基于氟硅嵌段聚合物的防污自清潔建筑外墻涂料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種新型防污自清潔建筑外墻涂料及制備方法，具體涉及一種基料為聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸七氟丁基酯氟硅三嵌段共聚物樹脂的表面涂層涂料。該涂料具有常見氟硅涂料的穩(wěn)定性、耐候性、耐腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，更具有嵌段聚合物微相分離而得到的微納米粗糙結(jié)構(gòu)，可進(jìn)一步提高超疏水性。以該氟硅嵌段聚合物為基料，加入顏料、助劑和溶劑進(jìn)行復(fù)配，通過對(duì)顏料的篩選，制備不同顏色的高性能建筑外墻用防污自清潔涂料。
【專利說明】基于氟硅嵌段聚合物的防污自清潔建筑外墻涂料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種表面涂層材料，尤其是一種將新型三元氟硅嵌段聚合物樹脂用作基料，并與其它組分進(jìn)行按比例混合制備出一種具有低表面能和微納米粗糙度的可調(diào)色防污自清潔建筑外墻涂料。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來“自清潔”概念受到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注和研究，自清潔涂料也成為建筑涂料行業(yè)的研究熱點(diǎn)，其產(chǎn)品受到市場(chǎng)的重大認(rèn)可和青睞。耐沾污性是評(píng)定建筑涂料優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)，它與涂料本身的性質(zhì)表面能、表面粗糙度等有很大關(guān)系。低表面能和超疏水性能的涂料可以減少水分、灰塵在涂層表面的停留時(shí)間，降低涂料表面和水或者污物中化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)的幾率，減阻，并有自清潔功能。
[0003]丙烯酸涂料由于其優(yōu)良的耐光性、耐候性、成膜性能而被廣泛應(yīng)用在建筑物、戶外構(gòu)造物表面涂覆等方面。但是它還存在如耐污染性差、耐水性差、低溫下易變脆、易回粘等缺點(diǎn)。有機(jī)硅基團(tuán)的引入可賦予丙烯酸酯共聚物優(yōu)良的柔韌性、耐低溫性能、耐腐蝕性。氟元素作為電負(fù)性最大的元素，極化率低，C-F鍵能高達(dá)460kJ/mol，氟基團(tuán)的引入可以大大降低共聚物的表面能。在聚丙烯酸酯鏈上引入氟、硅元素，可以克服上述丙烯酸涂料的缺點(diǎn)，賦予氟硅改性聚丙烯酸涂料低表面能和良好的耐水性，使其具有超強(qiáng)自清潔防污效果和良好的化學(xué)惰性、耐候性、耐腐蝕性等。
[0004]羅正鴻等(中國(guó)專利:CN101215364A)和魏川等(中國(guó)專利:CN201310350580.2和CN201310294117.0)將聚二甲基硅氧烷、甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸七氟丁基酯分別通過ATRP和ARGET-ATRP聚合制備了氟硅三嵌段聚合物樹脂。羅正鴻等(中國(guó)專利:CN1010292071A)將這種氟硅三嵌段聚合物樹脂作為海洋防污涂料基料，具有氟硅樹脂的低表面能和嵌段聚合物微相分離產(chǎn)生微納米結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種涂料具有優(yōu)異防污性能、使用壽命長(zhǎng)以及環(huán)保經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。
[0005]建筑物污染是和海洋生物污染并列的一大類污染，據(jù)中國(guó)化工報(bào)報(bào)道2010年國(guó)內(nèi)二者之和損失超800億美元。目前國(guó)內(nèi)的建筑涂料普遍存在耐沾污性不足的缺點(diǎn)，成為我國(guó)涂料推廣應(yīng)用的主要限制因素。對(duì)消費(fèi)者而言，污染物會(huì)影響建筑物美觀，建筑物的外墻顏色則是影響美觀的另一個(gè)因素。為此，本發(fā)明專利提出一種基于氟硅三嵌段聚合物的可調(diào)色防污自清潔建筑外墻涂料及其制備方法，具有超強(qiáng)防污效果和良好的穩(wěn)定性、耐候性、耐腐蝕性，同時(shí)可以降低建筑物外墻清潔成本，并有利于美化環(huán)境，對(duì)于城市發(fā)展具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于氟硅三嵌段共聚物的具有防污自清潔功能、耐候性、耐腐蝕性，且可調(diào)色性的防污自清潔建筑外墻涂料。[0007]本發(fā)明提出的基于氟硅三嵌段共聚物樹脂的防污自清潔建筑外墻涂料由氟硅三嵌段共聚物樹脂、分散劑、消泡劑、流平劑、成膜助劑、顏填料、防老劑、防沉劑、溶劑按如下質(zhì)量份組合而成:
[0008]聚二甲基硅氧烷-b_聚甲基丙烯酸甲酯-b_聚甲基丙烯酸七氟丁基酯三嵌段共聚物
[0009]樹脂60~75份、
[0010]分散劑2~2.5份、
[0011]消泡劑0.3~1份、
[0012]流平劑0.7~1.3份、
[0013]成膜助劑2~2.5份、
[0014]顏填料10~25份、
[0015]防老劑0.002 ~0.05 份、
[0016]防沉劑0.5~1份、
[0017]溶劑4~10份。
[0018]所述的氟硅三嵌段共聚物樹脂防污自清潔涂料的制備方法，其特征在于包括下列步驟:
[0019]I)按照各組分的質(zhì)量配比，在溶劑中加入分散劑、消泡劑、流平劑、成膜助劑、防老劑、防沉劑。利用分散機(jī)在300~800rpm/min轉(zhuǎn)速下，繼續(xù)攪拌至物料混合均勻。
[0020]2)在300~800rpm/min的攪拌速度下加入顏填料,繼續(xù)攪拌混合均勻，并利用研磨機(jī)研磨至細(xì)度小于25 μ m ;
[0021 ] 4)將聚二甲基硅氧烷-b_聚甲基丙烯酸甲酯-b_聚甲基丙烯酸七氟丁基酯三嵌段共聚物樹脂加入到2)中研磨后的物料,利用分散機(jī)在300~800rpm/min轉(zhuǎn)速下,攪拌均勻后得氟硅三嵌段共聚物樹脂防污自清潔涂料。
[0022]所述分散劑可為十二烷基硫酸鈉、甲基戊醇、羥甲基纖維素鈉、聚丙烯酰胺、有機(jī)基改性硅氧烷或氟化硅氧烷中的一種或幾種的混合物。
[0023]所述消泡劑可為二甲基硅油、聚醚改性聚硅氧烷或氟烴基改性聚硅氧烷中的一種或幾種的混合物。
[0024]所述流平劑可為磷酸三酯、聚氧丙烯甘油醚、聚甲基丙基硅氧烷或聚二甲基硅氧烷中的一種或幾種的混合物。
[0025]所述成膜助劑可為十二碳醇酯、丙二醇丁醚、丙二醇苯醚丙二醇甲醚醋酸酯或二丁基鄰二甲酸酯中的一種或幾種的混合物。
[0026]所述顏填料包括顏料和填料，所述顏料可為金紅石鈦白粉、鋁銀粉、氧化鐵紅粉、氧化鐵黃粉、鐵藍(lán)粉或炭黑粉中的一種或幾種的混合物。填料可為滑石粉、二氧化硅、碳酸鈣或云母粉中的一種或幾種的混合物。
[0027]所述防老劑可為防老劑264、防老劑1010或防老劑168中的一種或幾種的混合物。
[0028]所述防沉劑可為有機(jī)陶土、有機(jī)改性膨潤(rùn)土或改性氫化蓖麻油中的一種或幾種的混合物。
[0029]所述溶劑可為自甲苯、二甲苯、醋酸丁酯、醋酸乙酯或四氫呋喃中的一種或幾種的混合物。[0030]所述的聚二甲基硅氧烷-b_聚甲基丙烯酸甲酯_b-聚甲基丙烯酸七氟丁基酯三嵌
段共聚物樹脂，其結(jié)構(gòu)式為:
[0031]
【權(quán)利要求】
1.一種基于氟硅嵌段聚合物的防污自清潔建筑外墻涂料，其特征在于，所述涂料包括以下質(zhì)量份的組成物: 聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸七氟丁基酯三嵌段共聚物 樹脂60~75份、 分散劑2~2.5份、 消泡劑0.3~1份、 流平劑0.7~1.3份、 成膜助劑2~2.5份、 顏填料10~25份、 防老劑0.002~0.05份、 防沉劑0.5~1份、 溶劑4~10份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂料的制備方法，其特征在于包括下列步驟: 1)按照各組分的質(zhì)量配比，在溶劑中加入分散劑、消泡劑、流平劑、成膜助劑、防老劑、防沉劑；利用分散機(jī)在300~800rpm/min轉(zhuǎn)速下，繼續(xù)攪拌至物料混合均勻； 2)在300~800rpm/min的攪拌速度下加入顏填料,繼續(xù)攪拌混合均勻；并利用研磨機(jī)研磨至細(xì)度小于25 μ m ; 3)將聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯-b-聚甲基丙烯酸七氟丁基酯三嵌段共聚物樹脂加入到步驟2)中研磨后的物料,利用分散機(jī)在300~800rpm/min轉(zhuǎn)速下,攪拌均勻后得氟硅三嵌段共聚物樹脂防污自清潔涂料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂料的制備方法，其特征在于所述聚二甲基硅氧烷-b-聚甲基丙烯酸甲酯_b-聚甲基丙烯酸七氟丁基酯三嵌段共聚物樹脂的制備方法: 步驟1:將Imol單羥基封端的聚二甲基硅氧烷和1.1~IOmol有機(jī)堿加到I~IOOmol有機(jī)溶劑A中；在低溫下緩慢滴加用I~IOOmol有機(jī)溶劑B稀釋`1.1~IOmol含有引發(fā)劑位點(diǎn)的原料，I~3小時(shí)后，將體系恢復(fù)至室溫；繼續(xù)攪拌I~24小時(shí)，將體系濃縮，用二氯甲烷溶解，并依次用飽和碳酸氫鈉水溶液、稀鹽酸和氯化鈉水溶液洗滌，有機(jī)相干燥處理后，濃縮得到產(chǎn)物大分子引發(fā)劑PDMS-Br ； 步驟2:將Imol大分子引發(fā)劑PDMS-Br，50~500mol甲基丙烯酸甲酯MMA，0.0025~0.1mol過渡金屬鹽,0.01~0.4mol配體及50~500mol溶劑一起加入到反應(yīng)瓶中，通入氮?dú)釵~60分鐘，加熱到60~95°C之間，然后加入0.025~Imol還原劑；密閉體系下反應(yīng)2~48小時(shí)，敞口攪拌，并在`不良溶劑中沉淀，得到PDMS-b-PMMA-Br ； 步驟3:將Imol大分子引發(fā)劑PDMS-b-PMMA-Br，50~500mol甲基丙烯酸七氟丁基I(HFBMA),0.0025 ~0.1mol 過渡金屬鹽，0.01 ~0.4mol 配體及 `50 ~500mol 溶劑一起加入到反應(yīng)瓶中，通入氮?dú)釵~60分鐘，加熱到60~95°C之間，然后加入0.025~Imol還原劑；密閉體系下反應(yīng)2~48小時(shí)，敞口攪拌，并在不良溶劑中沉淀，得到PDMS-b-PMMA-b-PHFBMA-Br。
【文檔編號(hào)】C09D7/12GK103483966SQ201310426239
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】洪杰, 魏川, 吳金梅, 葉映林 申請(qǐng)人:三棵樹涂料股份有限公司