能。
本发明涂料产品成膜性好，无需添加成膜助剂即可成膜，有效降低了产品的中VOC含量。
本发明涂料产品对施工无严格的温湿度要求，可采用墙面涂料的常规施工工具与工艺方法，施工无需特殊设备，便捷高效，可显著降低施工成本。
本发明产品是一种环保型水性墙面涂料，是非危险品，没有严格的防火要求，便于对生产、运输、仓储。
具体实施方式
下面结合本发明的具体实施方式，对本发明的技术方案及有益效果做出进一步的详细说明，但本发明并不限于此。
下述实施例以及对比例中使用的原料来源：
水性丙烯酸乳液LWJ-8128：江苏李文甲化工有限公司；
水性丙烯酸乳液BLJ-7547：上海保立佳化工有限公司；
水性丙烯酸乳液RS-899：巴德富实业有限公司；
金红石型钛白R-2196：无锡豪普钛业有限公司；
碳黑M1100：卡博特
黄3154：广州市齐晖贸易有限公司；
润湿分散剂CF-10和X-405：陶氏化学公司；
中和剂AMP-95：陶氏化学公司；
消泡剂SN-154：日本诺普科助剂有限公司；
消泡剂245和246：深圳市海润化工有限公司；
防腐剂P113：新加坡涂装技术公司（PCTS）；
增稠剂R278：缔合型聚氨酯类增稠剂；
膨胀剂H-40F：广西开石膨胀剂厂生产；
抗冻型膨胀剂HD-40D：南京沪联新型建材有限公司生产；
压浆膨胀剂H-F：南京沪联新型建材有限公司生产；
硫酸钠：上海盛众精细化工有限公司生产的或上海宝曼生物科技有限公司生产的或湖北巨胜科技有限公司生产的硫酸钠；
引气剂WF：大连瑞安建筑材料有限公司生产；
高性能引气剂JDU-1：上海馨扬实业发展有限公司生产；
引气剂WDN-10：烟台创新建材生产；
高级丙烯酸外墙漆K50：厦门固克涂料集团限公司
生态之美外墙漆SW-402：广漠沙漠绿洲涂料有限公司
其中高级丙烯酸外墙漆K50与生态之美外墙漆SW-402均为添加成膜助剂的水性丙烯酸树脂外墙涂料。
实施例1
水性丙烯酸树脂外墙涂料的各组分配比为（wt%）：                     

本实施例涂料的制备方法为：
根据上述配方将润湿分散剂、中和剂、消泡剂的50wt%、防腐剂的50wt%和颜料加入到去离子水的50wt%中，分散均匀后用砂磨机研磨至≤40μm，在500rpm的搅拌下加入消泡剂的50wt%、防腐剂的50wt%、水性丙烯酸乳液LWJ-8128、防冻剂、膨胀剂H-40F、硫酸钠、引气剂WF、增稠剂以及去离子水的50wt%。
实施例2
水性丙烯酸树脂外墙涂料的各组分配比为（wt%）：                     

本实施例涂料的制备方法为：
根据上述配方将润湿分散剂、中和剂、消泡剂的30wt%、防腐剂的30wt%和颜料加入到去离子水的30wt%中，分散均匀后用砂磨机研磨至≤40μm，在500rpm的搅拌下加入消泡剂的70wt%、防腐剂的70wt%、水性丙烯酸乳液BLJ-7547、防冻剂、膨胀剂HD-40D、硫酸钠、引气剂JDU-1、增稠剂以及去离子水的70wt%。
实施例3
水性丙烯酸树脂外墙涂料的各组分配比为（wt%）：  

本实施例涂料的制备方法为：
根据上述配方将润湿分散剂、中和剂、消泡剂的50wt%、防腐剂的50wt%和颜料加入到去离子水的50wt%中，分散均匀后用砂磨机研磨至≤40μm，在500rpm的搅拌下加入消泡剂的50wt%、防腐剂的50wt%、水性丙烯酸乳液RS-899、防冻剂、膨胀剂H-F、硫酸钠、引气剂WDN-10、增稠剂以及去离子水的50wt%。
 对比例
按上述实施例类似的组分配比，用相同的乳液作为基料，以相同的制备方法配置三种对比例涂料，但不使用膨胀剂与引气剂。
对比例1
对比例1涂料与实施例1的组成类似，但不使用膨胀剂与引气剂。

对比例2
对比例2涂料与实施例2的组成类似，但不使用膨胀剂与引气剂。

对比例3
对比例3与实施例3的组成类似，但不使用膨胀剂与引气剂。

 对市售高级丙烯酸外墙漆K50、生态之美外墙漆SW-402以及实施例1-3的涂料产品进行基本性能、环保指标对比实验，具体结果见表1-2。
表1 基本性能指标

表2 环保指标（水性）

对市售高级丙烯酸外墙漆K50、生态之美外墙漆SW-402以及实施例1-3的涂料产品进行附着力及安全性进行对比实验，具体结果见表3。
表3附着力及安全性

对市售高级丙烯酸外墙漆K50、生态之美外墙漆SW-402、实施例1-3以及对比例的涂料产品进行水蒸气和二氧化碳透过性对比实验。水蒸气渗透率测定法和二氧化碳渗透率测定法参见：中华人民共和国建设部行业标准2014年5月征求意见稿，具体结果见表4。
表4 水蒸气与二氧化碳透过性

由表1可以看出，本发明涂料产品的基本性能达到国家标准，其耐碱性、耐洗刷性、涂层耐温变性、粘结强度、耐沾污性与防水性均优于市售高级丙烯酸外墙漆K50、生态之美外墙漆SW-402。
由表2可以看出，市售高级丙烯酸外墙漆K50、生态之美外墙漆SW-402的挥发性有机化合物（VOC）含量、苯、甲苯、乙苯、二甲苯总和及重金属含量明显高于本发明涂料产品。并且市售的生态之美外墙漆SW-402产品中还含有苯、乙二醇醚及醚酯及游离二异氰酸酯（TDI和HDI）等物质。
由表3可以看出，本发明涂料产品的附着力明显优于市售的高级丙烯酸外墙漆K50、生态之美外墙漆SW-402，并且市售的高级丙烯酸外墙漆K50为易燃液体，对产品的贮存、运输、施工均需严格的管理要求。
由表4可以看出，按本发明添加膨胀剂和引气剂可以显著提高涂料产品对水蒸气和二氧化碳的透过性。本发明涂料产品对水蒸气和二氧化碳的透过性要明显优于高级丙烯酸外墙漆K50、生态之美外墙漆SW-402。